Файл: Методические указания и задания к занятиям семинарского типа, контрольной и самостоятельной работе по дисциплине Неорганическая химия.docx

Для приблизительного измерения объема жидкости или раствора используют цилиндры, мерные стаканы и мензурки; для точного – измерительные и объемные пипетки. Для отсчета капель жидкости или раствора используют капельные пипетки; для измерения точного объема жидкости, израсходованной при титровании, – бюретки; для приготовления растворов точной концентрации – мерные колбы, а при титровании – конические.

При всех измерениях объема жидкости глаза наблюдателя должны находиться строго на уровне мениска: нижнего - для бесцветных жидкостей, верхнего - для окрашенных.

Для закрепления посуды используют штативы с кольцами и зажимами.

Реакционную смесь нагревают в пробирках, термостойких стаканах, чашках, тиглях, но не в цилиндрах и ступках. При этом пробирки укрепляют в держателях для пробирок, а стаканы и колбы помещают на асбестовые, металлические сетки.

Охлаждение высушенных или прокаленных веществ во избежание поглощения ими водяных паров из воздуха производят в эксикаторах. Эксикатор открывают, сдвигая крышку в сторону (не поднимая ее), с помощью тигельных щипцов вносят в него бюкс или тигель и помещают их на фарфоровую вкладку или в ее гнезда. Закрывают эксикатор не сразу, а через несколько секунд, иначе в нем по мере охлаждения веществ образуется вакуум, поэтому крышку невозможно будет открыть.

Используемая в опытах посуда должна быть чистой. Загрязненную посуду следует мыть водопроводной водой с использованием щеток (ершей), ополаскивать дистиллированной водой.

Необходимо обратить внимание на чистоту реактивов. Во избежание их загрязнения не следует оставлять склянки открытыми, менять их пробки, сливать реактивы обратно в реактивные склянки, касаться пипеткой стенок пробирки, в которую выливают раствор.

Наиболее употребительные реактивы (разбавленные растворы кислот и щелочей, растворы большинства солей) должны стоять в штативах на рабочем месте; концентрированные растворы кислот, щелочей, растворы сильно пахнущих веществ – находиться в вытяжном шкафу, где и проводится работа с ними.

При выполнении опытов растворы реактивов отбирают капельными пипетками и переносят в пробирки, не касаясь их стенок, а твердые реактивы отбирают чистыми и сухими ложками или лопатками (шпателями).

Содержимое пробирок с неприятно пахнущими веществами (вода сероводородная, хлорная и бромная, раствор аммиака, бензол, толуол и др.) сливают в специальные склянки для слива.

---

Правила техники безопасности

1. В лаборатории разрешается работать только в халате.

2. Категорически запрещается принимать пищу, курить; нельзя пробовать реактивы на вкус; не разрешается работать в лаборатории одному, в отсутствие преподавателя.

3. Во время работы следует соблюдать тишину и порядок на рабочем месте, не загромождать его посторонними предметами.

4. Все опыты с ядовитыми и неприятно пахнущими веществами (хлором, бромом, аммиаком, сероводородом, бензолом, эфиром и др.) следует проводить в вытяжном шкафу.

5. С кислотами и щелочами следует обращаться осторожно; необходимо следить, чтобы они не попадали на лицо, руки и одежду.

6. С концентрированными кислотами и щелочами можно работать только в вытяжном шкафу. Разбавляя концентрированные кислоты и щелочи водой, следует приливать их к большому количеству воды при непрерывном перемешивании.

7. Металлический натрий, кальций, кусочки щелочи можно брать только щипцами или пинцетом.

8. При работе с металлическим натрием и кальцием необходимо остерегаться воды. Обрезки металлического натрия и кальция следует опускать в банки с керосином. Строго запрещается бросать их в ящик с мусором или в раковину.

9. При нагревании жидкости пробирку следует держать отверстием от себя и окружающих, не приближать лицо к пробирке, так как возможен выброс жидкости.

