Периодическая система Д.И.Менделеева
Пермь 2000 г.
Составители: Т.К.Томчук, С.А.Колесова, Л.Г.Черанева, М.М.Соколова, Н.Б.Ходяшев, Т.С.Соколова, Т.Г.Мальцева, И.С.Глушанкова, Г.А.Старкова, Н.М.Чебыкина, И.С.Колесов, Т.А.Махнева.
УДК 541.1.
Химия. Методические указания, программа и контрольные задания для студентов заочного обучения. /Сост. Т.К.Томчук, С.А.Колесова, Л.Г.Черанева, М.М.Соколова, Н.Б.Ходяшев, Т.С.Соколова, Т.Г.Мальцева, И.С.Глушанкова, Г.А.Старкова, Н.М.Чебыкина, И.С.Колесов, Т.А.Махнева
Методическое пособие отражает основные разделы программы курса общей химии. В начале каждого раздела содержатся краткие теоретические сведения, а также приведены примеры решения типовых задач. Пособие предназначено для студентов заочного обучения нехимических специальностей.
Методическое пособие предназначено для изучения курса общей химии студентами заочного обучения нехимических специальностей.
.
Табл. 4, Иллюст. 1, Библиогр.: 10 назв.
Рецензент: канд. хим. наук О.И.Бахирева
Ó Пермский государственный
технический университет
Общие методические указания
Химия является одной из фундаментальных естественно-научных дисциплин.
Знание химии позволяет получить современное научное представление о материи, формах ее движения, веществе, как одном из видов движущейся материи, механизме превращения химических соединений, свойствах технических материалов и применении химических процессов в современных технологиях.
Основной вид учебных занятий студентов-заочников – самостоятельная работа над учебным материалом. По курсу химии она слагается из следующих элементов: изучение материала по учебникам и учебным пособиям: выполнение контрольных заданий; выполнение лабораторного практикума; индивидуальные консультации; посещение лекций; сдача зачета по лабораторному практикуму; сдача экзамена по всему курсу.
Рекомендуется следующий порядок изучения курса химии студентами - заочниками:
1. Самостоятельное изучение материала по рекомендованным учебникам и учебным пособиям в соответствии с программой.
2. Выполнение контрольных работ по темам, согласно приведенных заданий.
Всего студент-заочник должен выполнить две контрольные работы.
Первая контрольная работа охватывает вопросы по строению вещества, химической термодинамике, химической кинетике и свойствам растворов.
Вторая контрольная работа включает разделы: гальванический элемент, электролиз, электрохимическая коррозия, окислительно-восстановительные реакции, химия элементов и их соединений.
Решения задач и ответы на теоретические вопросы должны быть коротки, но четко обоснованы, за исключением тех случаев, когда по существу вопроса такая мотивировка не требуется, например, когда нужно составить электронную формулу атома, написать уравнения реакции и т.п. При решении задач нужно приводить все математические преобразования, избирая простейший путь решения. Нельзя переписывать текст из учебника или учебных пособий. Каждая контрольная работа должна быть аккуратно оформлена. Для замечаний рецензента надо оставлять достаточно широкие поля. Писать надо разборчиво. В работах номера и условия задач следует переписывать в том порядке, в каком они указаны в задании.
Контрольная работа, выполненная не по своему варианту, преподавателем не рецензируется и не засчитывается.
3. Каждый студент выполняет вариант контрольных заданий, обозначенный двумя последними цифрами его номера студенческого билета (шифра). Например, номер студенческого билета 10914. Последние две цифры – 14, следовательно, студент должен выполнить задания, включенные в вариант 14.
4. Контрольные работы выполняются в тетради школьного типа, на лицевой стороне которой приводятся следующие сведения:
ХИМИЯ
Контрольная работа №___, вариант №____
Студента 1 курса заочного отделения
Факультет _____________Специальность ______________
Пермского государственного технического университета
_________________________________________________
фамилия, имя, отчество
Преподаватель, ведущий дисциплину__________________
В конце работы должны быть указаны дата ее окончания и подпись лица, выполнившего работу.
Программа
Первые разделы программы охватывают содержание общей части курса, необходимой для подготовки инженеров любой специальности. Содержание пятого раздела отражает специализацию будущих инженеров.
Введение
Химия как предмет естествознания. Предмет химии и ее связь с другими науками. Значение химии в формировании мировоззрения, в изучении природы и развитии техники. Химия и охрана окружающей среды.
Строение вещества
Строение атома
Квантовомеханическая модель атома. Двойственная корпускулярно-волновая природа электрона. Квантовые числа: главное, орбитальное, магнитное, спиновое. Атомная орбиталь. Заполнение уровней, подуровней, энергетических состояний (орбиталей). Принцип запрета Паули, правило Гунда. Нормальное и возбужденное состояние атомов и ионов. Атомные радиусы, энергия ионизации, сродство к электрону.
Химическая связь
Образование молекул из атомов. Виды химической связи. Ковалентная и донорно-акцепторная связи. Ординарная и кратная связи, s - и p - связи. Энергия связи. Метод валентных связей (МВС). Свойства ковалентной связи: направленность и насыщаемость. Гибридизация. Строение простейших молекул.
