Файл: Учебнометодическое пособие Тюмень, 2018 удк 54 н 24. 1 Рецензенты.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.01.2024

Просмотров: 279

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

7.1. Структура комплексных соединений

7.2. Классификация комплексных соединений

7.3. Номенклатура комплексных соединений


Министерство сельского хозяйства РФ

ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья»

Агротехнологический институт

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ И АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Учебно-методическое пособие

Тюмень, 2018

УДК 54

Н- 24.1

Рецензенты:

Н.П. Медяник, канд. хим. наук, доцент кафедры химии ФГБОУ ВО «Тюменский государственный медицинский университет»

К.В. Моисеева, канд. с.-х. наук, доцент

кафедры общей биологии ГАУ Северного Зауралья;

Н-24.1 Неорганическая и аналитическая химия: учебно-методическое пособие авт.-сост. О.В. Рыбачук, Н.А. Волкова.

Тюмень: ГАУ Северного Зауралья, 2018. 77 с.

Данное учебно-методическое пособие разработано в рамках курса «Неорганическая и аналитическая химия» для студентов заочного отделения по направлению подготовки 35.03.07 «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции». Учебно-методическое пособие представляет собой краткий курс по основам неорганической и аналитической химии, содержит вопросы для самоконтроля, примеры решения задач и упражнений, а также содержит контрольные задания для студентов.

Учебно-методическое пособие рекомендовано к изданию методической комиссией Агротехнологического института ГАУ Северного Зауралья (протокол № 3 от 20 ноября 2018 г.).


