Химия - Основные образовательные программы ТюмГУ
реклама
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Филиал в г.Ишиме УТВЕРЖДАЮ Директор филиала ______________ /Шилов С.П./ 20.11.2014 ХИМИЯ Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов специальности 050201.65 Математика с дополнительной специальностью Физика очной формы обучения 1 ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ от 20.11.2014 Содержание: УМК по дисциплине Химия Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для специалистов направления подготовки 050201.65 Математика с дополнительной специальностью Физика очной формы обучения Автор(-ы): Саукова С.Н. Должность Заведующий кафедрой биологии, географии и методики их преподавания Председатель УМС филиала ТюмГУ в г.Ишиме Начальник ОИБО ФИО Левых А.Ю. Дата согласования Результат согласования Примечание 16.10.2014 Рекомендовано к электронному изданию Протокол заседания кафедры от 16.10.2014 №2 Протокол заседания УМС от 11.11.2014 №3 Поливаев А.Г. 11.11.2014 Согласовано Гудилова Л.Б. 20.11.2014 Согласовано 2 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Филиал в г. Ишиме Кафедра биологии, географии и методики их преподавания Саукова С.Н. ХИМИЯ Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов специальности 050201.65 Математика с дополнительной специальностью Физика очной формы обучения Тюменский государственный университет 2014 3 Саукова С.Н. УМК по дисциплине Химия Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для специалистов направления подготовки 050201.65 Математика с дополнительной специальностью Физика очной формы обучения. Тюмень, 2014. Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрОП ВО по направлению подготовки. Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ: Химия [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.utmn.ru, раздел «Образовательная деятельность», свободный. Рекомендовано к изданию кафедрой биологии, географии и методики их преподавания. Утверждено директором филиала ТюмГУ в г. Ишиме. ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР Левых Алена Юрьевна, к.б.н., доцент Ф.И.О., ученая степень, звание заведующего кафедрой © Тюменский государственный университет, филиал в г. Ишиме, 2014. © Саукова С.Н., 2014. 4 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ишимский государственный педагогический институт им. П.П. Ершова» УТВЕРЖДАЮ Ректор ИГПИ им. П.П. Ершова ___________С.П. Шилов «___» __________ 2011 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ ЕН.Ф.4. ХИМИЯ 050201 МАТЕМАТИКА С ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ СПЕЦИАЛЬНОСТЬЮ ФИЗИКА Ишим 2011 5 Предисловие УТВЕРЖДЕНО На заседании кафедры ___________________ Протокол № от «___» ____ 20 __ г. Зав. кафедрой УТВЕРЖДЕНО На заседании ученого совета биолого-географического факультета Протокол № от «___» ____ 20 __ г. Председатель УМК __________ ___________ ________ ___________ роспись И.О.Ф зав. кафедрой роспись И.О.Ф. Декана СОГЛАСОВАНО «___» ______ 20 __ г. Начальник ОИБО _________ _________ роспись И.О.Ф зав. ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ с «___» ___________ 20__ г. РАЗРАБОТАН _________________________________________________________ (наименование структурного подразделения (ий), разработавшего (их) документ или руководитель рабочей группы и ее члены) РЕЦЕНЗЕНТЫ ____________________________ (Ф.И.О., ученая степень, ученое звание, должность) ___________________________________ (Ф.И.О., ученая степень, ученое звание, должность) Периодичность ПЕРЕСМОТРА ____________________ Программа составлена на основе ГОС ВПО «31» января 2005 Номер государственной регистрации729 пед/маг (новый) 6 СОДЕРЖАНИЕ Выписка из ГОС ВПО ....................................................................................................................... 7 Введение ............................................................................................................................................. 7 Содержание разделов дисциплины .................................................................................................. 8 Материально-техническое обеспечение дисциплины ................................................................. 10 Организация аудиторной и самостоятельной работы студентов................................................ 11 Планы практических занятий и методические рекомендации к ним ......................................... 11 Организация самостоятельной работы студентов ........................................................................ 18 Учебно-методическое обеспечение дисциплины ......................................................................... 24 Материалы входного, текущего и итогового контроля ............................................................... 26 Терминологический минимум........................................................................................................ 30 7 ВЫПИСКА ИЗ ГОС ВПО ЕН.Ф.04 Химия Химические системы: растворы, дисперсные системы, электрохимические системы, катализаторы и каталитические системы, полимеры и олигомеры; химическая термодинамика и кинетика: энергетика химических процессов, химическое и фазовое равновесие, скорость реакции и методы ее регулирования, колебательные реакции; реакционная способность веществ: химия и периодическая система элементов, кислотноосновные и окислительно-восстановительные свойства веществ, химическая связь, комплементарность; химическая идентификация: качественный и количественный анализ, аналитический сигнал, химический, физико-химический и физический анализ; химический практикум. ВВЕДЕНИЕ Дисциплина «Химия» является одной и базовых общематематических и естественнонаучных дисциплин, которая будет способствовать формированию у студентов научной картины мира, пониманию закономерностей протекания процессов Биосферы. Цель дисциплины - формирование системных теоретических знаний о законах химической формы движения материи, практических умений при постановке лабораторных экспериментов. Задачами дисциплины являются Освоение основных понятий и законов химии. Развитие системного мышления, способности применять знания химических закономерностей в объяснении явлений, происходящих на уровне биологической и геологической форм движения материи. Формирование практических умений при постановке лабораторного эксперимента. В программу включены современные представления о формах организации вещества, процессах происходящих при движении химической материи; рассматриваются основные методы идентификации химических веществ. Требования к результатам освоения дисциплины: По окончании обучения студент должен: знать: - Важнейшие химические законы и закономерности в окружающем мире, их связь с биологическими процессами; - Номенклатуру химических веществ, свойства химических элементов и их соединений; - Основные современные физико-химические методы исследования химических веществ и их превращений. уметь: - применять научные знания в области общей химии в учебной и профессиональной деятельности; владеть: - навыками работы с лабораторным оборудованием и химическими веществами, включающими основные элементы техники безопасности. 8 Таблица 1 – Объем дисциплин и виды учебной работы Вид учебной деятельности Всего часов Общая трудоемкость дисциплины Аудиторные занятия Лекции (Л) Лабораторные занятия (ЛЗ), семинары (СЗ) Самостоятельная работа (СРС) Вид итогового контроля: экзамен 72 36 18 18 36 Зачет СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ № раздела программы 1 2 3 4 5 6 7 8 Всего Наименование разделов и тем Химические системы: растворы, дисперсные системы, электрохимические системы, катализаторы и каталитические системы. Полимеры и олигомеры Химическая термодинамика и кинетика: энергетика химических процессов. Химическое и фазовое равновесие, скорость реакции и методы ее регулирования, колебательные реакции; Реакционная способность веществ. Химия и периодическая система элементов. Кислотно-основные и окислительновосстановительные свойства веществ. Химическая связь, комплементарность. Химическая идентификация: качественный и количественный анализ, аналитический сигнал. Химический, физико-химический и физический анализ. Объем в часах по видам Всего Л ЛР СРС 8 2 2 4 8 8 2 2 2 2 4 4 8 2 2 4 8 2 2 4 8 2 2 4 8 16 2 4 2 4 4 8 72 18 18 36 Темы разделов и их краткое содержание Тема 1. Типы химических систем. Классификация химических систем. Основные законы химии. Общая характеристика и классификация растворов, как особого типа химических