Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
учебноепособиепохимии / учебное пособие по химии.pdf
Скачиваний:
397
Добавлен:
14.05.2015
Размер:
2.32 Mб
Скачать

Электронный

учебно-методический комплекс

ХИМИЯ

Учебная программа дисциплины

Учебное пособие Лабораторный практикум

Методические указания по самостоятельной работе

Банк тестовых заданий в системе UniTest

Красноярск ИПК СФУ

2008

УДК 54 ББК 24

Х46

Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «Химия» подготовлен в рамках инновационной образовательной программы «Институт фундаментальной подготовки», реализованной в ФГОУ ВПО СФУ в 2007 г.

Рецензенты:

Красноярский краевой фонд науки; Экспертная комиссия СФУ по подготовке учебно-методических комплексов дисциплин

Х46

Химия. Версия 1.0 [Электронный ресурс] : электрон.

учеб. пособие /

 

А. Г. Аншиц, Е. В. Грачева, О. К. Клусс, Е. А. Салькова. –

Электрон. дан.

(2 Мб). – Красноярск : ИПК СФУ, 2008. – (Химия : УМКД № 225-2007 / рук. творч. коллектива А. Г. Аншиц). – 1 электрон. опт. диск (DVD). – Систем. требования : Intel Pentium (или аналогичный процессор других производителей) 1 ГГц ; 512 Мб оперативной памяти ; 2 Мб свободного дискового пространства ; привод DVD ; операционная система Microsoft Windows 2000 SP 4 / XP SP 2 / Vista (32 бит) ; Adobe Reader 7.0 (или аналогичный продукт для чтения файлов формата pdf).

ISBN 978-5-7638-1078-3 (комплекса) ISBN 978-5-7638-1438-5 (пособия)

Номер гос. регистрации в ФГУП НТЦ «Информрегистр» 0320802386

от 21.11.2008 г. (комплекса)

Настоящее издание является частью электронного учебно-методического комплекса по дисциплине «Химия», включающего учебную программу, лабораторный практикум, методические указания по самостоятельной работе, контрольноизмерительные материалы «Химия. Банк тестовых заданий», наглядное пособие «Химия. Презентационные материалы».

Изложены современные представления о строении атомов и теории химической связи. Рассмотрены энергетика и кинетика химических реакций, химия растворов и дисперсных систем, окислительно-восстановительные и электрохимические процессы, коррозия и защита металлов от неё, полимеры и олигомеры. Приведены сведения по качественному, количественному анализу и физико-химическим методам исследования веществ.

Предложены контрольные вопросы и задания, дан перечень необходимых знаний и умений, ориентированных на формирование и развитие компетенций у студентов. Приведен словарь основных терминов и понятий, применяемых в курсе химии.

Предназначено для студентов нехимических специальностей технических вузов.

© Сибирский федеральный университет, 2008

Рекомендовано Инновационно-методическим управлением СФУ в качестве учебного пособия

Редактор Л. Г. Семухина

Разработка и оформление электронного образовательного ресурса: Центр технологий электронного обучения информационно-аналитического департамента СФУ; лаборатория по разработке мультимедийных электронных образовательных ресурсов при КрЦНИТ

Содержимое ресурса охраняется законом об авторском праве. Несанкционированное копирование и использование данного продукта запрещается. Встречающиеся названия программного обеспечения, изделий, устройств или систем могут являться зарегистрированными товарными знаками тех или иных фирм.

Подп. к использованию 01.10.2008 Объем 2 Мб

Красноярск: СФУ, 660041, Красноярск, пр. Свободный, 79

Оглавление

 

ВВЕДЕНИЕ .................................................................

6

1. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ............................

7

Контрольные вопросы и задания..............................................................................

12

2. СТРОЕНИЕ АТОМА И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ

 

СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА .......

13

2.1. Модели строения атома.....................................................................................

13

2.2. Двойственная природа электрона...................................................................