Полярность связи. Полярные и неполярные молекулы. Дипольный момент связи и молекулы.
Метод молекулярных орбиталей (ММО). Ионная связь. Электростатическое взаимодействие ионов. Степень окисления. Координационное число.
Растворы
Растворы. Растворитель. Растворенное вещество. Классификация растворов. Способы выражения концентрации растворов.
Разбавленные растворы неэлектролитов. Осмотическое давление. Уравнение Вант-Гоффа.
Давление насыщенного пара над раствором; закон Рауля. Температура кипения и кристаллизации. Криоскопия и эбуллиоскопия. Идеальные растворы.
Теория электролитической диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Степень диссоциации и ее связь с изотоническим коэффициентом. Диссоциация слабых и сильных электролитов. Закон разбавления Оствальда. Факторы, влияющие на константу диссоциации.
Ионные реакции и равновесия. Произведение растворимости. Электролитическая диссоциация воды. Водородный показатель. Гидролиз солей.
Электрохимические процессы
Электрохимические процессы. Электрод. Электродные потенциалы металлов (равновесные, неравновесные, стандартные). Ряд напряжений (активностей) металлов. Уравнение Нернста.
Гальванический элемент. Анодные и катодные процессы. ЭДС гальванического элемента. Концентрационный гальванический элемент. Водородный электрод. Измерение стандартных электродных потенциалов.
Кинетика электродных процессов. Поляризация и перенапряжение. Концентрационная и электрохимическая поляризация. Первичные гальванические элементы. Топливные элементы.
Электролиз. Электролиз расплавов и водных растворов. Растворимые и нерастворимые аноды. Практическое применение электролиза: получение и рафинирование металлов, нанесение гальванических покрытий. Получение водорода, кислорода и других продуктов.
Аккумуляторы.
Окислительно-восстановительные реакции (ОВР). Степень окисления. Окислитель. Восстановитель. Окисление. Восстановление. Методы уравнивания ОВР. ЭДС и константа равновесия ОВР.
Коррозия металлов. Основные виды коррозии. Химическая и электрохимическая коррозия. Коррозия с водородной и кислородной деполяризацией. Способы защиты металлов от коррозии. Выбор коррозионно-стойких материалов. Изоляция металлов от агрессивной среды; защитные покрытия. Электрохимические методы защиты (протекторная и катодная защиты). Изменение свойств коррозионной среды: ингибиторы коррозии.
Специальные разделы химии.
Химия металлов
Зависимости свойств металлов от их положения в периодической системе Д.И.Менделеева.
Интерметаллические соединения и твердые растворы металлов. Основные методы получения металлов. Свойства р-элементов и их соединений. Свойства переходных металлов d-элементов IV –VII групп. Химия элементов семейства железа, их сплавы и химические соединения. Химия платиновых металлов. Химия металлов подгруппы меди и цинка.
Химия вяжущих веществ
Определение и классификация вяжущих веществ и их свойства. Воздушные и гидравлические вяжущие вещества. Известковые и гипсовые вяжущие вещества. Потрландцемент. Процессы схватывания и твердения. Бетон. Коррозия бетонов и методы борьбы с ней.
Химия воды
Строение молекул и свойства воды. Химические свойства воды. Взаимодействие воды с простыми веществами и химическими соединениями.
Природные воды и их состав. Жесткость воды. Умягчение и обессоливание воды.
ЛИТЕРАТУРА
1.Коровин Н.В. Общая химия. М.: Высшая школа, 1998.
2.Глинка Н.Л. Общая химии.Л.:Химия, 1988.
3.Фролов В.В. Химия. – М.: Высшая школа, 1986.
4.Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа, 1998.
Дополнительная
1. Харин А.И. Курс химии. М.:Высшая школа, 1983.
2. Лучинский Г.П. Курс химии. М.: Высшая школа 1985.
3. Курс химии. Ч.2, специальная для строительных вузов / Под ред. В.А. Киреева. М.: Высшая школа, 1975.
4. Глинка Н.Л. Задания и упражнения по общей химии. М.: Высшая школа, 1997.
5. Романцева Л.М., Лещинская З.Л., Суханова В.А. Сборник задач и упражнений по общей химии. М.: Высшая школа. 1990.
6. Шиманович И.Л. Химия. Методические указания. М.: Высшая школа. 1998.
