Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химия. Учебное пособие с заданиями к самостоятельной работе
.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Сочинский государственный университет»
Л.Э. Круглова
Химия
Учебное пособие
с заданиями к самостоятельной работе
для обучающихся по направлению бакалавриата
08.03.01 «Строительство»
Сочи - РИЦ ФГБОУ ВО «СГУ» - 2023
2
УДК 546.07
Рекомендовано к печати
кафедрой архитектуры, дизайна и экологии
(протокол № 6 от 28.01.2023)
Рецензент
кандидат технических наук, доцент
Е.Е. Юрченко
Круглова Л.Э.
Химия: учеб. пособие с заданиями к самостоятельной работе» / Л.Э. Круглова. –
Сочи: РИЦ ФГБОУ ВО «СГУ», 2023. – 68 с.
Составлено в соответствии с требованиями Федерального государственного
образовательного стандарта высшего образования с учетом при изложении материала
предусмотренной стандартом общепрофессиональной компетенции ОПК-1, учебным планом и
рабочей программой дисциплины «Химия» для обучающихся по направлению бакалавриата
08.03.01 «Строительство.
Приведены основные понятия и законы химии, современные представления о строении
атома, закономерности протекания обменных и окислительно-восстановительных процессов,
сведения о теории растворов, термодинамики и кинетики реакций, дисперсных и
электрохимических системах, методах борьбы с коррозией. Даны содержание теоретического
материала курса, вопросы для самоконтроля и задания для самостоятельной работы.
В методических комментариях акцентируются наиболее важные моменты, на которые
необходимо обратить внимание при самостоятельном изучении.
Для обучающихся по направлению бакалавриата 08.03.01 «Строительство», изучающих
дисциплину «Химия».
УДК 546.07
Учебное издание
Круглова Лорина Эрмондовна
ХИМИЯ
Учебное пособие
с заданиями к самостоятельной работе
для обучающихся по направлению бакалавриата
08.03.01 «Строительство»
В авторской редакции
Подписано в печать 24.03.2023.
Формат 29,7 × 42/4. Бумага офсетная.
Печать трафаретная. Гарнитура Times New Roman.
Уч.-изд. л. 3,4. Усл. печ. л. 4,0.
Тираж 30 экз.
Редакционно-издательский центр ФГБОУ ВО «СГУ»
354000, г. Сочи, ул. Пластунская, 94. Тел. 268-25-73.
Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии РИЦ ФГБОУ ВО «СГУ»
354000, г. Сочи, ул. Пластунская, 94.
3
Оглавление
Содержание основных разделов курса «Химия» ……………………………...
5
Тема 1 Важнейшие классы неорганических соединений: оксиды, основания
(гидроксиды), кислоты, соли ……………………………………………………
5
А) Оксиды. Общая характеристика оксидов. Химические свойства
оксидов. Общие способы получения оксидов …………………………………
5
Вопросы для самоконтроля ………………………………………………..
5
Задания к самостоятельной работе ……………………………………...
6
Б) Основания (гидроксиды). Общая характеристика оснований.
Химические свойства оснований ……………………………………………….
6
Вопросы для самоконтроля ………………………………………………..
6
Задания к самостоятельной работе ……………………………………...
6
В) Кислоты. Общая характеристика кислот. Химические свойства
кислот …………………………………………………………………………….
7
Вопросы для самоконтроля ………………………………………………..
7
Задания к самостоятельной работе ……………………………………...
7
Г) Соли. Общая характеристика солей Химические свойства солей …...
8
Вопросы для самоконтроля ………………………………………………..
8
Задания к самостоятельной работе ……………………………………...
8
Тема 2. Основные химические понятия, атомно-молекулярное учение.
Периодический закон Д.И. Менделеева ……………………………………….
9
Вопросы для самоконтроля ………………………………………………..
12
Задания к самостоятельной работе ……………………………………...