14

2.3. Атомное ядро. Изотопы, изобары..................................................................

16

2.4. Квантовые числа. Принцип Паули..................................................................

17

2.5. Правило Гунда......................................................................................................

21

2.6. Правила В. М. Клечковского. Последовательность заполнения

 

электронами энергетических состояний в атоме............................................

22

2.7. Периодический закон Д. И. Менделеева.........................................................

23

Контрольные вопросы и задания..............................................................................

26

Компетенции студента.................................................................................................

27

3. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ И СТРОЕНИЯ

 

МОЛЕКУЛ...............................................................

28

3.1. Параметры химической связи..........................................................................

28

3.2. Ковалентная связь...............................................................................................

29

3.2.1. Метод спиновой теории валентности, или метод валентных схем...............

30

3.2.2. Метод молекулярных орбиталей......................................................................

31

3.2.3. Насыщаемость и направленность ковалентной связи, σ-, π- и δ-связи......

33

3.2.4. Конфигурации строения молекул.....................................................................

35

3.2.5. Гибридизация, ее виды......................................................................................

36

3.2.6. Полярность и поляризуемость связи ...............................................................

38

3.3. Ионная связь.........................................................................................................

39

3.4. Водородная связь................................................................................................

40

3.5. Металлическая связь..........................................................................................

41

3.6. Межмолекулярное взаимодействие. Силы Ван-дер-Ваальса....................

41

Контрольные вопросы и задания..............................................................................

43

Химия. Учеб. пособие

-1-

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Компетенции студента.................................................................................................

44

4. КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ........................

45

4.1. Строение комплексных соединений...............................................................

45

4.2. Номенклатура комплексных соединений........................................................

47

4.3. Изомерия комплексных соединений...............................................................

49

4.4. Диссоциация комплексных соединений. Константа нестойкости

 

комплексного иона................................................................................................

50

Контрольные вопросы и задания..............................................................................

51

Компетенции студента.................................................................................................

51

5. ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ......

52

5.1. Внутренняя энергия и энтальпия ...................................................................

52

5.2. Энтропия.................................................................................................................

56

5.3. Энергия Гиббса......................................................................................................

57

Контрольные вопросы и задания..............................................................................

60

Компетенции студента.................................................................................................

61

6.ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И РАВНОВЕСИЕ ... 62

6.1.Скорость химической реакции и влияние на нее различных

факторов..................................................................................................................

62

6.2. Понятие о катализе и катализаторах.............................................................

66

6.3. Колебательные реакции.....................................................................................

68

6.4. Химическое равновесие и его смещение.....................................................

69

6.5. Фазовые равновесия..........................................................................................

72

Контрольные вопросы и задания..............................................................................

78

Компетенции студента.................................................................................................

79

7. РАСТВОРЫ..........................................................

81

7.1. Способы выражения концентрации растворов...........................................

81

7.2. Растворы неэлектролитов.................................................................................

83

7.2.1. Осмос и осмотическое давление......................................................................

83

7.2.2. Давление пара над растворором. Первый закон Рауля.................................

85

7.2.3. Замерзание и кипение растворов. Второй закон Рауля.................................

86

7.3. Растворы электролитов.....................................................................................

87

7.3.1. Теория электролитической диссоциации.........................................................

87

Химия. Учеб. пособие

-2-

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

7.3.2. Теория кислот и оснований...............................................................................

90

7.3.3. Ионообменные реакции.....................................................................................

93

7.3.4. Константы кислотности и основности..............................................................

94

7.3.5. Закон разбавления Оствальда.........................................................................

96

7.3.6. Ионное произведение воды. Водородный показатель...................................

97

7.3.7. Произведение растворимости электролита ....................................................

98

7.4. Гидролиз солей..................................................................................................

100

7.4.1. Виды гидролиза................................................................................................

100

7.4.2. Константа и степень гидролиза......................................................................