Таблица вариантов контрольных заданий
| Номер варианта | Номер контрольного задания | Номера задач, относящихся к данному заданию |
| I II | 1, 21, 41, 61, 81, 101, 121, 141, 161, 181, 201, 221, 241, 261, 281, 301, 321, 341, 361, 391, | |
| I II | 2, 22, 42, 62, 82, 102, 122, 142, 162, 182, 202 222, 243, 262, 282, 302, 322, 342, 362, 392, | |
| I II | 3, 23, 43, 63, 83, 103, 123, 143, 163, 183, 203 223, 243, 263, 283, 303, 323, 343, 363, 393, | |
| I II | 4, 24, 44, 64, 84, 104, 124, 144, 164, 184, 204 224, 244, 264, 284, 304, 324, 344, 364, 394, | |
| I II | 5, 25, 45, 65, 85, 105, 125, 145, 165, 185, 205 225, 245, 265, 285, 305, 325, 345, 365, 395, | |
| I II | 6, 26, 46, 66, 86, 106, 126, 145, 166, 186, 206 226, 246, 266, 286, 306, 326, 346, 366, 396, | |
| I II | 7, 27, 47, 67, 87, 107, 127, 147, 167, 187, 207 227, 247, 267, 287, 307, 327, 347, 367, 397, | |
| I II | 8, 28, 48, 68, 88, 108, 128, 148, 168, 188, 208 228, 248, 268, 288, 308, 328, 348, 368, 398, | |
| I II | 9, 29, 49, 69, 89, 109, 129, 149, 169, 189, 209 229, 249, 269, 289, 309, 329, 349, 369, 399, | |
| I II | 10, 30, 50, 70, 90, 110, 130, 150, 170, 190, 210 230, 250, 270, 290, 310, 330, 350, 370, 400, | |
| I II | 11, 31, 51, 71, 91, 111, 131, 151, 171, 191, 211 231, 251, 271, 291, 311, 331, 351, 371, 391, | |
| I II | 12, 32, 52, 72, 92, 112, 132, 152, 172, 192, 212 232, 252, 272, 292, 312, 332, 352, 372, 392, | |
| I II | 13, 33, 53, 73, 93, 113, 133, 153, 173, 193, 213 233, 253, 273, 293, 313, 333, 353, 373, 393, | |
| I II | 14, 34, 54, 74, 94, 114, 134, 154, 174, 194, 214 234, 254, 274, 294, 314, 334, 354, 374, 394, | |
| I II | 15, 35, 55, 75, 95, 115, 135, 155, 175, 195, 215 235, 255, 275, 295, 315, 335, 355, 375, 395, | |
| I II | 16, 36, 56, 76, 96, 116, 136, 156, 176, 196, 216 236, 256, 276, 296, 316, 336, 356, 376, 396, | |
| I II | 17, 37, 57, 77, 97, 117, 137, 157, 177, 197, 217 237, 257, 277, 297, 317, 337, 357, 377, 397, | |
| I II | 18, 38, 58, 78, 98, 118, 138, 158, 178, 198, 218 238, 258, 278, 298, 318, 338, 358, 378, 398, | |
| I II | 19, 39, 59, 79, 99, 119, 139, 159, 179, 199, 219 239, 259, 279, 299, 319, 339, 359, 379, 399, | |
| I II | 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180, 200, 220 240, 260, 280, 300, 320, 340, 360, 380, 400, | |
| I II | 1, 22, 43, 64, 85, 106, 127, 148, 169, 190, 211 222, 243, 264, 285, 306, 327, 348, 381, 391, | |
| I II | 2, 23, 44, 65, 86, 107, 128, 149, 170, 191, 212 223, 244, 265, 286, 307, 328, 349, 382, 392, | |
| I II | 3, 24, 45, 66, 87, 108, 129, 150, 171, 192, 213 224, 245, 266, 287, 308, 329, 350, 383, 393, | |
| I II | 4, 25, 46, 67, 88, 109, 130, 151, 172, 193, 214 225, 246, 267, 288, 309, 330, 351, 384, 394, | |
| I II | 5, 36, 47, 68, 89, 110, 131, 152, 173, 194, 215 226, 247, 268, 289, 310, 331, 352, 385, 395, | |
| I II | 6, 27, 48, 69, 90, 111, 132, 153, 174, 195, 216 227, 248, 269, 290, 311, 332, 353, 386, 396, | |
| I II | 7, 28, 49, 70, 91, 112, 133, 154, 175, 196, 217 228, 249, 270, 291, 312, 333, 354, 387, 397, | |
| I II | 8, 29, 50, 71, 92, 113, 134, 155, 176, 197, 218 229, 250, 271, 292, 313, 334, 355, 388, 398, | |
| I II | 9, 30, 51, 72, 93, 114, 135, 156, 177, 198, 219 230, 251, 272, 293, 314, 335, 356, 389, 399, | |
| i ii | 10, 31, 52, 73, 94, 115, 136, 157, 178, 199, 220, 231, 252, 273, 294, 315, 336, 357, 390, 400, | |
| i ii | 11, 32, 53, 74, 95, 116, 137, 158, 179, 200, 201 232, 253, 274, 295, 316, 337, 358, 361, 391, | |
| i ii | 12, 33, 54, 75, 96, 117, 138, 159, 180, 181, 202 233, 254, 275, 296, 317, 338, 359, 362, 392, | |
| i ii | 13, 34, 55, 76, 97, 118, 139, 160, 161, 182, 203 234, 255, 276, 297, 318, 339, 360, 363, 393, | |