систем, понятие о дисперсных системах, их многообразии и природе. Характеристика электрохимических систем, закономерности их существования. Каталитические системы, их значение в природе, возможности использования в производстве. Тема 2. Полимеры и олигомеры. Полимер, олигомер, макромолекула, мономер, структурное звено, полимеризация, сополимеризация, поликонденсация. Особенности ВМС, их отличие от низкомолекулярных соединений. Строение ВМС. Классификация ВМС. Природные, 9 искусственные и синтетические полимеры. Синтез высокомолекулярных соединений. Представители ВМС и область их применения. Полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, полибутидиен, полиизопрен. Каучуки. Фенолформальдегидные смолы. Состав, строение, свойства представителей полимеров. Тема 3. Химическая термодинамика и кинетика: энергетика химических процессов. Внутренняя энергия и энтальпия вещества. Первый закон термодинамики. Тепловые эффекты химических реакций. Экзо- и эндотермические реакции. Термохимические уравнения. Закон Гесса. Движущие силы химического процесса. Понятие об энтропии. Направление самопроизвольного протекания химических реакций. Второй закон термодинамики. Энергия Гиббса образования вещества. Химическая термодинамика и биологические процессы. Тема 4. Равновесие химической реакции. Катализ. Классификация реакций в химической кинетике. Гомо- и гетерогенные реакции. Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость химической реакции. Зависимость скорости химической реакции от концентрации. Закон действия масс. Константа скорости. Кинетическое уравнение. Порядок и молекулярность реакции. Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант Гоффа. Представление о теории активных столкновений. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Понятие о цепном механизме протекания химических реакций. Цепные реакции в природе. Свободные радикалы в биологических системах. Катализ. Гомогенный и гетерогенный катализ. Понятие о механизме каталитических реакций. Ферментативный катализ и его роль в природе. Обратимые и необратимые реакции. Химическое равновесие. Константа химического равновесия. Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье. Гетерогенное равновесие. Фазовые равновесия. Правило фаз. Тема 5. Химия и периодическая система элементов. История открытия периодического законов химических элементов Д.И. Менделеева. Современная формулировка периодического закона химических элементов. Периодическая система химических элементов, как отражение периодического закона, её структура. Значение открытия периодического закона химических элементов в химии, физике, философии. Тема 6. Кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства веществ. Понятие об элементах металлах и элементах не металлах. Генетическая связь в рядах: металл - основный оксид – основный гидроксид, не металл – кислотный оксид – кислотный гидроксид (кислота), переходные соединения. Классификация окислительновосстановительных процессов. Степень окисления. Важнейшие окислители и восстановители. Методы расстановки коэффициентов в окислительно-восстановительных реакциях. Окислительно-восстановительный потенциал. Направление протекания окислительно-восстановительных реакций. Тема 7. Химическая связь, комплементарность. Строение и свойства вещества. Типы химической связи. Ковалентная (полярная и неполярная) связь. Квантово-механические методы описания химической связи. Два механизма образования ковалентной связи (обменный и донорно-акцепторный). Метод валентных связей (МВС). σ (сигма) – π (пи) – связи. Основные характеристики ковалентной связи. Длина и энергия связи. Кратность связи. Гибридизация атомных орбиталей. Метод молекулярных орбиталей (МО ЛКАО). Энергетические диаграммы гомо- и гетероядерных молекул. Поляризация связи. Дипольный момент связи. Характеристики взаимодействующих атомов: потенциал ионизации, сродство к электрону, Электроотрицательность. Ионная связь как предельный случай ковалентной полярной связи. Свойства веществ с различным 10 типом связи. Агрегатное состояние вещества: твёрдое, жидкое, газообразное. Кристаллическое и аморфное состояния. Кристаллические решётки и их виды. Межмолекулярные взаимодействия. Водородная связь и её значение в биологии. Тема 8. Химическая идентификация: качественный и количественный анализ, аналитический сигнал. Аналитическая химия и её задачи. Методы качественного анализа: химические, физикохимические, физические. Анализ мокрым и сухим методом. Макро-, микро- и полумикроанализ. Значение количественного анализа в науке и народном хозяйстве, в практике работы учителя биологии и географии. Классификация методов количественного анализа и их краткая характеристика. Понятие об аналитическом сигнале в гравиметрическом, титриметрическом, фотометрическом анализе. Функциональная зависимость между интенсивностью аналитического сигнала и концентрацией исследуемого вещества. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ - Мультимедийные презентации для лекций, коллекция учебных фильмов; - Комплект технического оборудования: дисцилятор, муфельная печь, термостат, смешиватель, штативы, центрифуга, комплект лабораторной посуды, водяная баня, аналитические и лабораторные весы. - Набор химических реактивов для проведения опытов - Набор таблиц: - «Периодическая система Д.И. Менделеева» - «Таблица растворимости» - «Электрохимический ряд напряжений металлов» - «Кислоты и соли» - «Строение атома» - «Правила соблюдения техники безопасности при работе в кабинете химии». - Учебные коллекции: «Периодическая система Д.И. Менделеева»; «Металлы и сплавы»; «Набор моделей кристаллических решеток»; «Материалы и ткани»; «Аллюминий»; «Топливо»; «Полимеры». ОРГАНИЗАЦИЯ АУДИТОРНОЙ И САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ ПЛАНЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ И МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К НИМ Лабораторная работа 1. Тема: Техника лабораторных работ. Правила техники безопасности Цель: изучить правила техники безопасности при работе в химической лаборатории, лабораторное оборудование и приёмы работы с ним. Оборудование: весы с разновесом, спиртовка, водяная баня, электрическая плитка, пробирки, стаканы, колбы (плоскодонные, круглые, конические), воронки (химические, капельные, делительные), холодильники, эксикатор, кристаллизатор, фарфоровые чашки, тигли, треугольник, ступка и пестик, штативы, цилиндры, пипетки, фильтры, мерные колбы, держатель для пробирок. 11 Ход работы: Самостоятельно прочитать §§ 1 – 8 в “Практикуме по неорганической химии” Бабич Л.В., стр. 4 – 38. Записать в тетради названия и предназначение выданного химического оборудования. План 1. Порядок работы в лаборатории. Основные правила. 2. Обязательные требования техники безопасности при работе студентов в химической лаборатории. 3. Правила оказания первой медицинской помощи. 4. Основное химическое оборудование и обращение с ним (весы, нагревательные приборы, химическая посуда) 5. Основные приёмы работы в лаборатории (фильтрование, работа с газами, работа со стеклом). Примерная схема рабочего журнала: 1. Дата, номер занятия. 2. Общая тема лабораторной работы. 3. Название эксперимента. 4. Схема или рисунок основного прибора. 5. Химические формулы и расчёты эксперимента. 6. Наблюдения в ходе постановки опыта (интенсивность процесса, условия его проведения, сопутствующие явления: появление осадка, изменение окраски, выделение газа и т.д.). 7. Выводы (таблицы, графики, итоговые обобщения). Семинарское занятие №1 Тема: Основные химические понятия и законы химии. Цель: Расширить и систематизировать знания об основных химических понятиях (атом, молекул, моль, молекулярная масса, химический эквивалент, молярный объем) и законах химии. План. 1. Возникновение и развитие атомно - молекулярного учения. Значение атомно молекулярной теории как фундамента современной химии. 2. Закон сохранения массы и энергии, его значение. Взаимосвязь массы и энергии. 3. Закон постоянства состава. Понятие о бертолидах и дальтонидах. Бертолиды в природе. Закон кратных соотношений. 4. Химический эквивалент. Закон эквивалентов. Определение эквивалентов сложных веществ ( оксидов, кислот, оснований и солей). 5. Закон объемных отношений. Закон Авогадро. 6. Атомы и молекулы. Их размеры и массы. Относительные атомные и молекулярные массы. Число Авогадро. 7. Моль - единица количества вещества. Молярная масса и молярный объем газов. Задачи: 1. При давлении 2·105 Па объема газа равен 2 дм.3 Определить, при каком давлении объем газа будет равен 1 м3, если температура остается постоянной. 