ХИМИЯ - Горный

ХИМИЯ
Основное внимание на экзамене по химии будет обращено
на понимание сути явлений, умение пользоваться периодической
системой элементов и связывать химические свойства элементов и
их соединений с положением в периодической таблице. Необходимо
знать современную номенклатуру, принципы классификации неорганических и органических соединений, основные понятия и законы
химии, свойства элементов и их соединений, уметь производить
расчеты с использованием массовых долей и молярной концентрации, а также по уравнениям химических реакций и формулам химических соединений.
Работа выполняется письменно. Все необходимые вспомогательные материалы: периодическая система элементов, таблица растворимости соединений, таблица стандартных электродных потенциалов (ряд активности металлов), таблица электроотрицательностей, – будут предоставлены. Черновик экзаменационной работы
при проверке не рассматривается!
Экзаменационный билет состоит из следующих заданий:
1. Теоретический вопрос по неорганической химии или химическим свойствам элемента или группы элементов и практическое задание по свойствам элементов и классов неорганических соединений.
2. Теоретический вопрос по органической химии или свойствам основных классов органических соединений и практическое
задание по свойствам органических соединений.
3. Составление уравнения четырех химических реакций (окислительно-восстановительной, двух реакций обмена и реакции гидролиза).
4. Решение задачи с использованием основных законов
общей химии.
59
Методические указания
При ответе на вопрос по общим положениям неорганической
или органической химии необходимо иллюстрировать его примерами химических реакций, формулами основных законов химии, примерами изомерии, номенклатуры, химических свойств и т.п. Ваш
ответ – это не сочинение на тему вопроса!
При ответе на вопрос о свойствах элементов рекомендуется
придерживаться следующей схемы:
• положение элемента в таблице Д.И.Менделеева;
• строение его электронной оболочки и возможные степени
окисления;
• природные соединения;
• способы получения (промышленные и лабораторные);
• физические свойства;
• химические свойства (реакции с кислородом, водородом,
другими простыми веществами; отношение к воде, кислотам, щелочам; наиболее важные химические соединения данного элемента).
При ответе на вопрос о свойствах классов неорганических
соединений рекомендуется придерживаться следующей схемы:
• общая формула;
• номенклатура;
• физические свойства;
• химические свойства (реакции с металлами/неметаллами,
простыми веществами, растворимость в воде, кислотно-основные
свойства оксидов и гидроксидов, отличительные особенности);
• способы получения.
При ответе на вопрос о свойствах органических соединений
рекомендуется придерживаться следующей схемы:
• строение молекулы (тип гибридизации, общая формула,
строение функциональной группы);
• изомерия и номенклатура;
• физические свойства;
• химические свойства;
• получение;
• применение.
60
Практические задания в первом и втором вопросах могут содержать:
• цепочку превращений;
• качественные реакции катионов, анионов, основных классов органических соединений;
• уравнения реакций на знание химических свойств элементов и соединений.
Составляя цепочку химических превращений по свойствам
элементов и классов неорганических соединений, необходимо соответствующие реакции уравнять, записать в молекулярной и ионной
формах; окислительно-восстановительные процессы необходимо уравнять, используя метод баланса электронов или метод полуреакций.
В цепочке по свойствам органических соединений реакции
следует уравнять, а также показать условия проведения процессов
(температура, катализатор и т.д.).
При выполнении практического задания требуется дать
краткое теоретическое обоснование и привести уравнения реакций.
Пример 1. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие химические превращения:
Fe  FeCl2  FeCl3  Fe(OH)3 Fe2(SO4)3.
Решение.
1. Fe  2HCl  FeCl2  H 2  ;
1 Fe 0  2 e  Fe 2
1 2H   2 e  H 02
Fe 0  2H   Fe  2  H 02 .
2. 2FeCl2  Cl 2  2FeCl3 ;
2 Fe 2  e  Fe 3
1 Cl 02  2e  2Cl 
2Fe  2  Cl 02  2Fe 3  2Cl  .
3. FeCl3  3NaOH  Fe(OH)3   3NaCl;
61
Fe 3  3OH   Fe(OH)3  .
4. 2Fe(OH)3   3H 2SO4  Fe2 (SO4 )3  6H 2O ;
Fe(OH)3  3H   Fe 3  3H 2 O .
Пример 2. Составить уравнения по следующей схеме:
этан  этилен  хлорэтан  бутан  бутадиен-1,3.
, kat
 СН2=СН2 + Н2.
Решение. 1. СН3–СН3 T
2. СН2=СН2 + НCl  СН3–СН2Cl.
3. 2СН3–CH2Cl + 2Na  СН3–CH2–CH2–СН3 + 2NaCl.
, kat
 СН2=CH–CH=СН2 + 2Н2.
4. СН3–CH2–CH2–СН3 T
Пример 3. Написать уравнения реакций, при помощи которых можно отличить растворы сульфата и нитрата натрия.
Решение. Сульфат натрия можно отличить по образованию
белого осадка сульфата бария при добавлении хлорида бария:
BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4  +2NaCl;
Ba2+ + SO 24 = BaSO4 .
Нитрат натрия с хлоридом бария не взаимодействует.
Пример 4. Как при помощи химических реакций отличить
этилен от этана?
Решение. Этилен обесцвечивает раствор перманганата калия –
образуется этиленгликоль (реакция Е.Е.Вагнера):
3СН2=СН2 + 2KMnO4 + 4H2O = 3CH2OH–CH2OH + 2MnO2 + 2KOH.
Этан с раствором перманганата калия не взаимодействует.
Уравнивание окислительно-восстановительных реакций
можно выполнять методом баланса электронов или методом полуреакций.
Пример 5. При соединении 2,1 г железа с серой выделилось 3,77 кДж тепла. Составить термохимическое уравнение реакции синтеза FeS.
