Кафедра естественно научных дисциплинvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_9.pdfГ я7 Х 46 Рецензент: заведующая кафедрой

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УЛЬЯНОВСКОЕ ВЫСШЕЕ АВИАЦИОННОЕ УЧИЛИЩЕ

ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ (ИНСТИТУТ)

Кафедра естественно-научных дисциплин

ХИМИЯ Методические рекомендации

по изучению дисциплины

Ульяновск 2009

Г я7

Х 46

Рецензент: заведующая кафедрой химии УлГПУ им. И.Н. Ульянова,

доцент И.Т. Гусева

Химия: метод. рекомендации по изучению дисциплины / сост. О.В. Кемер,

Л.Ф. Еникеева. – Ульяновск : УВАУ ГА (и), 2009. – 44 с.

Приведены общие сведения о дисциплине «Химия», краткий словарь основ-

ных понятий и определений, по каждому разделу (дидактической единице)

дисциплины обозначен круг вопросов, подлежащих рассмотрению, что помо-

жет успешно освоить обширный материал дисциплины.

Предназначены для курсантов и студентов заочной формы обучения спе-

циальностей 160503.65 – Летная эксплуатация воздушных судов, 160505.65 –

Аэронавигационное обслуживание и использование воздушного пространства,

280102.65 – Безопасность технологических процессов и производств (на воз-

душном транспорте).

СОДЕРЖАНИЕ

Общие сведения ........................................................................................................... 3

Словарь основных химических терминов ................................................................ 6

Содержание дисциплины и методические рекомендации .................................... 17

Рекомендуемая литература ....................................................................................... 41

© Ульяновск, УВАУ ГА (и), 2009

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Основной задачей дисциплины «Химия» является формирование у обучаю-

щихся основных понятий теоретической химии, необходимых для изучения

общенаучных и специальных дисциплин и развития практических навыков.

В результате изучения дисциплины обучающиеся должны:

– иметь представление о законе перехода количественных изменений в ка-

чественные, о законе единства и борьбы противоположностей, о законе отрица-

ния отрицания, о взаимосвязи науки и практики;

– знать основные определения, законы и правила их использования; основ-

ные химические, математические и физические методы и их практическое при-

менение, логические связи между отдельными темами внутри курса, методы

физико-химического исследования прикладных задач;

– уметь применять основные физико-химические методы исследования и

решения прикладных задач с доведением решения до практического результата

(формулы вещества, графики, качественные и количественные выводы и т.д.),

самостоятельно разбираться в химическом материале, изложенном в специаль-

ной литературе, необходимой при овладении профессией, выбирать и исполь-

зовать необходимые вычислительные методы и средства (микрокалькуляторы,

компьютерную технику, таблицы, справочники и т.д.), обосновывать выбор хи-

мического реагента для проведения необходимого процесса, проводить про-

стейшие физико-химические и аналитические анализы;

– иметь навыки оценки качественных реакций неорганических и органиче-

ских веществ, системного анализа исследуемых химических систем.

Изучение дисциплины «Химия» базируется на знаниях, полученных в кур-

сах «Высшей математики», «Физики», «Экологии», и может быть востребовано

в курсах «Материаловедение», «Термодинамика и теория авиационных двига-

телей» и др.

В процессе обучения предусматривается прослушивание лекций, проведе-

ние лабораторных и практических занятий, самостоятельное выполнение кон-

трольных и расчетно-графических работ в объемах и сроках, утвержденных

действующими учебными планами.

Автор: Кемер О.В., Еникеева Л.Ф. Химия

Электронная версия: Ильиных ГА ©НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2010г. 3

Распределение учебного времени по темам и видам занятий для очной и заочной форм обучения

Наименование темы и дидактической единицы ГОС

Аудиторные занятия Самост. работа Лекции Практич.

занятия Лаборат. занятия

1.Общая и неорганическая химия

Введение в курс «Химии» 2 2 4

Основы теоретической химии 2 2 2 4 Строение атома 2 2 4 Периодический закон и его обоснование с точки зрения электронного строения атома 2 (1) 2 (1) 6 (4)

Химическая связь 2 (1) 2 (1) 6 (4)

Принципы классификации и номенклатура химических веществ 2 2 4

Химические системы 2 (1) 2 (2) 2 6 (3)

Растворы. Дисперсионные системы 2 (1) 2 (2) 2 4 (3) Химическая термодинамика 2 (1) 2 (0,5) 1 8 (4)

Химическая кинетика 2 (0,5) 2 (1) 2 10 (4)

Явление катализа 4 (0,5) 4 (0,5) 1 4 (4)

Электролитические системы 2 (2) 2 (2) 6 8 (6)

Окислительно-восстановительные и электрохимические процессы 2 2 8

Химия металлов 2 (2) 2 (–) 2 14 (4)

Химия переходных металлов 4 4 14

Водород 2 2 4

Кислород 2 2 4

Азот 2 2 4

Углерод 2 2 4

2. Органическая химия и высокомолекулярные соединения (ВМС)

Основные понятия органической химии 4 4 4

Изомерия. Типы изомерии 4 4 15

Связь химических свойств органических веществ со структурой молекул, гибридизацией 4 4 4

Классификация реагентов и реакций в органической химии 4 4 2 4

Органические полимерные материалы 2 2 3

Химические свойства материалов, применяемых в авиастроении и космической технике. Понятие о нанотехнологиях и наноматериалах

4 4 4 3

3. Физическая, аналитическая и коллоидная химия

Качественный и количественный анализ, аналитический сигнал, химический, физико-химический анализ

4 4 4 3



Примечание: специальности 160503.6501(П), 160505.6501(Д) дневной и за-

очной форм обучения изучают дидактическую единицу 1 «Общая и неорганиче-

ская химия», темы 4, 5, 7–12. Количество часов указано в скобках.

Виды отчетности по дисциплине:

– для курсантов – экзамен;

– для студентов заочной формы обучения – контрольная работа, экзамен.



СЛОВАРЬ ОСНОВНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ТЕРМИНОВ

Адсорбция. Преимущественное концентрирование молекул газа или раство-

ренного в жидкости вещества на поверхности жидкости или твердого тела, а так-

же растворенного в жидкости вещества на границе ее раздела с газовой фазой.

Алканы. Углеводороды, содержащие только одинарные связи углерод-

углерод. Их также называют насыщенными углеводородами.

Алкены. Углеводы, содержащие по крайней мере одну двойную связь.

Алкины. Углеводы, содержащие по крайней мере одну тройную связь.

Аморфное твердое тело. Вещество в твердом состоянии, молекулы которо-

го не имеют дальнего порядка, т. е. расположены неупорядоченно.

Анион. Отрицательно заряженный атом или группа атомов.

Анод. Электрод, на котором идет процесс окисления.

Ароматические углеводороды. Углеводороды, содержащие перемежаю-

щие одинарные связи С–С и двойные С=С, замкнутые в кольцо. Наиболее из-

вестный ароматический углеводород – бензол (С6Н6).

Атом. Самая маленькая частица вещества, все еще сохраняющая его свойства.

Атомный радиус. Половина расстояния между ядрами двух соединенных

атомов одного элемента.

Буфер. Раствор слабой кислоты и сопряжённого с ней основания, препятст-

вующий изменению рН при добавлении в раствор кислоты или основания.

Водородная связь. Притяжение между атомом водорода, соединенным с

атомом азота, кислорода или фтора, и неподеленной парой электронов атомов

азота, кислорода или фтора соседней молекулы.

Водородный показатель рН. Шкала, используемая для определения ки-

слотности раствора, определяемой как –lg [H+].

Восстановитель. Соединение, которое заставляет другое соединение вос-

станавливаться, при этом окисляясь само.

Восстановление. Получение атомом электронов в процессе химической

реакции.



Второй закон термодинамики. Для спонтанных процессов изменение эн-

тропии всегда положительно.

Галогены. Элементы седьмой группы периодической системы Менделеева.

Эти элементы – наиболее химически активные неметаллы.

Геометрические изомеры. Две или более структуры, которые имеют оди-

наковую формулу и типы связей (одинарные, двойные и т. д.), однако различа-

ются геометрически (группы присоединены к противоположным сторонам цик-

лических структур или двойных связей). Геометрическую изомерию иногда

включают в общее понятие стереоизомерии.

Гетерогенное равновесие. Равновесие в системе, компоненты которой на-

ходятся в различных агрегатных состояниях.