| i ii | 14, 35, 56, 77, 98, 119, 140, 141, 162, 183, 204 235, 256, 277, 298, 319, 340, 347, 364, 394, | |
| i ii | 15, 36, 57, 78, 99, 120, 121, 142, 163, 184, 205 236, 257, 278, 299, 320, 322, 346, 365, 395, | |
| i ii | 16, 37, 58, 79, 100, 101, 122, 143, 164, 185, 206 237, 258, 279, 300, 301, 323, 345, 366, 396, | |
| i ii | 17, 38, 59, 80, 81, 102, 123, 144, 165, 186, 207 238, 259, 280, 281, 302, 324, 344, 367, 397, | |
| i ii | 18, 39, 60, 65, 86, 107, 128, 145, 166, 187, 208 239, 260, 261, 282, 303, 325, 343, 368, 398, | |
| i ii | 19, 40, 44, 66, 87, 108, 129, 146, 167, 188, 209 240, 241, 262, 283, 304, 326, 342, 369, 399, | |
| i Ii | 20, 23, 45, 67, 88, 109, 130, 147, 168, 189, 210 221, 242, 263, 284, 305, 327, 341, 370, 400, | |
| i Ii | 2, 24, 46, 68, 89, 110, 131, 148, 170, 190, 201 223, 241, 265, 281, 306, 328, 341, 371, 391, | |
| i ii | 3, 25, 47, 69, 90, 111, 132, 149, 171, 191, 202 224, 242, 266, 282 307, 329, 342, 372, 392, | |
| i ii | 4, 26, 48, 70, 91, 112, 133, 150, 172, 192, 203 225, 243, 267, 288 308, 330, 343, 373, 393, | |
| i ii | 5, 27, 49, 71, 92, 113, 134, 151, 173, 193, 204 226, 244, 268, 284, 309, 331, 344, 374, 394, | |
| i ii | 6, 28, 50, 72, 93, 114, 135, 152, 174, 194, 205 227, 245, 269, 285, 310, 332, 345, 375, 395, | |
| i Ii | 7, 29, 51, 73, 94, 115, 136, 153, 175, 195, 206 228, 246, 270, 286, 311, 333, 346, 376, 396, | |
| i ii | 8, 30, 52, 74, 95, 116, 137, 154, 176, 196, 207 229, 247, 271, 287, 312, 334, 347, 377, 397, | |
| i ii | 9, 31, 53, 75, 96, 117, 138, 155, 177, 197, 208 230, 248, 272, 288, 313, 335, 348, 378, 398, | |
| i ii | 10, 32, 54, 76, 97, 118, 139, 156, 178, 198, 209 231, 249, 273, 289, 314, 336, 349, 379, 399, | |
| i ii | 11, 33, 55, 77, 98, 119, 140, 157, 179, 199, 210 232, 250, 274, 290, 315, 137, 350, 380, 400, | |
| i ii | 12, 34, 56, 78, 99, 120, 122, 158, 180, 200, 211 233, 251, 275, 291, 316, 321, 341, 361, 381, | |
| i ii | 13, 35, 57, 79, 100, 103, 121, 159, 169, 182, 212 234, 252, 276, 292, 317, 325, 342, 362, 382, | |
| i ii | 14, 36, 58, 80, 85, 104, 123, 160, 161, 183, 213 235, 253, 277, 293, 318, 324, 343, 363, 383, | |
| i ii | 15, 37, 59, 61, 84, 105, 124, 141, 162, 184, 214 236, 254, 278, 294, 319, 323, 344, 364, 384, | |
| i ii | 16, 38, 60, 62, 83, 106, 125, 143, 163, 185, 215 237, 255, 279, 295, 320, 322, 345, 365, 385, | |
| i ii | 17, 39, 41, 63, 82, 101, 126, 142, 164, 186, 216 238, 256, 280, 296, 301, 321, 346, 366, 386, | |
| i ii | 18, 40, 42, 61, 81, 102, 127, 144, 165, 187, 217 239, 257, 271, 297, 302, 326, 347, 367, 387, | |
| i i | 19, 21, 43, 62, 87, 103, 128, 145, 166, 188, 218 240, 258, 272, 298, 303, 327, 348, 368, 388, | |
| i ii | 20, 22, 44, 63, 88, 104, 129, 146, 167, 189, 219 223, 259, 273, 299, 304, 328, 349, 369, 389, | |
| i II | 1, 24, 42, 64, 89, 105, 130, 147, 168, 190, 220 222, 260, 274, 300, 305, 329, 350, 370, 390, | |
| i ii | 3, 25, 43, 65, 90, 106, 131, 148, 169, 191, 201 221, 250, 275, 281, 301, 330, 341, 361, 392, | |
| i II | 4, 26, 44, 66, 91, 107, 132, 149, 170, 192, 202 222, 251, 276, 282, 302, 331, 342, 362, 393, | |
| i ii | 5, 27, 45, 67, 92, 108, 133, 150, 171, 193, 203 224, 252, 277, 283, 303, 332, 343, 363, 394, | |
| i ii | 6, 28, 46, 68, 93, 109, 134, 151, 172, 194, 204 223, 253, 278, 284, 304, 333, 344, 364, 395, | |
| i ii | 7, 29, 47, 69, 94, 110, 135, 152, 173, 195, 205 225, 254, 279, 285, 305, 334, 345, 365, 396, | |
| I ii | 8, 30, 48, 70, 195, 111, 136, 153, 174, 196, 206 226, 255, 280, 286, 306, 335, 346, 366, 397, | |
| i ii | 9, 31, 49, 71, 96, 112, 137, 154, 175, 197, 207 227, 256, 261, 287, 307, 336, 347, 367, 398, | |
| i ii | 10, 32, 50, 72, 97, 113, 138, 155, 176, 198, 208 228, 257, 262, 288, 308, 337, 348, 368, 399, | |
