elementy_exam programm

Программа экзамена по курсу "Химия элементов"

2 (весенний) семестр

Общая характеристика элементов IА- и IIА–групп. Электронное строение атомов, степени окисления. Простые вещества: положение в электрохимическом ряду напряжений, взаимодействие с галогенами, кислородом, серой, азотом, водородом, водой, кислотами. Получение металлов. Гидриды щелочных и щелочноземельных металлов, тип химической связи, взаимодействие с водой и кислотами. Оксиды, пероксиды и надпероксиды щелочных металлов, взаимодействие с водой и диоксидом углерода. Гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов, основные свойства, растворимость в воде, получение. Карбонаты и гидрокарбонаты щелочных металлов, их гидролиз. Малорастворимые соли щелочноземельных металлов: сульфаты, карбонаты, хроматы. Получение, отношение к кислотам.

Особенности химии лития, бериллия и магния. Малорастворимые соли лития, их получение.

Отличия во взаимодействии лития с азотом от других металлов. Отношение бериллия и магния, их оксидов и гидроксидов к воде, растворам кислот и щелочей, получение гидроксидов. Взаимодействие магния и гидроксида магния с солями аммония в водном растворе. Гидролиз солей бериллия и магния.

Общая характеристика элементов VIIА–группы (галогенов). Электронное строение атомов галогенов,

важнейшие степени окисления, характер химической связи в соединениях. Простые вещества - строение и физические свойства, токсичность; взаимодействие с металлами и неметаллами, взаимодействие с водой и щелочами в водном растворе. Отношение иода к окислителям. Сравнение окислительно-восстановительных свойств галогенов. Получение галогенов в промышленности и в лаборатории.

Особенности химии фтора. Причины более высокой химической активности фтора по сравнению с другими галогенами. Отношение к воде и растворам щелочей, диоксиду кремния. Фтороводород: строение, физические свойства, получение, отношение к воде, особенности протолиза в зависимости от концентрации в растворе, взаимодействие с диоксидом кремния, со щелочами в растворе. Соли. Сравнение свойств фтороводорода и остальных галогеноводородов.

Химия хлора, брома и йода. Галогеноводороды - строение и физические свойства, получение, кислотные свойства в водном растворе. Галогениды с ковалентными связями, их отношение к воде. Восстановительные свойства галогеноводородов и галогенидов металлов. Оксиды галогенов - состав, строение, устойчивость, отношение к воде. Кислородсодержащие кислоты галогенов - строение молекул, сравнение устойчивости и кислотных свойств. Соли кислородсодержащих кислот хлора: окислительные свойства, получение, разложение при нагревании. Взаимодействие иодид-иона с иодом, иодат-ионом в кислотной среде. Химическая номенклатура кислот и солей.

Общая характеристика элементов VIА–группы (халькогенов). Электронное строение атомов,

важнейшие степени окисления, водородные соединения. Оксиды и гидроксиды: сравнение кислотных свойств и окислительно-восстановительной способности. Простые вещества - физические свойства, отношение к водороду, кислороду, металлам, воде, растворам кислот и щелочей.

Особенности химии кислорода. Аллотропные модификации - строение молекул, физические свойства, получение, окислительные свойства. Пероксид водорода: строение, физические свойства, устойчивость, получение, отношение к воде, окислительно-восстановительные свойства.

Химия серы. Простое вещество. Строение, поведение при нагревании, взаимодействие с кислородом, водородом, металлами, взаимодействие с азотной и серной кислотами, щелочами, сульфидами и сульфитами металлов. Сульфаны.

Сероводород: строение и физические свойства, получение, отношение к воде; сульфиды и гидросульфиды, классификация сульфидов, получение и способы перевода в раствор малорастворимых сульфидов, протолитические свойства анионов; восстановительные свойства серы(-II) в водном растворе в зависимости от среды.

Диоксид серы: строение молекулы, физические свойства, получение в лаборатории и в промышленности, отношение к воде. Сульфиты и гидросульфиты металлов: строение анионов, поведение при нагревании, гидролиз; окислительно-восстановительные свойства серы(IV) в водном растворе в зависимости от среды.

Триксид серы: строение и физические свойства, поведение при нагревании, взаимодействие с водой и безводной серной кислотой, получение в промышленности и в лаборатории. Серная кислота: строение молекулы и физические свойства, отношение к воде и растворам щелочей, получение в промышленности, окислительные свойства в разбавленном и концентрированном растворе (на примерах взаимодействия с цинком, медью и бромидом калия). Тиосульфат натрия - получение, строение аниона, поведение в кислотной среде, отношение к йоду и хлору. Пероксокислоты серы - строение и свойства.

