Тема 4: Равновесия в растворах электролитов.
Слабый электролит. Сильный электролит. Изотонический коэффициент. Диссоциация. Сольватация. Аналитическая концентрация и активность ионов. Степень диссоциации. Кажущаяся степень диссоциации. Коэффициент активности. Ионная сила. рН. ПР.
Примерные вопросы и задачи:
Чем объясняется различная электропроводность водного и спиртового раствора одной и той же соли при равенстве концентраций?
Что называется степенью диссоциации? От каких факторов она зависит? Написать математическое выражение закона разбавления Оствальда.
От каких факторов зависит степень электролитической диссоциации? Как ее увеличить? Как уменьшить?
Почему для характеристики диссоциации сильных электролитов применяют термин "кажущаяся степень диссоциации"?
Какой физический смысл имеет изотонический коэффициент Вант-Гоффа? Как связан изотонический коэффициент со степенью диссоциации?
Что называется ионным произведением воды и отчего оно зависит?
Что такое рН?
Как влияют температура и разбавление на гидролиз солей?
Почему не все соли гидролизуются? Какие соли не подвергаются гидролизу?
Вычислить водородный и гидроксильный показатели (рН и рОН) децинормального раствора азотной кислоты.
Вычислить рН 3,12 %-ного раствора соляной кислоты, плотность которого равна 1,015.
Вычислить концентрацию ионов водорода и гидроксид-ионов, если рН раствора равен 0,3.
Объяснить, почему растворы солей могут иметь: а) кислую; б) щелочную; в) нейтральную реакцию. Привести примеры.
Написать молекулярные и сокращенно-ионное уравнения гидролиза солей: а) (NH4)2CO3; б) Na3PO4.
Написать уравнения следующих реакций (с учетом возможности необратимого гидролиза образуемых солей):
a) Fe2(SO4)3 + K2CO3 =
б) Al2(SO4)3 + (NH4)2S =
Какая из двух солей сильнее гидролизуется: Na2S или Al2S3? Почему?
Почемы растворы солей NaF и NaClO имеют щелочную реакцию? Написать уравнения гидролиза этих солей.
Вычислить значение рН 0,1М раствора СН3СООNа.
Что называется буферным раствором? Какими свойствами он обладает?
Объяснить, почему рН буферного раствора при добавлении небольших количеств кислоты или щелочи практически не меняется?
Как влияет разбавление на буферную емкость раствора?
Вычислить рН смеси растворов: а) 0,1н. NH4OH и 1н. NH4Cl; б) 0,1н. NH4OH и 2н. NH4Cl.
Что называется произведением растворимости?
Что нужно сделать для достижения более полного осаждения Zn2+ в виде ZnS?
Что нужно сделать, чтобы растворить осадок Fe(OH)3?
Произведение растворимости CaCO3 при некоторой температуре равно 2,25×10-8. Вычислить: а) концентрацию ионов кальция в насыщенном растворе этой соли; б) растворимость карбоната кальция.
Растворимость сульфата бария в воде равна 1 : 428000. Вычислить произведение растворимости сульфата бария.
Вычислить произведение растворимости Ag2CrO4, если растворимость этой соли равна 0,025 г/л.
Вычислить, какие минимальные концентрации растворов CuSO4 и (NH4)2S следует взять, чтобы при смешении их равных объемов выпал осадок СuS.
При каком рН начнет осаждаться гидроксид магния из 2н. раствора хлорида? Произведение гидроксида магния равно 5×10-12.
Выпадет ли осадок сульфида железа (II) из 0,01н. раствора сульфата железа (II), содержащего 0,1 моль/л соляной кислоты, при пропускании в него сероводорода до насыщения? Концентрация насыщенного раствора сероводорода составляет 0,1 моль/л. Произведение растворимости сульфида железа (II) равно 3×10-9.
Сколько процентов цинка будет осаждено в виде сульфида из 0,1М раствора хлорида цинка сероводородом в присутствии формиатной буферной смеси, поддерживающей рН равным двум? Произведение растворимости сульфида цинка равно 1,2×10-23. Концентрация насыщенного раствора сероводорода составляет 0,1 моль/л.
Определить, будет ли выпадать осадок хлорида серебра при смешении 10 мл 1×10-6 н. раствора нитрата серебра с 10 мл 1×10-5 н. раствора хлорида натрия.
Смешивают 20 мл 0,01н. раствора KCl с 5 мл 0,001н. раствора AgNO3. Определить, выпадает ли в этих условиях осадок AgCl?
Тема 5: Окислительно-восстановительные реакции.
Потенциал. Электрод. Окислитель. Восстановитель. Окисление. Восстановление. Фактор эквивалентности. Константа равновесия.
Примерные вопросы и задачи:
Какие реакции называют окислительно-восстановительными и чем они отличаются от обменных реакций?
В чем сущность процессов окисления и восстановления?
Какие простые вещества элементов периодической системы Д.И.Менделеева обладают наиболее сильными окислительными и восстановительными свойствами?
Назвать часто применяемые окислители и восстановители.
Как определяются эквиваленты окислителя и восстановителя?
Пользуясь таблицами стандартных окислительно-восстановительных потенциалов, определить, будут ли протекать следующие реакции:
Ag + H2SO4(разб.) ® Sn + H2SO4(разб.) ® …
Mn(OH)2 + H2O2 ® NaNO2 + O3 ® …
KМnO4 + Cr2(SO4)3 + H2SO4 ® FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 ®
Для тех, которые будут протекать, написать уравнения реакций.
Написать уравнения реакций, пользуясь методом электронно-ионного баланса:
SO2 + Br2 + H2O ® FeCl3 + H2S ®
As2S3 + HNO3(конц.) ® K2Cr2O7 + H2S + H2SO4 ®
H2O2 + CaOCl2 ® NO2 + Ca(OH)2 ®
SnCl2 + Na2SO3 + HCl ® Zn + HNO3(очень разб.) ®
Fe + HCl ® Cl2 + KOH ®
Написать уравнения реакций, пользуясь методом электронного баланса:
NH3 + O2 ® KМnO4 ®
(NH4)2Cr2O7 ®
В 1 л раствора содержится 8 г хлорной кислоты. Вычислить ее нормальность в реакции с:
а) едким натром, б) сернистым газом.
0,8 г раствора пероксида водорода выделили из подкисленного раствора иодида калия 0,3 г иода. Вычислить процентную концентрацию раствора пероксида водорода.
Сколько мл 5%-ного раствора иодноватой кислоты (плотность 1,02) потребуется для окисления 40 мл 8%-ного раствора иодистоводородной кислоты (плотность 1,06)?
Сколько грамм нитрита калия можно окислить 30 миллиграммами 0,02н. подкисленного раствора перманганата калия?
Какие объемы сероводорода и сернистого газа (н.у.) должны прореагировать, чтобы получилось 100 кг серы?
Тема 6: Строение атома и периодическая система.
Электрон. Орбиталь. Корпускулярно-волновой дуализм. Волновая функция. Квантовые числа. Периодическая система. Потенциал ионизации. Сродство к электрону. Электроотрицательность.
Примерные вопросы и задачи:
Кем, когда и какими опытами было открыто ядро атома и создана ядерная модель атома?
Что нового ввел Н. Бор в представление об атоме? Дайте краткое изложение постулатов Бора.
Что определяет и какие значения может иметь главное квантовое число, введенное Бором?
Как объясняет теория бора линейчатую структуру атомных спектров?
Что называется принципом неопределенности и соотношением неопределенности?
Какое экспериментальное подтверждение нашла гипотеза де Бройля о волновых свойствах микрочастиц?
Какое уравнение является основным уравнением квантовой механики и что описывают волновые функции, получаемые его решением?
Что в атоме называют энергетическим уровнем и энергетическим подуровнем?
Укажите значения квантовых чисел для электронов в атомах элементов с порядковыми номерами 11, 14, 20, 23, 33.
Что называется атомной орбиталью? Как связана каждая атомная орбиталь с электронным облаком?
Какую форму имеют s, p, d электронные облака, какой симметрией они обладают?
Дайте формулировку принципа Паули и покажите чем должны отличаться два электрона, находящиеся на а) одном и том же энергетическом уровне и подуровне и имеющие одинаковые спины; б) одном и том же энергетическом подуровне и имеющие одинаковое значение магнитного квантового числа и одинаковые спины; в) одном и том же энергетическом уровне и имеющие одно и то же значение магнитного квантового числа и одинаковые спины.
Покажите на примере, как при заполнении электронных оболочек действует принцип Паули и правило Гунда. Дайте формулировку этого правила.
Что называется энергией ионизации? Какая величина имеет одинаковое с ней числовое значение? В каких единицах они измеряются?
Что называется сродством атома к электрону?
Что называют абсолютной и относительной электроотрицательностью?
Что называют степенью окисления элемента и чему равна их общая сумма в молекуле и в ионе?
Дайте современную формулировку периодического закона?
Покажите, как периодический закон иллюстрирует и подтверждает закон перехода количества в качество.
Какова структура периодической системы? Что определяет число периодов, групп и подгрупп?
Как изменяются свойства элементов главных подгрупп по периодам и в пределах одной группы? Что является причиной этих изменений?
Тема 7: Химическая связь.
Валентные схемы. Электронные пары. s- и p-связи. Гибридизация. Кратность связи. Атомная орбиталь. Молекулярная орбиталь.
Примерные вопросы и задачи:
Почему при взаимодействии свободных атомов в образовании химической связи выделяется энергия?
Какой атом или ион служит донором электронной пары при образовании иона ВF4-?
Составить энергетическую диаграмму МО частиц NO+, NO и NO- и сравнить их кратность и энергии связей.
Рассмотреть с позиций метода МО возможность образования BF, BC, BN.
Какие из перечисленных частиц не могут существовать в устойчивом состоянии с позиций теории МО:
а) Н2+; б) Н2; в) Н2-; г) Не2; д) ННе?
Какие из перечисленных частиц парамагнитны:
а) N2; б) O2; в) NO; г) CO; д) CN
Ответ мотивировать с позиций метода МО.
Сравнить кратность, энергию связей и магнитные свойства частиц СО+, СО и СО-.
При взаимодействии SiF4 с HF образуется сильная кислота H2SiF6, диссоциирующая на ионы Н+ и SiF62-. Может ли подобным образом протекать реакция между СF4 и НF? Указать тип гибридизации АО кремния в ионе SiF62-.
Одинакова ли конфигурация молекул BF3 и NF3. Почему?
Почему не могут существовать устойчивые молекулы Be2 и Ne2?
Объяснить с позиций методов ВС и МО изменение энергии диссоциации (кДж/моль) молекул в ряду F2 (155) - О2 (493) - N2 (945).
Тема 8: Химия металлов.
Металлы. Металлическая связь. Активный металл. Неактивный металл. Энергия ионизации. Электрохимический ряд металлов.
Примерные вопросы и задачи:
Какова связь между положением металла в Периодической системе и электрохимическим рядом напряжений?
Как взаимосвязаны физические свойства металлов и металлическая связь?
Чем можно объяснить, что металлы легко взаимодействуют с неметаллами и другими веществами и значительно труднее друг с другом?
Смесь порошков магния, железа, меди и цинка массой 2.09 г обработали раствором NaOH. При этом выделилось 0.224 л водорода. Такая же масса смеси, взаимодействуя с кислотой, вытесняет 0.672 л водорода, а масса непрореагировавшего остатка составляет 0.640 г. Определить состав смеси по массе.
Железную пластинку массой 100 г опустили в раствор CuCl2.Через некоторое время пластинку вынули, высушили и вновь взвесили. Масса оказалась равной 102 г. Какая масса FeCl2 образовалась?
Какая масса алюминия потребуется для получения 1.56 г хрома из оксида Cr2O3 путем алюмотермии?
Тема 9: Химия неметаллов.
Неметаллы. Валентность. Сродство к электрону. Аллотропные модификации. Водородные соединения. Солеобразующий, несолеобразующий оксид.
Примерные вопросы и задачи:
Какие закономерности наблюдаются в изменениях свойств неметаллов, относящихся к определенному из периодов?
Как изменяются окислительные свойства неметаллов внутри периода и внутри группы?
Объясните закономерности изменения строения наружных электронных оболочек на примере неметаллов второго периода.
Перечислите важнейшие физические свойства неметаллических элементов и объясните их, исходя из строения атомов.
Напишите уравнения соответствующих реакций, характеризующих свойства разбавленной и концентрированной серной и азотной кислот.
Элемент, высший солеобразующий оксид которого отвечает формуле Э2О3, образует водородное соединение, содержащее 3.85 % водорода. Назовите этот элемент. Ответ подтвердить расчетами.
Определить объем газообразного азота, измеренного при 22 оС и давлении 101325 Па, полученного при разложении 3.26 г нитрита аммония.
8. ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА КУРСОВЫХ РАБОТ
Учебным планом ООП не предусмотрены.
9. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ, ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
9.1 Вопросы к экзамену
Основные понятия и законы стехиометрии. Атомные и молекулярные массы. Моль. Постоянная Авогадро.
Закон эквивалентов. Фактор эквивалентности. Атомные и молярные массы эквивалентов.
Периодический закон. Периодическая система элементов Д.И.Менделеева. Физический смысл номера периода и группы. Правила Клечковского.
Развитие представлений о сложной структуре атома. Явление радиоактивности. Модели атома. Атомные спектры.
Нахождение электрона в атоме. Постулаты Бора. Уравнение Шредингера. Волновая функция.
Представление об электроне как о частице и волне. Принцип неопределенности Гейзенберга, уравнение волны Де-Бройля. Электронное облако.
Заполнение электронных оболочек в атомах. Принцип наименьшей энергии, принцип Паули, правило Гунда (Хунда), правила Клечковского. Привести примеры.
.Квантово-механическая теория строения атома. Квантовые числа. Форма и ориентация орбиталей. Принцип Паули. Правило Хунда.
s-, p-, d-элементы, их валентные электроны. Энергия ионизации, сродство к электрону. Электроотрицательность.
Основные типы химической связи. Отличительные особенности ионной связи от других связей (ковалентной, металлической). Существует ли в природе чистая ионная связь. Когда химическая связь считается ионной? Приведите примеры соединений с ионной связью.
Обменный и донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи. Понятие валентности.
Теория гибридизации. Виды гибридизации. Примеры. В чем ограниченность данной теории.
Основные положения теории гибридизации. Как теория гибридизации объясняет пространственное строение молекул (на примере молекулы аммиака)?
Направленность ковалентной связи. Перекрывание негибридных орбиталей. Изобразить перекрывание орбиталей в предложенных молекулах.
Основные характеристики связи: длина, энергия, валентные углы. Полярность связи. Дипольный момент связи.
Скорость химической реакции. Зависимость константы реакции от энергетического и стерического факторов. Понятие об активном комплексе. Энергия активации.
Скорость химических реакций. Константа скорости. Факторы, влияющие на скорость реакции. Влияние температуры. Правило Вант-Гоффа.
Скорость химической реакции. Физический смысл константы скорости реакции. Ее зависимость от температуры. Правило Вант-Гоффа.
Обратимость химических реакций. Закон действия масс. Константа равновесия.
Константа равновесия в реакции гидролиза. Факторы, влияющие на равновесие реакции гидролиза. Пояснить на примерах.
Катализаторы и ингибиторы. Механизм их действия. Пояснить графически.
Катализ. Гомогенный и гетерогенный катализ. Биологические катализаторы. Принцип их действия. Ферменты, коферменты. Привести примеры.
Катализ. Гомогенный и гетерогенный катализ. Понятие о механизме каталитической реакций.
Общие сведения о растворах. Классификация по агрегатному состоянию, другим признакам. Растворители. Растворимость. Растворы электролитов и неэлектролитов.
Осмос. Осмотическое давление. Зависимость осмотического давления от температуры и концентрации.
Осмос. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа. Осмос в природе.
Растворы как фазы переменного состава. Понижение давления пара растворителя над раствором. Законы Рауля. Эбулиоскопия и криоскопия. Физический смысл эбулио- и криоскопических постоянных. Физико-химическое объяснение данных явлений.
Межмолекулярные взаимодействия: ориентационные, индукционные, дисперсионные.
Водородная связь. Образование, энергия связи. Внутримолекулярная и межмолекулярные связи. Водородная связь в биологических объектах.
Растворы электролитов. Сильные и слабые электролиты. Константа и степень диссоциации слабого электролита. Закон разбавления Оствальда. Активность и коэффициент активности.
Степень диссоциации электролитов. Сильные и слабые электролиты. Факторы, влияющие на степень диссоциации. Кажущаяся степень диссоциации.
Растворы электролитов. Теория электролитической диссоциации. Изотонический коэффициент, его физический смысл. Степень диссоциации. Сильные и слабые электролиты.
Вода как важнейший растворитель. Ионное произведение воды. Водородный и гидроксильный показатели, их взаимосвязь.
Ионное произведение воды. Водородный показатель (рН). Методы измерения рН.
Буферные растворы, их типы. Принцип действия буферных растворов. Буферная емкость.
Растворимость. Произведение растворимости. Их взаимосвязь.
Гидролиз солей. Ионные уравнения реакций гидролиза. Факторы, влияющие на степень гидролиза. Константа и степень гидролиза.
Гидролиз солей. Виды гидролиза. Привести примеры.
Вывод формулы для расчета рН раствора соли, подвергающейся гидролизу по катиону.
Вывод формулы для расчета рН раствора соли, подвергающейся гидролизу по аниону.
Гидролиз солей. Расчет рН растворов солей, образованных слабым основанием и слабой кислотой (с выводом).
Гидролиз солей образованных многозарядным катионом слабого основания и анионом сильной кислоты. По каким ступеням протекает гидролиз и почему?
Окислительно-восстановительные реакции, их классификация. Важнейшие окислители и восстановители.
Окислительно-восстановительные реакции. Направление протекания реакций. Окислительно-восстановительные потенциалы. Зависимость значений потенциалов от внешних условий. Уравнение Нернста. Пояснить на примере предложенной реакции.
Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы. Уравнение Нернста. Направление окислительно-восстановительных реакций.
Электродные потенциалы. Водородный электрод. Ряд напряжений. Гальванические элементы. Химические источники электрической энергии.
Положение металлов в Периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Физические свойства металлов.
Положение металлов в Периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Химические свойства металлов.
Особенности строения атомов металлических элементов. Способы получения металлов.
Положение неметаллов в Периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Способы получения неметаллов.
Физические свойства и строение неметаллов.
Химические свойства неметаллов. Зависимость окислительных свойств неметаллов от положения внутри периода и группы.
Соединения неметаллов с водородом, их химические свойства.
Соединения неметаллов с кислородом, их химические свойства.
|