| i ii | 11, 33, 51, 73, 98, 114, 139, 156, 177, 199, 209 229, 258, 263, 289, 309, 338, 349, 369, 400, | |
| i ii | 12, 34, 52, 74, 99, 115, 140, 157, 178, 200, 210 230, 259, 264, 290, 310, 339, 350, 370, 391, | |
| i ii | 13, 35, 53, 75, 100, 116, 121, 158, 179, 181, 211 231, 260, 265, 291, 311, 340, 351, 371, 392, | |
| i ii | 14, 36, 54, 76, 86, 117, 122, 159, 180, 182, 212 232, 241, 266, 292, 312, 321, 352, 372, 390, | |
| i ii. | 15, 37, 55, 77, 85, 118, 123, 160, 162, 183, 213 233, 242, 267, 293, 313, 322, 353, 373, 392, | |
| i ii | 16, 38, 56, 78, 84, 119, 124, 142, 161, 184, 214 234, 243, 268, 294, 314, 323, 354, 374, 393, | |
| i ii | 17, 39, 57, 79, 83, 120, 125, 141, 163, 185, 215 235, 244, 269, 295, 315, 324, 355, 375, 396, | |
| i ii | 18, 40, 58, 80, 82, 101, 126, 143, 164, 186, 216 236, 245, 270, 296, 316, 325, 156, 376, 397, | |
| i ii | 19, 23, 59, 61, 81, 102, 127, 144, 165, 187, 217 237, 246, 271, 297, 317, 326, 357, 377, 398, | |
| i Ii | 20, 21, 60, 62, 100, 103, 128, 145, 166, 188, 218 238, 247, 272, 298, 318, 327, 358, 378, 399, | |
| i ii | 4, 22, 51, 63, 99, 104, 129, 146, 167, 189, 219 239, 248, 273, 300, 319, 328, 359, 379, 400, | |
| i ii | 5, 23, 52, 64, 98, 105, 130, 147, 168, 190, 220 240, 249, 274, 281, 320, 329, 360, 380, 391, | |
| i ii | 6, 24, 53, 65, 97, 106, 131, 148, 169, 191, 211 231, 250, 275, 282, 301, 330, 351, 381, 392, | |
| i ii | 7, 25, 54, 66, 96, 107, 132, 149, 170, 192, 212 232, 251, 276, 283, 302, 334, 352, 382, 393, | |
| i ii | 8, 26, 55, 67, 95, 108, 133, 150, 171, 193, 213 233, 252, 277, 284, 303, 335, 353, 383, 394, | |
| i ii | 9, 27, 56, 68, 94, 109, 134, 151, 172, 194, 214 234, 253, 278, 285, 304, 336, 354, 384, 395, | |
| i ii | 10, 28, 57, 69, 93, 110, 135, 152, 173, 195, 215 235, 254, 279, 286, 305, 337, 355, 385, 396, | |
| I ii | 11, 29, 58, 70, 92, 111, 136, 153, 174, 196, 216 236, 255, 280, 287, 306, 338, 356, 386, 397, | |
| i ii | 12, 30, 59, 71, 91, 112, 137, 154, 175, 197, 217 237, 256, 264, 288, 307, 339, 357, 387, 398, | |
| i ii | 13, 31, 60, 72, 90, 113, 138, 155, 176, 198, 218 238, 257, 265, 289, 308, 340, 358, 388, 399, | |
| i ii | 14, 32, 41, 73, 69, 114, 139, 156, 177, 199, 219 239, 258, 266, 290, 309, 331, 359, 389, 400, | |
| i ii | 15, 33, 42, 74, 88, 115, 140, 157, 178, 200, 220, 240, 259, 267, 291, 310, 332, 350, 370, 391, | |
| i ii | 16, 34, 43, 75, 87, 116, 131, 158, 179, 181, 201, 221, 260, 268, 292, 311, 333, 341, 365, 392, | |
| i ii | 17, 35, 44, 76, 86, 117, 132, 159, 180, 182, 202 222, 241, 269, 293, 312, 321, 342, 367, 393, | |
| i ii | 18, 36, 45, 77, 85, 118, 133, 160, 161, 183, 203 223, 242, 270, 294, 313, 322, 343, 369, 394, | |
| i ii | 19, 37, 46, 78, 84, 119, 134, 141, 162, 184, 204 224, 243, 261, 295, 314, 323, 344, 371, 395, | |
| i ii | 20, 38, 47, 79, 83, 120, 135, 142, 163, 185, 205 225, 244, 562, 296, 315, 324, 345, 375, 396, | |
| i ii | 1, 39, 48, 80, 82, 110, 136, 143, 164, 186, 206 226, 245, 463, 297, 316, 325, 346, 377, 397, | |
| i ii | 2, 40, 49, 61, 81, 111, 137, 144, 165, 187, 207 227, 246, 471, 298, 317, 326, 347, 380, 398, | |
| i ii | 3, 24, 50, 62, 100, 112, 138, 145, 166, 188, 208 228, 247, 972, 299, 318, 327, 348, 383, 399, | |
| i ii | 4, 25, 51, 63, 99, 113, 139, 146, 167, 189, 209 229, 248, 273, 300, 319, 328, 349, 364, 381, | |
| i ii | 5, 26, 52, 64, 98, 114, 140, 147, 168, 190, 210 230, 249, 274, 281, 320, 329, 350, 365, 392, |
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Каждый студент выполняет вариант контрольных заданий, обозначенный двумя последними цифрами номера студенческого билета (шифра). Например, номер студенческого билета 98–594, две последние цифры 94, им соответствует вариант контрольного задания 94.
КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 1
СТРОЕНИЕ АТОМОВ
1.Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 9 и 28. К какому электронному семейству относятся каждый из этих элементов?
2.Напишите электронные формулы атомов фосфора и ванадия. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?
3.Какое максимальное число электронов могут занимать s-, p-, d- и f- орбитали данного энергетического уровня? Почему?
4.Напишите электронные формулы атомов марганца и селена. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?
5.Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: 4s или 3d; 5s или 4p? Почему? Составьте электронную формулу атома элемента с порядковым номером 21.
6.Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 17 и 29. У последнего происходит провал одного 4s- электрона на 3d- подуровень. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?
7.Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: 4d или 5s; 6s или 5p? Почему? Составьте электронную формулу атома элемента с порядковым номером 43.
8.Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 21 и 23. Сколько свободных 3d – орбиталей в атомах этих элементов?
9.Квантовые числа для электронов внешнего энергетического уровня атомов некоторого элемента имеют следующие значения: n = 4; l = 0; ml = 0; ms = ±½. Напишите электронную формулу атома этого элемента и определите, сколько свободных 3d орбиталей он содержит?
10.Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 17 и 29. Какие электроны этих атомов являются валентными?
11.Какие из электронных формул, отражающих строение невозбужденного атома некоторого элемента неверны: а) 1s22s22p53s1; б) 1s22s22p6; в) 1s22s22p63s23p63d4; г) 1s22s22p63s23p64s2 д) 1s22s22p63s23d2? Атомам каких элементов отвечают правильно составленные электронные формулы?
12.Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 9 и 28. К какому электронному семейству относятся каждый из этих элементов?
13.Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 45 и 53. Какие электроны этих атомов являются валентными?
14.Сколько и какие значения может принимать магнитное квантовое число mi при орбитальном квантовом числе l = 0; 1; 2 и 3? Какие элементы в периодической системе носят название s-, p-, d- и f- элементов? Приведите примеры.
15.Какие значения могут принимать квантовые числа n, l, ml и ms, характеризирующие состояние электронов в атоме? Какие значения они принимают для внешних электронов атома магния?
16.Чем отличается последовательность в заполнении атомных орбиталей у атомов d- элементов от последовательности заполнения их у атомов s- и p- элементов? Составьте электронную формулу атома элемента с порядковым номером 46, учитывая, что, находясь в пятом периоде, атомы этого элемента на пятом энергетическом уровне не содержат ни одного электрона.
17.Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 24 и 33, учитывая, что, у первого происходит провал одного 4s- электрона на 3d- подуровень. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?
18.Значения какого квантового числа определяют число s-, p-, d- и f- орбиталей на энергетическом уровне? Сколько всего s-, p- и d- электронов в атоме кобальта?
19.В чем заключается принцип несовместимости Паули? Может ли быть на каком-нибудь подуровне атома p7- и d12- электронов? Почему? Составьте электронную формулу атома элемента с порядковым номером 22 и укажите его валентные электроны.
20.Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 32 и 42, учитывая, что, у последнего происходит провал одного 5s- электрона на 4d- подуровень. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА
21.Исходя из положения германия, цезия и технеция в периодической системе составьте формулы следующих соединений: мета- и ортогерманиевой кислот, дигидрофосфата цезия и оксида технеция, отвечающего его высшей степени окисления. Изобразите графически формулы этих соединений.
22.Что такое энергия ионизации? В каких единицах она выражается? Как изменяется восстановительная активность s- и p- элементов в группах периодической системе с увеличением порядкового номера? Почему?
23.Что такое электроотрицательность? Как изменяется электроотрицательность p- элементов в периоды; в группе периодической системе с увеличением порядкового номера?
24.Исходя из положения германия, молибдена и рения в периодической системе составьте формулы следующих соединений: водородного соединения германия, рениевой кислоты и оксида молибдена, отвечающего его высшей степени окисления. Изобразите графически формулы этих соединений.
