Файл: Справочник для подготовки к огэ и егэ. Isbn 9785040930081.pdf

УДК 373:54
ББК 24я721
К85
Макет подготовлен при содействии ООО «Айдиономикс»
Крышилович, Елена Владимировна.
Химия / Е. В. Крышилович, В. А. Мостовых. — Москва : Эксмо,
2020. — 320 с. — (Наглядный справочник для подготовки к ОГЭ и ЕГЭ).
ISBN 978-5-04-093008-1
Справочник содержит теоретические сведения за весь школьный курс химии, а также практические задания с ответами и пояснениями. Весь материал изложен в наглядной и доступной форме, что способствует быстрому усвоению большого количества информации.
Издание окажет помощь старшеклассникам при подготовке к ОГЭ и ЕГЭ, урокам, различным формам текущего и промежуточного контроля.
УДК 373:54
ББК 24я721
Ê85
ISBN 978-5-04-093008-1
© Крышилович Е.В., Мостовых В.А., 2018
© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2020

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .........................................................5
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИИ
..........6
Современные представления о строении атома .................................................................6
Периодический закон и Периодическая система химических элементов
Д. И. Менделеева ..........................................11
Химическая связь и строение вещества
......24
Химическая реакция .......................................39
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
........................78
Классификация неорганических веществ ......78
Химические свойства оксидов
.......................87
Химические свойства кислот .........................88
Химические свойства оснований и амфотерных гидроксидов
...........................89
Химические свойства солей ..........................90
Взаимосвязь различных классов неорганических соединений ...........................93
Металлы ...........................................................99
Неметаллы ..................................................... 118
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
........................... 142
Теория строения органических соединений .................................................... 142
Механизмы реакций в органической химии ............................................................. 147
Взаимное влияние атомов в молекулах
..... 149
Типы связей в молекулах органических веществ ......................................................... 152
Гибридизация атомных орбиталей углерода ......................................................... 154
Радикал и функциональная группа ............. 163
Классификация органических веществ
........ 164
Номенклатура органических веществ .......... 167
Химические свойства углеводородов .......... 175
Химические свойства предельных спиртов .......................................................... 189
Химические свойства фенола
...................... 192
Химические свойства альдегидов и кетонов ...................................................... 195
Химические свойства карбоновых кислот
... 199
Химические свойства сложных эфиров ...... 203
Химические свойства азотсодержащих соединений .................................................... 206
Биологически важные вещества: жиры, белки, углеводы ............................................ 210
Взаимосвязь органических соединений ...... 214
МЕТОДЫ ПОЗНАНИЯ В ХИМИИ ............. 218
Экспериментальные основы химии ............. 218
Лабораторная посуда и оборудование ....... 221
ХИМИЯ И ЖИЗНЬ
................................... 227
Научные методы исследования химических веществ и превращений
.......... 227
Основные способы получения химических веществ ......................................................... 239
Промышленные способы получения важнейших веществ
...................................... 256
Научные принципы химического производства ................................................. 261
Химическое загрязнение окружающей среды ............................................................. 266
Природные источники углеводородов ......... 268
Высокомолекулярные соединения
................ 271

4 Содержание
РАСЧЁТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ ФОРМУЛАМ
И УРАВНЕНИЯМ РЕАКЦИЙ
........................... 276
Количественные характеристики вещества ........................................................ 276
Вычисление массовой доли растворённого вещества в растворе ................................... 281
Расчёты объёмных отношений газов при химических реакциях ............................ 288
Расчёты массы вещества или объёма газов по известному количеству, массе или объёму веществ .................................... 294
Расчёты теплового эффекта реакции ......... 297
Расчёты массы (объёма, количества вещества) продуктов реакции, если одно из веществ дано в избытке
(имеет примеси) ........................................... 298
Расчёты массы (объёма, количества вещества) продукта реакции по известной массовой доле растворённого вещества в растворе .................................................... 304
Нахождение молекулярной формулы вещества ........................................................ 306
Расчёты массовой или объёмной доли выхода продукта реакции от теоретически возможного ...................... 311
Расчёты массовой доли (массы) химического соединения в смеси
............... 313
ПРИЛОЖЕНИЕ ................................................ 315