10. При распознавании запаха выделяющегося газа следует нюхать его издали, направляя пары движением руки от сосуда к себе. Нельзя вдыхать газ полной грудью.

11. Легко воспламеняющиеся жидкости (бензин, бензол, спирт
и др.) можно переливать только вдали от огня. Эти жидкости в небольших количествах следует нагревать в пробирках, поместив их в заранее нагретую водяную баню.

12. Пользуясь спиртовкой, необходимо соблюдать следующие правила:

а) зажигать спиртовку только спичкой, не наклонять ее и не зажигать от другой горящей спиртовки;

б) не оставлять зажженной спиртовку без надобности, не переносить ее с места на место;

в) гасить спиртовку следует, закрывая пламя колпачком.

13. Посторонним лицам запрещается присутствовать в лаборатории. К работе в лаборатории допускаются только обучающиеся, прошедшие инструктаж по технике безопасности, о чем делается запись в соответствующем журнале.

Оказание первой помощи в лаборатории

---

1. При попадании на кожу человека кислоты или щелочи необходимо немедленно обмыть пораженное место большим количеством воды. Затем при попадании на кожу кислоты промыть ее 3%-м раствором гидрокарбоната натрия (NaHCO₃), а при попадании щелочи – 1%-м раствором уксусной кислоты (CH₃COOH).

2. При попадании на кожу концентрированных кислот и щелочей следует немедленно промыть обожженное место под струей воды (в течение 3–5 минут), после чего наложить повязку из ваты, смоченной спиртовым раствором таннина или 3%-м раствором перманганата калия (KMnO₄). При сильных ожогах после оказания первой помощи следует отправить пострадавшего к врачу.

3. При попадании брызг кислоты или щелочи в глаза надо немедленно промыть их большим количеством воды комнатной температуры и обратиться к врачу.

4. При термическом ожоге следует сначала наложить повязку из спиртового раствора таннина или 3%-го раствора перманганата калия, а затем смазать обожженное место мазью от ожогов.

5. При ожогах бромом необходимо протереть обожженное место спиртом или обмыть водой, затем наложить повязку, смоченную 20%-м раствором тиосульфата натрия (Na₂S₂O₃), после чего смазать мазью от ожогов.

6. При отравлении хлором, бромом, сероводородом, оксидом углерода(II) необходимо немедленно вывести пострадавшего на свежий воздух.

7. При порезах стеклом надо вынуть из раны осколки и смазать ее йодом.

8. При возникновении пожара надо немедленно погасить спиртовки, выключить электронагревательные приборы. Тушить небольшие очаги пожара следует песком, шерстяным или асбестовым одеялом. С большим пламенем борются с помощью углекислотных огнетушителей.


Тема 1. Основные химические понятия и законы
Лабораторная работа 1.Строение атома и систематика химических элементов

План занятия

1. Состав атома и атомного ядра.

2. Основные положения квантовой механики: квантовый характер излучения и поглощения энергии, двойственная природа электрона, принцип неопределенности.

3. Электронное облако и атомная орбиталь (АО). Характеристика АО квантовыми числами. Понятие об энергетических уровнях,
подуровнях, квантовых ячейках.

4. Порядок и правила заполнения электронами энергетических уровней, подуровней и квантовых ячеек (принцип наименьшей энергии, принцип Паули, правила Гунда, Клечковского).

---

5. Электронные формулы элементов малых и больших периодов. Распределение валентных электронов по квантовым ячейкам. Понятие о нормальном и возбужденном состоянии атома, о валентности и степени окисления элементов.

Задания для самостоятельной работы

1. Элементарные частицы атома, их сравнительная характеристика. Понятие об изотопах и изобарах. Приведите примеры, используя таблицу 1 приложения. Радионуклиды, их биологическая роль.

2. Используя таблицу 2 приложения, назовите квантовые числа и объясните их физический смысл.

3. Какие сведения об элементах можно получить на основании их электронных формул? Покажите на примере элементов K, Fe, Se, Kr.