2. В сосуде емкостью 2 л содержится 10 г кислорода при 0 0С. Под каким давлением находится кислород, если (при н.у.) плотность его равна 1, 43 г / л.? 3. Плотность воздуха (при н. у.) равна 1, 29 г / л. При какой температуре плотность его будет равна 1, 1 г / л, если давление постоянно? 4. 20 л азота, находящегося при 170 С и давлении 120 кПа, требуется сжать до объема 5 л. Вычислить конечное давление азота, если температура его после сжатия повысилась до 300 С. 5. Определить массу 3 л азота при 15 0С и давление 90 к Па . Плотность азота ( при н. у. ) равна 1, 25 г / л. 12 6. Масса 982,2 мл газа при 100 С и давлении 986 Па равна 10 г. Определить молярную массу газа. 7. При 70 С объем газа равен 750 мл. При какой температуре объем газа будет равен 1,5 л, если давление постоянно? 8. Определить массу аммиака, занимающего при нормальных условиях объем 67, 2 л. 9. Определите эквивалент (Э) и молярную массу эквивалента m азота, серы и хлора в соединениях NH3 , H2 S , и HCL. 10.Из 3, 85 г нитрата металла получено 1,60 г его гидр оксида. Вычислите молярную массу эквивалента металла (mэ(Me)) Семинарское занятие №2 Строение атома. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И. Менделеева. Цель: Систематизировать и расширить знания студентов, полученных в школе о строении атома и периодическом законе Д.И. Менделеева. Вопросы: 1. Модели строения атома. 2. Квантовые числа, их физический смысл. 3. Принципы заполнения атомных орбиталей. 4. Открытие периодического закона Д.И. Менделеева. Современная формулировка закона. 5. Периодическая система химических элементов. Причина периодичности изменения химических элементов. Периоды и группы. Связь между номером периода, группы периодической системы и электронным строением атома. 6. Особенности электронных конфигураций атомов элементов в главных и побочных подгруппах. Элементы S,P, d, f - семейств. 7. Изменение радиусов, энергия ионизации и энергии сродства к электрону и электроотрицательности атомов в группах и периодах с ростом зарядов их ядер. 8. Значение открытия периодического закона в развитии науки. Жизнь и деятельность Д.И. Менделеева. Задания 1. Составить электронную формулу атома магния Mg (элемент s – семейства). 2. Составить электронную формулу атома титана (элемент d – семейства). 3. Составить электронную формулу атомов элементов II периода. В че6м сходство и различие в строении их атомов? 4. Составить электронные формулы атомов элементов IV группы. В чем сходство и различие в строении их атомов? 5. Определить место в периодической системе элементов, атомы которых имеют электронные структуры, выражаемые электронными формулами: А) 1S22S22P3; Б) 1S22S22P63S23P63D34S2; В) 1S22S22P63S23P6; Г) 1S22S22P63S23P63D104S1. Дать объяснение. 6. Какую высшую и низшую степени окисления проявляют мышьяк, селен, бром? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающих этим степеням окисления. Лабораторная работа №2. Классификация и номенклатура неорганических соединений. Основные классы неорганических соединений. Комплексные соединения. Цель: Систематизировать и расширить знания об основных классах неорганических соединений, их составе, классификации, свойствах и способах получения; 13 Изучить лабораторные способы получения и химические свойства основных классов неорганических соединений и комплексных соединений. Оборудование: спиртовки, стеклянные палочки, предметное стекло, пробирки, пипетки, бумага индикаторная, фенолфталеиновая, лакмусовая. Реактивы: NaOH, вместо P2O5 – H3PO4, тв.CH3COONa, H2SO4, AgNO3, NaCl, CaCl2, CrCl3, FeCl3, CuCl2, ZnCl2, BiCl3, 0,5н KJ, NH4OH, мраморная крошка CaCO3, металлический Ca. План. 1. Классификация, номенклатура свойства и получение оксидов. 2. Классификация, номенклатура свойства и получение оснований. 3. Классификация, номенклатура свойства и получение кислот. 4. Классификация, номенклатура свойства и получение солей. 5. Комплексные соединения. Строение и номенклатура комплексных соединений. Задания. 1. Приведите примеры образования соли: а) из двух простых веществ; б) из двух сложных веществ; в) из простого и сложного вещества. 2. Составить уравнение реакций в молекулярной и ионной форме, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: Fe2O3, ? Fe (OH)3 ? Fe Cl3 ? FeCl3 ? Fe(NO3)2 ? Fe2 O3 ? H2SO4 ? SO2 ? Na2SO3 ? SO2 ? H2SO4. 3. Дайте название следующим комплексным соединениям: 1) K3[Fe(CN)6] – 2) [CoCl2 · H2O · (NH3)2] Cl – 3) [ PtCl2( NH3)2] – 4) [ Fe(C5H5)2] NO3 3. В следующих комплексах определите заряд комплексного иона, степень окисления комплексообразователя и его координационное число: 1) K2[Fe(CN)5NH3] 2) [CoCl2(en)2], где en – этилен диамин. 3. Дать название следующим комплексам: 1) KFe3[Fe2(CN)6] – 2) Na2[Fe(NO+) (CH)5] – 3) Na3[Cu(CN)4] – 4) K[Ag(CN)2] – 5) K[Au(CN)2] – 6) [Cu(NH3)4] SO4 – 7) Na3[Al(H2O)2(OH)4] – 8) [Cr(C6H6)2] – 9) H[AuCl4] – . Семинарское занятие № 4 - 5. Энергетика химических процессов. Цель: Сформировать основные термодинамические понятия (внутренняя энергия, энтропия, энтальпия, энергия Гиббса); научиться производить расчеты основных термодинамических величин и оценивать возможность протекания химических процессов. Вопросы: 1. Внутренняя энергия системы. Закон сохранения энергии. Экзотермические реакции. 2. Тепловые эффекты реакции. Теплота образования химических соединений. Теплота сгорания химических соединений. 3. Закон Гесса. 4. Изменения внутренней энергии системы. Энтальпия. Термохимические уравнения. 5. Энтропия. Изобарно - изотермический потенциал (энергия Гибба). 14 6. Связь изменения энтропии, энтальпии и энергии Гиббса в термохимической обратимости. 7. Понятие о стандартных термодинамических величинах. Задания: 1) Определить стандартную энтальпию образования (ДН0f 298), исходя из уравнения: 2PH3(г) + 4O2(г) = P2O5(k) + 3H2O(ж); H0298 = - 2360кДж. Sp0 = ?? S0прод • n - ?? S0исх •n 2) Вычислить H0298 реакции восстановления оксида цинка углем с образованием СО. ZnO + C = CO + Zn? 1.По данным таблицы “ Стандартные энтальпии образования…” Вычислить ?G0298 следующих реакций и определить принципиальную возможность их осуществления в стандартных условиях: 1) 2NH3(г) + 2,5 O2(г) = 2NO(Г) + 3H2O(ж) 2) N2O(г) + 1/2O2(Г) = 2NO 3) SO2(Г) + 2H2S(Г) = 2S(k) + 2H2O(ж) 4) 2HCl(Г) + Ѕ O2(г) = Cl2(г) + H2O(ж). 2. Реакция восстановления Fe2O3 водородом протекает по уравнению: Fe2O3(k) + 3H2(Г) = 2Fe(k) + 3H2O(Г) ; H = +96,61 лДж. Возможна ли эта реакция при стандартных условиях, если изменение энтропии ?S = 0,1387 кДж (моль•К)? При какой Т начнется восстановление Fe2O3? 5. Вычислите H0, S, G0т реакции, протекающей по уравнению Fe2O3(k) + 3C = 2Fe + 3CO Возможна ли реакция восстановления Fe2O3 углеродом при 500 и 1000К? 3. При сгорании 3,2г серы выделилось 27,9 кДж. Рассчитать теплоту образования SO2. Лабораторная работа №3 Скорость химических реакций. Химическая кинетика. Химическое равновесие. Цель: Изучить зависимость скорости химических реакций от различных факторов (природы веществ, концентрации реагирующих веществ, температуры), условия смещения химического равновесия. Оборудование: прибор для измерения скорости гетерогенных химических реакций (рис.81, стр. 107 в практикуме). Секундомер, термометр, водяная баня, фильтровальная бумага, штатив с пробирками (18 шт), (3шт) химические стаканы емкостью 25 мл. Реактивы: тв. Zn, CH3COOH 0,1н, 0,1 HCl, 1н и разб. 1: 200 Na2S2O3, 2н и разб. 1: 200 H2SO4, 0,001н и конц.FeCl3, 0,001н и конц.KSCN, тв.KCl. План. 1. Влияние природы реагирующих веществ на скорость химической реакции. 2. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. 3. Зависимость скорости реакции от температуры. 4. Смещение химического равновесия при изменении концентрации реагирующих веществ. 5. Константа скорости химической реакции, ее физический смысл. Лабораторная работа №4. Растворы. Свойства растворов. Растворимость веществ. Цель: Изучить процесс растворения веществ; зависимость растворимости веществ от природы растворителя и растворяемого вещества, температуры; кристаллогидраты и их свойства, пересыщенные растворы. Оборудование: вата, спиртовка, термометр, пробирки, пипетки, стеклограф. Реактивы: тв. NH4NO3, тв. Na OH, C2H5O4, тв. I, бензол , тв. Na NO3, вместо CH3COONa – Na2SO4, тв. СuSO4. План. 1. Явления, наблюдаемые при растворении веществ (изменение температуры, объема, 15 разрушение кристаллов и образование сульфатов). 2. Зависимость растворимости солей от температуры. 3. Пересыщенные растворы. 4. Кристаллогидраты. Тесты. 