Оглавление

Введение………………………………......…………….…………….….. 5

Глава 1. Основные понятия и законы химии…………………….......… 9

    1. Основные понятия………………………...………….…….……….. 9

    2. Основные законы химии……………………….…………………… 12

    3. Вопросы для самоконтроля……….………………………………... 14

    4. Контрольные задания………………………………….……………. 14

Глава 2. Основные классы неорганических соединений……………… 15

2.1. Оксиды…………………………………….…………………………. 15

2.2. Основания……………………………………..……………………... 16

2.3. Кислоты……………………………………….……………………... 17

2.4. Соли………………………………………………….………………. 18

2.5. Вопросы для самоконтроля…………………..…………………….. 20

2.6. Контрольные задания………………….…………….……………… 20

Глава 3. Строение атома и периодический закон Д.И.Менделеева...… 22

3.1. Состав атома………...……………………………...………………... 22

3.2.Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева 25

3.3. Вопросы для самоконтроля…………………...……………………. 27

3.4. Контрольные задания…………………………………..…………… 28

Глава 4. Химическая связь……………………………………..………... 29

4.1. Виды химической связи и основные характеристики………...…... 29

4.2. Строение вещества……….…………………………………………. 32

4.3.Вопросы для самоконтроля

4.4. Контрольные задания……………….…………………..…………... 33

Глава 5. Химическая кинетика и химическое равновесие…………….. 34

5.1. Химическая кинетика……………………...……………..…………. 34

5.2. Химическое равновесие……………….……………………………. 38

5.3. Вопросы для самоконтроля…………………...……………………. 41

5.4. Контрольные задания……………………..………………………… 41

Глава 6. Растворы. Электролитическая диссоциация. Гидролиз солей 43

6.1. Растворы…………………..…………………………………………. 43

6.2. Электролитическая диссоциация…………………..………………. 46

6.3. Гидролиз солей………………………………..…………………….. 53

6.4. Вопросы для самоконтроля

6.5. Контрольные задания…………………………………..…………… 56

Глава 7. Комплексные соединения………………..……………………. 58

7.1. Структура комплексных соединений……...………..……………... 58

7.2. Классификация комплексных соединений……....……….….…….. 59

7.3. Номенклатура комплексных соединений……………………..…… 61

7.4. Вопросы для самоконтроля

7.5. Контрольные задания………………………………..……………… 61

Глава 8. Окислительно-восстановительные реакции………………….. 64

8.1. Основные понятия окислительно-восстановительных реакций.… 64

8.2. Классификация окислительно–восстановительных реакций…….. 66

8.3. Алгоритм расстановки коэффициентов в уравнениях ОВР

методом электронного баланса……………………….……………. 66

8.4. Вопросы для самоконтроля…………….…………………………... 68

8.5. Контрольные задания………………………..……………………… 68

Глава 9. Аналитическая химия…………………..……………………… 69

9.1. Аналитическая химия. Основные понятия…………..………...….. 69

9.2. Качественный анализ……………………………..………………… 69

9.3. Количественный анализ…………...…..……………………………. 71

9.4. Вопросы для самоконтроля

9.5. Контрольные задания………………………………..……………… 72

Список используемой литературы…………………..………………….. 73

Приложения………………….……........………………..……………….. 74

Введение

Предлагаемое учебно-методическое пособие представляет собой краткий курс по основам неорганической и аналитической химии. Материал пособия разделен на 9 глав, каждая из которых начинается с изложения теории, за которой следуют примеры решения задач и контрольные задания, а также вопросы для самоконтроля. Учебно-методическое пособие предназначено для самостоятельной работы студентов заочной формы по направлению подготовки 35.03.07 «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции». Главной целью пособия является демонстрация будущим технологам переработки сельскохозяйственной продукции применения теоретических знаний для решения задач различной степени сложности. В приложении используются данные, необходимые для выполнения контрольной работы. Приведен список используемой литературы по данной дисциплине.

Выполнение контрольной работы

Задания для контрольных работ расположены после вопросов для самоконтроля или теоретической части по данной теме и имеют сквозную нумерацию. Вариант задания определяется по последним двум цифрам шифра (табл. 1).

Контрольная работа оформляется в отдельной тетради, при оформлении контрольной работы обязательно перепишите условие каждой задачи и приведите решение или теоретическое обоснование результата.

