- •Н.Ф. Стась введение в химию
- •Томск 2007
- •Л.Д. Свинцова
- •Е.М. Князева
- •Можно ли изменить эту ситуацию? Какими методическими приёмами можно сократить время изучения «начал» химии?
- •2. Этапы развития химии
- •Глава 1. Атомно-молекулярное учение и стехиометрия
- •1.1. Стехиометрические законы
- •1.2. Химические элементы
- •1.3. Простые вещества и соединения
- •1.4. Валентность
- •1.5. Формулы соединений
- •1.6. Структурные формулы
- •1.7. Атомные и молекулярные массы
- •1.8. Количество и молярная масса вещества
- •1.9. Молярный объем газа
- •1.10. Закон эквивалентов
- •101325 Па соответствует 760 мм рт. Ст.
- •1.11. Химические реакции
- •1.12. Стехиометрические расчеты
- •1.12.1. Расчеты по формулам веществ
- •1.12.2. Расчеты по уравнениям реакций
- •1.12.3. Расчеты по закону эквивалентов
- •1.13. Способы определения атомной массы
- •1.14. Определение молекулярных масс соединений
- •1.15. Установление формул соединений
- •1.16. Тест для самоконтроля
- •1) MnSo4 2) Mn2o7 3) MnO2 4) k2MnO4
- •1.17. Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Глава 2. Классификация и номенклатура неорганических веществ
- •2.1. Оксиды
- •2.1.1. Классификация оксидов
- •2.1.2. Номенклатура оксидов
- •1.3. Свойства оксидов
- •2.1.4. Получение оксидов
- •2.1.5. Закономерности изменения свойств оксидов
- •2.1.6. Двойные оксиды
- •2.1.7. Пероксиды
- •2.2. Основания
- •2.2.1 Классификация оснований
- •2.2.2. Номенклатура оснований
- •2.2.3. Свойства оснований
- •2.2.4. Получение оснований
- •2.3. Кислоты
- •2.3.1. Классификация кислот
- •2.3.2. Номенклатура кислот
- •2.3.3. Свойства кислот
- •2.3.3.1. Взаимодействие кислот с металлами
- •2.3.4. Получение кислот
- •2.4. Соли
- •2.4.1. Состав и классификация солей
- •2.4.2. Номенклатура солей
- •2.4.3. Свойства солей
- •2.4.4. Получение солей
- •2.5. Взаимосвязь между классами веществ
- •2.6. Современный подход к классификации оснований и кислот
- •2.7. Тривиальные названия неорганических соединений
- •2.9. Тест для самоконтроля
- •2.10. Упражнения для самостоятельной работы
- •Глава 3. Периодическая система химических элементов д.И. Менделеева
- •3.1. Основные формы Периодической системы
- •3.2. Периодические свойства элементов
- •3.2.1. Атомные и ионные радиусы химических элементов
- •3.2.2. Энергия и потенциал ионизации атомов
- •3.2.3. Сродство к электрону
- •3.2.4. Электроотрицательность
- •3.2.5. Валентность
- •3.3. Периодические свойства соединений
- •3.4. Тест для самоконтроля
- •1) Магний 2) марганец 3) молибден 4) менделевий 5) мейтнерий
- •3.5. Задачи и упражнения для самостоятельной работы
- •Глава 4. Химические реакции
- •4.1. Степень окисления и валентность
- •4.2. Окислительно-восстановительные реакции
- •4.3. Окислители и восстановители
- •4.4. Классификация окислительно-восстановительных реакций
- •4.5. Метод электронного баланса
- •4.6. Метод полуреакций
- •4.7. Реакции с участием пероксидов
- •4.8. Эквиваленты окислителей и восстановителей
- •4.9. Тест для самоконтроля
- •1) Восстановителя 2) Окислителя 3) Восстановителя и окислителя 4) Среды
- •4.10. Упражнения для самостоятельной работы
- •Глава 5. Растворы
- •5.1. Концентрация растворов
- •5.2. Стехиометрические расчёты по уравнениям реакций в растворах
- •5.3. Растворимость веществ
- •5.4. Электролитическая диссоциация
- •5.5. Степень электролитической диссоциации
- •5.6. Ионная теория кислот и оснований
- •5.7. Ионообменные реакции
- •5.8. Гидролиз солей
- •5.9. Тест для самоконтроля
- •5.10. Задачи и упражнения для самостоятельной работы
- •Приложения
- •Знания и умения,
- •Модуль I. Состав и строение вещества
- •Тема 1. Атомно-молекулярное учение и стехиометрия
- •Тема 2. Классификация и номенклатура неорганических соединений
- •Тема 3. Строение атома, периодический закон и Периодическая система д.И. Менделеева
- •Тема 4. Химическая связь и строение вещества
- •Модуль II. Закономерности протекания реакций
- •Тема 5. Основы химической термодинамики
- •Тема 6. Химическое равновесие
- •Тема 7. Основы химической кинетики
- •Модуль III. Растворы и электрохимические процессы
- •Тема 8. Способы выражения концентрации растворов
- •Тема 9. Свойства растворов неэлектролитов и электролитов
- •Тема 10. Реакции в растворах электролитов
- •Тема 11. Окислительно-восстановительные реакции
- •Тема 12. Электрохимические процессы
- •Элементы содержания химии, изучаемые студентами отдельных направлений и специальностей согласно требованиям Государственного образовательного стандарта
- •Глава 1. Атомно-молекулярное учение и стехиометрия
- •Глава 2. Классификация и номенклатура неорганических соединений
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Глава 3. Периодическая система химических элементов д.И.Менделеева Тест для самоконтроля
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Глава 4. Химические реакции
- •Глава 5. Растворы
- •Пример зачётного задания
- •Содержание
- •Введение в химию
Можно ли изменить эту ситуацию? Какими методическими приёмами можно сократить время изучения «начал» химии?