Решение. Термохимическим называется уравнение реакции, в котором указан тепловой эффект этого процесса в расчете
62
на 1 моль продукта реакции или одного из реагирующих веществ. В данном случае расчет ведем на 1 моль железа.
Количество вещества железа, использованного в реакции,
составляет:
m
2,1
nFe  Fe 
 0,0375 моль.
M Fe 56
Составим пропорцию:
3,77 кДж – 0,0375 моль
х кДж – 1 моль,
из которой вычислим количество теплоты, приходящееся на
1 моль железа:
r H 
3,77
 100,5 кДж/моль.
0,0375
Теперь составим термохимическое уравнение:
Fe + S = FeS + 100,5 кДж/моль.
Уравнивание окислительно-восстановительных реакций следует выполнять методом баланса электронов (пример 6) или методом полуреакций (пример 7).
Пример 6. Уравнять реакцию FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 =
= Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O.
Решение. Степени окисления изменяются у железа Fe+2 и хрома
+6
Cr . Составим уравнение баланса электронов, причем расчет будем вести на два атома хрома (по числу атомов в молекуле K2Cr2O7):
6 Fe 2  e  Fe3
1 2Cr 6  6e  2Cr 3
6Fe 2  2Cr 6  6Fe 3  2Cr 3 .
Расставить полученные коэффициенты в левую и правую части исходного уравнения. Недостаток сульфат-ионов слева компенсировать 7 моль серной кислоты. В последнюю очередь уравнять
реакцию по водороду (7Н2О).
63
Проверку выполнить по числу атомов кислорода (по 59 атомов слева и справа).
Окончательно
6FeSO4 + K2Cr2O7 + 7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O.
Пример 7. Уравнять реакцию NaNO2 + KMnO4 + H2SO4 =
= NaNO3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O.
Решение. Окислителем является Mn+7, входящий в состав
иона MnO 4 , который в кислой среде восстанавливается до Mn2+. Восстановитель, азот (+3), входящий в состав NO2 , окисляется до N+5 и
переходит в форму нитрат-иона ( NO3 ). Приведем число электронов к
наименьшему общему кратному, в данном случае к 10. Для уравнивания числа атомов кислорода добавим воду или ионы Н+ в кислой среде (или ОН в щелочной). Уравнения полуреакций домножим на соответствующие коэффициенты (здесь на 2 и 5) и суммируем:
2
5
7
MnO 4  8H   5 e  Mn 2   4H 2O
3
NO2  H 2O  2 e   5 NO3  2H 
5NO 2  2MnO 4  16H   5H 2O  5NO3  2Mn 2   8H 2O  10H  .
Сократим одинаковые члены в левой и правой частях:
5NO2  2MnO 4  6H   5NO3  2Mn 2  3H 2O .
Составим молекулярное уравнение реакции путем добавления к ионам имеющихся в растворе противоионов:
5NaNO2 + 2KМnО4 + 3Н2SO4 =5NaNO3 + 2МnSO4 + 3Н2О + K2SО4.
Уравнения реакций обмена и гидролиза необходимо представить в молекулярной и ионной формах. При составлении ионного
уравнения следует помнить, что слабые электролиты и осадки на
ионные составляющие разделять нельзя.
Гидролиз – это химическая реакция соли с водой. Гидролизуется остаток слабой кислоты или слабого основания. В обычных условиях
гидролиз идет по первой ступени, т.е. при составлении ионного уравнения гидролиза следует использовать только одну молекулу воды.
64
Пример 8. Закончить и уравнять реакцию Cu(OH)2 + H2SO4 =…
Решение. Закончим и уравняем реакцию:
Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O.
Составим полное ионное уравнение, учитывая, что гидроксид меди
(II) не растворим, а вода относится к слабым электролитам:
Cu(OH) 2  2H   SO24  Cu 2  SO24  2H 2 O.
Сократив одинаковые компоненты по обе стороны уравнения, получим сокращенное ионное уравнение:
Cu(OH) 2  2H   Cu 2  2H 2 O.
Пример 9. Закончить и уравнять реакцию Na2S + Zn(NO3)2 =…
Решение. Закончим и уравняем реакцию:
Na2S + Zn(NO3)2 =2NaNO3 + ZnS.
Составим полное ионное уравнение для этой реакции, учитывая, что
сульфид цинка относится к малорастворимым соединениям (осадок):
2Na   S2   Zn 2   2NO 3  2 Na   2NO 3  ZnS  .
Сократив одинаковые ионы по обе стороны уравнения, получим сокращенное ионное уравнение:
S2   Zn 2   ZnS  .
Пример 10. Закончить и уравнять реакцию Na2CO3 + H2O = …
Решение. В данном случае соль образована сильным основанием NaOH и слабой угольной кислотой H2CO3:
Na2CO3
NaOH
H 2СO3
cильноеоснование cлабая кислота
Запишем уравнение диссоциации:
65
Na 2 CO3  2Na   CO32 .
С водой взаимодействует остаток слабой кислоты, т.е. карбонат-ион по
реакции
CO32  H 2O  HCO3  OH .
В результате гидролиза образуются гидроксид-ионы, следовательно,
среда в растворе Na2CO3 будет щелочная.
Распределяя катионы натрия по образующимся в ходе гидролиза анионам, получим молекулярное уравнение гидролиза
Na2CO3 + H2O = NaHCO3 + NaOH.
Пример 11. Закончить и уравнять реакцию CuSO4 + H2O = …
Решение. В данном случае соль образована слабым основанием Cu(OH)2 и сильной кислотой H2SO4:
CuSO4.
Cu(OH)
2
слабое основание
H SO
2
4
сильная кислота
Запишем уравнение диссоциации соли:
CuSO 4  Cu 2  SO 24 .
С водой реагирует остаток слабого основания – катион Cu2+:
Cu 2  H 2 O  CuOH   H  .
В ходе гидролиза образуются ионы H+, следовательно, среда в растворе CuSO4 будет кислая.
Составим молекулярное уравнение гидролиза, распределяя
анионы SO42− по образующимся в результате реакции гидролиза катионам с учетом, что молекула в целом электронейтральна, и уравняем его как обычную реакцию обмена:
2CuSO4 + 2H2O = (CuOH)2SO4 + H2SO4.
66
Пример 12. К раствору, содержащему 32,5 г хлорного железа (FeCl3), прибавили 9,6 г гидроксида натрия. Какая масса гидроксида железа при этом получилась?
Решение. Найдем количество вещества хлорида железа (III)
и гидроксида натрия:
m( FeCl 3 )
32,5
n(FeCl 3 ) 