Таблица 1 – Варианты контрольного задания

Последние две

цифры шифра
Номера задач для контрольной работы

1
2

00
1
11
29
32
44
58
66
72
83
95
107
111

01
2
20
21
31
48
57
62
74
81
93
105
113

02
3
19
22
34
43
55
69
75
86
92
104
111

03
4
18
26
35
46
54
63
71
82
91
103
112

04
5
17
23
33
47
56
61
73
84
96
102
113

05
6
16
24
36
41
52
64
76
85
94
101
111

06
7
15
27
39
50
51
65
80
89
100
106
114

07
8
14
28
38
42
53
70
78
88
98
108
111

08
9
13
30
37
45
59
67
77
90
99
110
113

09
8
12
25
40
49
60
68
79
87
97
109
111

10
7
16
29
31
43
54
61
78
86
97
104
112

11
6
18
21
34
46
56
64
80
88
99
108
113

12
5
20
26
33
41
51
70
77
87
98
110
111

13
4
17
23
36
50
55
67
79
89
96
109
114

14
3
15
24
32
48
59
63
73
85
100
106
111

15
2
11
27
39
42
53
69
76
83
91
102
113

16
1
13
28
35
47
56
70
71
82
92
105
111

17
2
12
30
38
50
58
66
74
90
94
107
112

18
3
14
22
37
44
52
62
72
81
93
101
113

19
4
19
25
39
45
57
65
75
84
95
103
111

20
5
18
21
32
43
54
65
76
87
99
110
114

21
6
19
22
31
42
53
64
75
86
98
109
111

22
7
17
23
34
41
52
63
74
82
97
101
113

23
8
20
24
33
44
51
62
72
83
95
102
111

24
9
16
29
40
50
59
70
78
88
91
104
112

25
8
14
30
38
48
55
69
73
90
96
106
113

26
7
15
28
36
49
60
67
77
81
94
108
111

27
6
13
27
37
45
58
61
79
84
100
105
114

28
5
11
25
39
46
56
66
71
85
92
107
111

29
4
12
26
35
47
57
68
80
89
93
103
113

30
3
19
30
40
41
59
63
71
88
98
101
111

31
2
18
28
38
46
60
66
77
85
82
107
113

32
1
11
27
36
43
55
70
72
89
85
102
111

33
2
13
21
34
50
51
67
74
84
87
109
112

Продолжение таблицы 1

Последние две

цифры шифра
Номера задач для контрольной работы

1
2

34
3
17
23
31
41
54
65
78
86
84
103
113

35
4
15
25
32
49
57
62
75
90
86
105
111

36
5
16
29
33
48
53
68
80
83
100
108
114

37
6
20
26
35
47
58
64
76
87
93
106
111

38
7
14
24
37
42
52
69
73
81
99
104
113

39
8
12
22
39
45
56
61
79
82
91
110
111

40
9
20
21
40
41
53
70
76
81
98
109
112

41
1
19
22
39
43
55
64
74
88
100
105
113

42
3
18
23
38
45
57
61
75
83
92
110
111

43
2
17
24
37
47
52
68
80
89
97
104
114

44
1
16
25
36
49
59
66
78
85
94
106
111

45
9
15
26
35
50
56
63
73
86
96
107
113

46
8
14
27
34
48
51
67
72
90
93
108
111

47
7
13
28
33
46
54
65
77
84
95
103
112

48
6
12
29
32
44
58
62
79
87
98
101
113

49
5
11
30
31
42
60
69
71
82
91
102
111

50
4
15
21
34
41
55
68
77
81
92
107
114

51
3
17
23
36
42
54
67
72
82
94
105
111

52
2
19
28
37
43
58
61
75
83
95
103
113

53
1
18
26
39
44
53
65
73
87
97
101
111

54
7
11
24
38
45
56
64
79
89
98
106
112

55
6
12
27
35
46
59
62
78
88
96
104
113

56
5
13
22
32
47
57
69
74
86
93
102
111

57
4
14
25
33
48
51
66
76
855
99
109
114

58
3
16
29
31
49
52
63
71
84
91
108
111

59
2
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
113

60
1
11
22
40
41
57
67
79
87
93
109
111

61
8
13
24
31
48
51
61
72
88
92
104
114

62
9
20
29
33
43
58
64
77
89
100
102
111

63
4
14
21
32
47
60
69
74
84
98
108
113

64
3
19
23
35
46
54
70
75
83
91
103
111

65
2
16
26
39
50
53
63
76
82
95
106
113

66
1
17
27
34
45
59
65
80
81
97
107
111

Продолжение таблицы 1

Последние две

цифры шифра
Номера задач для контрольной работы

1
2

67
5
12
30
37
49
56
66
73
90
94
105
112

68
6
15
28
36
44
52
62
78
86
96
110
113

69
7
18
25
38
42
55
68
71
85
99
101
111

70
8
20
24
35
41
59
69
78
82
93
102
114

71
9
18
21
34
49
53
63
73
87
95
104
111

72
5
19
27
31
43
58
66
80
84
92
106
113

73
4
17
29
32
48
52
67
72
86
99
108
111

74
3
11
26
37
46
60
61
76
83
97
110
112

75
2
16
23
36
47
51
70
74
89
94
109
113

76
1
12
30
39
45
54
62
77
85
96
107
111

77
6
14
28
33
44
56
65
75
90
91
105
114

78
9
15
22
38
50
55
64
71
81
100
103
111

79
8
13
25
40
42
57
68
79
88
98
101
113

80
7
20
26
31
44
55
61
80
83
98
103
111

81
5
19
21
33
49
52
62
71
87
91
106
112

82
3
18
22
37
45
58
63
79
84
99
102
113

83
2
17
27
36
43
53
64
73
90
96
107
111

84
7
16
30
34
46
57
65
75
85
94
104
114

85
4
15
23
38
42
59
66
74
89
100
105
111

86
8
14
28
39
47
54
67
73
82
93
108
113

87
9
13
24
35
41
60
68
78
86
92
103
111

88
1
12
29
33
48
51
69
76
88
95
110
112

89
6
11
25
32
50
56
70
77
81
97
109
113

90
5
19
29
31
42
59
61
77
87
100
105
111

91
3
13
21
36
50
58
62
75
85
98
101
114

92
2
18
24
33
41
57
63
76
82
97
103
111

93
1
12
28
39
46
60
64
78
86
96
106
113

94
4
20
26
32
49
56
65
80
83
95
110
112

95
7
16
23
37
44
55
66
79
90
94
108
113

96
9
14
25
35
48
54
67
74
84
93
102
111

97
8
111
27
40
45
53
68
71
88
92
104
114

98
1
17
22
34
47
52
69
73
81
91
107
111

99
2
15
30
38
43
51
70
72
89
99
109
113

Теоретическая часть

Глава 1.Основные понятия и законы химии
1.1 Основные понятия

Химический элемент –   вид атомов с одинаковым положительным зарядом ядра.

В настоящее время известно   111   химических элементов. Каждому из этих элементов соответствует простое вещество.  Но простых веществ больше. 

Простое вещество  – вещество, состоящее из одинаковых атомов одного и того же химического элемента. Всего известно около 400 простых веществ.

Сложное вещество - вещество, состоящее из атомов разных элементов (например, H2O, HCl, H2SO4 и т.д.) Их несколько миллионов.