12
Тема 3. Истинные растворы. Растворение веществ как физико-химический
процесс. Коллигативные свойства растворов ………………………………….
14
Вопросы для самоконтроля ………………………………………………..
21
Задания к самостоятельной работе ……………………………………...
22
Тема 4. Дисперсные системы и коллоидные растворы, классификация и их
свойства …………………………………………………………………………..
22
Вопросы для самоконтроля ………………………………………………..
28
Задания к самостоятельной работе ……………………………………...
29
Тема 5. Тепловой эффект химической реакции. Термохимические
уравнения процессов …………………………………………………………….
30
Вопросы для самоконтроля ………………………………………………..
32
Задания к самостоятельной работе………………………………………
33
Тема 6. Гомогенные и гетерогенные процессы. Скорость химических
реакций. Факторы, влияющие на скорость химической реакции …………….
34
Вопросы для самоконтроля ………………………………………………..
37
Задания к самостоятельной работе …………………………………..….
38
Тема 7. Кислотно-основные свойства соединений. Буферные растворы.
Гидролиз солей …………………………………………………………………..
40
Вопросы для самоконтроля ………………………………………………..
45
Задания к самостоятельной работе………………………………………
45
Тема 8. Окислительно-восстановительные свойства веществ ………………..
46
Вопросы для самоконтроля ………………………………………………..
47
Задания к самостоятельной работе………………………………………
47
4
Тема 9. Электрохимические процессы. Коррозия ……………………………..
48
Вопросы для самоконтроля ……………………………………………..…
60
Задания к самостоятельной работе ……………………………………...
61
Тема 10. Электролиз ……………………………………………………………..
62
Вопросы для самоконтроля ………………………………………………..
65
Задания к самостоятельной работе ...........................................................
65
Тема 11. Комплексные соединения, строение, свойства ……………………...
65
Вопросы для самоконтроля ………………………………………………..
67
Задания к самостоятельной работе………………………………………
67
5
Содержание основных разделов курса «Химия»
Тема 1 Важнейшие классы неорганических соединений: оксиды,
основания (гидроксиды), кислоты, соли
Номенклатура, свойства, методы получения основных классов
сложных неорганических веществ. Важнейшие классы неорганических
соединений: оксиды, основания (гидроксиды), кислоты, соли (рис. 1).
Связь классов соединений.
Рис. 1. Классификация неорганических соединений
А) Оксиды. Общая характеристика оксидов. Химические свойства
оксидов. Общие способы получения оксидов
Вопросы для самоконтроля
1. Какие соединения называются оксидами?
2. Какие типы оксидов Вам известны?
3. Какие оксиды относятся к несолеобразующим (безразличным)?
4. Дайте определения: а) основной оксид, б) кислотный оксид,
в) амфотерный оксид.
5. Какие элементы образуют основные оксиды?
6. Какие элементы образуют кислотные оксиды?
6
7. Напишите формулы некоторых амфотерных оксидов.
8. Каковы химические свойства основных, кислотных, амфотерных
оксидов?
9. Какие оксиды реагируют с водой? Приведите примеры.
10. Назовите способы получения оксидов.
Задания для самостоятельной работы
1. Какие из приведенных ниже оксидов являются кислотными: Fe2O3,
CrO3, NO2, P2O5, MnO, MnO
2
? Напишите уравнения реакций
взаимодействия кислотных оксидов со щелочами
2. Напишите уравнения реакции образования: KMnO4, Ca3(PO4)3, BaSO4
в результате взаимодействия: а) основного и кислотного оксидов; б)
основания и кислотного оксида; в) основного оксида и кислоты.
3. Напишите уравнения реакций, доказывающих кислотный характер
оксидов: SeO2, SO3, Mn2O7, P2O5, CrO3.
4. Какие из приведенных оксидов обладают амфотерными свойствами:
CaO, ZnO, Al2O3, CrO3, FeO?
Б) Основания (гидроксиды). Общая характеристика оснований.