 0,2 моль ;
M ( FeCl 3 ) 162,5
n(NaOH) 
m( NaOH)
M ( NaOH)

9,6
 0,24 моль .
40
Составим уравнение реакции
FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3NaCl,
из которого следует, что 1 моль FeCl3 взаимодействует с 3 моль
NaOH, следовательно, для реакции с 0,2 моль хлорного железа требуется 0,2∙3 = 0,6 моль гидроксида натрия.
По условию задачи, количество вещества NaOH составляет
0,24 моль, т.е. он в недостатке. Дальнейший расчет ведем по гидроксиду натрия. Составим пропорцию:
3 моль NaOH  1 моль Fe(OH)3
0,24 моль NaOH  х моль Fe(OH)3,
из которой вычислим количество вещества гидроксида железа (III):
n(Fe(OH)3) 
0,24  1
 0,08 моль.
3
Масса гидроксида железа
m(Fe(OH) 3 )  n(Fe(OH) 3 ) M (Fe(OH) 3 )  0,08  107  8,56 г .
Пример 13. Определить массовую долю алюминия в его оксиде и вычислить, сколько алюминия теоретически можно выделить
из боксита массой 15 т с содержанием Al2O3 87 %.
Решение. Найдем молярную массу Al2O3:
67
M (Al2O3 )  2M (Al)  3M (O)  2  27  3 16  102 ã/ìîëü .
Вычислим массовую долю алюминия в его оксиде:
2M (Al)
(Al) 
M (Al2O3 )
100 
54
 100  52,9 % .
102
Вычислим массу чистого Al2O3 в боксите:
m(Al2 O3 ) 
 (Al2O3 )
100
mбоксит 
87
 15  13,05 т .
100
Масса алюминия, которую можно получить из боксита,
m(Al) 
(Al)
100
m(Al2O3 ) 
52,9
 13,05  6,9 ò .
100
Пример 14. При прокаливании 10 г некоторого вещества
было получено 6,436 г CuO и 2 л CO2, измеренного при температуре
27 С и давлении 1 атм. Вывести формулу соединения.
Решение. Найдем количество вещества оксида меди (II):
n(CuO) 
m(CuO)
M (CuO)

6,436
 0,081 ìîëü .
79,5
В 1 моль CuO содержится по 1 моль Cu и О, следовательно,
n(Cu) = n(O, CuO) = 0,081 моль.
Найдем количество вещества оксида углерода (IV) по уравнению Менделеева – Клапейрона:
n(CO2 ) 
PV 1,013  10 5  2  10 3