25.Что такое сродство к электрону? В каких единицах оно выражается? Как изменяется окислительная активность металлов в периоде и в группе периодической системы с увеличением порядкового номера? Ответ мотивируйте строением атома соответствующего элемента.
26.Составьте формулы оксидов и гидроксидов элементов третьего периода периодической системы, отвечающего его высшей степени окисления. Как изменяется химический характер этих соединений при переходе от натрия к хлору?
27.Какой из элементов четвертого периода- ванадий или мышьяк- обладает более выраженными металлическими свойствами? Какой из этих элементов образует газообразное соединение с водородом? Ответ мотивируйте исходя из строения атомов данных элементов.
28.Какие элементы образуют газообразные соединение с водородом? В каких группах периодической системы находятся эти элементы? Составьте формулы водородных и кислородных соединений хлора, теллура и сурьмы, отвечающих их низшей и высшей степеням окисления.
29.У какого элемента четвертого периода- хрома или селена- сильнее выражены металлические свойства? Какой из этих элементов образует газообразное соединение с водородом? Ответ мотивируйте исходя из строениям атомов хрома или селена.
30.Какую низшую степень окисления проявляют хлор, сера, азот и углерод? Почему? Составьте формулы соединений алюминия с данными элементами в этой их степени окисления. Как называются соответствующие соединения?
31.У какого из p- элементов пятой группы периодической системы - фосфора или сурьмы - сильнее выражены металлические свойства? Какой из водородных соединений данных элементов более сильный восстановитель? Ответ мотивируйте строением атомов этих элементов.
32.Исходя из положения металла в периодической системе дайте мотивированный ответ на вопрос: какой из двух гидрооксидов более сильное основание: Ba(OH)2 или Mg(OH)2; Ca(OH)2 или Fe(OH)2; Cd(OH)2 или Sr(OH)2 ?
33.Почему марганец проявляет металлические свойства, а хлор - неметаллические? Ответ мотивируйте строением атомов этих элементов. Напишите формулы оксидов и гидрооксидов хлора и марганца.
34.Какую низшую степень окисления проявляют водород, фтор, сера и азот? Почему? Составьте формулы соединений кальция с данными элементами в этой их степени окисления. Как называются соответствующие соединения?
35.Какую низшую и высшую степень окисления проявляют кремний, мышьяк, селен и хлор? Почему? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающих этим степеням окисления.
36.К какому семейству относятся элементы, в атомах которых последний электрон поступает на 4f- и на 5f- орбитали? Сколько элементов включает каждое из этих семейств? Как отражается на свойствах этих элементов электронное строение их атомов?
37.Атомные веса элементов в периодической системе непрерывно увеличиваются, тогда как их свойства простых веществ изменяются периодически. Чем это можно объяснить?
38.Какова современная формулировка периодического закона? Объясните, почему в периодической системе элементов аргон, кобальт, теллур и торий помещены соответственно перед калием, никелем, йодом и протактинием, хотя и имеют больший атомный вес?
39.Какую низшую и высшую степень окисления проявляют углерод, фосфор, сера и йод? Почему? Составьте формулы оксидов данных элементов, отвечающих этим степеням окисления.
40.Какую высшую степень окисления могут проявлять германий, ванадий, марганец и ксенон? Почему? Составьте формулы оксидов данных элементов, отвечающих этой степени окисления.
ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ.
КОНДЕНСИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА.
41.Какую химическую связь называют ковалентной? Чем можно объяснить направленность ковалентной связи? Как метод валентных связей (ВС) объясняет строение молекулы воды?
42.Какая ковалентная связь называется неполярной и какая полярной? Что служит количественной мерой полярности ковалентной связи? Составьте электронные схемы строения молекул N2 , H2O , HI. Какие из них являются диполями?
43.Какой способ образования ковалентной связи называется донорно-акцепторным? Какие химические связи имеются в ионах NH+4 и BF-4? Укажите донор и акцептор.
44.Как метод валентных связей (ВС) объясняет линейное строение молекулы BeCl2 и тетраэдрическое – СН4?
45.Какая ковалентная связь называется s- связью и какая p- связью? Разберите на примере строения молекулы азота.
46.Сколько неспаренных электронов имеет атом хлора в нормальном и возбужденном состояниях? Распределите эти электроны по квантовым ячейкам. Чему равна валентность хлора, обусловленная неспаренными электронами? Как метод валентных связей (ВС) объясняет строение молекулы хлороводорода?
47.Распределите электроны атома серы по квантовым ячейкам. Сколько неспаренных электронов имеют ее атомы в нормальном и возбужденном состояниях? Чему равна валентность серы, обусловленная неспаренными электронами? Как метод валентных связей (ВС) объясняет строение молекулы сероводорода?
48.Что называется дипольным моментом? Какая из молекул HCl, HBr, HI имеет наибольший дипольный момент? Почему?
49.Какие кристаллические структуры называются ионными, молекулярными и металлическими? Кристаллы каких веществ: алмаз, хлорид натрия, диоксид углерода, цинк - имеют указанные структуры?
50.Составьте электронные схемы строения молекул Cl2 , H2Se , CCl4 . В каких молекулах ковалентная связь является полярной? Как метод валентных связей (ВС) объясняет угловое строение молекулы H2Se?