Гибридные орбитали. Орбитали, образованные объединением двух и более

внешних (валентных) орбиталей атома.

Главное квантовое число. Обозначается буквой n, описывает энергетический

уровень электрона на данной орбитали. Разрешенные значения – 1, 2, 3, 4, ..., n.

Гомогенное равновесие. Равновесие в системе, компоненты которой нахо-

дятся в одном фазовом состоянии (твердом, жидком или газообразном).

Давление паров. Давлением паров над поверхностью жидкости называют

давление испаряющихся с поверхности жидкости молекул в закрытом объеме.

Деление ядра. Ядерная реакция, при которой ядро атома распадается на два

более легких с выделением огромного количества энергии.

Дефект массы. Явление, когда ядро атома оказывается легче по сравнению

с суммой масс составляющих его протонов и нейтронов. Оно вызвано тем, что

часть их массы (называемая «дефектом массы») превращается в энергию связи

нуклонов в ядре.

Дисперсионные силы Лондона. Временные диполь-дипольные силы, воз-

никающие, когда одна молекула с временным диполем наводит частичный за-

ряд на другую молекулу, делая ее временно поляризованной.

Диссоциация. Процесс распада вещества на ионы при растворении.

Емкость буфера. Количество кислоты или основания, которое можно доба-

вить в буферный раствор, прежде чем его рН значительно изменится.



Закон Авогадро. Молярные объемы всех идеальных газов одинаковы.

Закон кратных отношений. Если два элемента образуют несколько хими-

ческих соединений, то весовые количества одного элемента, соединяющиеся с

одним и тем же весовым количеством другого, относятся между собой как про-

стые целые числа.

Закон постоянства состава. Химическое соединение всегда содержит одни

и те же элементы в тех же массовых пропорциях, вне зависимости от того, как

было получено.

Закон сохранения массы. Масса исходных веществ химической реакции

соответствует массе продуктов реакции. Неважно, какие химические изменения

происходят, материя не может ни создаваться, ни уничтожаться.

Закон сохранения энергии. Ни в одном процессе энергия не может появ-

ляться ниоткуда и исчезать в никуда.

Идеальный газ. Газ, который подчиняется всем постулатам молекулярно-

кинетической теории.

Изомеры. Различающиеся молекулы с одинаковой молекулярной формулой.

Изотопы. Атомы одного элемента с различными атомными массами. Разли-

чие массы обусловливается различием количества нейтронов в ядре.

Интегральный закон скорости. Закон скорости, описывающий, как меня-

ется со временем концентрация исходных веществ реакции.

Ион. Атом или группа атомов, несущих положительный или отрицатель-

ный заряд.

Исходные вещества. Начальные составляющие химической реакции.

Калориметрия. Совокупность методов экспериментального определения

изменения энергии процесса.

Катализатор. Вещество, не расходующееся в результате реакции, но уве-

личивающее ее скорость.

Катион. Атом или группа атомов, несущих положительный заряд.

Катод. Электрод, на котором идет восстановление.

Кинетика. Изучение скоростей химических реакций.



Кислота. Любое вещество, способное принимать электронные пары. Для

водных растворов кислот водородный показатель (отрицательный логарифм

концентрации ионов водорода) рН < 7,00.

Кислота Аррениуса. Соединение, образующее при растворении в воде ио-

ны водорода Н+.

Кислота Бренстеда – Лоури. Соединение, отдающее другим соединениям

ионы водорода Н+.

Кислота Льюиса. Соединение, принимающее электронные пары от другого

соединения.

Ковалентная связь. Связь, образующаяся, когда два атома делят пару ва-

лентных электронов.

Коллоид. Дисперсная система, в которой одно мелкораздробленное веще-

ство равномерно распределено (диспергировано) в другой фазе.

Конденсация. Процесс, при котором вещество переходит из газовой фазы в

жидкую.

Конечная точка. Момент, когда Вы прекращаете титрование, чаще всего

потому, что индикатор рН изменил цвет.

Константа диссоциации кислоты (Ка). Константа, которая описывает по-

ложение равновесия при растворении кислот в воде.

Константа произведения растворимостей (Кпр). Константа равновесия

для процесса диссоциации в растворах.

Константа равновесия. Константа, показывающая, куда смещено равнове-

сие реакции – в сторону продуктов реакции или исходных веществ.

Константа скорости. Константа, своя для каждой химической реакции, по-

казывающая, насколько быстро образуются продукты реакции и расходуются

исходные вещества.

Критическая точка. Условия («критические» температура и давление),

выше которых газовую и жидкую фазы вещества невозможно отличить друг от

друга.



Магнитное квантовое число. Обозначается как ml, определяет ориента-

цию орбитали в пространстве. Разрешенные значения для ml – все целые чис-

ла от –1 до +1.

Масса. Мера того, сколько материи (вещества) в теле. Масса обычно изме-

ряется в граммах.

Масс-спектроскопия. Современный метод определения молекулярной

формулы новых соединений.

Межмолекулярные силы. Силы, удерживающие ковалентные молекулы

вместе.

Многоатомный ион. Ион, состоящий из нескольких атомов.

Молекула. Группа атомов, удерживаемых вместе ковалентными связями.

Молекулярное твердое тело. Материал, состоящий из ковалентных моле-

кул, удерживаемых вместе межмолекулярными силами.

Молекулярность. Количество молекул исходных веществ, участвующих в

химической реакции.

Моль. Количество вещества определенной химической формулы, содержа-

щее 6,02 ⋅ 1023 формульных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов и дру-

гих частиц). Слово «моль» после числа не склоняется.

Мольная доля. Число молей одного компонента, деленное на общее число

молей всех компонентов смеси.

Мольное отношение. Отношение числа молей продукта реакций к числу

молей исходных веществ.

Моляльность, или мольность (т). Количество моль вещества на кило-

грамм растворителя.

Молярность. Количество моль вещества на литр раствора.

Молярный объем. Объем одного моля любого газа при стандартной темпе-

ратуре и давлении.

Насыщенный раствор. Раствор, содержащий максимально возможное ко-личество растворенного вещества.

Нейтроны. Нейтральные частицы массой примерно 1 а. е. м., вместе с про-тонами входящие в состав ядра атома.



Ненасыщенный раствор. Раствор, в котором еще не растворено макси-мально возможное количество вещества.

Неподеленная пара электронов. В молекуле пара электронов, не участ-вующая в образовании связей.

Нормальная температура кипения. Температура кипения жидкости при давлении 1 атм.

Нормальность (N). Количество молей участвующих в реакции веществ на литр раствора.

Нуклиды. Так называют отдельные изотопы элемента. Нуклон. Частицы, образующие ядро атома, а именно протоны и нейтроны. Обратимые реакции. Реакции, в которых исходные вещества, взаимодей-

ствуя, образуют продукты, которые, в свою очередь, при взаимодействии дают исходные вещества.

Окисление. Потеря атомом электронов. Окислитель. Соединение, заставляющее другое соединение окисляться. В

процессе окисления другого вещества окислитель восстанавливается. Окислительно-восстановительная реакция. Реакция, в процессе которой

меняются степени окисления исходных веществ. Орбиталь. Область пространства вокруг ядра атома, где находятся элек-

троны. Орбитальное квантовое число. Обозначается буквой l, определяет форму

и тип орбитали. Возможные значения 0, 1, 2, ..., (n – 1). Осаждение. Процесс, при котором вещество из газовой фазы переходит в

твердую, минуя жидкую. Основание Аррениуса. Соединение, образующее при растворении в воде

гидроксид-ионы (ОН–). Основание Льюиса. Соединение, отдающее электронные пары другому со-

единению. Основание по Бренстеду – Лоури. Соединение, принимающее ионы водо-

рода Н+ от других соединений. Основное состояние атома. Электроны находятся на своих основных орби-

талях, что имеет место, когда атому не передается энергия.



Парциальное давление. Парциальное давление какого-либо газа в смеси равно давлению, которое бы создало это количество газа, будь он один в этом объеме.

Пересыщенный раствор. Раствор, в котором растворено больше вещества, чем возможно в нормальных условиях.

Период. Горизонтальный ряд периодической таблицы элементов. Элементы из одного периода имеют сходную энергию валентных электронов.

Поверхностное натяжение. Его действие выражается в стремлении жидко-сти принять форму с наименьшей площадью поверхности.

Полимеризация. Когда малые молекулы, называемые мономерами, соеди-няются, образуя очень длинные молекулы, так называемые полимеры.