 0,081 ìîëü.
RT
8,31  300
В 1 моль CO2 содержится 1 моль C и 2 моль О, следовательно, n(C) = 0,081 моль, n(O, CO 2 ) = 2∙0,081 = 0,162 моль.
Общее количество вещества кислорода n(O) = 0,081 + 0,162 =
= 0,243 моль.
68
Сопоставим количества вещества элементов между собой:
n(Cu) : n(C) : n(O) = 0,081 : 0,081 : 0,243 =
= 1 : 1 : (0,243/0,081) = 1 : 1 : 3.
Полученные целые числа представляют собой стехиометрические индексы формулы вещества, химическая формула которого CuCO3.
Пример 15. Найти молярную концентрацию раствора карбоната натрия, полученного при смешивании 600 мл раствора 1 концентрацией 2,15 % (d = 1,02 г/см3) и 200 мл раствора 2 концентрацией 8,82 % (d = 1,09 г/см3).
Решение. Найдем количество вещества карбоната натрия в
каждом из смешиваемых растворов:
n1(Na 2 CO 3 ) 

m1(Na 2 CO 3 )
M (Na 2 CO 3 )

1m( p  p1)
100 M (Na 2 CO 3 )

1d1V( p  p1)
100 M (Na 2 CO 3 )

2,15  1,02  600
 0,124 моль;
100  106
n2(Na2CO3 ) 

m2(Na2CO3 )
M (Na2CO3 )

2 m( pp 2)
100 M (Na2CO3 )

2 d 2V( pp 2)
100 M (Na2CO3 )

8,82  1,09  200
 0,181 ìîëü.
100  106
Вычислим молярную концентрацию полученного раствора:
n1(Na2CO3 )  n2(Na2CO3 )
0,124  0,181
 0,381 моль/л.
V1  V2
0,6  0,2
Пример 16. Какой объем раствора серной кислоты концентрацией 10 % (d = 1,066 г/см3) требуется для приготовления 200 мл
раствора концентрацией 0,5 моль/л?
Решение. Количество вещества серной кислоты в растворе
концентрацией 0,5 моль/л
n( H 2SO 4 )  CM ( H 2SO 4 )V( p  p)  0,5  0,2  0,1 моль,
С M (Na2CO3 ) 
69

ее масса
m( H 2SO 4 )  n( H 2SO 4 ) M ( H 2SO 4 )  0,1 98  9,8 г.
Объем 10-процентного раствора
V(ðð) 
m(ðð)
d (ðð)

m(H2SO4 )100 %
(H2SO4 ) d (ðð)

9,8  100
 91,9 ñì 3 .
10  1,066
Пример 17. Какой объем раствора с содержанием NaOH
8 % (плотность 1,09 г/см3) требуется для нейтрализации 75 мл
серной кислоты, если известно, что в 10 мл раствора кислоты содержится 0,098 г H2SO4?
Решение. Определим, сколько граммов Н2SO4 содержится в
75 мл раствора:
75  0,098
m(H2SO4 ) 
 0,735 г.
10
Реакцию нейтрализации запишем в виде
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O,
т.е. 2 моль щелочи взаимодействуют с 1 моль кислоты. Для нейтрализации 0,735 г кислоты потребуется чистой щелочи 0,735·2·40/98 = 0,6 г.
В 100 г раствора щелочи содержится 8 г NaOH. Найдем массу
раствора для нейтрализации:
x
100  0,6
 7,5 г.
8
Следовательно, для нейтрализации кислоты требуется объем
V(NaOH) 
7,5
 6,88 ìë .
1,09
Пример 18. При обработке 5,44 г смеси карбонатов магния и
кальция серной кислотой получили 7,6 г их безводных сульфатов.
Определить процентный состав исходной смеси.
Решение. Составим химические уравнения протекающих
реакций:
CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 + CO2 + H2O;
70
(1)
MgCO3 + H2SO4 = MgSO4 + CO2 + H2O.
(2)
Пусть масса карбоната кальция, вступившего в реакцию с серной кислотой, равна x г. Тогда масса карбоната магния (5,44 – x) г.
Пусть масса сульфата кальция, получившегося в результате реакции (1), y г, тогда масса сульфата магния, получившегося по реакции (2), (7,6 – y) г.
Найдем молярные массы соединений: М СаСО3 = 100 г/моль,
М МgСО3 = 84 г/моль, М СаSО 4 = 136 г/моль, М МgSО 4 = 120 г/моль.
Составим систему уравнений с двумя переменными x и y:
x
y 5,44  x 7,6  y
.

