Основные понятия и законы химии

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ……………………………………………………………………………………....4

Занятие 1. Основные понятия и законы химии …………………………………………......5

Занятие 2. Практическое занятие № 1. Расчеты по химическим формулам и уравнениям ………........................................................................................................................................11

Занятие 3. Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Строение атома. Распределение электронов по энергетическим уровням Закономерности изменения свойств элементов и их соединений Валентные возможности атомов.………………………………………………………………………………………...13

Занятие 4. Практическое занятие № 2. Составление электронных формул атомов элементов, графических схем (энергетических диаграмм) заполнение их электронами. Химическая связь. Строение вещества.……………………………………………................................................................20

Занятие 5. Основные классы неорганических соединений ….............................................28

Занятие 6. Водные растворы. Теория электролитической диссоциации. Свойства кислот, солей и оснований в свете теории электролитической диссоциации (ТЭД)..........................................................................................................................................36

Занятие 7. Реакции ионного обмена. Кислотность растворов. pH среды. Гидролиз солей..........................................................................................................................................41

Занятие 8. Лабораторная работа № 1. Реакции ионного обмена. Расчетные задачи на вычисление массы и массовой доли веществ........................................................................46

Занятие 9. Лабораторная работа № 2. Испытание растворов солей индикаторами. Гидролиз солей.………………………………….....................................................................................49

Занятие10. Окислительно-восстановительные реакции. Составление уравнений о.в.р. методом электронного баланса. Определение окислителей и восстановителей.…………………….....................................................................................50

Занятие 11. Электролиз.Практическое занятие №3 Составлениереакции ОВР методом электронного баланса .………………....................................................................................53

Занятие 12. Общая характеристика металлов. Сравнительная характеристика металлов I – III групп главных подгрупп. Алюминий и его соединения...............................................................................................................................57

Занятие 13. Лабораторная работа № 3. Общие свойства металлов.…………………………...........................................................................................68

Занятие 14 Металлы побочных подгрупп. Характеристика железа и его соединений. Расчёт массовой доли компонентов смеси веществ.…………………………………………………….....................................................69

Занятие 15. Лабораторная работа № 4. Получение и окислительные свойства гидроксидов железа. Качественные реакции на ионы железа’’2+’’и’’3+’’...................................................................................................................75

Занятие 16. Общая характеристика неметаллов по положению в периодической системе. Галогены. Сравнительная характеристика элементовVII группы и их соединений. Качественные реакция на ионы CL^-...................................................................................................................................................79

Занятие 17. Лабораторная работа № 5

Качественные реакции на хлорид, сульфат, фосфат и карбонат анионы.….................................................................................................................................83

Занятие 18. Обобщение знаний по разделу. Генетическая связь неорганических соединений. Контрольная работа №1…………....................................................................84

Рекомендуемая литература …………………………………………………………………88

Приложение ............................................................................................................................89

ВВЕДЕНИЕ

Химия является одной из основных естественнонаучных дисциплин, знание которой помогает человеку ориентироваться в современном мире. В условиях все большего развития науки, техники, создания и использования новых материалов, способов переработки пищевого сырья, использования огромного количества различных энергоносителей, при острой потребности грамотного и бережного отношения к окружающему миру химические знания становятся все более необходимыми каждому цивилизованному человеку.

Цель настоящего пособия – помочь студентам в усвоении химических знаний, в умении их практического использования. Большее внимание уделено методам выполнения практических заданий, приобретения умений и навыков в работе с периодической системой химических элементов Д.И. Менделеева, в решении расчетных и экспериментальных задач, в анализе уравнений протекающих химических реакций. В данном пособии внимание акцентируется на общих правилах и принципах химии, знание которых существенно облегчает выполнение практических заданий. Весь материал соответствует объему рабочей программы по общей и неорганической химии и сгруппирован в соответствии с календарно-тематическим планом проведения учебных занятий по химии для студентов 1 курса всех специальностей отделения СПО.

Для успешного освоения дисциплины «Общая неорганическая химия» студент должен ознакомиться с материалом по изучаемой теме в рекомендованных учебных пособиях или учебниках, проанализировать выполнение представленных в пособии примеров заданий и расчетных задач и приступить к заданиям для самостоятельного выполнения. Практические и лабораторные задания выполняются на аудиторных занятиях под руководством преподавателя с целью обеспечения безопасности при работе (лабораторные занятия) и предотвращения возможных фактических ошибок. Практические занятия преследуют цель закрепления знаний, отработки определенных умений и навыков и тематического контроля знаний.

Студент, пропустивший аудиторное занятие, должен самостоятельно освоить материал темы и выполнить предложенные задания.

Для работы студентам необходимы справочные материалы: периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, таблица растворимости кислот, солей и оснований, электрохимический ряд напряжений металлов и простейший калькулятор.

ЗАНЯТИЕ 1

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ

Химия – наука о веществах, их строении, свойствах, превращениях и применении.

Каждое вещество имеет определенные физические и химические свойства. К физическим свойствам относят агрегатное состояние, плотность, цвет, прозрачность, температуры плавления и кипения, растворимость, электропроводность и др. Химические свойства – это способность данного вещества превращаться в другие вещества.

Физические явления– это изменение формы или агрегатного состояния вещества, в результате которых не образуются новые вещества.

Химические явления (химические реакции) – превращение одних веществ в другие. Каждая химическая реакция сопровождается признаками химических реакций:

1. образование или растворение осадка,
2. выделение газа,
3. изменение цвета,
4. появление или изменение запаха,
5. выделение или поглощение большого количества энергии (часто в виде тепла и света).

Химия, как и все другие науки, использует специальный язык: символы химических элементов, химические формулы, уравнения химических реакций.

Химическая формула– это условная запись состава вещества с помощью химических символов и индексов. Химическая формула серной кислоты H₂SO₄

Уравнение химической реакции – условная запись химического превращения с помощью химических формул и коэффициентов.

H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O (уравнение реакции нейтрализации)

Классификация химических реакций:

1. По количеству исходных и полученных веществ (реакции соединения, разложения, замещения, обмена),
2. по факту выделения или поглощения энергии в ходе реакции (реакции экзотермические и эндотермические),
3. по изменению степени окисления атомов (реакции окислительно-восстановительные и реакции, не сопровождающиеся изменением степеней окисления атомов),
4. по наличию катализатора (реакции каталитические и некаталитические),
5. по возможности протекания реакций в двух взаимообратных направлениях (реакции обратимые и необратимые).

Например, растворение металлического натрия в воде описывается уравнением химической реакции

2 Na + 2 H₂O = 2 NaOH + H₂↑ + Q

Это реакция:

1) замещения, 2) экзотермическая, 3) окислительно-восстановительная, 4)некаталитическая, 5) необратимая.

А реакция окисления сернистого газа

_{катализатор}

2 SO₂ + O₂ = 2SO₃ + Q

является реакцией 1) соединения, 2) экзотермической, 3) окислительно-восстановительной, 4) каталитической, 5) необратимой.

Химические вещества в зависимости от вида структурных единиц имеют атомное, молекулярное или ионное строение.

Атом – мельчайшая химически неделимая частица вещества.

Молекула– мельчайшая частица вещества, повторяющая его химические свойства. Молекулы химических веществ в ходе химических реакций изменяются.

При химических расчетах используются следующие величины:

m – абсолютная масса (г, кг)

m_а –абсолютная масса атома (г, кг)

А_r – относительная атомная масса (безразмерная величина)

М_r– относительная молекулярная масса (безразмерная величина)

М – молярная масса (г/моль)

ν – количество вещества (моль)

V –объем (л, м³, мл)

V_m – молярный объем газа (моль/л)

N – число структурных частиц (атомы, молекулы, ионы)

N_А – число Авогадро

ω – массовая доля (безразмерная величина в долях единицы или в процентах).

Обратите внимание! V_m = 22,4 л/моль для любого газа объемом

1 моль (при н.у.). Под нормальными условиями (н.у.) понимают 0^оС и 10⁵Па (1 атм).

N_A = 6,02 · 10²³ частиц (для любого химического вещества количества вещества 1 моль)