Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химия. Практикум для СПО
.pdf
ВОЛОГОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МОЛОЧНОХОЗЯЙСТВЕННАЯ
АКАДЕМИЯ ИМЕНИ Н.В. ВЕРЕЩАГИНА
ХИМИЯ
Практикум для СПО
Составитель Е.В. Хайдукова
Москва
Ай Пи Ар Медиа
2024
УДК 54
ББК 24
Х46
Составитель:
Хайдукова Е.В. — канд. техн. наук, доц. кафедры технологии молока
и молочных продуктов Вологодской государственной
молочнохозяйственной академии им. Н.В. Верещагина
Рецензенты:
Полянская И.С. — канд. техн. наук, доц. кафедры технологии молока
и молочных продуктов Вологодской государственной
молочнохозяйственной академии им. Н.В. Верещагина;
Андронова М.М. — д-р с.-х. наук, начальник кафедры экономики,
управления и инженерно-технического обеспечения
деятельности уголовно-исполнительной системы ВИПЭ ФСИН России
Х46 Химия : практикум для СПО / составитель Е.В. Хайдукова ; Вологод-
ская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина. — Москва : Ай Пи Ар Медиа, 2024. — 116 с. — Текст : электронный.
ISBN 978-5-4497-2684-1
Практикум содержит основные понятия, теоретический материал по
основным разделам дисциплины «Химия», а также примеры решения типовых задач, задания для проверки усвоения изученного материала и методики
проведения лабораторных работ.
Соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования, предъявляемым к изучению дисциплины «Химия».
Практикум предназначен для студентов, обучающихся по профессиям
и специальностям среднего профессионального образования «Технология
молока и молочных продуктов», «Технология продуктов питания животного происхождения», изучающих курс «Химии».
Учебное электронное издание
ISBN 978-5-4497-2684-1 © Хайдукова Е.В., составление, 2024
© ФГБОУ ВО Вологодская ГМХА, 2024
© ООО Компания «Ай Пи Ар Медиа», 2024
Учебное издание
Хайдукова Елена Вячеславовна
Редактор А.В. Неверова
Технический редактор, компьютерная верстка Е.В. Савенкова
Корректор О.А. Адясова
Обложка Я.А. Кирсанов, С.С. Сизиумова, фотобанк Freepik
Подписано к использованию 26.01.2024. Объем данных 6,5 Мб.
ООО Компания «Ай Пи Ар Медиа»
8 800 555 22 35 (бесплатный звонок по России)
E-mail: sales@iprmedia.ru
4
СОДЕРЖАНИЕ
РАЗДЕЛ 1. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ И АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ .............. 5
1.1. Классификация и номенклатура неорганических соединений.
Основные стехиометрические законы ................................................................ 5
1.2. Строение атома. Периодическая система Д.И. Менделеева.
Химическая связь. Окислительно-восстановительные реакции .................... 10
1.3. Кинетика химических реакций. Химическое равновесие ........................ 14
1.4. Способы выражения состава растворов.
Электролитическая диссоциация. Ионообменные уравнения реакций......... 17
1.5. Ионное произведение воды (рН, рОН). Гидролиз .................................... 21
1.6. Основы аналитической химии .................................................................... 23
1.7. Качественный анализ ................................................................................... 25
1.8. Количественный анализ ............................................................................... 29
РАЗДЕЛ 2. ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ ............................................................. 37
2.1. Классификация и номенклатура органических соединений ................... 37
2.2. Углеводороды ............................................................................................... 39
2.3. Гидроксисоединения (спирты) ................................................................... 42
2.4. Оксосоединения (альдегиды и кетоны) ..................................................... 47
2.5. Карбоновые кислоты .................................................................................... 50
2.6. Липиды .......................................................................................................... 53
2.7. Углеводы ....................................................................................................... 59
2.8. Аминокислоты, белки .................................................................................. 65
РАЗДЕЛ 3. ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ ............................... 76
3.1. Химическая термодинамика ....................................................................... 76
3.2. Химическая кинетика .................................................................................. 81
3.3. Термодинамическая теория электролитов, рН, буферные растворы...... 85
3.4. Коллоидные системы ................................................................................... 91
3.5. Эмульсии ....................................................................................................... 96
3.6. Пены............................................................................................................. 100
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................................... 104
ПРИЛОЖЕНИЯ ..................................................................................................... 105
5
РАЗДЕЛ 1. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ И АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ И НОМЕНКЛАТУРА
НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ.