;

100 136
84
120
Из первого уравнения системы выразим y через x ( y  136х / 100 ) и
подставим во второе уравнение. Получим
(5,44 – x)·120 = 84·(7,6 – 136х/100).
Решение уравнения x = 2,5. Следовательно, масса карбоната кальция
равна 2,5 г, масса карбоната магния 5,44 – 2,5 = 2,94 г.
Для нахождения процентного состава исходной смеси общую массу карбонатов кальция и магния примем за 100 % и найдем
массовые доли каждого компонента:
wСаСО 3 
2,5 г
∙ 100 % = 45,96 %;
5,44 г
wMgСО 3  100 – 45,96 = 54,04 %.
Пример 19. При растворении в концентрированной серной
кислоте 20 г сплава золота с медью выделилось 4,2 л оксида серы
(IV) при нормальных условиях. Определить массовую долю каждого
металла в этом сплаве (в процентах).
Решение. С концентрированной серной кислотой из сплава
будет взаимодействовать только медь. Соответствующее уравнение
реакции имеет вид
71
Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O.
Рассчитаем количество молей SO2, соответствующее 4,2 л:
nSO 2 
4,2
 0,1875 моль.
22,4
По уравнению реакции из 1 моль меди получается 1 моль SO2. Следовательно, в реакцию вступает 0,1875 моль металла, что соответствует массе
mСu  nСu  M Сu = 0,1875 ∙ 63,55 = 11,92 г. Тогда масса золота mАu =
11,92
= 20 – 11,92 = 8,08 г, а массовые доли металлов wCu 
 100 
20
= 59,6 %; wАu  100  59,6  40,4 % .
Пример 20. Из этилового спирта массой 18,4 г по методу Лебедева получили 4 л бутадиена-1,3 при нормальных условиях. Рассчитать объемную долю выхода продукта этой реакции (в процентах).
Решение. Процесс получения бутадиена-1,3 из этилового
спирта по методу Лебедева соответствует химической реакции
2CH3−CH2−OH  CH2 = CH–CH = CH2 + 2H2O + H2.
Рассчитаем число молей этилового спирта, вступившего в
реакцию:
пС2Н5ОН 
18,4
 0,4 моль .
46
Так как из 2 моль этилового спирта образуется 1 моль бутадиена-1,3, т.е. в 2 раза меньше, то из 0,4 моль спирта образуется 0,2 моль
бутадиена-1,3, что соответствует объему VС 4 Н 6  nС 4 Н 6 Vm 
= 0,2 моль · 22,4 л/моль = 4,48 л.
Рассчитанный по реакции объем бутадиена-1,3 является теоретическим и соответствует 100 %. Соответственно объемная доля
выхода продукта реакции
C 4 H 6 
4л
100  89,3 % .
4,48 л
72
ОБРАЗЕЦ ЭКЗАМЕНАЦИОННОГО БИЛЕТА
1. Классификация неорганических соединений. Основные
химические свойства классов неорганических соединений.
Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно
осуществить следующие химические превращения: Na  NaOH 
 NaHCO3  Na2CO3  Na2SO4  NaCl.
2. Альдегиды. Их строение. Номенклатура. Химические и
физические свойства. Получение и применение на примере муравьиного и уксусного альдегидов.
Составьте уравнения по следующим схемам:
H2C = O  CH3OH  CH3Cl  C2H6  C2H5Cl 
 C2H5OH  CH3-CH=O  CH3COOH.
3. Составьте уравнения химических реакций (окислительно-восстановительную реакцию уравнять методом баланса электронов или методом полуреакции; две реакции обмена и одну гидролиза закончить, уравнять и представить в молекулярной и ионной формах):
а) FeSO 4 + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4 ) 3 + Cr 2 (SO 4 ) 3 +
+ K 2 SO 4 + H2O.;
б) NH4OH + H2SO4 =…
в) BaCl2 + AgNO3 =…
г) Na2CO3 + H2O =…
4. Смесь бензола и стирола (винилбензол) некоторой массы
обесцвечивает бромную воду массой 500 г с массовой долей брома
3,2 %. При сжигании смеси той же массы выделился оксид углерода
(IV) объемом 44,8 л (н.у.). Определите массовые доли бензола и
стирола в смеси.
73
ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ ВОПРОСОВ
1. Атомно-молекулярное учение. Атомы. Молекулы. Моль –
единица количества вещества.
2. Современное представление о строении атома. Строение
электронных оболочек атомов на примере элементов первого, второго и третьего периодов периодической системы. Изотопы.
3. Периодический закон и периодическая система элементов
Д.И.Менделеева. Их значение для развития химии, физики и технологии.
4. Валентность элементов. Объяснение валентности с точки
зрения учения о строении атома. Понятие о степени окисления.
5. Ковалентная связь. Типы ковалентной связи, примеры.
6. Химические формулы, их графическое изображение.
7. Классификация химических реакций: соединения, разложения, замещения, обмена.
8. Тепловой эффект химических реакций. Эндо- и экзотермические превращения. Примеры.
9. Окислительно-восстановительные реакции. Окислитель и восстановитель. Уравнивание окислительно-восстановительных реакций.
10. Обратимость химических реакций. Химическое равновесие и условия его смещения.
11. Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на
скорость реакции: природа реагирующих веществ, концентрация,
температура. Катализ и катализаторы.
