Справочники / Оганесян Э.Т., Попков В.А. Химия, ЕГЭ

имияЭ.Т. ОГАНЕСЯН, В.А. ПОПКОВ

ЕГЭ+

ОТ ВЕДУЩИХ УЧЕНЫХФАРМАЦЕВТОВ

•ШКОЛЬНИКАМ

•АБИТУРИЕНТАМ

•СТУДЕНТАМ

ПРОФИЛЬНЫЙ КУРС

УДК 373.167.1:54 ББК 24я72 КТК 444

О-36

Оганесян Э. Т.

О-36 Химия : ЕГЭ+ / Э. Т. Оганесян, В. А. Попков. — Ростов н/Д : Феникс, 2020. — 589 с. : ил. — (Без репетитора).

ISBN 978-5-222-35083-6

Учебное пособие предназначено для поступающих в вузы. Оно состоит из трех частей. В первой части авторами на современном теоретическом уровне изложены основы общей и неорганической химии, где главенствующая роль отведена современным представлениям о строении атома и Периодической системе Д.И. Менделеева.

Во второй части излагается химия элементов. Здесь авторы придерживаются общепринятого в российских средних школах, да и в вузах, короткопериодного варианта Периодической системы.

Третья часть посвящена основам органической химии, материал которой изложен с позиций современных электронных представлений.

Каждая глава завершается вопросами и задачами разного уровня сложности. Пособие завершается понятийным словарем, который окажет существенную помощь учащемуся в освоении материала.

УДК 373.167.1:54 ББК 24я72

©Оганесян Э. Т., Попков В. А., 2019

©Оформление: ООО «Феникс», 2019

©В оформлении обложки использованы иллюстрации по лицензии Shutterstock.com

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемая книга представляет собой пособие по химии для поступающих в высшие учебные заведения.

Проверочные задания ЕГЭ имеют различный уровень сложности — базовый, повышенный и высокий, которые по своему содержанию должны соответствовать уровню подготовки выпускников средних школ.

Ксожалению, в настоящее время сильно ощущаются различия

вуровне подготовки по химии среднестатистических выпускников средней школы с требованиями ЕГЭ. Тому есть множество причин.

Первая и самая главная причина — это неполное соответствие вопросов ЕГЭ школьной программе по химии, и в первую очередь это касается отсутствия навыков составления окислительно-восстанови- тельных реакций, а также частной неорганической химии. Создается впечатление, что при составлении вопросов ЕГЭ, к сожалению, не учитывается объем школьной программы по химии элементов.

Объем школьного курса по органической химии также не позволяет абитуриенту однозначно определять структуру промежуточного продукта в схеме, поскольку в некоторых случаях напрашивается написание двух веществ, что больше соответствует смыслу и механизму данной реакции. Например, при нитровании толуола всегда образуется смесь орто- и пара-нитропроизводных, из которых преобладает пара-изомер. Составители, не объясняя и не уточняя ход реакции, предполагают дальнейшие превращения в схеме осуществлять только пара-изомером.

Основываясь на собственном опыте преподавания химии, мы можем утверждать, что большинство учащихся средних школ испытывают значительные затруднения при составлении ответов на вопросы II части. Этот тип заданий является наиболее сложным и требует от абитуриента не только основополагающих знаний, но и умения мыслить логически.

Формирование таких умений и навыков должно осуществляться в школе на уроках химии, и здесь очень полезными оказываются пособия, в которых единые теоретические концепции общей, неорганической и органической химии излагаются несколько шире, чем в школьных учебниках.

Именно такой подход был реализован авторами при написании настоящего пособия, где сохранена традиционная конструкция разделов и глав, что, на наш взгляд, является наиболее оптимальным. Вместе с тем в каждой главе кратко сформированы выводы, даны вопросы для повторения и задачи для самостоятельного решения, которые по своему содержанию аналогичны контрольным измерительным материалам, опубликованным Федеральной службой по надзору в сфере образования и науки РФ.