1. При повышении температуры растворимость твердых веществ в воде, как правило: А) изменяется мало; Б) повышается; В) не изменяется; Г) понижается. 2. При понижении температуры растворимость газообразных веществ в воде, как правило: А) изменяется мало; Б) понижается; В) повышается; Г) не изменяется. 3. При растворении гидроксида натрия в воде температура раствора повышается в результате: А) гидратации ионов; Б) электролитической диссоциации; В) разрушения кристаллической решетки; Г) химического взаимодействия веществ. 4. Гидратация ионов представляет собой: А)отщепление кристаллизационной воды; Б) взаимодействие с водой; В) растворение в воде; Г) присоединение молекул воды. 5. В кислой, щелочной и нейтральной водной среде соответствующие значения водородного показателя (pH): А) > 7, < 7, 7; Б) < 7, > 7, 7; В) 7, >7, <7; Г) >7, 7, < 7. Лабораторная работа №5. Приготовление растворов различной концентрации. Цель: Научиться готовить растворы заданной массовой доли растворенного вещества, молярной и нормальной концентрации. Оборудование: весы, термометр, баня, ареометр, цилиндр 250мл – 3шт, стакан 400мл – 3шт, мерная колба 250мл – 6шт, воронки – 3шт. Реактивы: Na2CO3 · 10H2O тв., вместо BaCl2 – NaCl тв., HCl или H2SO4 концентрированная. План. 1. Приготовление растворов с заданной массовой долей вещества в растворе. 2. Приготовление растворов определенной молярной и нормальной концентрации. Семинарское занятие № 7 Электролитическая диссоциация. Цель: изучить поведение электролитов в водных растворах; зависимость степени диссоциации от различных факторов (природы веществ, растворителей, концентрации); ионные реакции в растворах электролитов. План. 1. Электропроводимость растворов кислот, щелочей, солей. 2. Диссоциация солей. 16 3. Сравнение химической активности сильных и слабых электролитов. 4. Окраска индикаторов. 5. Химическое равновесие в растворах электролитов. 6. Ионные реакции в растворах электролитов. 7. Реакции, идущие с образованием слабых электролитов. 8. Амфотерность. 9. Реакции, идущие с образованием трудно растворимого вещества. 10. Реакции, идущие с образованием газа. 11. Степень электролитической диссоциации, сильные и слабые электролиты. Константа диссоциации. Связь константы и степени диссоциации. Тесты 1. Все вещества данного ряда сильные электролиты: а) Na OH, H2SO4, KCL, CuCl2, AgCl; б) H2Si O3, H3PO4, H2SO4, КОН, LiOH; в) HCI, HJ, CuSO4, Ba(OH)2, AgNo3, г) H2S, H2SO4, H3PO4, Fe(OH)3, CH3OOH. 2. В каком ряду приведены ионы, которые можно легко определить с помощью реакции, сопровождающихся изменением окраски раствора? а) J ˉ, OH ˉ, Fe³+; б) CI ˉ, Br ˉ ˉ, CO3² ˉ, NO ˉ3; в) Н+, Ba²+, Na³+ , AI³+; г) Ag+, Cu²+. Zn²+, K+, 3. Математическое выражение степени электролитической диссоциации можно записать так: а) α = n · N, в) α = 100 N / n, б) α = 100 n / N г) α = 100 N n. 4. В приведенном перечне веществ (гидроксид бария, глицерин, серная кислота, свинец, сульфат меди, бензол) число электролитов и неэлектролитов соответственно равно: а) 4 и 2; б) 2 и 4; в) 3 и 3; г) 5 и 1. 5. К раствору гидроксида бария по каплям приливают серную кислоту. Как будет изменяться электропроводность системы? а) вначале уменьшится, затем возрастет; б) вначале возрастет, затем уменьшится; в) постепенно возрастет; г) постепенно уменьшится. Задачи 1. Написать уравнение последовательных стадий электролитической диссоциации угольной кислоты и выразить в общем виде их константы диссоциации. 2. Написать молекулярные и ионные уравнения реакций: 1) CuCI2 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + 2 NaCI 2) Zn(OH)2 + 2 HCI → ZnCI2 + 2 Н2О 3) 2Н3РО4 + 3 Ca(OH)2 → 6H2O + Ca3(PO4)2 4) CuSO4 + H2S → CuS + H2SO4. 3. Выразить молекулярными уравнениями реакции: Pb²+ + SO² ˉ4 = PbSO4 H+ + OH ˉ = H2O CO² ˉ3 + 2H+ = CO2 + H2O Fe³+ + 3OH ˉ= Fe(OH)3 4. Написать уравнения электролитической диссоциации следующих веществ и показать, в каких случаях диссоциация идет ступенчато: 1) 2) 3) 4) 17 AICI3, Cu(OH)2, H3PO4, H2SO3, NaOH. Лабораторная работа №6. Электролитическая диссоциация. Цель: Исследовать свойства растворов электролитов; определить факторы, влияющие на активность кислот, установить причины, вызывающие протекание реакций ионного обмена до конца. Получение амфотерных гидроксидов и подтверждение их амфотерных свойств, определить условия образования и растворения осадка. План: 1. Окраска индикаторов в различных средах. (Окраска растворов индикаторов). 2. Зависимость диссоциации от природы растворителя. 3. Сравнение относительной силы различных кислот. 4. Зависимость активности кислот от концентраций. 5. Обменные реакции в растворах электролитов. Лабораторная работа №8. Коллоидные системы. Свойства коллоидов. Получение коллоидов. Цель: изучить методы получения коллоидных систем (диспергирования, конденсации), процесс пептизации; отличие гидрофобных золей от гидрофильных. План. 1. Коллоидные системы и их получение. 2. Свойства коллоидных систем. 3. Строение коллоидной частицы и мицеллы. 4. Роль коллоидов в почвообразовании и плодородии почв. 5. Значение коллоидов в природе и быту. 6. Гидрофильные и гидрофобные коллоиды. Семинарское занятие № 8 - 9. Окислительно - восстановительные процессы. Цель: расширить и систематизировать знания об окислительно - восстановительных процессах, раскрыть их роль в природе и технике. План. 1. Понятие об окислительно - восстановительных процессах. Окислители и восстановители. Классификация окислительно - восстановительных реакций. 2. Приемы составления уравнений окислительно - восстановительных реакций. 3. Понятие о гальваническом элементе. 4. Электрохимический ряд напряжений металлов. 5. Стандартные окислительно - восстановительные процессы. 6. Значение окислительно - восстановительных процессов в живой и неживой природе. 7. Электролиз. Порядок разрядки катионов и анионов на электродах. Семинарское занятие №10-11. Обзор химии элементов и их соединений. Цель: расширить и систематизировать знания о свойствах и применении важнейших химических элеметов и их соединений. План: 1. Положение в периодической системе и нахождение в природе элементов неметаллов главных подгрупп V, V, VI и VII групп. 2. Основные свойства соеденений элементов неметаллов главных подгрупп V, V, VI и VII групп. 3. Понятие о ПДК. ПДК галогенов, кислородных соединений серы, сероводорода. Состав воздуха. 4. Положение в периодической системе и нахождение в природе элементов металлов главных подгрупп I, II и III групп. 18 5. 6. 7. 8. 9. Металлическая связь. Физические и химические свойства металлов. Сплавы, их разновидности и использование в технике. Основные руды металлов. Методы получения металлов. Элементы металлы побочных подгрупп. Радиактивные элементы. Радиактивное загрязнение биосферы. Организация самостоятельной работы студентов 1 2 Содержание заданий 1. Классификация растворов; 2. Типы дисперсных систем; 3. Коллоидные системы и их получение. 4. Свойства коллоидных систем. 5. Строение коллоидной частицы и мицеллы. 6. Электрохимические системы, их значение в производстве. 7. Каталитические системы в природе и производстве. Роль белковых катализаторов. 1. Какие вещества называют высокомолекулярными? 2. Что такое макромолекула? Чем она отличается от обычной молекулы? 3. Что представляет собой элементарное звено полимера? Привести примеры. 4. Классифицировать высокомолекулярные соединения по происхождению, составу и строению, а также по структуре. 5. Объяснить строение линейных, разветвленных и пространственных макромолекул. 6. Почему для полимеров принято понятие средней молекулярной массы? 7. Что такое поливинилхлорид? Привести структурную формулу его мономер Сроки выполнен ия В течение уч. года , после изучения раздела программы № раздела программы Вид контро ля Контрол ьная работа Собесед ование 19 3 1) Наука о превращениях различных видов энергии при взаимодействии между объектами, которые ограничиваются тепловым обменом и работой называется … 3) Тепловой эффект процесса зависит только от вида и состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути перехода … 4) Термодинамическая функция, которая характеризует меру упорядоченности системы или меру беспорядка, называется … 5) Всякий объект термодинамического изучения называется … 6) Сумму поглощаемой теплоты и всей работы, выполняемой средой над данной системой, за вычетом работы внешнего давления, называют … 7) Наука о скоростях и механизмах химических реакций, законах, которым подчиняется развитие химической реакции во времени, называется. 