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИИ
Атом — наименьшая частица химического элемен- та, сохраняющая его химические свойства. Разме- ры атомов колеблются от 1 · 10
–10
до 5 · 10
–10
м.
Атом — химически не делимая электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, дви- жущихся вокруг него.
СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
О СТРОЕНИИ АТОМА
ЯДРО АТОМА
Ядра атомов состоят из протонов
и нейтронов,имеющих общее на- звание нуклоны.
Протоны и нейтроны имеют пра- ктически одинаковую массу, равную примерно одной атомной единице массы (международное обозначе- ние — 1u). Протон (p) имеет поло- жительный заряд (1+), а нейтрон (n) электронейтрален. Заряд электрона
(символическое обозначение e
–
) ра- вен 1–, а масса в 1836 раз мень- ше массы протона. Практически вся масса атома сосредоточена в его ядре.
Протонное и массовое
число
Протонным числом называют чи- сло протонов (Z) в ядре атома.
Оно равно атомному номеру эле- мента. Место элемента в Периоди- ческой системе определяется атом- ным номером, и поэтому его часто называют
порядковым номером.
Все атомы в целом являются элек- тронейтральными, а значит, число
протонов в ядре атома равно чи-
слу электронов. Общее число про- тонов (Z) и нейтронов (N) называ- ется массовым числом (А).

Форма электронного облака
s-орбитали
АТОМНАЯ ОРБИТАЛЬ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УРОВНИ
A = Z + N
Заряд ядра атома (протонное чис- ло Z) и его массовое число указы- вают числовыми индексами слева от символа химического элемента:
A
Z
X
(A — массовое число, Z — заряд ядра атома).
14 52 7
24
N,
Сr
Атомная орбиталь — область про- странства, в которой вероятность нахождения электрона составляет не менее 95 %. Атомные орбитали различаются по энергии, размеру, форме, ориентации в пространстве.
„
Нуклиды
Нуклидом называется вид атомов с определёнными значениями атом- ного номера и массового числа.
Для обозначения нуклидов исполь- зуют названия элементов или их символы, указывая массовые (ну- клонные) числа: углерод-12, или
12
C, кислород-17, или
17
O.
Электроны различаются своей энер- гией. Они обладают тем бо
Ќ
льшим запасом энергии, чем дальше от ядра расположены. В атоме име- ются электроны с близкими значе- ниями энергии, которые образуют электронные слои (энергетические уровни).
Число энергетических
уровней равно номеру периода
в Периодической системе.
Максимальное число электронов на энергетическом уровне можно найти с помощью формулы N = 2n
2
, где
N — число электронов, n — номер уровня. На первом энергетическом уровне (n = 1) максимальное чи- сло электронов 2, на втором (n =
= 2) — 8, на третьем — 18, чет- вёртом — 32.
Энергетические уровни разделе- ны на под уровни: s, p, d и f. При этом первый энергетический уро- вень имеет один под уровень — s, второй — два подуровня: s и p,
Z
Y
X
Современные представления о строении атома 7

Формы электронных облаков
d-орбиталей
Формы электронных облаков
p
x
-, p
y
-, p
z
-орби талей
третий — три подуровня: s, p, d, четвёртый — все четыре подуровня:
s, p, d, f.
Внешний электронный слой за- полняется у элементов главных подгрупп, причём число внешних
Z
Y
X
Z
Y
X
Z
Y
X
Z
Y
X
электронов соответствует номеру группы. У элементов побочных под- групп заполняются предвнешние
слои, а во внешнем слое остаётся один или (чаще всего) два элек- трона. У d-элементов заполняется предвнешний слой.
При заполнении орбиталей электро- ны обозначаются стрелками:
На одной орбитали одна стрелка на- правлена вверх, другая вниз. Это связано с тем, что на одной ор-
битали может находиться не бо-
лее двух электронов, которые от- личаются ориентацией собственного магнитного поля — спином (обо- значают или ).
8 Теоретические основы химии
Порядок заполнения атомных
орбиталей
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f
5d 6p 7s 5f 6d 7p

1. Число электронов в атоме эле- мента определяется по порядковому номеру элемента в Периодической системе. Порядковый номер (чи- сло протонов в ядре) равен заря- ду ядра атома и числу электронов в атоме.
2. Электроны по орбиталям распре- деляются последовательно, начиная с 1s-орби тали. При этом выпол- няется принцип минимума энергии
(в соответствии с приведённым выше порядком заполнения атомных орбиталей).
3. На каждой орбитали может рас- полагаться не более двух элек- тронов с антипараллельными (про- тивоположными)
спинами. При заполнении электронами одинаковых по энергии орбиталей электроны располагают сначала по одному на каждой орбитали, потом начинается заселение этих орбиталей вторыми электро нами.
Если на орбитали находится два электрона, их называют спарен-
ными.
Запись электронной
формулы
Электронная формула элемента опи- сывает распределение электронов по энергетическим уровням и под- уровням, существующим в электрон- ном облаке. Например, электронная формула атома кислорода (порядко- вый номер 8).
Электронно-графическая схема для кислорода О
Число электронов (в сумме 8)
— электронная формула
Энергетические уровни (n = 1, 2)
Энергетические подуровни (s, p)
1s
2
2s
2
2p
4
2p
2s
1s
ПРАВИЛА ЗАПОЛНЕНИЯ АТОМНЫХ
ОРБИТАЛЕЙ
Современные представления о строении атома 9