Полуреакция. Реакция, показывающая только окислительный либо восста-новительный процесс окислительно-восстановительной реакции.

Полярная ковалентная связь. Ковалентная связь, в которой электроны распределены неравномерно между обоими атомами.

Полярная молекула. Так называют молекулы, которые имеют частично положительный заряд с одной стороны и частично отрицательный с другой.

Порядок реакции. Сумма порядков всех исходных веществ химической реакции.

Потенциал гальванического элемента. Мера электродвижущей силы, ко-торая двигает электроны в гальваническом элементе.

Потенциальная энергия. Энергия, хранимая телом. В химических процес-сах она часто хранится в химических связях.

Правило Хунда. На орбиталях с равной энергией электроны стремятся, на-сколько это возможно, остаться неспаренными.

Принцип Ле Шателье. Если изменить условия равновесия, оно сдвинется так, чтобы минимизировать эффект, производимый этим изменением.

Принцип Паули. Никакие два электрона атома не могут иметь четыре оди-наковых квантовых числа.

Промежуточное состояние. Состояние с наиболее высокой энергией, кото-рое проходят исходные вещества в процессе химической реакции.



Промежуточный продукт реакции. Соединение, образующееся на одном этапе механизма химической реакции и вступающее в реакцию на следующем.

Протоны. Положительно заряженные частицы массой примерно 1 а. е. м., находящиеся в ядрах атомов.

Радиоактивность. Испускание частиц в процессе радиоактивного распада атомных ядер.

Радиоактивный распад. Когда ядро спонтанно распадается на части. Растворитель. Основной компонент, в котором растворяется вещество.

Растворители обычно бывают жидкими, но могут быть также и твердыми. Растворяемое вещество. Вещество, которое растворяется, образуя растворы. Реакция гидрогенизации. Восстановление ненасыщенного соединения с

присоединением атомов водорода по кратной связи. Реакция горения. Реакция, в которой органические молекулы соединяются

с кислородом с образованием диоксида углерода, водяного пара и выделением большого количества тепла.

Реакция замещения. Реакция, в которой чистый элемент меняется местами с одним из элементов химического соединения.

Реакция ионная. Реакция, включающая взаимодействие между ионами. Реакция нейтрализации. Так называют химическую реакцию, при которой

основание отдает электронную пару кислотному остатку. В случае водного рас-твора это реакция идет с передачей ионов Н+ и ОН–.

Реакция обмена. Реакция, в ходе взаимодействующие вещества обменива-ются своими составными частями без изменения степеней окисления элементов (AB + CD = AD + BC). Частным случаем реакции обмена является реакция ней-трализации.

Реакция разложения. Химическая реакция, при которой из молекул слож-ного вещества образуются молекулы более простых веществ.

Реакция соединения. В реакциях соединения молекулы веществ относи-тельно простого состава объединяются с образованием молекул вещества более сложного состава.

Свободная энергия (G). Свободная энергия Гиббса, включающая в себя эн-тальпию (теплота) и энтропию (степень хаотичности). Свободная энергия – это



основополагающая величина, определяющая положение равновесия и скорость химической реакции. Обычно выражается в кДж/моль.

Свободный радикал. Атом или группа атомов, обладающие неспаренным электроном.

Сильные кислоты, основания или электролиты. Этот термин в отноше-нии кислот, оснований или электролитов означает, что соединение, о котором идет речь, полностью диссоциирует на составляющие его ионы.

Слабые кислоты, основания или электролиты. Этот термин в отношении кислот, оснований или электролитов означает, что соединение, о котором идет речь, лишь частично диссоциирует в воде.

Соли. Общее название ионных соединений. Сопряженная кислота. Соединение, образующееся, когда основание по

Бренстеду – Лоури принимает протон. Сопряженное основание. Соединение, образующееся, когда кислота по

Бренстеду – Лоури отдает протон. Спектр. Упорядоченная по длинам совокупность монохроматических волн,

на которую разлагается свет или иное электромагнитное излучение, испускае-мое при переходах электронов в атомах.

Спектроскопия. Метод идентификации неизвестного вещества по его спек-тру испускания или поглощения.

Спиновое квантовое число. Обозначается как ms; различно для двух элек-тронов на одной орбитали. Разрешенные значения + 1/2 и – 1/2.

Сплав. Металлическое соединение, в котором присутствует несколько элементов.

Средняя атомная масса. Средневзвешенная масса всех изотопов элемента. Сродство к электрону. Изменение энергии, которое имеет место, когда

атом газа приобретает дополнительный электрон. Степень окисления. Ее также называют числом окисления. Оно показыва-

ет заряд, который атом предположительно имеет в химическом соединении. Стереоизомеры. Изомеры, которые отличаются друг от друга трехмерной

структурой.



Стехиометрия. Учение о количественном соотношении масс или объемов исходных веществ и продуктов реакции.

Структурные изомеры. Соединения, имеющие одинаковую молекулярную формулу, но различающиеся по положению радикалов или химических связей.

Сублимация. Процесс, в котором твердая фаза переходит в газовую, минуя жидкую.

Твердая фаза. Состояние вещества, при котором атомы или молекулы прочно сидят на своих местах благодаря либо химическим связям, либо межмо-лекулярным силам.

Теплота. Количество энергии, передаваемое в некотором процессе от одно-го тела к другому.

Термодинамика. Наука о свободной энергии, энтальпии и энтропии. Тройная точка. Условия (температура и давление), при которых одновре-

менно присутствуют в стабильном состоянии жидкость, газ и твердая фаза. Углеводород. Соединение, молекулы которого состоят только из углерода и

водорода. Удельная теплоемкость. Количество энергии, требующееся, чтобы нагреть

1 грамм вещества на 1 градус Кельвина при постоянном давлении. Фаза. Агрегатное состояние вещества (твердое, жидкое или газообразное).

Твердые вещества не смешиваются совсем, жидкости могут образовывать не-сколько несмешивающихся фаз, а все без исключения газы смешиваются, обра-зуя одну фазу.

Фазовая диаграмма. График, показывающий, в какой фазе находится ве-щество при любых комбинациях температуры и давления.

Химическое равновесие. Состояние системы, в котором скорости прямой и обратной реакций одинаковы, благодаря чему концентрации исходных веществ и продуктов реакции стабилизируются.

Циклоалканы. Алканы, в молекулах которых атомы углерода образуют кольцо.

Число Авогадро. Указывает число структурных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов и других частиц) в одном моле вещества. Обозначается NA и

равно 6,022 14 ⋅ 1023 моль–1.



Эквивалентная точка. При титровании момент, когда [Н+] = [ОН–]. Экзотермическая реакция. Реакция, которая идет с выделением тепла. Экстракция. Метод разделения смеси веществ. Смесь смешивают с раство-

рителем. Разделение происходит за счет того, что в новом растворителе раство-римость компонентов смеси различается.

Электрод. Элемент электролитической ячейки, на котором происходит окисление или восстановление.

Электролиз. Процесс, при котором через электролитическую ячейку пропус-кают ток, чтобы в электролите шли неспонтанные электрохимические процессы.

Электролит. Соединение, которое при растворении заставляет воду прово-дить электричество.

Электрон. Отрицательно заряженная частица на орбитали вокруг ядра атома. Электроотрицательность. Мера того, насколько сильно атом стремится

притянуть к себе электроны другого, связанного с ним атома. Элемент (простое вещество). Вещество, которое не может быть химически

разложено на более простые вещества. Энергетическая диаграмма. График, показывающий количество энергии,

которым обладают участвующие в реакции вещества в любой момент времени. Энергия активации. Минимальное количество энергии, требующееся для

того, чтобы пошла химическая реакция. Энергия ионизации. Количество энергии, необходимое, чтобы оторвать

электрон от атома. Энергия связи. Энергия, обусловленная дефектом массы атомного ядра. Энтальпия (H). Количество тепла, которым обладает система при постоян-

ном давлении. Энтропия (S). Мера хаоса системы. Ядро. Центр атома, где находятся протоны и нейтроны.



СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЕЕ ИЗУЧЕНИЮ

1. Общая и неорганическая химия

ТЕМЫ 1, 2, 3. Строение атома и периодический закон. Периодическая таблица Д.И. Менделеева

1. Строение атома. Атомное ядро. Радиоактивные превращения, деление

ядер и ядерный синтез. Изотопы. Строение атома в модели Резерфорда. Рентге-

новские и оптические спектры. Волновая природа электрона. Уравнение Шре-

дингера для атома водорода. Квантовые числа. Возбужденные состояния атома.

