- •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
4.9. Тест для самоконтроля
(ответы приведены в приложении 2)
1. Укажите формулу вещества, которое в окислительно-восстановительных реакциях может проявлять и окислительные, и восстановительные свойства:
1) KNO3 2) HNO2 3) N2O5 4) HNO3
2. Какую функцию выполняет хлор в реакции H2SO3 + Cl2 + H2O ® H2SO4 + HCl?
1) Восстановителя 2) Окислителя 3) Восстановителя и окислителя 4) Среды
3. Какой коэффициент должен стоять перед восстановителем в реакции
Mn + HNO3 ® Mn(NO3)2 + N2 + H2O?
4. Укажите сумму стехиометрических коэффициентов перед формулами всех веществ в уравнении реакции
Na3SbO4 + HCl ® NaCl + Cl2 +SbCl3 + H2O
5. Укажите тип окислительно-восстановительной реакции, приведенной в вопросе № 3:
1) Межмолекулярная 2) Внутримолекулярная
3) Диспропорционирования 4) Конпропорционирования
4.10. Упражнения для самостоятельной работы
(ответы приведены в приложении 2)
Для самостоятельно работы предлагаем 10 окислительно-восстановительных реакций, начиная с одной из самых простых. Далее уравнения реакций постепенно усложняются. Во всех реакциях необходимо определить стехиометрические коэффициенты. В ответах (приложение 2) приведены суммы коэффициентов перед всеми веществами.
1. SnCl2 + FeCl3 → SnCl4 + FeCl2
Эта реакция практического значения не имеет; она используется в обучении как самая простая окислительно-восстановительная реакция.
2. NH3 + O2 → NO + H2O
Вторая реакция – это окисление аммиака на платиновом катализаторе; образующийся оксид азота (II) далее перерабатывается в азотную кислоту.
3. NaNO2 + KMnO4 + H2O → NaNO3 + MnO2 + KOH
Эта реакция демонстрирует окислительные свойства перманганата калия в нейтральной среде.
4. MnO2 + KClO3 + KOH → K2MnO4 + KCl + H2O
Четвертая реакция используется для получении соединений марганца из природного соединения пиролюзита (MnO2).
Пятая – девятая реакции большого практического значения не имеют, но они используется в учебных целях при изучении темы «Окислительно-восстановительные реакции».
5. FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
6. Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + NH4NO3 + H2O
7. KClO3 → KClO4 + KCl
8. MnSO4 + KMnO4 + H2O → MnO2 + K2SO4 + H2SO4
9. Fe2(SO4)3 + H2O2 + NaOH → Na2FeO4 + Na2SO4 + H2O
10. As2S3 + HNO3 + H2O → H3AsO4 + H2SO4 + NO
Десятую реакцию студенты называют «самой сложной в мире» окислительно-восстановительной реакцией; при определении стехиометрических коэффициентов Вы поймёте, почему её так называют.
Глава 5. Растворы
В этой главе рассматриваются два основных способа выражения концентрации растворов, растворимость веществ, электролитическая диссоциация, ионообменные реакции в растворах и гидролиз солей. Объём рассматриваемого материала немного превышает школьную программу, что должно облегчить последующее изучение этго раздела в университетском курсе химии.
Смешивание двух веществ может сопровождаться: 1) химической реакцией между ними с образованием совершенно новых веществ; 2) образованием механической неоднородной смеси, которая легко разделяется на исходные вещества; 3) образованием раствора, который занимает промежуточное положение между химическими соединениями и механическими смесями.
В отличие от механической смеси, раствор однороден, то есть его состав по всему объему одинаков, так как за счет диффузии концентрация его компонентов по всему объему одинаковая. Таким образом, раствор – это однородная система из двух или более компонентов, состав которой можно изменять в определенных пределах без нарушения однородности.
В 19 столетии растворы считались физическими смесями, в которых отсутствуют какие-либо взаимодействия между растворителем и растворенным веществом. Д.И. Менделеев разработал (1887) химическую теорию растворов, которая рассматривает процесс образования растворов как химическое взаимодействие растворителя с растворяемым веществом. Продуктами этого взаимодействия являются особые соединения – гидраты (для водных растворов) или сольваты (для неводных растворов), которые отличаются от обычных соединений неопределенностью своего состава. Менделеев дал следующее определение раствора, которое сохраняет свое значение и в настоящее время: растворы представляют жидкие диссоционные системы, образованные частицами растворителя и растворенного вещества и тех неопределенных, но экзотермических соединений, которые образуются между ними.