Общая характеристика элементов VА–группы. Электронное строение атомов, важнейшие степени окисления, закономерности в изменении устойчивости степеней окисления +III и +V по группе. Водородные соединения - строение молекул, способность к присоединению катиона водорода. Оксиды и гидроксиды - сравнение устойчивости и кислотно-основных свойств. Окислительновосстановительные свойства висмутата натрия. Простые вещества, отношение к кислороду, хлору, металлам, к воде и водным растворам кислот и щелочей, азотной кислоте.

Химия азота. Строение молекулы и реакционная способность, физико-химические свойства, получение.

Водородные соединения азота: аммиак, гидразин, гидроксиламин, азид водорода. Строение молекул, физические свойства. Аммиак: получение в промышленности и в лаборатории, отношение к кислороду, воде. Гидрат аммиака, отношение к воде, кислотам, бромной воде, перманганату калия и другим окислителям. Соли аммония - строение катиона, гидролиз, поведение при нагревании. Гидразин и гидроксиламин, отношение к воде и растворам кислот, протолитические свойства солей. Сравнение восстановительной способности гидратов аммиака, гидразина, гидроксиламина и катионов их солей в водном растворе. Азидоводород и азид-ион: строение, поведение в водном растворе.

Кислородные соединения азота. Классификация, строение молекул, физические свойства, устойчивость. Оксид диазота: получение в лаборатори, поведение при нагревании, окислительные свойства. Монооксид азота - получение в промышленности и в лаборатории, отношение к кислороду. Оксид азота(III) - получение, поведение при нагревании и при охлаждении, отношение к воде и растворам щелочей. Азотистая кислота - строение, устойчивость, протолитическиме свойства; нитриты металлов - гидролиз, окислительно-восстановительные свойства в водном растворе. Оксид азота(IV) - поведение при нагревании и охлаждении, отношение к воде и растворам щелочей, получение в промышленности и в лаборатории. Оксид азота(V) - получение, отношение к воде. Азотная кислота: строение и физические свойства, получение в промышленности, кислотные свойства, окислительные свойства в зависимости от разбавления. Понятие о "царской водке". Нитраты металлов - термическое разложение и окислительные свойства в расплаве, растворимость; восстановление с помощью атомарного кислорода в кислотной и щелочной среде.

Химия фосфора. Простое вещество: аллотропия, связь строения аллотропных модификаций с физическими свойствами и химической активностью простых веществ: взаимодействие с галогенами, кислородом, щелочными и щелочноземельными металлами, отношение к воде, растворам кислот и щелочей, азотной кислоте. Фосфиновая и фосфоновая кислоты - строение, кислотные свойства, восстановительные свойства (на примере взаимодействия с нитратом серебра в водном растворе. Оксид фосфора(V) - получение, отношение к воде, применение в лаборатории. Ортофосфорная, метафосфорная, дифосфорная кислоты - строение, получение, отношение к воде. Соли: ортофосфаты, гидроортофосфаты, дигидроортофосфаты; их растворимость в воде и гидролиз. Галогениды фосфора(III) и (V): строение молекул, взаимодействие с водой.

Общая характеристика элементов IVА–группы. Электронное строение атомов, важнейшие степени окисления, особенности химической связи в соединениях. Водородные соединения, их устойчивость в ряду углерод - свинец. Оксиды, гидроксиды, их кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства. Простые вещества, их взаимодействие с галогенами, кислородом, отношение к воде, растворам кислот и щелочей, концентрированной и разбавленной азотной кислоте.

Химия углерода. Аллотропные модификации углерода - строение, физические свойства и реакционная способность. Карбиды - классификация, отношение к воде. Метан - строение молекулы, получение в лаборатории. Монооксид углерода - строение молекулы, восстановительные свойства, способность к реакциям присоединения, обнаружение, способы получения. Диоксид углерода - строение молекулы и физические свойства, отношение к воде, растворам щелочей. Угольная кислота - строение молекулы и карбонат-иона, устойчивость, кислотные свойства; карбонаты и гидрокарбонаты - поведение при нагревании, получение, растворимость, гидролиз, отношение к кислотам.

Химия кремния. Кремний. Получение, отношение к воде, растворам щелочей, фтороводородной и азотной кислоте, их смеси. Силан - строение молекулы, получение, отношение к кислороду. Диоксид кремния: строение и реакционная способность, отношение к растворам щелочей и фтороводорода. Кремниевые кислоты; строение ортосиликат-иона; силикаты, ортосиликат натрия - гидролиз, отношение к растворам кислот. Галогениды кремния - строение молекул и физические свойства, отношение к воде.