2. Строение электронных оболочек атомов химических элементов, s-, р-, d-

элементы. Составление электронных формул атомов и ионов. Принцип Паули.

Правило Хунда.

3. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И. Менделее-

ва. Структура периодической системы: большие и малые периоды, группы и

подгруппы. Зависимость свойств элементов и образуемых ими соединений от

положения элемента в периодической системе.

Вопросы для проработки темы

1. Кем и когда были открыты электроны, протоны, нейтроны? Какова их

масса и заряд? Из каких частиц состоит атомное ядро?

2. Какова сущность теории строения атома Резерфорда и ее недостатки?

3. В чем сущность теории атома Бора – Зоммерфельда и ее недостатки?

4. В чем сущность квантово-механической теории строения атома?

5. Сколько подуровней на втором, третьем и четвертом квантовых слоях?

6. Какое максимальное число электронов на подуровнях s, р, d, f?

7. В каких группах и подгруппах периодической системы находятся s- и р-

элементы?

8. Какое состояние атома называют нормальным, а какое возбужденным?

9. Какие превращения называются ядерными? Как изменяются массовые

числа атомов при различных видах радиоактивного распада?



10. Приведите современную формулировку периодического закона

Д.И. Менделеева. Чем обусловлена периодичность свойств простых веществ?

11. Дайте определения понятиям «период», «группа», «подгруппа» с точки

зрения строения атома.

12. Как изменяются физические и химические свойства элементов в перио-

дах и подгруппах?

13. Как изменяются металлические свойства элементов в главной подгруппе

и периоде?

14. В каких группах периодической системы находятся элементы, образую-

щие газообразные соединения с водородом? Какие из них обладают кислотны-

ми свойствами?

Литература: [1, с. 17–34], [2, с. 30–48], [4, с. 16–25].

ТЕМЫ 4, 5. Химическая связь. Пространственная структура молекул

1. Типы химических связей: ковалентная (полярная и неполярная), ионная,

металлическая, водородная. Механизмы образования связей и примеры хими-

ческих соединений.

2. Основные виды кристаллических решеток: атомная, молекулярная, ион-

ная, металлическая. Примеры веществ.

3. Электронная природа химических связей. Модель гибридизации орбита-

лей. Теория Гиллеспи – отталкивание электронных пар валентной оболочки.

Строение ионов и молекул типа АХn. Валентные углы. Искаженные структуры.

Связь электронной структуры молекул с их геометрическим строением.

4. Молекулярные орбитали двухатомных молекул. Гомо- и гетероядерные

молекулы. Окраска и магнитные свойства молекул. Трехатомные линейные мо-

лекулы. Кратность ковалентной связи, σ- и π-связывание. Энергия и длина, по-

лярность и поляризуемость связи. Дипольный момент.


1. В чем коренное различие в природе ионной и ковалентной связи?

2. Вспомните четыре основные характеристики ковалентной связи. Какие из

них присущи также и ионной связи?



3. Может ли один и тот же элемент образовывать химические связи различ-

ных типов? Если да, то проиллюстрируйте свой ответ примерами.

4. Как можно оценить полярность химической связи?

5. Что такое электроотрицательность и в каких единицах она измеряется?

6. Как изменяются длина и прочность ковалентной связи с увеличением

кратности связи?

7. Какую химическую связь называют ионной? Между атомами каких эле-

ментов она возникает?

8. По какой причине ионную связь называют предельным случаем кова-

лентной связи?

9. Выполняется ли полностью электростатическая модель образования ион-

ной связи в кристаллах СsF, Сs2О, Сs3N?

Литература: [1, с. 17–34], [2, с. 30–48], [4, с. 16–25].

ТЕМА 6. Физические состояния веществ

1. Фазовые равновесия. Правило фаз. Однокомпонентные системы. Гомо-

генные и гетерогенные системы, фаза, компонент, составляющие вещества,

степень свободы. Уравнение состояния фазы.

2. Условия равновесия фаз. Правило фаз Гиббса и вариантность системы.

Фазовая диаграмма.

3. Диаграмма двукомпонентной системы. Конденсированные и неконденси-

рованные системы. Типы Т-х диаграмм двухкомпонентных конденсированных

систем: с эвтектикой, с образованием конгруэнтно и инконгруэнтно плавящих-

ся соединений с ограниченными и неограниченными областями твердых рас-

творов. Диаграмма растворимости – частный случай Т-х диаграммы конденси-

рованной системы соль – вода.

4. Экспериментальное исследование фазовых равновесий в одно-, двухком-

понентных системах. Использование методов физико-химического анализа для

построения фазовых диаграмм.




1. Что называется системой, фазой, компонентом, степенью свободы?

Как формулируется правило фаз Гиббса? При соблюдении каких условий

выведено уравнение Гиббса?

2. Как зависит вид уравнения Гиббса от числа параметров, определяющих

условия существования всей системы в целом?

3. Почему на р-Т диаграмме однокомпонентной системы кривая, отвечаю-

щая равновесию лед – жидкость, наклонена влево?

4. Почему на р-Т диаграмме однокомпонентной системы вблизи тройной

точки угол наклона кривой, отвечающей равновесию твердое – пар, больше уг-

ла наклона кривой, отвечающей равновесию жидкость – пар?

5. Что представляет собой фазовая диаграмма воды: (р-Т) – проекцию или

(р-Т) – сечение объемной р-у-Т диаграммы?

6. Докажите, что переход переохлажденная вода – лед есть процесс само-

произвольный.

Литература: [1, с. 148–165], [4, с. 92–105].

ТЕМА 7. Классификация и номенклатура химических веществ. Расчеты по химическим уравнениям

1. Основные классы неорганических веществ, их названия (номенклатура),

генетическая связь между ними.

2. Оксиды, классификация оксидов. Способы получения и свойства оксидов.

Пероксиды.

3. Основания, способы их получения и свойства. Щелочи, их получение,

свойства и применение.

4. Кислоты, их общие свойства и способы получения. Реакция нейтрализации.

5. Соли. Классификация солей (средние, кислые, основные, двойные, смешан-

ные, комплексные). Номенклатура солей, их химические и физические свойства.

6. Качественные задачи: составление химических переходов (уравнений ре-

акций) одних веществ в другие с использованием генетической связи между

классами соединений. Расчеты по химическим уравнениям.




1. Чем отличаются основные и кислотные оксиды с точки зрения строения

вещества?

2. Вступают ли в какие-либо реакции безразличные (несолеобразующие)

оксиды?

3. Существуют ли кислотные оксиды, не растворяющиеся в щелочах, и ки-

слотные оксиды, не реагирующие с кислотами?

4. К какому классу соединений относится вещество Н2О2? Какие Вы еще

знаете бинарные соединения элементов с кислородом, не относящиеся к классу

оксидов? Какие свойства они проявляют?

5. Эквивалентны ли понятия «основание» и «гидроксид»?

6. В каких основаниях – растворимых или нерастворимых в воде – прочнее

связь металл – кислород? По какому признаку можно обнаружить взаимодейст-

вие между гидроксидом натрия и соляной кислотой, если нет индикаторной

бумажки?

7. Что такое сила кислоты? Зависит ли степень диссоциации кислот от рас-

творителя?

8. Сравните определение кислоты в теории электролитической диссоциации

Аррениуса и в протолитической теории Бренстеда – Лаури. Приведите пример

кислоты Бренстеда, не являющейся кислотой в рамках теории электролитиче-

ской диссоциации.

9. Дайте определение соли. Имеет ли право на существование старинное

определение солей как продуктов взаимодействия между кислотами и осно-

ваниями?

10. Какие методы очистки загрязненных солей Вам известны?

Литература: [21], [25].

ТЕМА 8. Общие свойства растворов

1. Коллигативные свойства растворов. Понятие идеального раствора. Те-

пловые эффекты при растворении. Классификация растворов по агрегатному

состоянию.



2. Давление насыщенных паров над раствором. Закон Рауля и его термоди-

намическое обоснование. Крио- и эбулоскопия, криоскопические и эбулоско-

пические постоянные, криогидратная точка.

3. Явление осмоса и осмотическое давление. Термодинамическое обоснова-

ние закона Вант-Гоффа. Расчет молекулярных масс органических веществ на

основании свойств растворов.


1. Что такое растворы? Что такое идеальный раствор?

2. Какие свойства растворов называют коллигативными?