51.Чем отличается структура кристаллов NaCl от структуры кристаллов натрия? Какай вид связи осуществляется в этих кристаллах? Какие кристаллические решетки имеют натрий и NaCl? Чему равно координационное число натрия в этих решетках?
52.Какая химическая связь называется водородной? Между молекулами каких веществ она образуется? Почему H2O и HF, имея меньший молекулярный вес, плавятся и кипят при более высоких температурах, чем их аналоги.
53.Какая химическая связь называется ионной? Каков механизм ее образования? Какие свойства ионной связи отличают ее от ковалентной? Приведите два примера типичных ионных соединений. Напишите уравнения превращения соответствующих ионов в нейтральные атомы.
54.Что следует понимать под степенью окисления атома? Определите степень окисления атома углерода и его валентность, обусловленную числом неспаренных электронов в соединениях CH4 , CH3OH , HCOOH , CO2 .
55.Какие силы молекулярного взаимодействия называются ориентационными, индукционными и дисперсионными? Когда возникают и какова природа этих сил?
56.Как метод валентных связей (ВС) объясняет линейную структуру молекулы СО2? Сколько d и p-связей и за счет каких электронов образует углерод в этой молекуле? Имеет ли молекула СО2 диполь? Почему?
57.Какие электроны атома бора участвуют в образовании ковалентных связей? Как метод валентных связей (ВС) объясняет симметричную треугольную форму молекулы BF3 ?
58.Как метод валентных связей (ВС) объясняет тетраэдрическое строение молекулы СCl4? Имеет ли молекула CCl4 диполь? Почему?
59.Что называется дипольным моментом? В каких единицах он выражается? Какие из молекул HF, HCl, HBr, HJ имеют наибольший диполь? Ответ мотивируйте исходя из электроотрицательности соответствующих элементов.
60.Что такое гибридизация валентных орбиталей? Какое строение имеют молекулы типа ABn, если связь образуется за счет sp-, sp2-, sp3- гибридизации орбиталей атома А? Приведите примеры химических соединений.
Энергетика химических процессов
(Термохимические расчеты)[1]
Наука о взаимных превращениях различных видов энергии называется термодинамикой. Термодинамика устанавливает законы этих превращений, а также направление самопроизвольного течения различных процессов в данных условиях. При химических реакциях происходят глубокие качественные изменения в системе, рвутся связи в исходных веществах и возникают новые связи в конечных продуктах. Эти изменения сопровождаются поглощением и выделение энергии. В большинстве случаев этой энергией является теплота. Раздел термодинамики, изучающий тепловые эффекты химических реакций, называется термохимией. Реакции, которые сопровождаются выделением теплоты, называются экзотермическими, а те, которые сопровождаются поглощением теплоты - эндотермическими. Теплоты реакций являются, таким образом, мерой изменения свойств системы, и знание их может иметь большое значение при определении условий протекания тех или иных реакций.
При любом процессе соблюдается закон сохранения энергии как проявление более общего закона природы- закона сохранения материи. Теплота (Q), поглощенная системой, идет на изменение ее внутренней энергии (DU) и на совершение работы (А) :
Q = DU + A .
Внутренняя энергия системы U – это общий ее запас, включающий энергию поступательного и вращательного движения молекул, энергию внутримолекулярного колебаний атомов и атомных групп, энергию движения электронов, внутриядерную энергию и т. д. Внутренняя энергия- это полная энергия системы без потенциальной энергии, обусловленной положением системы в пространстве и без кинетической энергии системы как целого. Абсолютное значение U веществ неизвестно, так как нельзя привести систему в состояние, лишенное энергии. Внутренняя энергия, как и любой вид энергии, является функцией состояния, т. е. ее изменение однозначно определяется начальным и конечным состоянием системы и не зависит от пути перехода, по которому протекает процесс D U = U2 – U1, где DU – изменение внутренней энергии системы при переходе от начального состояния (U1) в конечное (U2).
Если U2 > U1 , то DU > 0.
Если U2 < U1 , то DU < 0.
Теплота и работа функциями состояния не являются, ибо они служат формами передачи энергии и связаны с процессом, а не с состоянием системы. При химических реакциях А – это работа против внешнего давления, т. е. в первом приближении А = рDV, где DV – изменение объема системы (V2 - V1). Так как большинство химических реакций проводят при постоянном давлении, то для изобарно- изотермического процесса (р = const, Т = const) теплота Qр будет равна:
Qр = DU + рDV;
Qр = (U2-U1) + р(V2 - V1);
Qр = (U2+рV2) – (U1+ рV1).
Сумму U + рV обозначим через Н, тогда
Qр= Н2 – Н1 = DН .
Величину Н называют энтальпией. Таким образом, теплота при р = const и Т = const приобретает свойство функции состояния и не зависит от пути, по которому протекает процесс. Отсюда теплота реакции в изобарно- изотермическом процессе Q равна изменению энтальпии системы Н (если единственным видом работы является работа расширения). Qр=DН .
Энтальп