12. Закон Авогадро. Следствия из закона Авогадро (число
Авогадро, относительная плотность газов, молярный объем).
13. Растворы. Растворимость веществ. Зависимость растворимости веществ от их природы, температуры и давления. Насыщенные
и ненасыщенные растворы. Численное выражение концентрации растворов.
14. Классификация оксидов. Основные способы получения и
химические свойства оксидов.
15. Основания. Их типы. Основные химические свойства и
получение. Особенности щелочей. Неорганические и органические
основания, их строение и свойства.
74
16. Свойства кислот, оснований, солей в свете теории электролитической диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Степень диссоциации.
17. Кислоты. Их общие свойства и способы получения. Реакция нейтрализации.
18. Соли, их классификация. Основные химические свойства
и способы получения.
19. Электролиз водных растворов и расплавов солей. Процессы, протекающие у катода и анода.
20. Классификация неорганических соединений.
21. Металлы, их положение в периодической системе, физические и химические свойства. Основные способы получения металлов. Коррозия металлов и борьба с ней.
22. Щелочные металлы, их характеристика на основе положения в периодической системе и строения атома. Основные химические свойства. Соединения натрия и калия в природе.
23. Общая характеристика элементов II группы главной подгруппы периодической системы. Кальций, его соединения в природе.
24. Алюминий. Характеристика элемента и его соединений
на основе положения в периодической системе и строения атома.
Амфотерность оксида и гидроксида алюминия. Способы получения
металлического алюминия.
25. Железо. Его оксиды и гидроксиды, зависимость их
свойств от степени окисления железа. Химические реакции, лежащие в основе получения чугуна и стали.
26. Общая характеристика элементов IV группы главной
подгруппы периодической системы. Углерод, его аллотропные
формы. Химические свойства углерода.
27. Оксиды углерода (II) и (IV), их химические свойства.
Угольная кислота, ее химические свойства. Свойства солей угольной кислоты.
28. Кремний. Его физические и химические свойства. Оксид
кремния и кремниевая кислота.
29. Общая характеристика элементов V группы главной подгруппы периодической системы. Азот. Его основные физические и
химические свойства и важнейшие соединения.
75
30. Оксиды азота и азотная кислота. Химические особенности азотной кислоты. Соли азотной кислоты.
31. Аммиак. Реакции, лежащие в основе его промышленного
синтеза, физические и химические свойства. Соли аммония. Качественная реакция на ион аммония.
32. Фосфор. Его аллотропные формы, физические и химические свойства. Оксид фосфора (V), фосфорная кислота и ее соли.
33. Общая характеристика элементов VI группы главной
подгруппы периодической системы.
34. Кислород, его физические и химические свойства, аллотропия. Способы получения.
35. Сера, ее физические и химические свойства. Основные
физические и химические свойства сероводорода и оксидов серы.
36. Серная кислота, ее свойства. Химические основы получения серной кислоты контактным способом. Качественная реакция на сульфат-ион.
37. Общая характеристика элементов VII группы главной
подгруппы периодической системы. Сравнение их химических
свойств. Соединения галогенов в природе.
38. Галогеноводороды. Их свойства и получение.
39. Вода, ее физические и химические свойства (взаимодействие с оксидами, металлами, солями). Гидролиз солей.
40. Жесткость воды. Способы ее устранения.
41. Теория строения органических веществ А.М.Бутлерова.
Зависимость свойств органических веществ от их строения. Изомерия.
42. Теория химического строения органических соединений
А.М.Бутлерова. Электронная природа химических связей в молекулах органических соединений, способы разрыва связей. Понятие о
свободных радикалах.
43. Именные реакции в органической химии и их значение.
Реакции А.М.Бутлерова, Н.Н.Зинина, Н.Д.Зелинского, М.Г.Кучерова,
Ш.А.Вюрца.
44. Природные источники углеводородов. Нефть, способы ее
переработки (перегонка, крекинг нефтепродуктов).
45. Основные классы органических соединений.
76
46. Генетическая связь между классами органических соединений.
47. Гомологический ряд предельных углеводородов (алканов), их электронное и пространственное строение, тип гибридизации. Номенклатура алканов, их физические и химические свойства.
48. Карбиды металлов. Их получение и использование в органическом синтезе.
49. Алкены: тип гибридизации, σ- и π-связи, номенклатура.
Этилен, его свойства и получение.
50. Алкадиены. Особенности их строения. Номенклатура.