3. Как классифицируются растворы по агрегатному состоянию?

4. Из каких компонентов состоит жидкий раствор?

5. Что такое водные и неводные растворы?

6. Какие процессы протекают при растворении веществ в жидких раство-

рителях?

7. Что такое гидраты (сольваты) и гидратация (сольватация)?

8. Чему равен тепловой эффект растворения?

9. Что такое осмос?

10. Что такое диффузия?

11. Осмотическое давление. По какой формуле можно рассчитать осмотиче-

ское давление? Что такое обратный осмос и где он применяется?

12. По какой формуле вычисляется изменение температуры замерзания и

температуры кипения раствора?

13. Почему для растворов характерно более низкое давление пара, более

низкая температура замерзания и более высокая температура кипения, по срав-

нению с чистым растворителем?

14. Что показывает криоскопическая константа? Что показывает эбулиоско-

пическая константа? Что такое изотонический раствор?

15. Как определить относительную молекулярную массу растворенного ве-

щества, зная осмотическое давление раствора?

Литература: [1, с. 204–210], [2, с. 68–70], [4, с. 125–151].



ТЕМЫ 9, 10. Растворимость. Способы выражения концентрации растворов

1. Растворимость. Коэффициент растворимости. Зависимость растворимо-

сти веществ от их природы, температуры и давления. Насыщенные и ненасы-

щенные растворы. Перекристаллизация.

2. Выражения концентрации растворов: массовая, объемная, мольная доля;

молярная концентрация, нормальная концентрация, моляльность, титр.

3. Кристаллогидраты. Установление молекулярных формул кристаллогид-

ратов. Расчеты по их формулам. Примеры солей-кристаллогидратов, находя-

щих применение в технике и медицине: купоросы, квасцы, глауберова соль,

английская соль.


1. Что такое насыщенные растворы; ненасыщенные растворы; пересыщен-

ные растворы?

2. Что показывает коэффициент растворимости?

3. Как делятся вещества по растворимости? Приведите примеры.

4. От каких факторов зависит растворимость веществ?

5. Что показывают кривые растворимости?

6. Какие вещества называются кристаллогидратами? Приведите примеры.

7. Как отличается растворимость жидкостей, газов и твердых веществ?

8. Почему аммиак растворяется в воде лучше, чем азот?

9. Как влияет тип кристаллической решетки твердого вещества на его рас-

творимость в воде?

10. Почему пересыщенные растворы являются неустойчивыми системами?

11. Что такое центр кристаллизации?

12. Что такое разбавленный раствор; концентрированный раствор?

13. Что называется массовой долей растворенного вещества?

14. По каким формулам можно рассчитать массовую долю растворенного

вещества; массу раствора?

15. Что показывает молярная концентрация раствора? Единица измерения.



16. По какой формуле можно рассчитать молярную концентрацию раствора? 17. Что показывает нормальная концентрация раствора? Единица измерения. 18. Что показывает моляльность раствора? Единица измерения. 19. Что показывает титр раствора? Единица измерения. 20. Что показывает мольная доля раствора? Единица измерения Литература: [1, с. 210–218], [2, с. 70–77], [4, с. 125–151]

ТЕМА 11. Термодинамика

1. Общие понятия термодинамики: система, состояние системы, параметры состояния.

2. Первый закон термодинамики. Понятия: работа, теплота, внутренняя энергия, энтальпия. Тепловой эффект химической реакции. Закон Гесса. Тепло-та образования химических веществ. Стандартные условия. Энергия связи. По-нятие теплоемкости.

3. Второй закон термодинамики. Понятие энтропии. Условие самопроиз-вольного протекания процесса в изолированной системе.

4. Понятие энергии Гиббса и Гельмгольца. Направление самопроизвольного протекания процесса. Зависимость АО от температуры. Влияние энтальпийного и энтропийного фактора на изменение направления процесса.


1. Что такое внутренняя энергия вещества? Происходит ли ее изменение в химических реакциях?

2. В результате каких процессов внутренняя энергия системы увеличивает-ся? Какое различие между изменением внутренней энергии и энтальпии про-цесса? Какие параметры отражают это различие?

3. При длительном хранении некоторых веществ (например угля) в пыле-видном состоянии происходит их самовозгорание. Является ли процесс само-возгорания эндотермическим или экзотермическим?

4. Какая из модификаций углерода – алмаз или графит – более устойчива при обычных условиях?

5. Приведите примеры экзотермических и эндотермических реакций. Суще-ствует ли связь между типом химической реакции и её тепловым эффектом?



6. Определите, какие из следующих процессов экзотермические: а) переход кристаллического теллура в аморфный; б) переход карбина в графит; в) испаре-ние брома; г) испарение духов с поверхности тела.

7. Какими энергетическими эффектами сопровождается разрыв и образова-ние химических связей?

8. Где больше запас внутренней энергии: в топливе или продуктах его сго-рания? Имеется ли связь между внутренней энергией вещества и его реакцион-ной способностью?

9. Не нарушается ли при сгорании свечи закон сохранения массы и закон сохранения энергии, ведь горящая свеча выделяет тепловую и световую энер-гию, а сама, в конце концов, исчезает?

10. Приведите примеры самопроизвольных процессов сопровождающихся переходом системы из более упорядоченного в менее упорядоченное состояние.

Литература: [1, с. 116–142], [4. с. 57–90], [18].

ТЕМЫ 12, 13. Скорость химической реакции. Химическое равновесие. Катализ

1. Скорость химической реакции. Зависимость скорости реакции от приро-ды реагирующих веществ, концентрации и давления, температуры, катализато-ра. Закон действующих масс. Кинетические уравнения. Эмпирическое правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса.

2. Химическое равновесие, его динамический характер. Возможность сме-щения химического равновесия. Принцип Ле-Шателье – Брауна. Упражнения по определению направления смещения химического равновесия. Молекуляр-ность и порядок реакции.

3. Явление катализа, его физический смысл. Гомогенный и гетерогенный катализ. Примеры гомо- и гетерогенных каталитических процессов химической технологии.


1. Какие факторы влияют на скорость химической реакции? 2. Как выражается математически зависимость скорости химической реак-

ции от концентраций реагирующих веществ? Как называется это выражение?



3. Каков физический смысл константы скорости реакции? От каких факто-

ров она зависит, а от каких – нет?

4. Постоянна ли во времени скорость реакции, протекающей в замкнутой

системе при постоянной температуре?

5. Каков физический смысл энергии активации? Можно ли ее каким-либо

образом уменьшить или увеличить?

6. Реакция окисления оксида серы (IV) кислородом воздуха – экзотермиче-

ская. Почему она практически не идет ни при каких условиях?

7. Приведите примеры использования гомогенного и гетерогенного катали-

за в неорганической и органической химии.

8. Сформулируйте правила смещения химического равновесия в гомоген-

ных и гетерогенных реакциях.

9. Как изменятся величины константы скорости реакций нулевого, первого и

второго порядков при переходе от одной размерности концентрации к другой?

10. Как влияет катализатор на химическое равновесие? Какой катализ назы-

вается гомогенным? Приведите примеры. Какой катализ называется гетероген-

ным? Приведите примеры. Как объяснить с позиции теории активного ком-

плекса увеличение скорости гомогенной реакции в присутствии катализатора?

Как называются вещества, замедляющие скорость химической реакции? Фер-

ментативный катализ.

Литература: [1, с. 166–203], [4, с. 106–122], [19].

ТЕМЫ 14, 15. Растворы электролитов. Электролитическая диссоциация. Ионные реакции. Гидролиз солей.

1. Растворы электролитов. Электролитическая диссоциация. Механизм рас-

творения в воде веществ с ионной и полярной ковалентной связью. Сильные и

слабые электролиты. Степень диссоциации. Ионное произведение воды. Шкала

рН. Индикаторы.

2. Свойства кислот, оснований и солей в свете теории электролитической

диссоциации Аррениуса. Ионные уравнения реакций.

3. Гидролиз солей. Константа и степень гидролиза. Буферные растворы.




1. Во всех ли растворителях полярные молекулы могут диссоциировать на

ионы?

2. Как влияет концентрация электролита на степень его диссоциации?

3. Как, по-вашему, должна зависеть степень диссоциации от температуры?

Постарайтесь обосновать свой ответ.