8) Тело или группа тел, или совокупность веществ, находящихся во взаимодействии и обособленных от окружающей их внешней среды, называется … 9) Изменение энтальпии в процессе образования данного вещества в стандартном состоянии из термодинамически устойчивых форм простых веществ, также находящихся в стандартных состояниях, называется … 10) Совокупность стадий, из которых складывается химическая реакция, называется … 11) Все, что окружает систему, называется … 12) Процесс, идущий с выделением теплоты называется … 13) Количество вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции в единицу времени на единицу объема (для гомогенной системы) или на единицу поверхности раздела фаз (для гетерогенной системы), называется … 14) Системы, внутри которых нет поверхностей раздела, отделяющих друг от друга части системы, различающиеся по свойствам, называются … 15) Процесс, идущий с поглощением теплоты, называется … 16) Изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени в единице объема или число элементарных актов взаимодействия в единицу времени в единице объема, называется … 17) Системы, в которых существуют поверхности раздела, отделяющие друг от друга части системы, различающиеся по свойствам, называются … 18) Процесс перехода от одного равновесного состояния к другому равновесию называется … 20) Система, которая обменивается с внешней средой и энергией, и веществом, называется … 21) При постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению молярных концентраций реагирующих веществ в степени их стехиометрических коэффициентов … тест ЧАСТЬ 2. УСТАНОВИТЕ СООТВЕТСТВИЕ. (Kаждый верный ответ оценивается как 5 баллов) 1. Фактор и 1) повышение а) в сторону исходных воздействие, давления веществ которое он оказывает 2) понижение б) в сторону меньшего на систему. температуры объема 3) понижение в) в сторону концентрации экзотермической реакции исходных веществ 2. Постоянный параметр состояния системы и путь процесса 1) изобарноизотермический 2) изохорноизотермический 3) адиабатный а) объем и температура Б) ОТСУТСТВУЕТ ОБМЕН ТЕПЛОТОЙ МЕЖДУ СИСТЕМОЙ И ВНЕШНЕЙ СРЕДОЙ в) давление и температура 3. законы и правила и их формулировками 1) Гесса 2) Гульдберга и Вааге 3) Вант-Гоффа а) при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению молярных концентраций реагирующих веществ в степени их стехиометрических коэффициентов б) тепловой эффект процесса 20 4 ЧАСТЬ 1. Каждый верный ответ оценивается как 2 балла. ДОПОЛНИТЕ. 1) Системы, образующиеся в результате распределения одного вещества в состоянии тонкого измельчения (диспергирования) в другом, представляющем непрерывную фазу, называются … 2) Компонент, которого в растворе больше или агрегатное состояние которого не меняется при образовании раствора, называется … 3) Раствор, образование которого не связано с изменением объема и тепловым эффектом, называют … тест 4) Гетерогенные системы, состоящие из двух или более фаз с сильно развитой поверхностью раздела между ними, называются … 5) Поглощение газа или пара всем объемом твердого тела, называется … 6) Раствор, в котором содержание растворенного вещества очень мало по сравнению с содержанием растворителя и взаимодействием молекул растворенного вещества с растворителем можно пренебречь, называется … 7) Процесс измельчения и равномерного распределения вещества в газообразной, жидкой или твердой средах называется … 8) Поглощение одного вещества другим, сопровождающееся химическими реакциями, называется … 9) Структурированные коллоидные системы называются … 10) Односторонняя диффузия определенного сорта частиц в раствор через полупроницаемую перегородку называется … 11) Количественной характеристикой дисперсности вещества является … 12) Явление, когда два взаимно нерастворимых вещества приводятся в тесное соприкосновение друг с другом и под действием межмолекулярных или иных сил прочно прилипают друг к другу так, что для их разделения нужно затратить определенную работу, называется … 13) Способность данного вещества растворяться в данном растворителе называется … 14) Сила, обуславливающая осмос отнесенная к единице поверхности полупроницаемой перегородки называется… 15) Сплошная непрерывная фаза называется … 16) Соединение частиц в более крупные агрегаты называется … 17) Продукты, получающиеся при сольватации называются … 18) Система, в которой частицы дисперсной фазы имеют одинаковый размер, называется … 19) Растворенные вещества, повышающие поверхностное натяжение растворителя, называются … 20) Распад растворенного вещества на ионы под действием молекул растворителя называется … ЧАСТЬ 2. Каждый верный ответ оценивается как 5 баллов. УКАЖИТЕ СООТВЕТСТВИЕ. теорией и её 1) физическая а) раствор – химическое положением. 2) химическая соединение б) раствор – это газовая смесь в) растворитель и растворенное вещество не меняют своей природы типом дисперсной 1) суспензия а) взвеси твердых частиц в системы и её 2) паста жидкости; характеристикой 3) эмульсия б) концентрированные взвеси 4) пена твердых частиц в эмульсии жидкости; в) несмешивающиеся жидкости; г) состоят из ячеек, заполненных газом и отделенных друг от друга жидкими или твердыми пленками очень малой толщины типом раствора и его определением 1) ненасыщенный 2) насыщенный 3) перенасыщенная а) система, в которой скорость растворения больше скорости кристаллизаци и 21 6 ДОПОЛНИТЕ. 1) Отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов называется … 2) Реакция обменного разложения растворенного вещества и растворителя называется … 3) Отрицательный десятичный логарифм концентрации гидроксид-ионов называется … 4) Продукты, получающиеся в результате гидролиза, называются … 5) Произведение молярных концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов при неизменной температуре, называется … 6) Продукты, получающиеся в результате сольволиза, называются … 7) Специальные вещества, с помощью которых можно приблизительно оценить реакцию раствора, называются … 8) Растворы, в которых молярные концентрации ионов водорода и гидроксид ионов одинаковы, называются … 9) Растворы, в которых молярная концентрация ионов водорода меньше гидроксидионов, называются … 10) Реакция обменного разложения растворенного вещества и растворителя называется … 11) Растворы, в которых молярная концентрация ионов водорода меньше гидроксид-ионов, называются … 12) Отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов называется … Выберите правильный ответ. 1) Водородный показатель (рН) равен, если концентрация ионов Н+10–3моль/дм3 1) 2; 2) 3; 3) 11; 4) 5. 2) Водородный показатель (рН) равен, если концентрация ионов ОН –10–5моль/дм3 1) 5; 2) 8; 3) 7; 4) 9. 3) Концентрация (моль/дм3) ионов Н+ равна, если рН = 4 1) 10–2; 2) 10–3; 3) 10–4; 4) 10–5 . 4) Концентрация (моль/дм3) ионов ОН– равна, если рН = 5 1) 10–2; 2) 10–13; 3) 10–5; 4) 10–9 . 5) Водородный показатель (рН) раствора одноосновной кислоты молярной концентрации 0,001 моль/дм3 равен 1) 3; 2) 4; 3) 2; 4) 1. 6) Лакмус окрашивает в красный цвет только второй раствор соли для набора 1) хлорид цинка(II), хлорид натрия; 2) сульфат калия, сульфат алюминия; 3) сульфат бериллия, сульфат натрия; 4) сульфат цезия, сульфат натрия. 7) Молекулярное и ионно-молекулярное уравнения гидролиза соли СоCl2 1) СоCl2 + 2HOH ↔ 2HCl + Со(OH)2 Cl– + HOH ↔ HCl + OH– ; 2) СоCl2 + HOH ↔ HCl + СоOHCl Со2++ HOH ↔ H+ + СоOH+ ; 1) СоCl2 + HOH ↔ 2СоOH + HCl 2) 2Со2+ + Cl– + 2HOH ↔ 2Со+ + 2OH– + HCl; 4) СоCl2 + HOH ↔ СоHCl + HCl Cl–+ HOH ↔ HCl + HO– . 8) Водородный показатель (рН) равен, если концентрация ионов Н +10–5 моль/дм3 1) 2; 2) 4; 3) 9; 4) 5. 5 Водородный показатель (рН) равен, если концентрация ионов ОН –10–4 моль/дм3 1) 5; 2) 4; 3) 10; 4) 9. 9) Концентрация (моль/дм3) ионов Н+ равна, если рН = 2 1) 10–2; 2) 10–3; 3) 10–4; тест 22 7. ДОПОЛНИТЕ. 1) Реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, называются … 2) Отношение молярной массы восстановителя к числу потерянных электронов одной молекулой восстановителя, называется … 3) Реакции, связанные с передачей электронов, в результате этого изменяется степень окисления одного или нескольких участвующих в реакции элементов, называются … 4) Отношение молярной массы окислителя к количеству электронов, принятых одной молекулой окислителя, называется … 5) Число электронов, смещенных от атома данного элемента к другим атомам или от других атомов к атомам данного элемента, называется … 6) Электрический заряд данного атома, вызванный смещением валентных электронов к более электроотрицательному атому, называется … 7) Реакции, в ходе которых окислитель и восстановитель находятся в разных молекулах, называются … 8) Отдача электронов атомом, молекулой или ионом, называется … 9) Реакции, связанные с передачей электронов, в результате этого изменяется степень окисления одного или нескольких участвующих в реакции элементов, называются … 10) Присоединение электронов атомом, молекулой или ионом, называется … 11) Реакции, в ходе которых окислитель и восстановитель (атомы разных элементов) находятся в составе одной и той же молекулы, называются … 13) Частицы (атом, молекула или ион), отдающие электроны, называются … 14) Реакции, в ходе которых происходит изменение степеней окисления одного и того же элемента в одной и той же молекуле, называются … 15) Вещество, в состав которого, входит восстанавливающийся элемент называется … 16) Отношение молярной массы окислителя к количеству электронов, принятых одной молекулой окислителя, называется … 17) Электрический заряд данного атома, вызванный смещением валентных электронов к более электроотрицательному атому, называется … 18) Вещество, в состав которого входит окисляющийся элемент, называется … 19) Реакции, в ходе которых окислитель и восстановитель (атомы разных элементов) находятся в составе одной и той же молекулы, называются … ВЫБЕРИТЕ ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ. 1) Сумма коэффициентов в уравнении реакции равна K2MnO4 + H2O = KMnO4 + MnO2 + KOH 1) 16; 2) 12; 3) 10; 4) 20. 2) Восстановителем в реакции 5NaNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5KNO3 + + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O является 1) MnSO4; 2) KMnO4; 3) NaNO2; 4) H2SO4. 3) Окислителем в реакции H2S + 4Cl2 + 4H2O = 8HCl + H2SO4 является 1) H2S; 2) Cl2; 3) H2O; 4) NO. 4) Эквивалентная масса восстановителя в реакции 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O равна 1) 76,0 г/моль; 2) 152,0 г/моль; 3) 98,0 г/моль; 4) 30,2 г/моль. 5) Эквивалентная масса окислителя в реакции 4Ca + 10HNO3 = 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O равна 1) 20,000 г/моль; 2) 40,000 г/моль; 3) 63,000 г/моль; 4) 7,875 г/моль. 6) Наиболее восстановленное состояние марганец имеет в соединении 1) MnO2; 2) K2MnO4; 3) KMnO4; 4) MnSO4. 7 Тип окислительно-восстановительной реакции PbO2 + H2O2 = Pb(OH)2 + O2 1) межмолекулярного окисления-восстановления; 2) внутримолекулярное окисление-восстановление; 3) диспропорционирования; 4) особый случай. 8) Сумма коэффициентов в уравнении реакции равна KOH + Cl2 = KClO3 + KCl + H2O 1) 14; 2) 13; 3) 18; 4) 19. 9) Восстановителем в реакции 2CrCl3 + 16KOH + 3Br2 = 2K2CrO4 + 6KBr + 6KCl + 8H2O является 1) CrCl3; 2) KOH; 3) Br2; 4) K2CrO4. Контрол ьная работа 23 8 ДОПОЛНИТЕ. 1) из фиксаналов готовят растворы с точно заданной ……… 2) титр показывает содержание …………. в единице объема раствора 3) анализ многокомпонентной смеси проводят с помощью….. 4) Величину, характеризующую…….вещества в растворе, называют оптической плотностью. Тест ВЫБЕРИТЕ ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ. 5. Катион калия окрашивает пламя в: а) красный цвет б) оранжевый цвет в) фиолетовый цвет г) желтый цвет 6. Катион серебра можно обнаружить: а) раствором FeCl3 б) раствором нитрата натрия в) реакцией «серебряного зеркала» г) раствором сульфата меди 7. Установите соответствие: группа катионов групповой реактив 1) 2 группа а) NaOH 2) 3 группа б) NH_3 3) 4 группа в) HCl 4) 6 группа г) H2SO4 8. Групповой реактив I группы анионов: а) AgNO3 + HNO3 б) BaCl2 + HCl в) отсутствует г) NaOH 9. Борноэтиловый эфир окрашивает пламя в цвет: а) синий б) желтый в) зеленый г) красный 10) Хлорид серебра с раствором аммиака образует комплекс: а) [Ag(NH3)2]OH б) [Ag(NH3)2 ]NO3 в) [Ag(NH3)2 ]Cl г) все нижеперечисленное верно 11) Групповой реактив на галогениды (CL, Br) а) раствор хлорида железа (III) б) раствор перманганата калия в) раствор нитрата натрия г) раствор нитрата серебра 12) Среда более щелочная при pH, равном: а) 2 б) 6 в) 12 г) 7 13) К методам осаждения относится: а) трилонометрия б) алкалиметрия в) аргентометрия г) нитрометрия 14) Фенолфталеин в щелочной среде изменяет свой цвет на: а) желтый б) оранжевый в) синий г) малиновый (розовый) 15) К кислотно-основным индикаторам относятся все, кроме: а) фенолфталеина б) метилового оранжевого в) метилового красного г) хромового темно-синего 24 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Основная: Основная: 1. Артеменко, А.И. Органическая химия [Текст]: учеб.пособие для вузов / А.И. Артеменко. – 2-е изд., перераб. – М.: Высш.шк., 2005. – 605 с. 2. Семенов И.Н., Перфилова И.Л. Химия: учебник для вузов: Химиздат, 2014. – 656 с.// http://www.knigafund.ru/ 6 экз. Электронный ресурс Дополнительная: Дополнительная: 1. Коровин, Н.В. Общая химия [Текст]: учеб.для вузов по техн.напр.и сппец. / Н.В. Коровин. – 3-е изд., испр. – М.: Высш.шк., 2002. – 558 с. 2. Грандберг, И.И. Органическая химия [Текст]: учеб.для биол. спец.вузов / И.И. Грандберг. – 5-е изд., стер. – М.: Дрофа, 2002. – 672 с. 71 экз. 50 экз. Интернет-ресурсы: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. http://www.xumuk.ru/ http://www.chem.msu.su/rus/welcome.html http://www.alhimik.ru/ http://chemistry-chemists.com/index.html http://www.cnshb.ru/akdil/0048/ http://chemistry.about.com/od/chemistryatoz/a/eencyclopedia.htm http://ru.wikipedia.org/wiki/ http://bse.sci-lib.com/ http://ru.wikipedia.org/wiki/Словарь_химических_формул Электронные библиотечные системы: 1. Электронно-библиотечная система elibrary http://elibrary.ru 2. Универсальная справочно-информационная полнотекстовая база данных “East View” ООО «ИВИС» http://www.eastview.com 3. Электронный справочник «Информио» http://www.informio.ru 4. Автоматизированная библиотечная информационная система МАРК-SOL 1.10 (MARC 21). 5. Электронно-библиотечная система "Университетская библиотека онлайн" http://www.biblioclub Методические рекомендации преподавателю Курс химии является базовой основой для овладения студентами таких дисциплин, как биохимия, молекулярная биология, физиология человека, животных и растений, геология, почвоведение, экология. Структура дисциплины ориентирована на овладение знаниями, умениями и навыками студентами в ходе выполнения семинарских и лабораторных занятий. Знание процессов происходящих на уровне движения биологической и геологической материи, позволяет студентам понимать закономерности развития высших форм организации материальных структур, в том числе клетки, целого организма и биосферы, процессы происходящие в неживой природе. Аудиторные занятия включают в себя: лекции, лабораторные занятия, экзамен и зачет. Лекции носят информационно-проблемный характер. Семинарские занятия включают теоретические вопросы для обсуждения и практические задания (задачи, упражнения, тестовые задания). Лабораторные работы имеют практико-ориентированный характер, студенты самостоятельно проделывают различные эксперименты и наблюдения. СРС реализуется в течение семестра и предоставляется преподавателю на контроль после изучения темы. 25 Экзамен предполагает проверку, уточнение и дополнение (если это оказывается необходимым) знаний студентов по разработанным ими двум вопросам билета. Методические рекомендации студенту Целью выполнения практических и лабораторных работ является теоретическое и практическое ознакомление студентов с материалом курса. В результате выполнения заданий для самопроверки студент закрепляет полученные знания. Методические рекомендации по выполнению отдельных видов заданий представлены в практических работах. Материалы входного, текущего и итогового контроля Входной контроль: 1вариант 1. Назовите вещества: HNO2, H2SO3, HClO3, KMnO4. 2. Определите тип химической связи: NaCl, N2, CsF, CH4. 3. выберите из списка кислотные оксиды: SiO2, ZnO, P2O5, PbO, SO3, Cl2O7 4. Допишите уравнения: 2NaOH + ZnO – 4NH3 + 3O2 = 5. Решите задачу: Рассчитайте, какую массу меди можно восстановить водородом из 40 г. оксида меди(2). 2 вариант 1. Назовите вещества: HPO3, HCN, H2O2, HOCl. 2. Определите тип химической связи: NaCl, Cl2, CsF, CH4 3.Выберите из списка амфотерные оксиды: MgO, CuO, Al2O3, PbO, ZnO, Cl2O7 4.Допишите уравнения: Cu(OH)2 t= NaNH2 + H2O = 5.Решите задачу: Рассчитайте необходимые массы хлорида бария и серной кислоты для получения 23,3г. осадка сульфата бария. 3 вариант 1.