Получение, основные химические свойства и применение на примере дивинила.
51. Ацетилен. Особенности его строения (тип гибридизации,
тройная связь). Номенклатура алкинов. Получение ацетилена карбидным способом и из метана. Основные химические свойства.
52. Реакции полимеризации и поликонденсации. Их практическое использование.
53. Общие понятия химии высокомолекулярных соединений:
мономер, полимер, элементарное звено, степень полимеризации.
Полиэтилен. Природный и синтетический каучук.
54. Спирты, их строение, химические свойства, получение и
применение. Водородная связь и ее влияние на физические свойства
спиртов.
55. Альдегиды, их строение и основные химические свойства.
Получение и применение муравьиного и уксусного альдегидов.
56. Карбоновые кислоты. Строение карбоксильной группы.
Получение и химические свойства этих кислот на примере муравьиной и уксусной.
57. Бензол, его электронное строение. Получение бензола.
Его основные химические свойства.
58. Фенол, его строение. Взаимное влияние атомов в молекуле фенола. Химические свойства в сопоставлении со свойствами
алифатических спиртов.
59. Нитросоединения. Их свойства и применение на примере
нитробензола, тринитротолуола и др.
77
60. Жиры как представители сложных эфиров. Их строение,
получение по реакции этерификации. Химические свойства.
61. Глюкоза, ее строение, химические свойства. Сахароза, ее
гидролиз.
62. Амины – органические основания, их реакции с водой
и кислотами. Анилин, его получение из нитробензола.
Примеры практических вопросов
1. Как очистить железный гвоздь от ржавчины (гидроксид
железа (III)) химическим путем?
2. Раствор серной кислоты разделили на 3 равные части. Одну часть нейтрализовали раствором гидроксида натрия, вторую и
третью смешали и прилили такое же количество NaOH, как и в первом случае. Какие соли образовались?
3. Приведите реакции, позволяющие различить хлорид
натрия, карбонат натрия, сульфид натрия.
4. Как при помощи химических реакций отличить друг от
друга оксиды меди, алюминия, кальция?
5. Имеется в наличии соляная кислота и гидроксид натрия.
Как при помощи этих реактивов различить борную кислоту и нитрат
алюминия?
6. Что произойдет при одновременном попадании в воду избытка оксида калия и небольшого количества оксида цинка?
7. Докажите при помощи воды, сульфата меди и нитрата
алюминия, что неизвестное белое вещество представляет собой гидроксид калия.
8. Как очистить раствор сульфата железа (II) от примесей
сульфата меди?
9. Как различить при помощи химических реакций сульфид
натрия, хлорид натрия, сульфит натрия и сульфат натрия?
78
10. Получите сульфат меди из чистой меди (использовать
концентрированную серную кислоту нельзя).
11. В какой последовательности будут выделяться металлы
при электролизе раствора, содержащего хлориды калия, алюминия,
железа, никеля, меди, серебра?
12. Смесь поваренной соли и серной кислоты нагрели, а выделившийся газ удалось собрать в колбу с водой. Напишите уравнение реакции и приведите примеры химических реакций, доказывающих состав выделившегося газа.
13. Как при помощи химических реакций отличить этиловый
спирт, уксусную кислоту и толуол?
14. Как изменится скорость реакции NH3 + HCl = NH4Cl при
увеличении концентрации аммиака в 2 раза?
15. Как при помощи химических реакций различить этиловый спирт, фенол и глицерин?
16. Какая среда будет в растворе фосфата натрия?
17. Как из метана получить фенолят натрия?
18. Докажите на примере химических реакций разницу в
строении этилового спирта и уксусного альдегида.
19. Определите объем (в литрах, н.у.) газа, отвечающий выделению 20 кДж теплоты для реакции: 2KClO3 = 2KCl + 3O2 + 76 кДж.
20. Как при помощи химических реакций отличить гидроксид аммония от анилина?
21. Как получить бензол из метана?
22. Поверхность стекла можно обезжирить раствором гидроксида натрия. Напишите уравнение такой реакции.
23. Как можно подавить гидролиз хлорида железа?
24. Как при помощи химических реакций отличить уксусную
кислоту от фенола?
Примеры реакций обмена
1. AgNO3 + K2Cr2O7 =…
2. AlBr3 + AgNO3 = …
3. Ba(NO3)2 + Cr2(SO4)3 = …
79
4. Ca(NO3)2 + Na3PO4 = …
5. CaCO3 + CH3COOH = …
6. CH3COOK + H2SO4 = …
7. Fe2(SO4)3 + NaOH = …..
8. FeOHCl2 + HCl = …
9. Hg(NO3)2 + H2S = …
10. KOH + HCN = …
11. MgCO3 + HCl = …
12. Na2S + NiSO4 = …
13. NaHCO3 + NaOH = …
14. NaOH + H2SO3 = …
15. NH4Cl + NaOH = …
16. NiSO4 + (NH4)2S = …
17. Pb(NO3)2 + KI = …
18. Zn(OH)2 + H2SO4 = …
19. Zn(OH)2 + NaOH = …
Примеры реакций гидролиза
1. Al(NO3)3 + H2O =…
2. Cr2(SO4)3 + H2O =…
3. CuSO4 + H2O =…
4. Fe2(SO4)3 + H2O =…
5. K2SO3 + H2O =…
6. Na2S + H2O =…
7. Na3PO4 + H2O =…
8. NH4NO2 + H2O =…