103

7.5. Жесткость воды и методы ее устранения................................................

105

Контрольные вопросы и задания............................................................................

107

Компетенции студента...............................................................................................

110

8. ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ ...............................

111

8.1. Классификация дисперсных систем.............................................................

111

8.2. Получение дисперсных систем......................................................................

113

8.2.1. Диспергационные методы...............................................................................

114

8.2.2. Конденсационные методы..............................................................................

115

8.2.3. Метод пептизации............................................................................................

116

8.3. Строение мицелл...............................................................................................

116

8.4. Устойчивость дисперсных систем................................................................

118

8.4.1. Виды устойчивости..........................................................................................

119

8.4.2. Коагуляция лиофобных коллоидных систем.................................................

120

8.4.3. Коагуляция коллоидных систем под действием физических факторов.....

122

Контрольные вопросы и задания............................................................................

122

Компетенции студента...............................................................................................

123

9. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ..............

124

9.1. Окислительно-восстановительные реакции................................................

124

9.1.1. Определение степени окисления. Типы окислительно-восстановительных

реакций.............................................................................................................

124

9.1.2. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций.........

127

9.2. Измерение электродных потенциалов металлов......................................

129

9.3. Гальванические элементы...............................................................................

132

9.4. Электролиз...........................................................................................................

135

9.4.1. Основные законы электролиза.......................................................................

136

9.4.2. Потенциал разложения. Перенапряжение.....................................................

137

Химия. Учеб. пособие

-3-

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

9.4.3. Последовательность электродных процессов..............................................

137

9.4.4. Практическое применение электролиза.........................................................

139

Контрольные вопросы и задания............................................................................

141

Компетенции студента...............................................................................................

142

10. КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ..................................

144

10.1. Виды коррозии.................................................................................................

144

10.1.1. Химическая коррозия.....................................................................................

145

10.1.2. Электрохимическая коррозия.......................................................................

146

10.2. Защита металлов от коррозии.....................................................................

148

Контрольные вопросы и задания............................................................................

152

Компетенции студента...............................................................................................

153

11. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТАЛЛОВ......

154

11.1. Классификация металлов..............................................................................

155

11.2. Физические свойства металлов...................................................................

156

11.3. Химические свойства металлов ..................................................................

157

11.4. Способы получения металлов из руд......................................................

164

11.5. Получение металлов высокой степени чистоты........................................

167

Контрольные вопросы и задания............................................................................

168

Компетенции студента...............................................................................................

169

12. ПОЛИМЕРЫ И ОЛИГОМЕРЫ ........................

170

12.1. Основные понятия...........................................................................................

170

12.2. Классификация и номенклатура полимеров............................................

171

12.3. Применение полимеров и олигомеров......................................................

176

Контрольные вопросы и задания............................................................................

179

Компетенции студента...............................................................................................

179

13. ХИМИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ................

180

13.1. Порядок выполнения анализа вещества..................................................

181

13.2. Качественный анализ......................................................................................

183

13.2.1. Аналитические реакции.................................................................................

183

13.2.2. Методы качественного анализа....................................................................

185

13.2.3. Аналитическая классификация катионов и анионов...................................

186

13.2.4. Качественные реакции на катионы и анионы..............................................

187

Химия. Учеб. пособие

-4-

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

13.2.5. Качественные реакции на анионы................................................................

190

13.2.6. Устранение мешающих ионов.......................................................................

191

13.3. Физико-химические методы анализа..........................................................

193

13.3.1. Оптические методы анализа.........................................................................

194

13.3.2. Электрохимические методы анализа...........................................................

199

13.3.3. Хроматографические методы анализа........................................................

201

Контрольные вопросы и задания............................................................................

206

Компетенции студента...............................................................................................

208

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК........................

209

СЛОВАРЬ ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ.......................

210

ПРИЛОЖЕНИЕ .......................................................

215

Химия. Учеб. пособие

-5-