Химия олова и свинца. Простые вещества - физические свойства, получение, применение; взаимодействие с галогенами, кислородом, серой, отношение к воде, растворам кислот и щелочей, азотной кислоте. Оксиды олова(II) и свинца(II) - получение, поведение при нагревании; гидроксиды - получение, растворимость, отношение к растворам кислот и щелочей. Восстановительные свойства соединений олова(II) в кислотной и щелочной среде. Малорастворимые соли свинца - получение, способы растворения осадков. Диоксиды олова и свинца - получение, поведение при нагревании. Окислительные свойства диоксида свинца и оксида свинца(IV)-дисвинца(II) ("свинцовый сурик") в кислотной и щелочной среде.

Общая характеристика элементов IIIА–группы. Электронное строение атомов, степени окисления, акцепторная способность (на примерах фторида бора и хлорида алюминия). Характеристика оксидов и гидроксидов в ряду бор - таллий. Простые вещества - физические свойства, отношение к неметаллам, воде, растворам кислот и щелочей; окислительные свойства таллия(III).

Химия бора. Простое вещество, строение и реакционная способность; взаимодействие с неметаллами, азотной кислотой, гидроксидом натрия в присутствии кислорода. Оксид бора, гидроксид бора - строение, отношение к воде, реакции этерификации, получение. Тетрагидроксоборат и тетраборат натрия - строение ионов, отношение к воде. Тригалогениды бора - строение молекул и физические свойства, отношение к воде.

Химия алюминия. Простое вещество - физические свойства, получение, применение; взаимодействие с галогенами, кислородом, серой, азотом, фосфором, отношение к воде, растворам кислот и щелочей, азотной и концентрированной серной кислоте. Перевод в раствор с помощью нитрат-иона в щелочной среде. Оксид алюминия - строение и химическая инертность, способы перевода в растворимые в воде соединения (сплавление с гидроксидами щелочных металлов, с дисульфатом натрия, восстановительное хлорирование). Гидроксид алюминия - получение, растворимость, отношение к растворам кислот и щелочей. Соли алюминия, их гидролиз; Тетрагидроксоалюминат-ион, отношение к углекислому газу и солям аммония. Тетрагидридоалюминаты - строение, отношение к воде и растворам кислот.

Комплексные соединения. Основные положения координационной теории. Комплексное соединение. Комплексообразователь, положение в Периодической системе, координационное число. Лиганды: типы лигандов, дентатность, мостиковые лиганды. Внешняя и внутренняя сфера комплексного соединения. Многоядерные комплексные соединения, кластеры. Основы химической номенклатуры комплексных соединений.

Реакция комплексообразования и поведение комплексных соединений в растворах.

Равновесия в водном растворе; диссоциация на внутреннюю и внешнюю сферу; протолитические свойства комплексных кислот и оснований. Диссоциация внутренней сферы. Реакция комплексообразования, применение закона действующих масс. Ступенчатая и суммарная (полная) константа образования комплексного соединения, связь между ступенчатой и суммарной константами образования и константой диссоциации внутренней сферы. Константа комплексообразования как критерий устойчивости комплексного соединения. Применение реакций комплексообразования для растворения осадков и перевода металлов в комплексные соединения, растворимые в воде. Ионная (ионизационная) изомерия.

Типы комплексных соединений. При характеристике каждого из типов комплексных соединений следует указать положение комплексообразователя в Периодической системе, типичные значения координационного числа, методы получения комплекса данного типа, поведение при нагревании, устойчивость, поведение в водном растворе, типичные реакции разрушения комплекса. Аквакомплексы; амминкомплексы; гидроксокомплексы; гидридные комплексы; ацидокомплексы; анионгалогенаты; карбонильные комплексы; хелаты. Применение правила Сиджвика для определения состава комплекса.

Химическая связь и строение комплексных соединений. Метод валентных связей. Образование сигма- и пи-связей между комплексообразователем и лигандами. Гибридизация валентных атомных орбиталей комплексообразователя. Объяснение строения комплексных соединений с координационными числами 2,4 и 6. Понятие о внутри- и внешнеорбитальных комплексах. Элементы теории кристаллического поля. Электростатическое взаимодействие валентных d- орбиталей комплексообразователя с октаэдрическим полем лигандов. Расщепление d-подуровня по энергии, параметр расщепления. Заполнение расщепленного подуровня электронами; зависимость от значения параметра расщепления. Низкоспиновые и высокоспиновые комплексы. Сильное и слабое поле лигандов, спектрохимический ряд лигандов. Объяснение цветности комплексных соединений.

Решение задач.