Возможности имеются: дополнительные занятия, консультации, обучение в компьютерных классах и по Интернету, обучение с помощью компакт-дисков, репетиторство и т.д. Но эти возможности студенты не используют. Адаптация к суровым вузовским требованиям идёт медленно, синдром школьника (пусть меня научат) сопровождает студента на протяжении всего первого курса.
Ещё одна возможность – самостоятельное изучение основных понятий и законов химии. Самостоятельная работа студентов является сейчас основным методом в системе высшего профессионального образования. Эффективность самостоятельной работы зависит в первую очередь от самого студента, от его умения самостоятельно учиться. Но преподаватели должны обеспечивать студентов хорошим учебным материалом: учебными пособиями, примерами использования теоретического материала при решении практических задач, средствами самоконтроля и объективного контроля.
Данное пособие предназначено для самостоятельного изучения «начал» химии. Это атомно-молекулярное учение, стехиометрия, классификация и номенклатура неорганических соединений, структура и закономерности Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, типы и уравнения химических реакций, основные способы выражения концентрации растворов, электролитическая диссоциация, ионообменные реакции, гидролиз солей.
Содержание дисциплины «Химия», которую изучают студенты общетехнических (нехимических) направлений в Томском политехническом университете и усвоение которого контролируется на экзамене (на некоторых факультетах проводится зачёт) распределено по 12 темам, каждая из которых включает от 5 до 14 элементов содержания (приложение 1). Материал данного пособия соответствует полному содержанию темы 1 (Атомно-молекулярное учение и стехиометрия), 2 (Классификация и номенклатура неорганических соединений), 11 (Окислительно-восстановительные реакции) и части содержания темы 3 (Строение атома и Периодическая система химических элементов), 8 (Концентрация растворов), 9 (Свойства растворов) и 10 (Реакции в растворах электролитов). Таким образом, данным пособием охвачена приблизительно четвёртая часть всего материала химии. Усвоив этот материал, студент значительно облегчает себе работу по изучению других, более сложных тем.
Изложение теоретического материала в данном пособии сопровождается ссылками на справочные таблицы, которые в пособии не приводятся, чтобы не загромождать и не «размывать» теоретический материал. Поэтому при изучении этого пособия необходимо иметь «под рукой» небольшой удобный справочник, который был составлен автором ранее (Сталь Н.Ф. Справочник по общей и неорганической химии).
В пособии имеется много примеров решения задач и упражнений, которые способствуют лучшему восприятию теоретического материала. После изучения каждой главы необходимо (для самоконтроля) выполнить тест и задания для самостоятельного решения. Полученные при решении результаты самостоятельно сверяются с правильными ответами (приложение 2). После полного изучения пособия (на это выделяется примерно один месяц от начала занятий) необходимо сдать зачёт по всему материалу. Пример зачётного задания приведен в приложении 3.
ВВЕДЕНИЕ
1. Предмет химии
Человека окружает огромный мир разнообразных веществ и явлений. Естественные науки изучают этот мир и закономерности происходящих в нем явлений. Природные явления и технические процессы подразделяются на физические и химические. В физических явлениях и процессах вещества не изменяют своего состава; в химических процессах из одних веществ образуются другие вещества с другими свойствами. Химические процессы называются химическими реакциями.
Химия изучает состав, строение и свойства веществ, закономерности химических реакций и явления, которыми они сопровождаются.
Химия и химическая промышленность обеспечивают развитие общества, участвуя в решении самых важных проблем научно-технического прогресса: развитие энергии, получение новых веществ, комплексное, рациональное использование природных ресурсов, продовольственная проблема, охрана окружающей среды и природы от вредного воздействия технической деятельности человека. Поэтому каждый специалист, работающий в сфере материального производства, должен знать основы химии.