Файл: МУ Общая химия.pdf

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «МОГИЛЁВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРОДОВОЛЬСТВИЯ»

КАФЕДРА ХИМИИ

ОБЩАЯ ХИМИЯ

Методические указания и контрольные задания для студентов технологических специальностей заочной формы обучения

МОГИЛЁВ 2011

СОДЕРЖАНИЕ

1Основные классы неорганических соединений..…………………………4

Задание №1…………………………………………………………….……10 Задание №2………………………………………………………………….11

2Реакции кислотно-основного взаимодействия.

Реакции ионного обмена в растворах электролитов.……………….....….12

Задание №3 …………………………………………………..……………..17

Список литературы..…..…………………………………………………….47

3

ВВЕДЕНИЕ

Общая химия относится к числу фундаментальных химических дисциплин, являющихся теоретической основой современных технологий пищевой промышленности. В настоящем пособии представлены 10 заданий по наиболее важным темам, понимание которых необходимо для успешного освоения студентами-технологами других химических дисциплин, таких как неорганическая химия биогенных элементов, аналитическая, физическая, коллоидная химия, а также специальных дисциплин по технологии отрасли. Эти задания включают следующие разделы курса:

–основные классы неорганических соединений;

–обменные реакции в растворах электролитов;

–окислительно-восстановительные реакции;

–атомно-молекулярное учение и стехиометрические законы химии;

–концентрация растворов;

–химическое равновесие;

–расчёт pH в растворах сильных и слабых электролитов;

–гидролиз солей.

Каждое задание имеет 35 вариантов; номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы. Для получения по контрольной работе оценки «зачтено» достаточно выполнить задания № 1 – 6; 8 а; 10а (предполагается, что при выполнении этих заданий студент осваивает учебный материал, знание которого соответствует минимальной удовлетворительной оценке на экзамене). Студенты, претендующие на хорошие и отличные оценки, должны освоить материал на более серьёзном уровне и постараться выполнить остальные задания. Например, задание № 7 предполагает освоение темы «Химическое равновесие», которая является основой для глубокого понимания многих важных вопросов, таких, как равновесия в растворах слабых электролитов (задание 8б), равновесия в насыщенных растворах малорастворимых электролитов, гидролиз солей (задание 10), диссоциация комплексных соединений и рекомендуется для изучения наиболее подготовленными студентами.

1 ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

К основным классам неорганических соединений относятся оксиды, кислоты, основания и соли.

Задания по теме «Основные классы неорганических соединений» предполагают запись названий и химических формул (в том числе графических формул) кислот, оснований, солей и уравнений их электролитической диссоциации.

При записи уравнений электролитической диссоциации необходимо учитывать следующее. Вещества, способные в растворах и расплавах распадаться на ионы называются электролитами. Электролитами являются кислоты, основания и соли. По характеру диссоциации в водных растворах различают сильные и слабые электролиты.

Кислоты диссоциируют, отщепляя ионы H+, при этом сильные кислоты (HCl, HBr, HI, HMnO4, HClO4, HClO3, HNO3, H2SO4, H2CrO4) диссоциируют полностью и необратимо:

4

HNO3 → H+ + NO3– ;

HClO4 → H+ + ClO4– ;

H2SO4 → 2 H+ + SO42– (в разбавленных растворах)1

Слабые кислоты (HF, HNO2, HClO, HClO2, H2S, H2Se, H2Te, H2SO3, H2SeO3, H2TeO3, H2CO3, H2SiO3, H3PO4, H3AsO4, CH3COOH) диссоциируют обратимо и непол-

ностью:

HClO2 H+ + ClO2–

CH3COOH CH3COO– + H+ .

Многоосновные слабые кислоты диссоциируют ступенчато:

H3PO4 H+ + H2PO4–

H2PO4– H+ + HPO42–

HPO42– H+ + PO43– .

Следует обратить внимание, что отрицательный заряд на анионе кислотного остатка равен числу отщепившихся от молекулы кислоты ионов водорода.

Сильные основания (к ним относятся гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов) диссоциируют полностью и необратимо:

NaOH → Na++ OH– Ba(OH)2 → Ba2+ + 2 OH– .

Слабые основания диссоциируют неполностью, процесс их диссоциации обратим; слабые многокислотные основания диссоциируют ступенчато:

Al(OH)3 Al(OH)2+ + OH–

Al(OH)2+ AlOH2+ + OH–

AlOH2+ Al3+ + OH– .

Слабым основанием традиционно считается гидроксид аммония.2

NH4OH NH4+ + OH– .