4. Сравните электропроводность водных растворов органических и неорга-

нических веществ. С чем связано существующее различие? Сравните скорость

протекания реакций обмена со скоростью реакций разложения или замещения,

протекающих в водных растворах при комнатной температуре. Какие из пере-

численных реакций протекают быстрее?

5. Сформулируйте правило, по которому можно определить возможность

протекания необратимой реакции обмена.

6. Что такое ионные уравнения реакций? Что они показывают? Для чего

пользуются ионными уравнениями?

7. Напишите в сокращенной ионной форме уравнение реакции между гид-

рокарбонатом и гидроксидом натрия в водном растворе. Какой слабый электро-

лит образуется в результате этой реакции?

8. Почему сильные кислоты и основания вытесняют при реакциях более

слабые? А может ли пойти реакция в обратном направлении?

9. Даны два раствора одинаковой молярной концентрации – уксусной ки-

слоты и ацетата натрия. В каком из них выше содержание ацетат-ионов? Какую

окраску имеет индикатор – фенолфталеин – в водном растворе ацетата натрия?

Как изменяется эта окраска при нагревании?

10. Почему в таблице растворимости в некоторых клетках имеются прочер-

ки? Что происходит при попытке получить эти соли обменной реакцией в вод-

ном растворе?

11. Константа диссоциации угольной кислоты составляет 4,5·10–7, а уксус-

ной 1,8 · 10–5. Какая соль сильнее гидролизована в водном растворе – карбонат

натрия или ацетат натрия?



12. Почему раствор хлорида бария не изменяет цвет лакмуса и фенолфта-

леина?

13. Почему при гидролизе сульфита натрия не выделяется сернистая кисло-

та, а при гидролизе сульфата алюминия не осаждается гидроксид алюминия?

14. Какие соли подвергаются частичному гидролизу? Приведите примеры.

15. От каких факторов зависит гидролиз солей? Приведите примеры.

16. Что показывает степень гидролиза; константа гидролиза?

17. Что такое буферные растворы?

Литература: [1, с. 204–251], [2, с. 68–105], [4, с. 125–151].

ТЕМА 16. Типы химических реакций. Окислительно-восстановительные реакции

1. Классификация химических реакций по различным признакам: тепловому

эффекту, скорости, фазовому состоянию веществ, изменению степеней окисле-

ния химических элементов, использованию катализатора, числу вступающих и

получающихся веществ.

2. Реакции соединения, разложения, замещения, обмена. Особенности клас-

сификации химических реакций в органической химии.

3. Окислительно-восстановительные реакции, их классификация. Методика

определения стехиометрических коэффициентов в уравнениях окислительно-

восстановительных реакций. Важнейшие окислители и восстановители.


1. Дайте определение химической реакции с точки зрения строения вещества.

2. Чем обусловлен тепловой эффект химической реакции?

3. Назовите известные Вам типы химических реакций (с точки зрения числа

исходных веществ и продуктов реакции).

4. Сопоставьте тип химической реакции с ее тепловым эффектом. Удалось

ли Вам обнаружить закономерности?

5. Почему реакции обмена в растворах электролитов протекают с очень

большой скоростью?

6. Какие реакции называют окислительно-восстановительными? Как опре-



делить, является ли незнакомая Вам химическая реакция окислительно-восстановительной (ОВР)?

7. Как определить функции вещества в ОВР (может оно быть только окис-лителем, только восстановителем или же совмещать эти свойства)?

8. Приведите примеры важнейших окислителей и восстановителей в неор-ганической и органической химии.

9. Дайте классификацию известных Вам типов ОВР и проиллюстрируйте свой ответ примерами.

10. Что называется рядом стандартных электродных потенциалов? Как ис-пользовать его для определения направления ОВР?

Литература: [1, с. 251–284], [2, с. 59–67], [17].

ТЕМЫ 17, 18. Общие свойства металлов. Электрохимический ряд напряжений. Щелочные, щелочноземельные металлы. Металлы побочных подгрупп

1. Положение металлов в периодической системе химических элементов. Общее в строении атомов металлов. Металлическая связь.

2. Характерные химические свойства металлов. Общие способы получения металлов. Электрохимический ряд напряжений металлов.

3. Щелочные, щелочноземельные металлы. Свойства. Способы получения. Жесткость воды.

4. Металлы побочных подгрупп. Свойства. Способы получения. 5. Металлы и сплавы в технике.


1. В чем состоит общность химических свойств металлов? 2. В чем принципиальное отличие механизмов переноса электрического тока

у металлов и электролитов? 3. В какое время года потери энергии на линиях электропередачи меньше и

почему? 4. Что такое сверхпроводимость? Какие вещества и при каких условиях об-

наруживают этот эффект?



5. От каких факторов зависит положение того или иного металла в электро-химическом ряду напряжений?

6. Почему элементы первой группы главной подгруппы называются щелоч-ными металлами?

7. Почему щелочные металлы хранят в закрытых сосудах под слоем керосина? 8. Какой из щелочных металлов является самым мягким? Как изменяется

твердость в их ряду? 9. Чем объяснить, что металлический калий в атмосфере хлора самовозгора-

ется, а на воздухе окисляется гораздо медленнее? Литература: [1, с. 341–377], [2, с. 188–210, 221–292], [4, с. 191–199].

ТЕМА 19. Электролиз

1. Электролиз водных растворов и расплавов солей. Применение процессов электролиза в технике. Анодные и катодные процессы.

2. Законы электролиза. 3. Коррозия металлов и ее виды. Защита металлов от коррозии.


1. Что называется электролизом? 2. В каких случаях при электролизе водных растворов солей: а) на катоде выделяется водород; б) на аноде выделяется кислород; в) состав электролита не изменяется?

3. При электролизе водных растворов каких солей на катоде: а) восстанавливаются катионы металла; б) восстанавливаются катионы металла и катионы водорода из воды?

4. Изменится ли количество соли в растворе, если электролизу подвергнуть, применив нерастворимый анод, растворы следующих солей: Cu(NO3)2, Na 2СОз, КС1?

5. Изменится ли количество соли при электролизе водных растворов при растворимом аноде из никеля: СаСl2, NiSO4, Fe(NO3)2?

6. Что образуется в растворе у катода при электролизе растворимых солей

бария?



7. Что образуется на катоде при электролизе солей натрия, если анод медный?

8. Изменяется ли концентрация раствора серной кислоты в процессе элек-

тролиза?

9. В какой последовательности будут восстанавливаться катионы при элек-

тролизе их смеси одинаковой концентрации следующего состава: Zn2+, Нg2+,

Ni2+, Сг3+?

10. Почему не имеют смысла такие выражения: электролиз расплавленного

сульфата железа (III), электролиз расплавленного карбоната магния, электролиз

расплавленного нитрата ртути, электролиз спирта, электролиз сахара?

11. Какие виды коррозии Вы знаете и в чем их различие?

12. Назовите способы защиты от коррозии.

13. Анодным или катодным покрытием является олово для цинка, для железа?

14. Как протекает коррозия оцинкованного железа?

Литература: [1, с. 284–337], [2, с. 210–221], [4, с. 152–190].



2. Органическая химия

ТЕМА 20. Основные понятия и представления в органической химии. Классификация реагентов и реакций в органической химии

1. Основные положения теории химического строения А.М. Бутлерова. Хи-

мическое строение как порядок соединения атомов в молекулах. Зависимость

свойств веществ от их строения.

2. Электронная природа химической связи в молекулах органических соеди-

нений. Способы разрыва химических связей. Понятие о свободных радикалах.

3. Изомерия органических соединений, ее виды.

4. Классификация реагентов и реакции в органической химии.


1. Что легче определить для органических соединений: химический состав

или строение? Почему?

2. Почему у многих органических веществ молекулярные формулы не сов-

падают с простейшими? Как определяют молекулярные формулы?

3. Чем объясняется относительно невысокая термостойкость большинства органических веществ?

4. Очень часто у органических веществ одной и той же химической формуле соответствует несколько (а иногда и очень много) веществ. Как называется это явление? Объясните его причину.

5. Перечислите все известные Вам типы структурной изомерии. 6. Как повлияет на полярность химических связей в молекуле углеводорода

замена одного из атомов водорода на хлор? 7. Какие способы разрыва ковалентной химической связи вам известны? 8. Можно ли предсказать способ разрыва связи на основе данных об элек-

троотрицательности атомов? 9. Какие способы анализа органических соединений вам известны? Какой

группе способов исследователи отдают предпочтение? Почему? 10. Расскажите об известных Вам способах разделения смесей и методах

выделения органических веществ.