ОСНОВНЫЕ СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ
Основные классы неорганических соединений представлены на рис. 1.1.
Рис. 1.1. Классификация неорганических соединений
6
Номенклатура сложных веществ состоит из двух слов: анионная часть
в именительном падеже, катионная часть — в родительном, например Na2O —
оксид натрия, КОН — гидроксид калия.
Название бескислородных кислот состоит из двух слов: первым называют
элемент или группу атомов с суффиксом -о и -водородная, затем — кислоту,
например HCl — хлороводородная кислота.
В названии оксокислот, если кислотообразующий элемент находится
в высшей степени окисления, окончания у кислот -ная или -вая, если в низшей —
-истая: Н2SO4 — серная кислота, Н2SO3 — сернистая кислота.
Название средних солей: у кислотных остатков бескислородных кислот
окончание -ид (КСl — хлорид калия); анион оксокислот, если кислотообразующий элемент в высшей степени окисления, имеет окончание -ат (К2SO4 — сульфат калия), в низшей — -ит (К2SO3 — сульфит калия). В степени окисления кислотообразующего элемента +7 добавляют приставку пер- (КСlО4 — перхлорат
калия); +1 — гипо- (КСlО — гипохлорит калия).
При названии кислых солей к названию кислотного остатка добавляется
приставка гидро- и греческим числительным указывается количество атомов водорода, незамещенных на металл (КHCO3 — гидрокарбонат калия).
При названии основных солей к названию катиона металла добавляется
приставка гидроксо- и греческим числительным указывается число гидроксогрупп, незамещенных на кислотный остаток (CuOHCl — хлорид гидроксомеди).
Пример: исходя из названия солей, напишите их формулы: гидрокарбонат
натрия, дигидрофосфат калия, хлорид гидроксожелеза (III), нитрат дигидроксоалюминия, сульфат гидроксомеди.
Решение: необходимо выучить названия кислот и их солей (прил. 1):
NaHCO3 — гидрокарбонат натрия; КH2PO4 — дигидрофосфат калия; FeOHCl2 —
хлорид гидроксожелеза (III); Al(OH)2NO3 — нитрат дигидроксоалюминия;
(CuOH)2SO4 — сульфат гидроксомеди.
Различные химические соединения широко применяются в технологических производствах для придания продуктам определенных потребительских
свойств, увеличения сроков хранения. Например, сульфит натрия Na2SO3, гидросульфит калия KHSO3 используют в качестве консервантов, обладающих антибактериальным действием; диоксид серы SO2, сернистая кислота H2SO4 оказывают отбеливающее действие, тормозят ферментативное потемнение фруктов
и овощей; нитрат калия KNO3 и нитрит натрия KNO2 добавляют к мясу для сохранения красного цвета готового изделия.
7
Основные стехиометрические законы:
1. Закон сохранения массы: масса веществ, вступивших в реакцию, равна
массе веществ, образовавшихся в результате нее.
Единицей количества вещества в международной системе единиц (СИ) является моль, содержит такое же количество структурных частиц, которое содер-
жится в 0,012 кг изотопа углерода С
6
12
.
)/(
n
m
мольгМ =
,
где М — молярная масса, г/моль;
m — масса вещества, г;
n — количество вещества, моль.
2. Закон Авогадро: в равных объемах различных газов при одинаковых
условиях (температуре, давлении) содержится одинаковое число молекул.
Число Авогадро (NA = 6,02 × 1023 моль–1) — число, показывающее количе-
ство структурных единиц в 1 моль.
)(моль
N
N
n
A
=
,
где N — число структурных единиц;
n — количество вещества, моль.
Следствия из закона Авогадро:
– при нормальных условиях (н.у.) 1 моль любого газа занимает объем
22,4 л — молярный объем (Vm):
)(
V
V
n
m
моль=
,
где V — объем газа, л;
Vm — молярный объем, л/моль;
– плотность одного газа по-другому — отношение молярной массы одного
газа к молярной массе другого:
)(
)(
)(
В
А
В
М
М
Д =
,
8
где Д
(В)
— плотность по газу В;
М
(А)
, М
(В)
— молярные массы газов, г/моль.
3. Объединенный газовый закон — уравнение Клапейрона — Менделеева:
Р × V = (m / M) × RT,
где m — масса газа (г, кг);
M — молярная масса газа (кг/моль, г/моль);
Р — давление (Па);
V — объем (м3, л);
T — абсолютная температура (К);
R — универсальная газовая постоянная, которая равна 8,314 (Па × м3 /
моль × К).