Назовите вещества: H3AsO4, HClO4, KClO3, NH3 2. Определите тип химической связи: NaCl, O2, CsF, CH4 3. Выберите из списка основные оксиды: SiO2, MgO, PbO, CuO, CaO, Na2O 4. Допишите уравнения: CaCO3 – Cu + 2H2SO4(конц.) – 5. Решите задачу: 26 Какой объем водорода выделится при действии избытка соляной кислоты на 6,5 г. цинка. Текущий контроль Каждый студент в течение изучения курса должен представить не менее 1 реферата, (тема может быть предложена и самим студентом). Объем реферата не должен быть меньше 10 страниц, включающих титульный лист, содержание, введение, основную часть, выводы, и список используемой литературы. Выступление должно занимать 5-1-7 минут, может сопровождаться мультимедийной презентацией. Кроме того, в I и во II семестре предусмотрены 2 коллоквиума по теоретическим основам не не органической и органической химии. КСР № 1-2 Основные химические понятия, законы, теории (коллоквиум). 1. Возникновение и развитие атомно-молекулярного учения. Значение атомномолекулярной теории как фундамента современной химии. 2. Закон сохранения массы и энергии, его значение в химии. Взаимосвязь массы и энергии. 3. Закон постоянства состава. Понятие о бертолидах и дальтонидах. Бертолиды в природе. Закон кратных отношений. 4. Химический эквивалент. Закон эквивалентов. Определение эквивалентов сложных веществ /оксидов, кислот, оснований и солей/. 5. Закон объемных отношений. Закон Авогадро и выводы из него. 6. Атомы и молекулы. Их размеры и массы. Относительные атомные и молекулярные массы. Число Авогадро. 7. Моль – единица количества вещества. Молярная масса и молярный объем газов. 8. Распространенность и распределение элементов в земной коре. Понятие о геохимии. Редкие и рассеянные элементы. 9. Простые вещества. Аллотропия. Сложные вещества как форма существования элементов в соединениях. 10. Химические реакции и их классификация по характеру взаимодействия реагирующих веществ /обменные, окислительно-восстановительные/. 11. Классификация, номенклатура и свойства оксидов /солеобразующие и несолеобразующие, кислотные, основные, амфотерные/. 12. Классификация, номенклатура и свойства оснований / нерастворимые, щелочи, одно – и многокислотные основания/. 13. Классификация, номенклатура и свойства кислот /бескислородные, кислородсодержащие, одно – многоосновные/. 14. Классификация, номенклатура и свойства солей /средние, кислые, основные, смешанные, двойные/. 15. Генетическая связь между основными классами неорганических соединений. Способы получения неорганических соединений. КСР № 3-4 Классификация и механизмы химических реакций в органической химии 1. Классификация химических реакций по направлению. 2. Классификация химических реакций по типу разрыва и образования химических связей. 3. Классификация реакций по типу и характеру реагента (радикальная, нуклеофильная, электрофильная). 4. Классификация реакций по стадиям определяющим скорость реакции. 5. Классификация реакций по механизмам: - радикального замещения (SR); 27 - нуклеофильного замещения (SN); - электрофильного присоединения (AE); - электрофильного замещения для ароматических соединений (SE); - ориентирующее действие заместителей в бензольном кольце; - нуклеофильного присоединения. Лабораторный практикум Артёменко А.И. Практикум по органической химии [текст] / А.И. Артеменко. – М.: Высшая школа, 1991. Темы для рефератов 1. Водород, вода, их биологическая и геохимическая роль. 2. Элементы главной подгруппы 7 группы. 3. Элементы главной подгруппы 6 группы. 4. Элементы главной подгруппы 5 группы. 5. Элементы главной подгруппы 4 группы. 6. Общие свойства металлов, их биологическая и геологическая роль. 7. Элементы главной подгруппы 3 группы. 8. Элементы главной подгруппы 2 группы. 9. Элементы главной подгруппы 1 группы. 10. Элементы главной подгруппы 8 группы (инертные газы). 11. Элементы побочной подгруппы 1 группы (медь, золото, серебро). 12. Элементы побочной подгруппы 2 группы (цинк, кадмий, ртуть). 13. Элементы побочной подгруппы 6 группы (хром, молибден, вольфрам). 14. Элементы побочной подгруппы 7 группы (марганец, технеций, рений). 15. Элементы побочной подгруппы 8 группы (железо, кобальт, никель). План реферата 1. Положение элементов в периодической системе Д.И. Менделеева. Строение атома. 2. Нахождение в природе. 3. Физические и химические свойства. 4. Биологическая и геологическая роль. Вопросы к экзамену 1. Предмет и задачи химии. Связь её с другими естественными науками. Материя и её движение. Химическая форма движения материи. 2. Основные химические понятия: химический элемент, атом, молекула, простое, сложное вещество, химическая реакция, основные типы химических реакций. 3. Количественные характеристики атомов и молекул. Масса атома и молекулы, относительная атомная и молекулярная массы. Количество вещества, молярная масса вещества, молярный объём газа. Химический знак элемента, химическая формула, химическое уравнение. 4. Основные законы химии. Закон сохранения массы вещества. Закон постоянства состава вещества. Бертолиды и дальтониды. Закон кратных отношений. Закон эквивалентов. Молярная масса эквивалента. Определение эквивалентной массы сложных веществ. 5. Основные законы химии. Закон объёмных отношений. Закон Авогадро. Закон Клапейрона-Менделеева. Относительная плотность газообразных веществ по воздуху, водороду. Плотность газов. 6. Историческое развитие представлений о строении атома. Модели строения атома. Корпускулярно-волновой дуализм. Состав атомов. Элементарные частицы. Атомное ядро. Уравнение Планка. Принцип неопределённости. 7. Квантово-механическая теория строения атома. Квантовые числа. Атомные орбитали. Принцип заполнения электронами атомных орбиталей. Электронные формулы элементов. 28 8. Количественные характеристики атомов. Радиус атома, энергия ионизации, энергия сродства к электрону. Электроотрицательность. Радиоактивность. Использование «меченых» атомов в биологии и медицине. 9. Открытие периодического закона Д.И.Менделеева. Современная формулировка периодического закона. Периодичность изменения свойств элементов и их соединений. Структура периодической системы и её связь с электронным строением атомов. 10. Ковалентная связь. Два механизма образования ковалентной связи (обменный и донорно-акцепторный). Метод валентных связей. 11. Метод молекулярных орбиталей. Основные характеристики химической связи (энергия, длина, полярность). у (сигма), р (пи), д (дельта) – связи. 12. Гибридизация атомных орбиталей. Типы гибридизации и стереометрия молекул. 13. Межмолекулярные взаимодействия (ориентационные, индукционные, дисперсионные). Водородная связь. Гидрофобные взаимодействия. Их биологическое значение. 14. Ионная связь как предельный случай ковалентной связи. Свойства веществ с различным типом связи. Металлическая связь. Типы кристаллических решёток. 15. Простые вещества. Аллотропия. Аллотропные модификации. Металлы и неметаллы. 16. Оксиды. Классификация оксидов. Номенклатура. Свойства оксидов (основных, кислотных, амфотерных). Получение оксидов. 17. Основания. Классификация оснований. Номенклатура. Свойства, получение оснований. 18. Кислоты. Классификация кислот. Номенклатура, свойства, получение кислот. 19. Амфотерные гидроксиды. Свойства и получение амфотерных гидроксидов. 20. Соль. Классификация солей. Номенклатура. Свойства и получение солей. 21. Неосновные классы неорганических соединений. Генетическая связь между классами неорганических соединений. 22. Комплексные соединения. Координационная теория А.Вернера. Классификация и номенклатура комплексных соединений. Свойства комплексных соединений. Биологическая роль комплексных соединений. 23. Понятие термодинамической системы. Обмен веществ и энергии. Внутренняя энергия системы. Тепловые эффекты химических реакций. Закон сохранения энергии (первый закон термодинамики). 24. Закон Гесса. Теплота образования химических связей. Энтальпия. Термохимические уравнения. 25. Энтропия. Роль энтропийного и энтальпийного факторов в направлении процессов. Второй закон химической термодинамики. 26. Изобарно-изотермический потенциал и использование его значений для определения возможности самопроизвольного протекания химических процессов. Химическая термодинамика и биологические процессы. 27. Скорость химической реакции. Понятие о механизме реакции. Факторы, влияющие на скорость химической реакции. 28. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. Закон действия масс. Константа скорости реакции. 29. Зависимость скорости реакции от температуры, температурный коэффициент. Энергия активации. Цепные реакции. 30. Катализ. Виды катализа. Ферменты. Роль ферментов в биологических системах. 31. Необратимые и обратимые химические реакции. Химическое равновесие. Константа химического равновесия. Принцип Ле Шателье - Брауна. Смещение химического равновесия. 