11. Изомеры и гомологи: что в этих веществах одинаковое и что разное? 12. Какие эффекты, возникающие вследствие взаимного влияния атомов в

молекулах органических веществ, вам известны? Литература: [1, с. 419–424], [2, с. 292–309].

ТЕМЫ 21, 22. Углеводороды

1. Предельные углеводороды (алканы), их электронное и пространственное строение. Метан. Номенклатура алканов, их химические и физические свойст-ва. Применение в технике. Предельные углеводороды в природе. Представле-ние о циклоалканах.

2. Этиленовые углеводороды (алкены), их электронное и пространственное строение. Номенклатура, изомерия, химические свойства. Правило Марковни-кова. Диеновые углеводороды; особенности химических свойств сопряженных диенов. Получение и применение в промышленности.

3. Ацетиленовые углеводороды, их электронное и пространственное строе-ние, номенклатура. Химические свойства алкинов: кислотные свойства, реак-ция Кучерова. Получение ацетилена карбидным способом и из метана, приме-нение ацетилена.

4. Ароматические углеводороды (арены). Бензол, электронное и простран-

ственное строение. Промышленное получение и применение бензола. Гомологи

бензола. Взаимное влияние атомов в ароматических соединениях.


1. Почему предельные углеводороды называют:

а) насыщенными; б) алканами; в) парафинами?

2. Почему число атомов водорода в молекулах предельных углеводородов

является четным?

3. С какими алканами и их производными Вы встречаетесь в повседневной

жизни?

4. Чем объясняется химическая инертность алканов?

5. Какие основные стадии можно выделить у реакции галогенирования ал-

канов? Почему для осуществления этой реакции требуется свет?



6. Почему при хлорировании этана и других предельных углеводородов

разрывается не связь С–С, а более прочная связь С–Н?

7. Как связаны между собой строение углеродного скелета алканов и их ре-

акционная способность? Какие углеводороды в связи с этим предпочтительнее

для использования в качестве моторного топлива: линейного или разветвленно-

го строения?

8. Какая химическая связь прочнее: одинарная или двойная? Как соотносит-

ся с этим то, что непредельные соединения характеризуются большей химиче-

ской активностью, чем насыщенные?

9. Какие углеводороды называются непредельными?

10. Какие химические реакции используются для установления непредель-

ности органических веществ?

11. Все процессы гидрирования непредельных углеводородов идут с выде-

лением тепла. Назовите причину этого явления.

12. Начиная с какого члена гомологического ряда этилена возможны:

а) структурная, б) геометрическая изомерия?



13. Возможно ли отличить с помощью характерных химических реакций:

а) бутан от изобутана, б) бутин-1 от бутина-2, в) бутин-1 от бутена-1, г) бутин-2

от бутена-2?

14. Какие противоречия существуют между структурной формулой Кекуле

и свойствами бензола?

15. Объясните строение бензола с точки зрения электронной теории.

16. Характерны ли для бензола и его производных реакции непредельных

соединений? Обладают ли какие-либо ароматические углеводороды способно-

стью обесцвечивать бромную воду?

17. В каком валентном состоянии (указать тип гибридизации электронных

орбиталей) находятся атомы углерода в молекулах бензола и циклогексана?

18. Сравните реакционную способность в реакциях замещения у:

а) бензола и метилбензола (толуола), б) бензола и нитробензола.

Укажите атомы бензольного кольца, участвующие в этих реакциях.

Литература: [1, с. 424–430, 439–446], [2, с. 302–364].

ТЕМЫ 23, 24. Гидроксипроизводные. Альдегиды и кетоны

1. Спирты первичные, вторичные, третичные. Номенклатура, строение, хи-

мические свойства одноатомных спиртов. Промышленные методы синтеза эта-

нола. Многоатомные спирты (этиленгликоль, глицерин), их особенности.

2. Простые эфиры, сравнение их свойств со свойствами изомерных им спиртов.

3. Фенолы. Строение одноатомных и многоатомных фенолов. Сравнение

свойств фенолов, алифатических и ароматических спиртов. Физические и хи-

мические свойства, способы получения и области применения фенола.

4. Альдегиды. Номенклатура, строение, физические и химические свойства.

Особенности карбонильной группы. Муравьиный и уксусный альдегиды, полу-

чение, применение. Понятие о кетонах.


1. Как изменяются температуры кипения спиртов в гомологическом ряду?

Какие спирты кипят при более высокой температуре – нормального строения

или с разветвленным углеродным скелетом? Попробуйте сравнить температуры



кипения первичных спиртов и изомерных им вторичных и третичных. Объяс-

ните выявленные закономерности.

2. Почему температуры кипения спиртов выше, чем температуры кипения

изомерных им простых эфиров?

3. Как введение галогена в молекулу спирта влияет на степень его диссо-

циации?

4. Растворение этанола в воде сопровождается выделением тепла и некото-

рым уменьшением объема. Чем можно объяснить эти эффекты?

5. Какие реакции протекают при нагревании этанола в присутствии серной

кислоты? Какие вещества при этом образуются? Можно ли как-то управлять

этими процессами?

6. Проанализируйте технологическую схему промышленного получения фе-

нола. Какое полезное вещество получают при этом наряду с фенолом? Как до-

бывали фенол прежде?

7. Почему фенол называют карболовой кислотой, ведь он не содержит ки-

слотную (карбоксильную) группу?

8. С чем связана относительно хорошая растворимость фенола в воде? Как

вы думаете, будет ли он растворяться в спирте?

9. Расположите вещества в ряд по увеличению кислотности: С6Н5ОН,

С2Н5ОН, СН3СООН, Н2О, Н2СО3.

10. К какой группе полимеров относится продукт поликонденсации фенола

и формальдегида? Приведите примеры пластических масс, получаемых из фе-

ноло-формальдегидных смол.

11. В каком агрегатном состоянии существуют низшие альдегиды при ком-

натной температуре? Свойственно ли карбонильным соединениям растворяться

в воде? Сравните свойства альдегидов с соответствующими свойствами спиртов.

12. Как влияет строение альдегида на способность вступать в реакции при-

соединения?

Литература: [1, с. 424–439], [2, с. 364–381].



ТЕМА 25. Карбоновые кислоты и их функциональные производные

1. Карбоновые кислоты. Номенклатура, строение, физические и химические

свойства. Строение карбоксильной группы, взаимное влияние карбоксильной

группы и углеводородного радикала. Предельные, непредельные ароматиче-

ские кислоты. Главные представители одноосновных карбоновых кислот: му-

равьиная (ее особенности), уксусная, стеариновая, олеиновая, бензойная. Фор-

мулы и названия важнейших карбоновых кислот и их кислотных остатков.

Примеры двухосновных кислот (щавелевая, фталевая) и оксикислот (молочная,

винная, салициловая).

2. Функциональные производные карбоновых кислот – ангидриды, хлоран-

гидриды, амиды. Сложные эфиры, их строение, химические свойства, изоме-

рия. Реакция этерификации. Кислотный и щелочной гидролиз сложных эфиров.


1. Чем обусловлены кислотные свойства карбоновых кислот?

2. Существует ли связь между длиной углеродной цепи в молекулах карбо-

новых кислот и их реакционной способностью?

3. Как влияет природа и положение заместителя на силу галогенкарбоновых

кислот? Какая кислота сильнее: уксусная, хлоруксусная или трихлоруксусная?

4. Приведите уравнения реакций, характеризующие особые свойства му-

равьиной кислоты. С чем связано ее отличие от других карбоновых кислот?

5. Перечислите известные Вам способы промышленного получения уксус-

ной кислоты. Какой из них содержит наименьшее число стадий? Укажите при-

родные ресурсы. используемые для осуществления этих процессов.

6. Как влияет на скорость реакции этерификации пространственное строение

и длина главной углеродной цепи в молекулах карбоновых кислот и спиртов?

7. Какие факторы влияют на химическое равновесие в реакции этерифика-

ции? Укажите технически доступные способы смещения данного равновесия в

требуемом направлении.

8. На каких реакциях основано качественное определение карбоксильной

группы?



9. Какие соединения образуются при электролизе водного раствора ацетата

калия?

10. Какое соединение получится при восстановлении водородом этановой

кислоты?

ТЕМА 26, 27. Полимерные материалы. Строение и свойства полимеров

1. Реакции полимеризации и поликонденсации.

2. Важнейшие физико-химические свойства полимеров. Классификация по-

лимерных соединений.