Основное состояние атома — это наиболее энергетически выгодное состояние, которое получается при последовательном заполнении энер- гетических уровней электронами.
Например, для атома бора
5
B элек- тронная конфигурация в основ- ном состоянии атома представлена в виде 1s
2 2s
2 2p
1
. Атом имеет один неспаренный электрон и может образовывать только одну связь.
Возбуждённое состояние атома — это состояние, при котором атом получает энергию извне и один или несколько электронов повыша- ют свою энергию и переходят на более высокий энергетический уро- вень. Например, для атома бора
5
B электронная конфигурация в возбу- ждённом состоянии атома представ- лена в виде 1s
2 2s
1 2p
2
. Атом имеет три неспаренных электрона и может образовывать три связи.
ОСНОВНОЕ И ВОЗБУЖДЁННОЕ СОСТОЯНИЕ
АТОМА
1
Определите, атомы каких двух из указанных в ряду элемен- тов имеют на внешнем энергетическом уровне два электрона.
Практические задания
Пояснение:
1) Cs
2) Br
3) Be
4) Li
5) Ba
Ответ: 3, 5.
Два электрона на внешнем энергетическом уровне имеют элемен- ты, находящиеся в таблице Менделеева во второй группе. Из пред- ставленных вариантов ответов это бериллий (IIA группа, 2-й период) и барий (IIA группа, 6-й период).
Энергетические уровни заполняются следующим образом:
Be
4
)2
)2 1s
2 2s
2
Ba
56
)2 )8 )8 )18 )18 )2 1s
2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
10 4p
6 5s
2 4d
10 5p
6 6s
2 10 Теоретические основы химии

ЭЛЕКТРОННАЯ КОНФИГУРАЦИЯ АТОМОВ
1) 1s
2 2s
2 2p
4 2) 1s
2 2s
2 2p
1 3) 1s
2 4) 1s
2 2s
2 5) 1s
2 2s
2 2p
2
2
Установите соответствие между элементом и электронной кон- фигурацией атомов.
Периодический закон гласит: свойства атомов химических элементов, а также состав и свойства образуемых ими веществ находятся в периодиче- ской зависимости от зарядов атомных ядер.
Периодическая система химических элементов является графическим выражением периодическо- го закона. Она состоит из периодов и групп.
ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН
И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА
Д. И. Менделеев
Период — последовательный гори- зонтальный ряд элементов, атомы которых различаются числом элек-
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ
ЭЛЕМЕНТОВ
тронов в наружном слое. Каждый период, кроме первого, начинает- ся типичным металлом (щелочным)
ЭЛЕМЕНТЫ
А) B
Б) O
В) He
Г) C
Ответ: А — 2; Б — 1; В — 3; Г — 5.
Периодический закон и Периодическая система... 11

и завершается благородным (инерт- ным) газом. Группа — вертикаль- ный ряд элементов, расположен- ных в порядке возрастания зарядов ядер их атомов, имеющих одина- ковое электронное строение внеш- них энергетических уровней. Номе-
ру периода
соответствует число энергетических уровней. По номеру
группы можно определить число ва- лентных электронов. Для элементов главной подгруппы число электронов на внешнем энергетическом уровне соответствует номеру группы.
Структура ячейки
периодической таблицы
Каждая ячейка периодической та- блицы несёт определённую инфор- мацию об элементе. В центре ука- заны латинский символ и русское название элемента.
В нижней части клеточки приводит- ся его относительная атомная мас- са. Число в верхней части клеточ- ки обозначает заряд ядра Z. Заряд ядра Z совпадает с порядковым но- мером элемента в Периодической системе (числом протонов в ядре).
По нему также определяется число электронов в атоме.
12 Теоретические основы химии
Валентные электроны — это элект- роны, которые участвуют в образова- нии связей между атомами.
К
КАЛИЙ
39.098 4s
1 1
8 8
2
Относительная атомная масса
19
Заряд ядра
Число электронов на разных
уровнях
Внешний энергетический уровень
Атомный радиус
Закономерности в Периодической таблице Д. И. Менделеева*
*Стрелки показывают усиление свойств.
Электроотрицательность
Неметаллические и окислительные свойства Электроотрицательность
Металлические свойства
Восстановительные свойства
А
томный радиус