Составляя названия кислородсодержащих кислот и их солей необходимо учитывать, что если степень окисления3 элемента, образовавшего кислоту равна номеру группы (высшая степень окисления), то название этой кислоты производят от названия элемента с добавлением окончания -ная или -овая (-евая): HClO4 – хлорная, H2SO4 – серная, H2SeO4 – селеновая, HNO3 – азотная, H2CO3 – угольная, H2SiO3 – кремниевая. Если данный элемент может иметь ещё одну (более низкую) степень окисления, то в названии кислородсодержащей кислоты, образованной элементом в более низкой степени окисления появляется суффикс -истая:

Примечания

1.Строго говоря, серная кислота диссоциирует как сильный электролит только по первой стадии: H2SO4 ® H+ + HSO4– ; диссоциация по второй стадии протекает по типу слабого электролита:

HSO4– H+ + SO42– . Однако в разбавленных растворах вторая стадия диссоциации протекает практически полностью, и уравнение диссоциации можно записать в виде H2SO4 ® 2 H+ + SO42– .

2.Существует альтернативная точка зрения, согласно которой аммиак частично взаимодейст-

вуют с водой NH3 + HOH NH3×HOH, а образующийся гидрат NH3×HOH далее диссоциирует необратимо, т.е. по типу сильного электролита: NH3×HOH ® NH4+ + OH– .

3. Понятие степени окисления более подробно рассматривается в разделе 3 «Окислительновосстановительные реакции» (стр. 20).

5

Названия солей кислородсодержащих кислот имеют суффикс -ат, если кислота образована элементом в высшей степени окисления; если данный элемент может иметь ещё одну (более низкую) степень окисления, то название соли в этом случае имеет суффикс -ит:

Если элемент в кислородсодержащих кислотах может иметь более двух степеней окисления, то по мере понижения степени окисления суффиксы меняются в следующем порядке: -ная (-овая), -оватая, -истая, -оватистая.

Порядок построения названий солей кислородсодержащих кислот в том случае, если элемент может иметь более двух степеней окисления, показан на следующей

Если элемент в одной и той же степени окисления образует несколько кислородсодержащих кислот с разным содержанием молекул воды, то к названию кислоты с меньшим её содержанием добавляется приставка мета-, а при наибольшем её содержании – приставка орто- :

Названия бескислородных кислот состоят из двух частей: названия элемента, образовавшего кислоту и слова «водородная»: HF – фтороводородная, HCl – хлороводородная, HBr – бромоводородная, H2S – сероводородная, H2Se – селеноводородная, H2Te – теллуроводородная.

Названия солей бескислородных кислот образуются от названия элемента и содержат суффикс -ид: соли HF – фториды, HCl – хлориды, HBr – бромиды, HI – иодиды, H2S – сульфиды, H2Se – селениды, H2Te – теллуриды. Следует обратить внимание, что суффикс -ид характерен для названий бинарных соединений.

6

При выполнении заданий, связанных с написанием формул солей, следует учитывать, что любую соль можно рассматривать как продукт замещения атомов водоро-

тате замены гидроксогрупп основания на кислотный остаток; при полной замене получаются средние соли: Fe(OH)3 → Fe(NO3)3; при неполной замене – основные соли:

Fe(OH)3 → FeOH(NO3)2; Fe(OH)3 → Fe(OH)2NO3.

Подавляющее большинство солей являются сильными электролитами и в водных растворах диссоциируют на катионы и анионы необратимо и полностью:

Fe2(SO4)3 → 2 Fe3+ + 3 SO42–

Ca(H2PO4)2 → Ca2+ + 2 H2PO4–

AlOH(NO3)2 → AlOH2+ + 2 NO3–

Анионы кислых и катионы основных солей далее диссоциируют по типу слабых электролитов:

H2PO4– H+ + HPO42–

HPO42– H+ + PO43–

AlOH2+ Al3+ + OH–

Для того чтобы правильно составить название соли, следует сначала назвать анион, а затем катион в родительном падеже. Примеры названий средних солей: Na2SO4 – сульфат натрия, AlCl3 – хлорид алюминия, Fe2(SO4)3 – сульфат железа (III), KMnO4 – перманганат калия.

Всостав аниона кислой соли входят незамещённые на металл атомы водорода. Если в составе аниона кислой соли присутствует один атом водорода, то в названии этого аниона появляется приставка гидро-, если два атома водорода – дигидро-, три

атома водорода – тригидро- и т.д. Например, NaHSO4 – гидросульфат натрия, Al(H2PO4)3 – дигидрофосфат алюминия, Ca(HCO3)2 – гидрокарбонат кальция.

Всостав катиона основной соли входят гидроксогруппы, не замещённые на кислотный остаток. Если в составе катиона основной соли присутствует одна гидроксогруппа, то в названии катиона появляется приставка гидроксо-, если две гидроксогруппы – дигидроксо-, три гидроксогруппы – тригидроксо- и т.д. Например,

FeOHSO4 – сульфат гидроксожелеза (III), (FeOH)2CO3 – карбонат гидроксожелеза (II), ZnOHCl – хлорид гидроксоцинка, (Al(OH)2)2SO4 – сульфат дигидроксоалюминия.

Для того чтобы правильно записать формулу соли по её названию, необходимо:

1)записать химические символы катиона и аниона;

2)определить заряд катиона и заряд аниона;

3)расставить в формуле соли индексы, таким образом, чтобы число положительных зарядов равнялось числу отрицательных.

иона PO43– : формула соли – Ca 3(PO4)2.

7