4. Почему хлор и марганец, фосфор и ванадий находятся в одной группе, но в разных подгруппах периодической системы элементов?

5. Составьте электронные формулы ионов:

а) Fe ^{2 +}; б) Fe ^{3 +}; в) S ^2-; г) As ^3-.

6. В чем заключаются особенности электронных конфигураций валентных электронов у атомов меди и хрома?

7. На примере элементов Са, Si, S и CI покажите распределение валентных электронов по квантовым ячейкам и укажите все возможные степени окисления этих элементов в нормальном и возбужденном состоянии.

8. Элементы каких групп в каждом периоде имеют самые большие и самые малые потенциалы ионизации?

9. Какие элементы периодической системы являются наиболее сильными окислителями, а какие наиболее сильными восстановителями?

10. Что понимается под относительной электроотрицательностью (ОЭО)? Используя таблицу 3 приложения, расположите элементы C, H, O, S, N, P, CI, F, Br, Fe, Mg, AI, Na в порядке уменьшения их ОЭО.

11. Используя таблицу 4 приложения, поясните, почему у атомов азота, кислорода и фтора одинакова конфигурация валентных электронов в нормальном и возбужденном состояниях.

12. Составьте формулы оксидов и гидроксидов марганца (II, IV, VI, VII) и охарактеризуйте их кислотно-основные свойства.

13. Составьте характеристику элементов, имеющих следующую структуру валентного электронного слоя: а) 4s² 4p⁴; б) 3d⁵ 4s¹ (см. ниже план характеристики элемента).

14. Напишите формулы водородных и высших кислородных соединений p-элементов IV группы периодической системы и приведите их названия.

15. Элемент образует высший оксид состава ЭО₃. Массовая доля водорода в летучем водородном соединении этого элемента составляет 5,88 %. Назовите этот элемент.

Тема 2. Строение атома. Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева.

---

Лабораторная работа 1.Строение атома и систематика химических элементов

План занятия

1. Положение элемента в периодической системе (порядковый номер, период, группа и подгруппа, относительная атомная масса).

2. Строение атома элемента:

а) заряд ядра атома, количество электронов, протонов и нейтронов;

б) электронная формула и электронное семейство;

в) распределение валентных электронов по квантовым ячейкам в нормальном и возбужденном состоянии, возможные валентности и степени окисления;

г) химическая природа элемента (металл, неметалл, амфотерный или инертный элемент).

3. Формулы соединений и характер их свойств (оксиды, гидроксиды, водородные соединения).

4. Сравнение свойств элементов, форм и свойств образуемых ими соединений в периоде и в подгруппе.
5. Современная формулировка периодического закона Д.И. Менделеева. Строение периодической системы. Определение периода, группы, подгруппы на основе теории строения атома.

6. Свойства атомов элементов и их изменение по основным направлениям периодической системы (радиус атома, энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность).

7. Характер изменения металлических и неметаллических, окислительных и восстановительных свойств элементов по периодам и подгруппам.

8. Сравнительная характеристика свойств оксидов и гидроксидов: а) элементов III и IV периодов; б) элементов, проявляющих переменные значения степени окисления.

9. Характеристика элемента и его соединений по положению в периодической системе и строению атома^*.

Задания для самостоятельной работы

1. Как меняется длина и энергия связи в ряду молекул: F₂, CI₂, Br₂, J₂?

2. В молекулах каких указанных веществ имеет место кратная связь: CI₂, HCI, O₂, H₂O, N₂, NH₃? Сравните их реакционную способность.

3. Используя таблицу 3 приложения, охарактеризуйте типы химической связи в молекулах CI₂, HCI, LiCI, NH₄CI.

4. В молекулах каких указанных веществ имеет место гибридная связь: NaCI, MgCI₂, BCI₃, SiH₄? Укажите тип гибридизации соответствующего атома.

5. Молекулы каких указанных веществ способны участвовать в образовании межмолекулярной водородной связи: HF, H₂O, CaH₂, PH₃? Поясните ответ, используя таблицу 3 приложения.

---