Атом  –   мельчайшая химически неделимая частица вещества.   Она сохраняет все его химические свойства.   Атомы являются носителями химических свойств элементов. До конца   19   века атом считали неделимым.   Однако,   по мере накопления опытных данных, от таких представлений отказались, т.к. атомы имеют сложное строение. По современным представлениям атом состоит из положительно заряженного ядра и находящихся вокруг него электронов.

Молекула  – наименьшая частица данного вещества, обладающая его химическими свойствами.

Относительной молекулярной массой (М) называется отношение молекулы вещества к 1/12 массы изотопа углерода 12С. Она численно равна сумме относительных атомных масс всех атомов, составляющих молекулу вещества.

В химии часто удобнее сравнивать количества веществ. За единицу измерения количества вещества принят моль.

Моль – количества вещества,  содержащее столько же структурных единиц (атомов, ионов, молекул, электронов и др.), сколько атомов содержится в 12 г изотопа углерода 12С. Обозначают количество вещества n или ν.

Число атомов в 1 моль (12г):

Na =6,02 . 1023 моль-1

Число частиц, содержащееся в 1 моль вещества называется числом Авогадро. Физико-­химическая константа, соответствующая этому числу,   называется постоянной Авогадро (Na)

Масса вещества, взятого в количестве 1 моль, называется молярной массой. Ее выражают в кг/моль или в г/моль и обозначают символом М.

Молярный объем – объем, занимаемый одним молем данного вещества.

V = Vm*n

Для газов молярный объем равен 22,4 л/моль при нормальных условиях (н.у.).

Vm = 22,4 л/моль

Пример: Сколько молей в 100 г N
2?

Пропорция имеет вид:

из условия: X молей – 100 г

1 моль – 28 г



Пример: Сколько граммов водорода необходимо для получения 180 г. воды? Какой объем кислорода будет при этом израсходован (условия нормальные)?

Удобна следующая форма записи условия задачи: заданные и искомые по условию величины записываем над формулами соответствующих участников реакции, а их количества, вытекающие из уравнения реакции в соответствующих единицах (моли, молярные массы или объемы газов), под формулами:

а) определяем количество водорода в граммах:

условие задачи: заданные искомые величины

Х г 180 г

↑ ↑

уравнение реакции 2H2+O2 = 2H2O

количества вещества, 2(1*2)=4 г 2(1*2+16)=36 г

определенные уравнением

Составление пропорции начинаем с того, что спрашивается:

по условию: Х г H2 нужно для получения 180 г воды,

по уравнению: 4 г H2 нужно для получения 36 г воды.

Ответ: для получения 180 г воды необходимо 20 г водорода.

б) определяем количество кислорода в литрах, следим, чтобы единицы количества «по вертикали» совпадали.

условие задачи: заданные искомые величины

Х л 180 г

↑ ↑

уравнение реакции 2H2+O2 = 2H2O

количества вещества, 22,4 л 36 г

определенные уравнением

Составляем пропорцию:

по условию: Х л O2 – 180 г H2O,

по уравнению: 22,4 л O2 – 36 г H2O.

Ответ: для получения 180 г воды расходуется 112 л кислорода.

Взаимодействие химических соединений записывается с помощью химических уравнений.

Химические реакции по количеству исходных веществ и продуктов реакции можно разделить на группы (табл. 2):

Таблица 2 – Типы химических реакций

Тип химической реакции
Определение
Пример

Соединения
Реакции между двумя простыми веществами, или между несколькими сложными, при этом образуется одно сложное или более сложное вещество.
CaO+H2O=Ca(OH)2

PbO+SiO2=PbSiO3

2Na+Cl2=2NaCl

Продолжение таблицы 2

Тип химической реакции
Определение
Пример

Разложения
Реакции, при которых из одного вещества образуется несколько простых или сложных веществ.
Cu(OH)2=CuO+H2O

CaCO3=CaO+CO2

NH4Cl=NH3+HCl

Замещения
Реакции между сложным и простым веществами, при которых атомы простого вещества замещают один из атомов сложного
CuSO4+Fe=FeSO4+Cu

2KBr+Cl2=2KCl+Br2

Обмена
Реакции между двумя сложными веществами, при которых они обмениваются своими составными частями
AgNO3+KBr=AgBr

NaOH+HCl=NaCl+H2O


1.2. Основные законы химии

Закон сохранения массы веществ

(М.В. Ломоносов, 1748 г.; А. Лавуазье, 1789 г.) 

Масса всех веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции.