4. Закон эквивалентов: массы реагирующих веществ относятся между со-
бой как молярные массы их эквивалентов, или вещества взаимодействуют между
собой в количествах, пропорциональных их эквивалентам:
2
1
2
1
m
m
э
э
М
M
=
,
где m1, m2 — массы реагирующих веществ;
М
э1
, Мэ2 — молярные массы эквивалентов.
Эквивалент — это реальная или условная частица вещества, которая
в данный кислотно-основной реакции эквивалентна одному катиону водорода
или в данной окислительно-восстановительной реакции одному электрону.
Молярная масса эквивалента равна (г/моль, кг/моль):
в
М
М
элементавэ
=
)(
;
в
М
М
эоксида
=n
;
вn
=
М
M
сол иэ
;
9
)(
−
=
ОНгруппчисло
M
М
эоснования
;
кислотыосновность
М
М
кислоты
=
э
,
где М — молярная масса;
n — число атомов элемента;
в — валентность элемента.
Пример: при растворении 0,65 г металла в кислоте выделилось 224 мл во-
дорода (н.у.). Вычислить молярную массу эквивалента металла.
Решение:
)(
)(
)(H
(Me)
2
m
m
Нэ
Меэ
М
M
=
;
мольгM
H/2)(
2
=
;
мольгM
H
э
/1)(=
.
m
H
H
H
VM
m
)(
)(
)(
)(H
2
2
2
2
V
n ==
;
m
HH
H
V
VM
m
)()(
)(
22
2
=
;
г
мольл
лмольг
m
H
02,0
/4,22
22,0/2
)(
2
=
=
.
мольг
г
мольгг
M
М
Нэ
Меэ
/5,32
02,0
/165,0
m
m
)(H
)((Me)
)(
2
=
=
=
.
В пищевых технологиях применяют различные газы: этилен — для дозаривания овощей и фруктов; углекислый газ — для производства газированных
напитков; азот — для модифицированной газовой среды при фасовании мясных
полуфабрикатов; кислород — для кислородных коктейлей. Транспортировку
этих газов производят в баллонах в сжатом состоянии в соответствии с законом
Клапейрона — Менделеева.
Задания для самоконтроля
1. Раскройте классификацию неорганических соединений, приведите
примеры.
2. Приведите формулировки основных стехиометрических законов: сохранения массы веществ, Авогадро, его следствия, уравнение Клапейрона — Менделеева, эквивалентов.
Практическая часть
1. Дайте название соединениям: FeOHCl, CH3COOK, K2CrO4, KMnO4,
(NH4)2S, AlOHCl2, NH4HS, Cr2O3, K2MnO4, AlCl3, K2CrO4, ZnOHNO3, Sn(OH)2,
10
NaAlO2, MnSO3, NH4H2PO4, Al2(SO4)3, CuHPO4, Na3AsO4, Mg(OH)2, NaCN,
KHSO3, Ca(NO3)2, MgCO3, AlCl3, (BaOH)2SO4, K3BO3, NaClO4, CuS, K2Cr2O7,
Na3N, MgOHNO2, BaMnO4, NaPO3, KIO, AlAs, NaBrO3, Ba(MnO4)2.
2. Плотность некоторого газа по сероводороду равна 0,5. Какой объем при
нормальных условиях занимает этот газ массой 3,4 г? Сколько молекул этого газа
содержится в данном объеме?
3. Какую массу имеет азот объемом 20 л при температуре 25 °С и давлении
2 × 105 Па?
4. При взаимодействии металла с кислотой выделилось 350 мл водорода
(н.у.). Определите массу вступившего в реакцию металла, если его молярная
масса эквивалента 12 г/моль.
1.2. СТРОЕНИЕ АТОМА. ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ.
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ
Атом — мельчайшая частица химического элемента, определяющая его
химические свойства. Атом состоит из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него отрицательно заряженных электронов.
Количество протонов (Np) определяет заряд ядра атома (Z) и равно поряд-
ковому номеру элемента в таблице Менделеева (Z):
Np = Z.
Атом заряда не имеет. Число электронов в нейтральном атоме равно числу
протонов и равно порядковому номеру:
Nē = Np = Z.
Суммарное число протонов и нейтронов (Nn) определяет значение массы
ядра и является атомной массой А:
A = Np + Nn.
Число нейтронов в ядре может быть найдено по разности между массовым
числом и порядковым номером элемента:
Nn = А − Z.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]