9. SnSO4 + H2O =…
10. Na2CO3 + H2O = …
Примеры окислительно-восстановительных реакций
1. Br2 + KCrO2 + KOH = KBr + K2CrO4 + H2O;
2. FeCl3 + Cl2 + NaOH = Na2FeO4 + NaCl + H2O;
80
3. K2Cr2O7 + FeSO4 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + Cr 2(SO4)3 +
+ K2SO4 + H2O;
4. K2CrO4 + KI + KOH = I2 + KCrO2 + H2O;
5. KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 = MnSO4 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O;
6. KMnO4 + MnSO4 + H2O = MnO2 + K2SO4 + H2SO4;
7. C + K2Cr2O7 + H2SO4 = CO2 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O;
8. K2S + NaClO + H2SO4 = S + NaCl + K2SO4 + H2O;
9. HI + K2Cr2O7 + H2SO4 = I2 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O;
10. KMnO4 + NaNO2 + KOH = K2MnO4 + NaNO3 + H2O.
Примеры задач
1. При обжиге пирита выделяется газ, содержащий 40 %
серы и 60 % кислорода и имеющий плотность по воздуху при н.у.
2,76. Вывести формулу газа.
2. Для получения оксида магния из металлического магния
потребовалось 5 л воздуха, измеренных при температуре 27°С и
давлении 1,3 атм. В воздухе содержится 21 % кислорода. Сколько
оксида магния можно при этом получить?
3. Для определения состава газа колбу емкостью 232 мл заполнили этим газом при температуре 17 °С и давлении 752 мм. рт. ст.
Масса колбы увеличилась на 0,27 г. Вычислить молярную массу газа.
4. Какой объем воздуха (н. у.) потребуется для обжига пирита
по реакции 4 FeS2 + 11 O2  2 Fe2O3 + 8 SO2, чтобы получить 1000 м3
оксида серы (IV)? Объемное содержание кислорода в воздухе 21 %.
5. Вещество состоит из серы и углерода. Для определения
его количественного состава взято 0,3045 г этого вещества. Вся сера, содержавшаяся во взятой пробе, переведена в сульфат бария,
масса которого 1,867 г. Найти количественный состав вещества и
вывести его формулу.
6. Какая масса раствора серной кислоты концентрацией 70 %
потребуется для получения ортофосфорной кислоты по реакции
Ca3(PO4)2+3H2SO42H3PO4+3CaSO4, из 200 кг фосфорита содержащего 70 % Ca3(PO4)2?
81
7. Для производства серной кислоты взяли 224 л сернистого
газа, измеренного при температуре 37 °С и давлении 1,8 атм. Сколько серной кислоты при этом получится, если выход готового продукта составляет 80 % от теоретического?
8. Какой процентной концентрации получится соляная кислота, если к 100 мл ее раствора концентрацией 36 % ( = 1,179 г/см3)
прибавить 200 мл воды?
9. Какую массу раствора сульфида натрия концентрацией
5 % можно приготовить из 1 т технического продукта, содержащего
30 % примесей?
10. К раствору, содержащего 0,22 г хлорида кальция, добавили раствор, в котором находится 2 г нитрата серебра (I). Рассчитайте массу осадка.
Примеры цепочек превращений
1. Fe  FeCl2  FeCl3  Fe(OH)3  Fe(NO3)3.
2. SO2 → Na2SO3 → NaHSO3 → Na2SO3 → Na2SO4 → NaNO3.
3. Al2O3  AlCl3  Al(OH)Cl2  Al(OH)2Cl  Al(OH)3  Al2O3.
4. Zn → ZnS → H2S → S → SO2 → SO3 → H2SO4 → BaSO4.
5. Cr → Cr2O3 → Cr2(SO4)3 → K2Cr2O7 → Cr2O3 → Cr.
6. Этан  этилен  хлорэтан  бутан  бутадиен-1,3.
7. Пропан  2-бромпропан  пропен  1,2-дибромпропан.
8. Этан  этилен  бромэтан  этанол  уксусный альдегид.
9. Ацетилен  бензол  нитробензол  анилин.
10. Карбид кальция  ацетилен  этилен  1,2-дибромэтан.
Составители: доценты Т.Е.Литвинова, О.В.Черемисина,
О.Л.Лобачева
Научный редактор проф. Д.Э.Чиркст
82
СОДЕРЖАНИЕ
Математика ...............................................................................................................
3
Физика .......................................................................................................................
46
Химия ........................................................................................................................
59
Русский язык и литература ..............................................................................
67
Иностранный язык............................................................................................
74
МАТЕМАТИКА, ФИЗИКА, ХИМИЯ
русский язык и литература, иностранный язык
Методические указания
для поступающих в Санкт-Петербургский государственный
горный институт (технический университет)
Составители: Ю.Л.Минаев, Э.И.Богуславский
Редактор Л.А.Левина
Корректор И.В.Неверова
Сдано в набор 01.04.2002. Подписано к печати 12.04.2002.
Формат 60  84/16. Бум. для копировальной техники.
Отпечатано на ризографе.
Усл.печ.л. 4,88. Усл.кр.-отт. 4,88. Уч.-изд.л. 4,1.
Тираж 3000 экз. Заказ 188. С 44.
Санкт-Петербургский государственный горный институт им.Г.В.Плеханова
РИЦ Санкт-Петербургского государственного горного института
Адрес института и РИЦ: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, 2
83
84