Н.Ф. Стась введение в химию
Томск 2007
УДК 546 (076.5)
ББК
Стась Н.Ф.
Введение в химию: Учебное пособие. – Томск: СТАНИФ, 2007. – 155 с.
В пособии рассматриваются понятия и закономерности атомно-молекулярного учения, классификация и номенклатура неорганических соединений, структура и закономерности Периодической системы Д.И. Менделеева, типы химических реакций. Предназначено для студентов с недостаточной базовой подготовкой по химии.
Рецензенты
Кандидат химических наук, доцент кафедры общей
и неорганической химии Томского политехнического университета
Л.Д. Свинцова
Кандидат химических наук, доцент кафедры общей
и неорганической химии Томского политехнического университета
А.В. Коршунов
Николай Фёдорович Стась, 2007
ПРЕДИСЛОВИЕ
Уровень базовых знаний по химии выпускников наших школ из года в год снижается. Причин этого явления много: уменьшение числа уроков, выделяемых на изучение химии, плохое материальное снабжение химических кабинетов, снижение профессиональной компетенции учителей и т.д. Но главная причина, как мы считаем, – это отмена обязательного выпускного экзамена в школах по химии. Поступив в технический университет, многие студенты испытывают поистине шоковое состояние, когда узнают о том, что в университете изучается химия, на которую в школе они не обращали внимания, считая её второстепенным предметом.
Преподаватели химии в технических университетах вынуждены решать проблему ликвидации пробелов в школьном химическом образовании студентов в условиях, когда аудиторное время не выделяется, так как в Государственных образовательных стандартах высшего профессионального образования изучение базового химического материала не предусмотрено. На входном контроле, который мы проводим ежегодно, и на первых же занятиях выявляются огромные пробелы в базовых знаниях по химии. Отметим самые типичные пробелы первокурсников в школьных знаниях по химии.
1. Они не знают атомно-молекулярное учение (это фундамент химии) и простейшие соотношения между количеством, массой и молярной массой вещества.
2. Из школьной химии «вытравлено» понятие стехиометрической валентности; не зная валентность элементов, они часто ошибаются при составлении формул химических соединений.
3. Пониманию состава соединений способствуют их структурные формулы, но о структурных формулах «что-то слышали» лишь отдельные студенты.
4. Они не знают разницы между схемой и уравнением реакции.
5. Стехиометрия как раздел химии, изучающий количественные соотношения между элементами в соединениях и между соединениями в реакциях, большей части поступившим в университет неизвестна.
6. Практически все первокурсники не могут привести объем газа к нормальным условиям и проводить без ошибок вычисления по уравнению уравнению Клапейрона – Менделева.
7. Основные классы неорганических соединений абитуриенты знают, но показать уравнениями реакций химические свойства – это проблема для многих, а показать свойства амфотерного оксида или основания – проблема для всех.
8. Абитуриенты не демонстрируют глубины понимания периодического закона и закономерностей Периодической системы, например, как изменяются в периодах и группах свойства элементов и однотипных соединений. Поэтому они не могут прогнозировать свойства элемента и его соединений по его месту в Периодической системе.
9. Они имеют слабое представление о способах получения и практическом применении даже самых распространенных соединений: серной кислоты, гидроксида натрия и кальция, карбоната натрия. Практически никто не знает доменный процесс получения железа.
10. При объяснении закономерности химической кинетики абитуриенты любую реакцию рассматривают как простую, тогда как большинство реакций – сложные, кинетический порядок которых не равен молекулярности.
11. Они не знают, что кислые и основные соли диссоциируют ступенчато, не умеют правильно записывать схемы диссоциации.
12. Гидролиз солей: по этой теме из года в год повторяется проблема его ступенчатости; у абитуриентов гидролиз всех солей протекает необратимо по всем ступеням одновременно.
13. Они плохо решают задачи, связанные с массовой долей растворенного вещества, и совсем не знают молярной концентрации, которая является основным способом выражения состава растворов.
14. Трудно поверить, но многие абитуриенты не знают соотношения между граммом и килограммом, миллилитром и литром и т.д.
15. Они не умеют вычислять логарифмы и антилогарифмы чисел, хотя в химических расчётах такие математические действия приходится проводить, например в расчётах по уравнениям Аррениуса и Нернста.
Немало и таких студентов, которые до поступления в университет химию вообще не изучали. Например, на машиностроительный факультет Томского политехнического университета принимаются выпускники машиностроительного колледжа, которым в качестве вступительных экзаменов засчитываются итоговые оценки колледжа. В этом колледже изучение химии учебным планом не предусмотрено, и она не изучается.
В Томском политехническом университете преподаватели кафедры общей и неорганической химии в течение 5–6 недель в начале семестра вынуждены обучать студентов школьной химии, из-за чего часть вузовского материала, предусмотренного Государственным образовательным стандартом, не изучается. Но они должны это делать, так как без этой вынужденной меры химические знания студентов не будут иметь прочного фундамента.