Атомно-молекулярное учение этот закон объясняет следующим образом: в  результате  химических  реакций  атомы  не исчезают и не возникают, а  происходит их перегруппировка). Поскольку число атомов до и после реакции остается неизменным, то их общая масса также изменяться не должна.

Закон постоянства состава

(Ж. Пруст ,1808 г). 

Все индивидуальные химические вещества имеют постоянный качественный и количественный состав и определенное химическое строение, независимо от способа получения.

Из закона постоянства состава следует, что при образовании сложного вещества элементы соединяются друг с другом в определенных массовых соотношениях.

Закон кратных отношений

(Д. Дальтон, 1803 г.) 

Если два химических элемента дают несколько соединений, то весовые доли одного и того же элемента в этих соединениях, приходящиеся на одну и ту же весовую долю второго элемента, относятся между собой как небольшие целые числа.

N2O          N2O3          NO2         N2O5

Число атомов кислорода в молекулах этих соединений, приходящиеся на два атома азота, относятся между собой как 1 : 3 : 4 : 5.
Закон объемных отношений

(Гей-Люссак, 1808 г.) 

"Объемы газов, вступающих в химические реакции, и  объемы газов, образующихся в результате реакции, относятся между собой как небольшие целые числа".

Следствие. Стехиометрические коэффициенты в  уравнениях химических реакций для молекул газообразных веществ показывают, в каких объемных отношениях реагируют или получаются газообразные вещества.

Закон Авогадро

(А. Авогадро,1811 г.) 

В равных объемах различных газов при одинаковых условиях (температура, давление и т.д.) содержится одинаковое число молекул.

Закон справедлив только для газообразных веществ.

Следствия.

1. Одно и то же число молекул различных газов при  одинаковых условиях занимает одинаковые объемы.

2. При нормальных условиях (0°C = 273°К, 1 атм = 101,3 кПа) 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л.

Закон эквивалентов

(И. В. Рихтера, 1800 г.)


Все вещества реагируют и образуются в эквивалентных отношениях.

Формула, выражающая Закон эквивалентов: m1Э2=m2Э1

Пример: Какая масса BaCl2 израсходуется при взаимодействии с 10 г сульфата железа (III) Fe2(SO4)3 , растворенного в воде?

Решение.

Запишем химическую реакцию: 3BaCl2 + Fe2 (SO4)3 = 3BaSO4↓ + 2FeCl3 Один из продуктов (BaSO4) является труднорастворимой солью, следовательно, реакция протекает практически до конца, т. е. исходные реагенты расходуются полностью. Найдем число молей сульфата железа: = m / M = 10 / 399,88 = 0,025 моль. Согласно реакции BaCl2 и Fe2 (SO4)3 реагируют в соотношении 3:1, поэтому число молей BaCl2, пошедшее на взаимодействие, в 3 раза больше, чем количество вещества сульфата железа, т. е. = 3 · 0,025 = 0,075 моль. Тогда искомая масса хлорида бария составит m = n · M = 0,075 · 208,24 = 15,618 г

1.3. Вопросы для самоконтроля:

1. Какие химические реакции существуют?

2.Дайте определение моль.

3.Чему равен молярный объем?

4. Сформулируйте закон постоянства состава.

5. Сформулируйте закон сохранения массы веществ.

6. Сформулируйте закон эквивалентов.

1.4. Контрольные задания

1-10. Какой объем газа выделяется (0°C, 101,3 кПА), если в реакцию вступят:

  1. 10 г карбоната кальция и 0,1 моля соляной кислоты?

  2. 5,3 г хлорида аммония и 7,4 г гидроксида кальция?

  3. 10,6 г карбоната натрия и 0,5 моля серной кислоты?

  4. 6,3 г сульфита натрия и 7,3 г соляной кислоты?

  5. 7,4 г карбида кальция и 0,5 моля воды?

  6. 4,2 г карбоната магния и 0,1 моля азотной кислоты?

  7. 13,8 г карбоната калия и 7,3 г соляной кислоты?

  8. 8 г нитрата аммония и 8 г гидроксида натрия?

  9. 12 г карбоната бария и 12 г уксусной кислоты?

  10. 15 г карбоната кальция и 5 г соляной кислоты?

Глава 2. Основные классы неорганических соединений.
Сложные неорганические соединения можно разделить на следующие классы: оксиды, кислоты, соли и основания.

2.1. Оксиды

Оксиды - это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород.

Смотрите также файлы