Перед тем как приступить к изучению разделов пособия, мы просим внимательно посмотреть приложения, где приводятся современная таблица элементов Д.И. Менделеева, таблица атомных масс, важнейшие физические постоянные, таблица растворимости, электрохимический ряд напряжений металлов.

Мы полагаем, что уважаемый читатель, ознакомившись с содержанием пособия, приобретет не только теоретические знания, но и определенный опыт в подготовке к ЕГЭ.

Будем очень признательны всем, кто выскажет свои замечания и пожелания по содержанию пособия.

Выражаем глубокую благодарность аспиранту С.С. Шатохину за большую помощь при оформлении и компьютерной верстке пособия.

Все замечания и рекомендации просим направлять по электронной почте: edwardov@mail.ru.

Профессора Эдуард Оганесян, Владимир Попков

ЧАСТЬ I ОСНОВЫ ОБЩЕЙ ХИМИИ

ГЛАВА 1 ВАЖНЕЙШИЕ ПОНЯТИЯ В ХИМИИ

Изучив главу, следует:

знать определения понятий «атом», «элемент», «молекула»; уметь рассчитывать валентность, процентное соотношение атомных масс; составлять простейшие и истинные формулы.

§ 1. Атомно-молекулярное учение

Основой всей химической науки являются атомно-молекулярное учение, закон сохранения материи, периодический закон Д.И. Менделеева и теория химического строения.

Создание атомно-молекулярного учения относится к концу XVIII — началу XIX в., т.е. к тому времени, когда в химию были введены количественные методы исследования. Огромный вклад в создание этой теории внес русский ученый М.В. Ломоносов.

Основные положения теории заключаются в следующем.

1.Вещества состоят из молекул; молекулы различных веществ различаются между собой химическим составом, размерами, физическими и химическими свойствами.

2.Молекулы находятся в непрерывном движении; между ними существуют взаимное притяжение и отталкивание. Скорость движения молекул зависит от агрегатного состояния веществ.

3.При физических явлениях состав молекул остается неизменным, при химических они претерпевают качественные и количественные изменения, и из одних молекул образуются другие.

4.Молекулы состоят из атомов. Атомы характеризуются определенными размерами и массой. Свойства атомов одного и того же элемента одинаковы и отличаются от свойств атомов других элементов.

При химических реакциях атомы в отличие от молекул не претерпевают качественных изменений.

Атом — электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного атомного ядра и отрицательно заряженных электронов; является пределом химической делимости материи.

Атомы могут взаимодействовать между собой, образуя молекулы. Поэтому молекулу можно представить как систему, состоящую из связанных между собой атомов. Эта система как единое целое характеризуется новой совокупностью свойств.

Молекула — это наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами.

Молекула способна к самостоятельному существованию и состоит из одинаковых или различных атомов, соединенных в одно целое химическими связями.

Однако не всякое вещество состоит из молекул. Известно много веществ немолекулярного строения, к ним относятся ионные и атомные кристаллы.

Если вещество образовано из атомов одного и того же элемента, то его называют простым, если же из разных — сложным.

Вещества существуют в трех агрегатных состояниях: газообразном (иначе парообразном), жидком и твердом. Изменения состояния, например, превращение льда в жидкую воду, являются примерами физических явлений (превращений). Они не сопровождаются образованием новых веществ и не вызывают изменений в качественном и количественном составе веществ.

Химические превращения, называемые химическими реакциями,

представляют собой процессы превращения одних веществ в другие. Каждое чистое вещество обладает присущим только ему набором свойств, которые позволяют распознать его и отличить от других веществ. Химические свойства определяют способность вещества превращаться в другие вещества.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1.Существует ли связь между понятиями «атом» и «молекула»? В чем со-

?стоят различия между ними?

2.Правильно ли будет выражение «вещества всегда состоят из молекул»? Почему?