29 32. Состав и структура молекулы воды. Полярность молекулы воды. Водородная связь. Аномалии свойств воды и их объяснение. Химические свойства воды. Диаграмма состояния воды. 33. Вода в природе. Проблемы чистой воды. Дисперсные системы. Классификация дисперсных систем. Суспензии и эмульсии. Вода – растворитель. 34. Истинные растворы. Общие свойства растворов. Растворимость. Способы выражения концентрации растворов. Энергетика процесса растворения. Растворение как физико-химический процесс. 35. Разбавленные растворы неэлектролитов. Закон Рауля. Криоскопия и эбуллиоскопия. Осмос и осмотическое давление. Осмос в природе. 36. Растворы электролитов. Электролитическая диссоциация в водных растворах. Сильные и слабые электролиты. Константа и степень диссоциации слабого электролита. Закон разбавления Оствальда. Активность ионов, коэффициент активности ионов. 37. Реакции в растворах электролитов. Произведение растворимости. Значение величины произведения растворимости при образовании и растворении осадков. Равновесие осадок-раствор. 38. Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель. Гидролиз солей. Роль гидролиза в биологических процессах и выветривании горных пород. 39. Буферные растворы. Роль буферных растворов в природе, биологических процессах. 40. Коллоидные растворы. Строение коллоидной частицы и мицеллы. Свойства коллоидов. Лиофильные и лиофобные коллоиды. Золи и гели. Пептизация, коагуляция, седиментация коллоидов. Коллоиды в природе и биологических системах. 41. Окислительно-восстановительные реакции. Классификация реакций окислениявосстановления. Важнейшие окислители и восстановители. 42. Методы расстановки коэффициентов в окислительно-восстановительных реакциях. Окислительно-восстановительный потенциал. Направление протекания окислительно-восстановительных реакций. 43. Химические источники электрического тока. Гальванические элементы. Электролиз как окислительно-восстановительный процесс. Электролиз водных растворов и расплавов. 44. Коррозия и защита металлов от коррозии. Биологическое и геологическое значение окислительно-восстановительных процессов. 45. Предмет аналитической химии. Методы разделения и концентрирования веществ (химическое осаждение и соосаждение, хроматография, экстракция). 46. Качественный анализ. Методы качественного анализа. Чувствительность реакций, специфические реакции, групповой реагент. Кислотно-основная система классификации катионов и анионов. 47. Количественный анализ, предмет, методы количественного анализа. Сущность гравиметрического анализа. 48. Общие положения титриметрического анализа. Кислотно-основное, окислительно-восстановительное, осадительное и комплексонометрическое титрование. 49. Физико-химические методы анализа. Оптические методы, электрохимические. Их значение и преимущества перед другими методами. ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКИЙ МИНИМУМ Химия это наука о веществах, их строении, свойствах и превращениях. Химическая реакция - превращение одних веществ в другие. 30 Атом сложная частица, имеющая диаметр несколько десятимиллиардных долей метра (короче: порядка 10–10 м) и массу порядка 10–2410–25 кг. Химический элемент - вид атомов с одинаковым числом протонов в ядре. Изотопы - атомы с одинаковым зарядом ядра и разным числом нейтронов. Моль 6,022•10+23 объектов. Данное число называют ещё числом Авогадро NA. Количество вещества - число молей n, n = N/NA , где N число объектов. Молекула - группу прочно связанных атомов, способную двигаться как единое целое. Ион – частица, которая имеет электрический заряд. Термодинамика – раздел химии, изучающий передачу тепла от одних макроскопических объектов к другим. Термодинамическая система - набор объектов, мысленно или реально отделённых от остального мира. Систему, в которой есть поверхности раздела, называют гетерогенной. Фаза - совокупность однородных частей системы, отделённых от других её частей поверхностью раздела. Стандартные условия: давление 101325 Па (1 атм) и температура 298,15 K (+25оС). Стандартное количеством вещество вещества - 1 моль. Стандартная энтальпия образования вещества H0f - изменение энтальпии в процессе получения одного моля вещества из простых веществ. Теплоёмкость - количество тепла, необходимое для нагревания предмета или некоторой массы вещества на один градус. Часто используют удельную теплоёмкость (вещество берётся в количестве 1 грамм или 1 килограмм) и молярную теплоёмкость (вещество берётся в количестве 1 моль). Например, для воды удельная теплоёмкость=4,18 Дж/(мольК). Химическая кинетика это учение о скорости и механизме химических реакций. Молекулярность реакции - число частиц, участвующих в одной стадии. Константа равновесия реакции - соотношение между равновесными концентрациями продуктов реакции (произведение в числителе) и исходных веществ (произведение в знаменателе). Химическая связь - взаимодействие между атомами, дающее выигрыш энергии более 1 эВ на атом (обычно: 35), Ковалентная связь связь, которая осуществляется общей для двух атомов парой электронов с противоположной ориентацией спинов; считается, что положительно заряженные атомные остатки притягиваются к общей области повышенной электронной плотности; Ионная связь связь, при которой один или более электронов полностью переходят от одного атома к другому; при этом образуются ионы противоположного заряда, которые притягиваются друг к другу; Металлическая связь связь, при которой некоторая часть электронов атома поступает в общее пользование всеми атомами кристалла, иначе говоря делокализуется; возникает притяжение между газом делокализованных электронов и положительными атомными остатками. Электроотрицательность - способность атома в веществе оттягивать на себя электроны. Истинный раствор - однородную смесь переменного состава, в которой компоненты перемешаны на атомно-молекулярном уровне. Коллоидный раствор (золь) - смесь, в которой частицы ещё невидимы, но по размерам сильно превосходят атомные. Коллоидные частицы имеют диаметр 10 –810–6 м, а в истинных растворах диаметр частиц (ионов и молекул) 10–1010–9 м. Обычно рассматривают жидкие коллоидные растворы. 31 Насыщенный раствор - раствор, находящийся в равновесии с избытком растворяемого вещества. Растворимость - концентрация насыщенного раствора. Растворение - сложный физико-химический процесс, с разрывом связей в исходных веществах и образованием новых связей между растворителем и частицами растворяемого вещества. Растворение возможно, если энергия новых связей компенсирует разрыв старых. Сольватация - образование химических связей с растворяемого вещества с растворителем (solvent растворитель). Для водных растворов процесс называют гидратацией (hydro вода). Электролитическая диссоциация - распад нейтрального вещества на ионы в результате химического взаимодействия с растворителем. Кислоты - вещества, диссоциирующие с образованием только катионов H+. Основания - вещества, диссоциирующие с образованием только анионов OH–. Соли - вещества, сочетающие катион металла с анионом кислотного остатка. Электролиты - вещества, в которых заряд переносят ионы. Степень гидролиза - мольная доля гидролизовавшихся ионов (от общего числа ионов). Степень окисления элемента в соединении - заряд иона, образующийся в результате полного перехода от атомов с низкой электроотрицательностью к атомам с высокой электроотрицательностью. Окислительно-восстановительная или редокс-реакция - химическая реакция, в которой изменяются степени окисления элементов. Восстановление - снижение степени окисления. Окисление - повышение степени окисления. Окислитель - атом (вещество, ион), принимающий электроны. Восстановитель – атом (вещество, ион), отдающий электроны. Гальванический элемент - система из двух электродов, которые находятся в средах с проводимостью по соответствующим ионам. Анод - электрод, на котором происходит окисление. Катод электрод, на котором происходит восстановление. ЭДС гальванического элемента - разность электродных потенциалов катода и анода. Стандартный электродный потенциал - ЭДС гальванического элемента, составленного из анализируемого электрода и стандартного водородного электрода, потенциал которого принят за 0. Электролиз - химические процессы, происходящие в системе при пропускании электрического тока от внешнего источника энергии. Коррозия - самопроизвольные процессы окисления металлов, протекающие в агрессивной среде. Электрохимическая коррозия - коррозия, происходящая в случае контакта двух металлов. 32