Химические свойства оснований
Вопросы для самоконтроля
1. Какие вещества называются основаниями?
2. Дайте определения основаниям с точки зрения теории
электролитической диссоциации (по Аррениусу).
3. Чем определяется кислотность оснований?
4. Как подразделяются все основания по кислотности?
5. Какие основания называются щелочами?
6. Какие элементы образуют растворимые в воде основания?
7. Назовите следующие основания: NH4OH, Fe(OH)2, Mg(OH)2, Ba(OH)2
8. Дайте определение амфотерным гидроксидам. Приведите примеры
амфотерных гидроксидов.
9. К какому виду оснований относится Zn(OH)2?
10. Каковы химические свойства оснований?
11. Взаимодействуют ли основания с основными оксидами? Приведите
примеры веществ, с которыми основания вступают в реакцию.
12. Что происходит при нагревании оснований? Напишите уравнения
соответствующих реакций.
13. Какой цвет имеют в щелочной среде следующие индикаторы: а)
фенолфталеин, б) лакмус, в) метилоранж?
Задания для самостоятельной работы
1. Напишите формулы гидроксидов, которые соответствуют оксидам:
MgO, Fe2O3, CrO, Mn2O
3
, SnO. Напишите уравнения реакций
взаимодействия их с кислотами
2. Какие химические свойства характерны для оснований? Напишите
уравнения соответствующих реакций для гидроксида бария и гидроксида
магния.
7
3. Какие из приведенных гидроксидов обладают амфотерными
свойствами: Zn(OH)
2
; Mg(OH)2; Al(OH)3; Mn(OH)
2
? Подтвердите
амфотерность гидроксидов соответствующими уравнениями реакций
4. Какие из указанных веществ реагируют с гидроксидом натрия:
HNO3, CaO, CO2, CuSO4, Al(OH)3, P2O
5
? Напишите уравнения
соответствующих реакций.
5. Напишите уравнения реакций взаимодействия гидроксида кальция с
серной кислотой, приводящих к образованию средней, кислой и основной
соли. Назовите полученные соли.
6. С какими из перечисленных веществ может взаимодействовать
гидроксид кальция: а) оксид магния, б) оксид углерода (ІV), в) сульфат
меди (ІІ), г) фосфорная кислота, д) гидросульфат кальция,
е) гидрокарбонат магния? Напишите уравнения соответствующих реакций.
7. Какие из указанных веществ взаимодействуют с гидроксидом калия:
N2O3, H2S, MnO, H3PO4, FeCl3, Mn(OH)4? Напишите уравнения
соответствующих реакций.
8. Назовите следующие соединения: MnO2, FeO, NaHSO4, Al(OH)3,
P2O5, NO2, H2SO
3
. Какие из них могут взаимодействовать с гидроксидом
натрия? Напишите уравнения соответствующих реакций.
В) Кислоты. Общая характеристика кислот. Химические свойства
кислот
Вопросы для самоконтроля
1. Какие вещества называются кислотами?
2. Дайте определения кислотам с точки зрения теории
электролитической диссоциации (по Аррениусу).
3. По каким признакам подразделяются все кислоты?
4. Приведите формулы трех кислородосодержащих и трех
бескислородных кислот.
5. Чем определяется основность кислот? Напишите формулы трех
многоосновных кислот.
6. Каковы химические свойства кислот?
7. Каков характер взаимодействия кислот с металлами?
8. Какой цвет имеют в кислой среде следующие индикаторы:
9. а) фенолфталеин б) метилоранж в) лакмус?
Задания для самостоятельной работы
1. Напишите формулы следующих кислот: а) фосфорной, б) хлорной, в)
хлороводородной, г) хромовой, д) серной, е) борной.
2. Укажите, с какими из перечисленных веществ может
взаимодействовать серная кислота: а) оксид углерода (ІV); б) кальций; в)
нитрат бария; г) оксид железа (ІІІ); д) гидроксид алюминия; е) сульфат
гидроксокальция? Напишите уравнения соответствующих реакций.