3.В чем отличие простого вещества от сложного? В чем сходство между ними?

Между понятиями «простое вещество» и «химический элемент» существует различие. Любое простое вещество характеризуется строго определенной совокупностью признаков — цветом, формой кристаллов (для твердых веществ), плотностью, температурой кипения, плавления и т.д. Следовательно, этими и другими признаками простые вещества отличаются друг от друга.

Говоря же о свойствах химического элемента, следует помнить, что под этим подразумевают характерные признаки отдельных атомов, в первую очередь — заряд ядра.

Например, между простыми веществами О2 (дикислород) и О3 (трикислород) различие заключается в количественном соотношении атомов в молекуле. Озон О3 в обычных условиях разлагается на О2 и О. Итак, элемент кислород может образовать два простых вещества, представляющих собой аллотропные видоизменения.

Способность химического элемента образовывать несколько простых веществ называется аллотропией.

Явление аллотропии обусловлено несколькими причинами: 1) образованием молекул с различным числом атомов (кислород и озон; фосфор двухатомный — Р2 и фосфор четырехатомный — Р4 с молекулой в виде правильного тетраэдра и т.д.); 2) образованием кристаллов различных модификаций — частный случай полиморфизма (углерод в виде графита и алмаза; модификации серы и т.д.).

Известно свыше 400 аллотропных модификаций простых веществ.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1.Как взаимосвязаны между собой понятия «атом» и «химический эле-

?мент»?

2.Почему возможна аллотропия? Как между собой различаются аллотропные видоизменения? Приведите примеры.

3.Одна из модификаций серы представляет собой ромбические кристаллы лимонно-желтого цвета. Если кристаллы расплавить, а затем вылить в холодную воду, то образуется эластичная, похожая на резину масса. При нагревании серы с порошком железа образуется однородная масса, которая при охлаждении превращается в сульфид железа. Какие из этих процессов будут физическими, а какие — химическими и почему?

4.Чем отличается простое вещество от химического элемента? Что имеется в виду, когда говорят «химический элемент в свободном состоянии»?

§ 3. Относительные атомная и молекулярная массы. Количество вещества. Моль. Валентность. Постоянство состава веществ.

Расчеты по химическим формулам

Второй важной характеристикой атома после заряда ядра является его масса. Истинная масса атома элемента называется абсолютной атомной массой mа. Так, масса атома углерода равна 1,99 . 10–26 кг. Однако выражать значения масс атомов с помощью общепринятых единиц массы — грамм или килограмм — неудобно, поскольку получаются очень малые значения, что затрудняет пользование ими. Поэтому при вычислении атомных масс за единицу массы принимают 1/12 массы атома изотопа углерода с массовым числом 12. Эта единица измерения атомной массы называется углеродной единицей (у.е.), или атомной единицей массы (а.е.м.): 1 а.е.м. = 1,667 . 10–27кг. Она создает единую основу для химических и физических расчетов.

Масса атома, выраженная в атомных единицах массы, называется относительной атомной массой.

Атомная масса показывает, во сколько раз масса атома данного элемента больше 1/12 массы изотопа углерода 126С. Например, относительная атомная масса железа равна 56. Это означает, что атом железа 56Fe в 56 раз тяжелее 1/12 массы атома углерода.

Относительная атомная масса обозначается Ar (индекс r — начальная буква слова relative — относительный), а абсолютная атомная масса — mа. Между ними существует соотношение, выражаемое формулой mа = Аr . 1 а.е.м.

Для характеристики молекул можно пользоваться соответственно понятиями абсолютной mM и относительной молекулярной массы Мr.

Сумма атомарных масс каждого элемента, входящего в состав молекулы, называется формульной массой вещества.

Если химическая формула вещества отражает его истинную молекулярную формулу, то в этом случае формульная масса называется молекулярной массой.

Относительной молекулярной массой называется масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы.