Мурманск
Скачать 1.89 Mb.
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ОБЩАЯ ХИМИЯУчебное пособие МУРМАНСК 2010 УДК 24.1я73 ББК 54 (075.8) 0-28 Печатается по решению редакционно-издательского совета Мурманского государственного педагогического университета Рецензенты: С.И. Овчинникова, кандидат химических наук, профессор, зав. кафедрой биохимии МГТУ; B.А. Крыштоп, кандидат педагогических наук, ст. преподаватель кафедры биологии и химии МГПУ. Общая химия: Учебное пособие / Авт.-сост. В.В. Сагайдачная. – Мурманск: МГПУ, 2010. – 116 с. Пособие содержит теоретический материал, примеры решения типовых задач и заданий, задачи и упражнения для самостоятельной работы, задания для промежуточного и итогового контроля по основным разделам курса «Общая химия». Предназначено для студентов, обучающихся по специальностям «Биология», «Экология», «География», «Математика», «Физика», «Информатика», «Безопасность жизнедеятельности», «Технология и предпринимательство». Модульный подход, применяемый в учебном пособии, дает возможность использовать его в соответствии с любыми учебными планами, при любой последовательности изучения тем курса общей химии. Особенностью пособия является то, что в него включены задания применительно не к отдельному понятию или закону, а к комплексу знаний. Применение пособия в учебном процессе в значительной степени облегчит освоение студентами теоретического курса, позволит эффективно организовать самостоятельную работу студентов, развивать познавательную активность обучающихся, а также оценить уровень теоретических знаний и сформированности практических умений. Данное пособие может быть использовано студентами и преподавателями нехимических специальностей вузов. © Мурманский государственный педагогический университет (МГПУ), 2010 ПРЕДИСЛОВИЕ Курс общей химии в вузе выполняет следующие задачи: является связующим звеном между довузовским и вузовским этапами химического образования; это фундамент для изучения других естественнонаучных дисциплин, а также важный компонент специальных дисциплин. Потребность в подобном пособии по общей химии диктуется современными требования к подготовке специалистов и необходимостью в пополнении комплекса учебно-методических материалов по общей химии. Настоящее учебное пособие предназначено для студентов специальностей 020201 «Биология», 050102 «Биология», 032400 «Биология-География», 020801 «Экология», 050103 «География», 050103 «География-Биология», 050201 «Математика-физика», 050201 «Математика-информатика», 050203 «Физика-информатика», 050202 «Информатика», 050202 «Информатика-физика», 050104 «Безопасность жизнедеятельности», 050502 «Технология и предпринимательство». Весь материал пособия изложен в четырех модулях, которые охватывают основные тематические блоки курса общей химии: «Основные понятия общей химии», «Важнейшие классы неорганических соединений», «Современная номенклатура неорганических веществ», «Химические свойства и способы получения неорганических соединений», «Классификация и особенности протекания химических реакций», «Строение атома», «Периодическая система и Периодический закон Д.И. Менделеева в свете современных представлений о строении атома», «Химическая связь», «Комплексные соединения», «Термодинамика химических процессов», «Химическая кинетика», «Обратимость химических реакций», «Химическое равновесие». Модульный подход, применяемый в данном пособии, дает возможность использовать его в соответствии с любыми учебными планами, при любой последовательности изучения тем курса общей химии, гибко варьируя тематические блоки. Особенностью пособия является то, что в него включены задания применительно не к отдельному понятию или закону, а к комплексу знаний. В каждом модуле приведен теоретический материал, примеры решения типовых задач и заданий, задачи и упражнения для самостоятельной работы, задания для промежуточного и итогового контроля, список рекомендуемой литературы. В пособие включены задания разной степени сложности, что дает возможность дифференцировать работу со студентами и разнообразить тематику заданий. Применение данного пособия в учебном процессе в значительной степени облегчит освоение студентами теоретического курса, позволит развивать логическое мышление, различные интеллектуальные умения, будет способствовать активизации познавательной активности обучающихся путем увеличения их самостоятельной работы, что отвечает требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования. Учебное пособие выполняет обучающую, самоорганизующую, контролирующую и прикладную функции. Оно может быть использовано студентами при изучении курса общей химии, для самостоятельной работы, подготовки к зачету и экзамену, а также для контроля и оценки знаний студентов преподавателем. Глава 1. Основные понятия химии. Современная номенклатура неорганических веществ. Химические свойства и способы получения неорганических соединений. Химические реакции Основные понятия общей химии Химия – это область естествознания, наука о веществах, их составе, строении, свойствах и превращениях (рис.1).  Рис.1. Основные понятия общей химии. Атом – электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Молекула – отдельная электронейтральная частица, которая образуется при возникновении ковалентных связей между атомами одного или нескольких элементов и определяет химические свойства вещества. Химический элемент – совокупность атомов с одинаковым положительным зарядом ядра. Все элементы делят на металлы и неметаллы. К неметаллам относят 22 элемента: водород, бор, углерод, кремний, азот, фосфор, мышьяк, кислород, серу, селен, теллур, галогены и благородные газы, к металлам – все остальные элементы. Химические элементы могут иметь несколько форм существования: в виде свободных атомов, простых и сложных веществ, а также ионов и радикалов. Вещество – форма материи, состоящая из частиц, которые имеют массу покоя, например, атомов, молекул, ионов (в отличие от частиц поля, не имеющих массы покоя). Вещества, образованные атомами одного химического элемента, называют простыми, а двух и более – сложными. Один и тот же химический элемент может образовывать несколько простых веществ. Это явление называют аллотропией, а различные простые вещества, образованные одним элементом, – аллотропными модификациями. Причиной аллотропии может быть как разное число атомов в молекуле (например, модификации кислорода – кислород О2 и озон О3), так и разное строение кристаллических форм (например, модификации углерода: алмаз – с тетраэдрической кристаллической решеткой, графит – с плоскостной, карбин – с линейной). Вещества могут иметь один и тот же качественный и количественный состав (т. е. одинаковые молекулярные формулы), но разное строение, а, следовательно, разные свойства. Это явление называют изомерией, а вещества – изомерами (например, роданид аммония NH4SCN и тиомочевина (NH2)2CS). Радикалы – это атомы или группировки атомов, имеющие, по меньшей мере, один неспаренный электрон (свободную валентность). Радикалы образуются, если молекулу разделить на атомы (или группы атомов) так, чтобы каждый (или каждая) получил по электрону из общей электронной пары. Радикалы в целом электронейтральны, так как имеют одинаковое число электронов и протонов. Ионы – частицы, у которых наблюдается дисбаланс между положительным зарядом ядра и числом электронов. Отдавая электроны, атомы превращаются в положительные ионы – катионы: Na0 – 1е → Na+. Это ионы металлов Меn+, водорода Н+, аммония NН4+ и др. Присоединяя электроны, атомы превращаются в отрицательные ионы – анионы: Cl0 +1е→ Cl-1. Это простые анионы неметаллов: Н- (гидрид-анион), S2- (сульфид-анион) и др.; сложные по составу анионы: ОН- (гидроксид-анион), SO42- (сульфат-анион), SO32- (сульфит-анион) и др. Химические формулы – это способ отражения химического состава вещества. Химическая формула обозначает одну молекулу вещества или один моль этого вещества. По химической формуле можно также определить качественный состав вещества, число атомов каждого элемента в 1 моль вещества и рассчитать его относительную молекулярную и молярную массы. Виды химических формул:
Число природных и синтезированных веществ составляет более 20 млн. Каждое из них при данных условиях обладает определенной совокупностью физических и химических свойств. Физические свойства веществ: агрегатное состояние (твердое (тв.), жидкое (ж.), газообразное (г.)), температура кипения, температура плавления, плотность (ρ), выраженная в г/см3, кг/дм3 и др., растворимость (например, выраженная в г/100г Н2О), цвет, запах, вкус и др. Способность данного вещества при определенных условиях или при взаимодействии с другими веществами образовывать новые вещества называется его химическими свойствами. Химические реакции – превращения одних веществ в другие. Химическое уравнение – это условная запись химической реакции с помощью химических знаков и формул в стехиометрических соотношениях. Коэффициенты в уравнении реакции – числа, которые показывают мольные соотношения участвующих в реакции веществ. Если в уравнении указывают тепловой эффект в расчете на 1 моль реагента или продукта, то такое уравнение реакции называют термохимическим. Важнейшие классы неорганических соединений и их номенклатура Оксиды – это соединения двух элементов, один из которых кислород в степени окисления -2. По химическим свойствам оксиды подразделяют на несолеобразующие (СО, SiО, N2О, NО) и солеобразующие. Несолеобразующие (безразличные, индифферентные) оксиды не образуют ни гидратов, ни солей. Солеобразующие оксиды подразделяются на основные, кислотные и амфотерные. Основным оксидам (Na2O, СаО и др.) отвечают основания (NaOН, Са(ОН)2), кислотным (СО2, SO3 и др.) – кислоты (H2СO3, H2SO4). Кислотные оксиды можно получить из кислот, отнимая от них воду, поэтому их называют также ангидридами кислот. Амфотерным оксидам (BeO, ZnO, Al2O3, Fe2O3, Cr2O3, МnO2 и др.) отвечают гидраты, проявляющие кислотные и основные свойства. Выделяют пероксиды (перекиси) металлов (Na2O2, ВаО2 и др.). Степень окисления кислорода в них -1, по своей природе это соли очень слабой кислоты – пероксида (перекиси) водорода Н2О2. Основания – сложные вещества, состоящие из металла и одновалентных гидроксогрупп ОН, число которых равно валентности металла (гидроксид натрия NaOH, гидроксид меди (II) Сu(ОН)2 и др.). Основания классифицируют по их растворимости в воде, по кислотности и по их силе. По растворимости основания делятся на растворимые (щелочи) и на нерастворимые. По кислотности основания делятся на однокислотные (NaOН, NН4OН), двухкислотные (Сu(ОН)2 Fe(OH)2), трехкислотные (Al(OH)3, Fe(OH)3). По силе основания делятся на сильные и слабые. К сильным относятся все щелочи, кроме гидроксида аммония. Кислоты – сложные вещества, состоящие из водорода, способного замещаться металлом, и кислотного остатка, причем число атомов водорода равно валентности кислотного остатка (табл.1). Кислоты классифицируются по основности, по наличию кислорода в составе кислоты и по их силе. Основностью кислоты называется число атомов водорода в молекуле кислоты, способных замещаться на металл с образованием соли. Соляная НСl и азотная HNO3 кислоты – примеры одноосновных кислот, серная кислота H2SO4 – двухосновной, ортофосфорная кислота Н3РО4 – трехосновной. По наличию кислорода в своем составе кислоты делятся на кислородсодержащие (HNO3 , H2SO4 и др.) и бескислородные ( НСl, H2S и др.). Названия бескислородных кислот имеют окончание водородная: НСl – хлороводородная (соляная кислота), H2S – сероводородная, HCN – циановодородная (синильная кислота). Названия кислородсодержащих кислот также образуются от названия соответствующего элемента с добавлением слова кислота: HNO3 – азотная, Н2CrO4 – хромовая кислота. Если элемент образует несколько кислот, то название кислоты, в которой он проявляет высшую валентность, оканчивается на -ная или -овая; если же валентность элемента ниже максимальной, то название кислоты оканчивается на -истая или -овистая (например, НNO3 – азотная кислота, HNO2 – азотистая, Н3AsO4 – мышьяковая, H3AsO3 – мышьяковистая). Кроме того, одному и тому же оксиду могут отвечать несколько кислот, различающихся между собой числом молекул воды: наиболее богатая водой форма имеет приставку орто-, а наименее богатая водой – приставку мета-. Так, кислота Н3РО4, в которой на одну молекулу фосфорного ангидрида Р2О5 приходится три молекулы воды, называется ортофосфорная Н3РО4, а кислота НРО3 – метафосфорная (в ней на одну молекулу Р2О5 приходится одна молекула воды). По силе кислоты делятся на сильные и слабые. Сильные кислоты – азотная, серная и соляная, бромоводородная, иодоводородная, марганцовая, хлорная, хлорноватая и др. Слабые кислоты – сероводородная, циановодородная, фтороводородная, борная, угольная, фосфорная, азотистая, фосфористая, сернистая, хлористая, хлорноватистая и др. Соли – продукты замещения водорода в кислоте на металл или гидроксогрупп в основании на кислотный остаток (табл.1). При полном замещении получаются средние (нормальные) соли (например, сульфат калия K2SO4). Кислая соль получается при неполном замещении водорода кислоты на металл (например, гидросульфат калия KНSO4). Основная соль получается при неполном замещении гидроксогрупп основания на кислотный остаток (например, гидроксохлорид кальция Ca(ОН)С1). Соли, образованные двумя металлами и одной кислотой, называются двойными солями (например, алюмокалиевые квасцы или сульфат калия-алюминия, KAl(SO4)2). Соли, образованные одним металлом и двумя кислотами – смешанные соли (например, фторид-хлорид свинца (II) PbFCl, хлорид-гипохлорит кальция Ca(ClO)Cl). Одна и та же соль может называться по-разному, например, KNO3 называют калиевой селитрой, азотнокалиевой солью, азотнокислым калием, нитратом калия. Наиболее широко применяется международная номенклатура, в которой название соли отражает название металла и латинское название кислотного остатка, которое происходит от латинского названия элемента, образующего кислоту. Название соли бескислородной кислоты имеет окончание -ид. Соль кислородсодержащей кислоты в случае максимальной валентности кислотообразующего элемента имеет окончание -aт, а в случае более низкой его валентности окончание -ит. Для солей, образованных металлами с переменной валентностью, валентность металла указывают в скобках (FeSO4 – сульфат железа (II), Fe2(SO4) – сульфат железа (III)). Название кислой соли имеет приставку гидро-, указывающую на наличие незамещенных атомов водорода; если таких незамещенных атомов два или больше, то их число обозначается греческими числительными ди-, три- и т.д. (Na2HPO4 – гидрофосфат натрия, NaH2PO4 – дигидрофосфатм натрия). Основная соль имеет приставку гидроксо-, указывающую на наличие незамещенных гидроксильных групп (AlOHCl2 – хлорид гидроксоалюминия, Аl(ОН)2С1 – хлорид дигидроксоалюминия или основной хлорид алюминия). Кислая соль может быть образована только кислотой, основность которой равна двум или больше, а основная соль – металлом, валентность которого равна двум или больше: Са(ОН)2 + H2SO4 = 2Н2О + СаSO4 (средняя соль); КОН + H2SO4 = Н2О + KHSO4 (кислая соль); Mg(OH)2 + HC1 = Н2О + MgOHCl (основная соль). Таблица 1 Формулы и названия кислот и солей
|
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Реферат: Требования к оформлению дипломного исследования по педагогике... ... | | Правила проведения вступительных испытаний в фгбоу впо «мгту» Мурманск... |
 | Перечень выпускаемых резинотехнических изделий на ООО «мсв-хтп» Альбом... | | А., г. Мурманск Программные задачи Тип урока: Совершенствование знаний по теме «Снятие измерений, анализ измерений» |
| Отчёт о работе муниципального бюджетного образовательного учреждения Мурманск, ул. Гаджиева, 6-а; тел/факс: 43-12-13; тел.: 43-22-14, электронный адрес | | Реферат: защита выпускной квалификационной работы ... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Педагогическая практика: Методическое пособие / Авт сост. Г. В. Коган. – Мурманск: мгпу, 2008 – 78 с | | Годовой отчет о работе муниципального бюджетного образовательного... Мурманск, ул. Гаджиева, 6-а; тел/факс: 43-12-13; тел.: 43-22-14, электронный адрес |
| Обеспечение регионального содержания образования № п/п Утков П. Ю. Национально-региональный компонент содержания государственного образовательного стандарта в начальной школе. Экспериментальный... | | Материалы Всероссийской научно-практической конференции 22-23 ноября 2007 года Мурманск 2007 Р. И. Трипольский, доктор философских наук, профессор, ректор Мурманского государственного педагогического университета |
| Методические рекомендации по изучению дисциплины для студентов 4... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... ... |
| Специальная педагогика. Инновационное образование детей с особыми... Тема и номер урока: «Техника безопасности на уроке химии», урок №1 в практикуме 1 | | Учебно-методическое пособие для студентов педагогических вузов /... Рецензенты: С. В. Кускова, канд пед наук, доцент (ноу «Мурманский гуманитарный институт») |
| Методические рекомендации мурманск 2012 Цель урока: развитие гражданской активности учащихся, политической убеждённости в том, что нужно учиться быть избирателем для того,... | | Приказ №440 Мурманск По итогам проведения областного конкурса методических разработок по организации работы с детьми по безопасности дорожного движения... |