3. Назовите перечисленные кислоты: HMnO4, H2CrO4, HNO3, H2SiO3,
H3PO4, H2SO3. Выпишите кислотные остатки и укажите их заряд.
8
4. Напишите уравнения реакций, приводящие к образованию: а)
кремниевой кислоты; б) фосфорной кислоты; в) хлороводородной кислоты.
5. С какими химическими соединениями взаимодействуют кислоты?
Напишите уравнения соответствующих реакций для серной и фосфорной
кислот.
6. С какими из перечисленных веществ может взаимодействовать
серная кислота: Ag, Ca(OH)
2
, NO2, Fe2O3, Mn2O7, Na2ZnO
2
, Ca? Напишите
уравнения соответствующих реакций.
7. Напишите уравнения реакций, которые возможны:
а) Cu + HCl (разб.) б) Zn + H2SO4 (разб.)
в) H2SO4 + CO2 г) CuSO4 + HCl
д) Al2O3 + HNO3 е) CuO + HCl
Объясните причину невозможности протекания некоторых из
вышеприведенных реакций.
Г) Соли. Общая характеристика солей Химические свойства солей
Вопросы для самоконтроля
1. Какие вещества называются солями?
2. Дайте определения солям с точки зрения теории электролитической
диссоциации (по Аррениусу).
3. Как подразделяются все соли?
4. Дайте определение: а) средняя соль, б) кислая соль, в) основная соль,
г) двойная соль. Приведите примеры солей каждого типа.
5. Каковы химические свойства солей?
6. Назовите условия практической необратимости протекания
химических реакций.
7. Сформулируйте условия, при которых соли могут взаимодействовать
с металлами. Приведите три примера.
8. Каковы условия взаимодействия солей с кислотами? Приведите три
примера.
9. В каком случае соли могут реагировать между собой? Что при этом
получается? Приведите уравнения трех реакций.
10. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно
осуществить следующие превращения:
а) основной оксид + соль б) кислотный оксид + соль
в) амфотерный оксид + соль г) гидроксид + cоль
д) кислота + соль е) металл + соль
ж) средняя соль + средняя соль?
11. Как можно получить кислые соли? Приведите примеры.
12. Как можно получить основные соли? Приведите примеры.
Задания для самостоятельной работы
1. Как называются следующие соли: Na2SO4, KHSO4, FeOHCl2, ZnCl2,
(CuOH)2SO4, KAl(SO4)
2
? К какому типу солей они относятся? Напишите
уравнения реакций их получения нейтрализацией соответствующей
кислоты основанием.
9
2. Напишите химические формулы солей: а) сульфат меди (ІІ);
б) гидросульфат меди (ІІ); в) сульфат гидроксомеди (ІІ)
3. Какие новые соли можно получить при взаимодействии ниже
приведенных солей: CuSO
4
; AgNO3; K3PO4; BaCl2?
4. Напишите уравнения реакций получения солей: а) дигидрофосфата
кальция; б) сульфата гидроксомеди (ІІ), в) гидрокарбоната магния,
г) хлорида гидроксоалюминия.
5. Какие соли называются основными? Напишите уравнения реакций
получения возможных основных солей из гидроксида железа (Ш) и
превращения их в средние соли.
6. Какие из указанных гидроксидов могут образовывать основные
соли: Cu(OH)2, Ca(OH)2, NaOH, Al(OH)3, KOH? Напишите уравнения
реакций получения основных солей.
7. Назовите перечисленные соединения: MgOHCl, Fe(OH)3,
(CuOH)2SO4, AlOH(NO3)
2
. Напишите уравнения реакций получения этих
соединений.
8. Напишите уравнения реакций образования BaCO3, Na3PO4, Ca(NO3)2
в результате взаимодействия: а) основного и кислотного оксидов;
б) основного оксида и кислоты; в) соли и кислоты.