3. Пластические массы, их применение. Элементорганические полимерные

соединения. Каучуки.

4. Химические волокна (искусственные, синтетические). Поверхностные

покрытия и клеи.


1. Что такое высокомолекулярные соединения?

2. Объясните понятия: полимер, мономер, макромолекула, элементарное

звено.

3. Какая реакция называется реакцией полимеризации? Что такое степень

полимеризации?

4. Как определить средний молекулярный вес полимеров?

5. Назовите основные химические и физические свойства полиэтилена?

6. С какими углеводородами сходен полиэтилен и в чем именно?

7. Какие химические свойства полиэтилена обусловлены его строением?

8. Перечислите важнейшие применения полиэтилена и укажите, на каких

свойствах полимера они основаны? Чем отличается по составу и свойствам ви-

нилпласт и пластикат и какое применение они находят?

9. Как распознать полистирол среди других пластмасс?

10. На каких свойствах полистирола основаны его важнейшие применения?

11. Что такое пенопласты, как они получаются и где используются?

12. Чем отличаются по свойствам каучуки от пластмасс?

13. Какими особенностями каучука объясняется его эластичность?



14. Чем по строению и свойствам отличается каучук от резины?

15. Как практически обнаружить непредельный характер синтетического

каучука?

16. Чем принципиально поликонденсация отличается от полимеризации?

17. Какие высокомолекулярные соединения называются: а) термопластиче-

скими; б) термореактивными? Привести примеры.

18. Какие материалы вводятся в состав сложных пластмасс и с какой целью?

19. Назовите основные виды фенопластов, их свойства и применение.

20. К числу каких пластмасс (сложных или простых) относится полимети-

лакрилат?

21. Назвать пластмассы: а) прочные и легкие; б) прозрачные и нехрупкие;

в) наиболее химически стойкие; г) наиболее легкие.

22. Назвать пластмассы, применяющиеся в: а) электро- и радиотехнике;

б) машиностроении; в) самолетостроении; г) быту.

23. Что является сырьем для производства искусственных волокон?

24. В чем заключается сущность процесса получения искусственных волокон?

25. Чем отличается по составу, свойствам ацетатное волокно от других

волокон?

26. Какие существуют способы формирования химических волокон? Что в

них общего и что особенного? Указать, какие волокна называются: а) природ-

ными; б) химическими; в) искусственными; г) синтетическими.

27. При полимеризации молекулярный вес полимера равен сумме весов

образовавших его молекул. Имеет ли это место при поликонденсации? Ответ

поясните.

Литература: [1, с. 450–474], [2, с. 322–327, 336–338, 361–362, 388–390,

421–422].



3. Аналитическая химия

ТЕМА 28. Коллоидная химия

1. Поверхностные явления и адсорбция. Общие понятия об адсорбции. Ад-

сорбция на поверхности МИ; твердое – газ, жидкость – газ, твердое – жидкость.

2. Дисперсные системы, общие понятия, классификация.

3. Коллоидные растворы. Строение коллоидных растворов. Золи, гели и

твердые коллоиды. Методы получения коллоидных растворов. Свойства и при-

менение коллоидных растворов.


1. Какие бывают сорбционные процессы?

2. Как влияет температура на адсорбцию?

3. Какие количественные зависимости связывают понижение поверхностно-

го натяжения раствора с величиной адсорбции и с концентрацией раствора?

4. Какие бывают дисперсные системы?

5. Объясните механизм устойчивости коллоидных систем.

6. Что такое коагуляция? Какие способы коагуляции бывают?

Литература: [1, с. 426–451], [2, с. 371–388].



РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная:

1. Коровин, Н.В. Общая химия / Н.В. Коровин. – М. : Высшая школа, 1998,

2000, 2002. – 559 с.

2. Хомченко, Г.П. Общая химия / Г.П. Хомченко. – М. : Новая волна; Оникс,

1999.

3. Хомченко, Г.П. Задачи по химии / Г.П. Хомченко, И.Г. Хомченко. – М. :

Высшая школа, 1999.

4. Задачи и упражнения по общей химии: учеб.пособие / под ред. Н.В. Ко-

ровина. – 5-е изд. – М. : Высшая школа, 2004. – 255 с.

Дополнительная:

5. Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия / Н.С. Ахметов. – М. :


6. Кузьменко, Н.Е. Задачник по химии / Н.Е. Кузьменко, В.В. Еремин. – М. :

Экзамен, 1999.

7. Кузьменко, Н.Е. Начала химии / Н.Е. Кузьменко, В.В. Еремин,

В.А. Попков. – М. : Экзамен, 2001.

8. Рэмсден, Э.Н. Начало современной химии / Э.Н. Рэмсден. – Л. : Химия,

1986.

9. Степин, Б.Д. Неорганическая химия / Б.Д. Степин, А.А. Цветков. – М. :


10. Фримантл, М. Химия в действии / М. Фримантл. – М. : Мир, 1991.

11. Цитович, И.К. Курс аналитической химии / И.К. Цитович. – М. : Высшая

школа, 1994.

12. Глинка, Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии / Н.Л. Глинка. – Л. :

Химия, 1989.

13. Шиманович, И.Л. Химия: метод. указания, программа, решение задач,

программированные вопросы для самопроверки и контрольные задания для

студентов-заочников инженерно-технических (нехимических) специальностей

вузов / И.Л. Шиманович. – 2-е изд., испр. – М. : Высшая школа, 2001.



Методические материалы:

14. Строение атома и химическая связь: Индивидуальные задания по химии /

Т.А. Антипова, О.В. Кемер, Л.Ф. Еникеева. – Ульяновск : УлГУ, 2000. – 23 с.

15. Лабораторный практикум по химии: учеб.-метод. пособие. В 2 ч. Ч. 1 /

Л.Ф. Еникеева, О.В. Кемер, – Ульяновск : УВАУ ГА, 2001. – 36 с.

16. Лабораторный практикум по химии: учеб.-метод. пособие. В 2 ч. Ч. 2 /

О.В. Кемер. – Ульяновск : УВАУ ГА, 2001. – 12 с.

17. Окислительно-восстановительные реакции. Программированные инди-

видуальные задания: учеб. пособие / О.В. Кемер. – Ульяновск : Филиал МГУ

им. М.В. Ломоносова в г. Ульяновске, 1993. – 17 с.

18. Термохимия и химическое сродство: Индивидуальные задания по химии

для слушателей подготовительного отделения, абитуриентов, преподавателей

школ / О.В. Кемер. – Ульяновск, 2001. – 25 с. – (Школа абитуриента).

19. Химическая кинетика и равновесие: метод. рекомендации и индивиду-

альные задания по химии для слушателей подготовительного отделения, абиту-

риентов, преподавателей школ / О.В. Кемер. – Ульяновск, 2001. – 22 с. – (Шко-

ла абитуриента).

20. Химия. Программа. Методические указания. Контрольные задания /

сост. О.В. Кемер, Л.Г. Шумихина. – Ульяновск : УВАУ ГА, 2002.

21. Общая химия с компьютерным приложением: тесты / сост. О.В. Кемер,

Л.Г. Шумихина. – Ульяновск : УВАУ ГА, 2005. – 141 с.

22. Сборник задач по общей химии: учеб.-метод. пособие / О.В. Кемер,

Т.А. Антипова. – Ульяновск, УВАУ ГА, 2005. – 80с.

23. Химическая посуда: метод. указания по выполнению лабораторных ра-

бот / сост. О.В. Кемер, В.Р. Хаертдинова. – Ульяновск : УВАУ ГА, 2006. – 28 с.

24. Методика решения задач: учеб. пособие / О.В. Кемер, Т.А. Антипова. –

Ульяновск : УВАУ ГА, 2007.

25. Неорганические вещества: учеб. пособие / О.В. Кемер, Т.А. Антипова. –

Ульяновск : УВАУ ГА, 2003.

26. Индивидуальные задания по химии. Общие свойства металлов: метод.

указания / сост. О.В. Кемер, Т.А. Антипова. – Ульяновск : УлГУ, 2000.



27. Лабораторные работы по аналитической химии: учеб.-метод. пособие.

В 3 ч. / сост. О.В. Кемер, Л.Г. Шумихина, Е.В. Беляев. – Ульяновск : УВАУ ГА,

2003. – Ч. 3.



Documents

Кафедра естественно научных дисциплинvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_9.pdfГ я7 Х 46 Рецензент: заведующая кафедрой