9. Назовите соли: Ba(HSO4)2, Al(OH)2Cl, NaHCO
3
. Напишите
уравнения реакций получения этих солей.
10. Напишите уравнения реакций получения следующих солей:
Cu(NO3)2, CaCO3, Ca(H2PO4)2, Mg(HCO3)2, (MgOH)2SO4.
Тема 2. Основные химические понятия, атомно-молекулярное учение.
Периодический закон Д.И. Менделеева
Атом наименьшая химически неделимая частица вещества,
являющаяся носителем его свойств. Молекула наименьшая частица
вещества, обладающая его свойствами и состоящая из соединенных
между собой атомов. Число атомов в молекуле может составлять от двух
до нескольких сотен или миллионов. Ион электрически заряженная
частица, которая образуется при отдаче или приобретении электронов
атомами или молекулой. Химическая реакция процесс превращения
одних веществ в другие. Химический элемент совокупность атомов с
одинаковым зарядом ядра.
Атомы состоят из положительно заряженного ядра и движущихся
около него электронов. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Число
электронов в атомах равно положительному заряду ядра, выраженному в
единицах элементарного заряда. Атом электронейтрален. В составе
атомов содержится большое количество элементарных частиц, но для
химии фундаментальное значение имеют три: протон, нейтрон, электрон.
Протон (р) имеет положительный электрический заряд (+1), равный по
величине условному заряду электрона е (-1). Заряд ядра определяется
числом находящихся в нем протонов. Число протонов равно порядковому
10
номеру Z элемента в системе. Число нейтронов N. Сумма Z + N = A
массовое число ядра.
При удалении от атома одного или нескольких электронов образуется
положительный ион, при присоединении к атому электрона
отрицательный ион. Атомы между собой различаются зарядами ядер,
массой и размерами. Масса атома сосредоточена в ядре, так как сумма
масс протонов и нейтронов намного больше массы электрона.
Протоны в ядре атома определяют химическую природу элемента.
Изменение числа протонов приводит к образованию атома другого
элемента. Изменение числа нейтронов в ядре изменяет массу ядра, но не
изменяет химическую природу элемента. Отсюда различают изотопы и
изобары. Изотопы разновидности одного и того же элемента, ядра
атомов которых различаются между собой по массе, но не различаются по
своему заряду.
Изобары простые вещества, ядра атомов которых имеют
одинаковую массу, но различаются по заряду. Изобары различные
элементы.
За единицу количества вещества принят моль количество вещества,
содержащее столько же структурных единиц (атомов, молекул, ионов и
др.), сколько атомов содержится в 0,012 кг изотопа углерода
6
12
С. Число
частиц, содержащееся в одном моль вещества, называют числом Авогадро
и обозначают NА = 6,022·1023 моль-1. NА универсальная постоянная, не
зависит от природы вещества и внешних условий.
Свойства электронов и других микрообъектов не могут быть описаны
на основе представлений классической механики. Микрочастицы
подчиняются законам квантовой механики. Энергия испускается и
поглощается телами отдельными порциями квантами. Следовательно,
энергия микрочастиц изменяется скачкообразно. Электроны и другие
микрочастицы имеют двойственную природу: с одной стороны, они
проявляют свойства частиц (имеют массу и заряд), с другой стороны, при
движении они обладают свойствами электромагнитной волны. Квантовая
механика отрицает наличие определенных орбит у микрочастиц.
Пространство вблизи ядра, в котором достаточно велика вероятность
нахождения электрона (90%), называется орбиталью. Это пространство
ограничивается поверхностью, т.е. представляет собой объемную
геометрическую фигуру.
Квантовые числа n, l, ml и ms характеризуют состояние электронов
атомов химических элементов периодической системы.
Главное квантовое число n характеризует общий запас энергии
электрона, размер его электронного облака и нахождение электрона на
определенном энергетическом уровне. Принимает значения от 1 до ∞. В
настоящее время n максимальное равно 4).
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]