WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 10 |
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ _ _ И.С.Михайлова, Д.Л.Хотемлянская, Т.Л.Луканина, Павлова Н.В.

Химия Индивидуальные задания для студентов I курса нехимических специальностей Учебно-методическое пособие Санкт-Петербург 2007 1 НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ УДК 661.185.5 ББК Г Михайлова И.С., Хотемлянская Д.Л., Луканина Т.Л. Индивидуальные задания для студентов I курса нехимических специальностей ГОУВПО СПбГТУРП.СПб., 61 с.

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов I курса нехимических специальностей. Пособие составлено в соответствии с разработанными программами по общей химии, содержит оригинальные задания по всем основным темам общей химии. Пособие позволит каждому учащемуся показать свои знания в решении заданий.

Каждому разделу задач предшествует краткое теоретическое введение с примерами и решениями.

Рецензенты: канд. хим. наук, доцент кафедры аналитической химии СПб ГТУРП Г.Ф.Пругло.

Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом университета в качестве учебно-методическое пособия.

Редактор и корректор Т.А.Смирнова Техн. редактор Л.Я.Титова _ Подп. к печати 14.11.06. Формат 60х84/16.Бумага тип.№ 3.

Печать офсетная. Объем 4,25 печ.л., 4,25 уч.-изд.л. Тираж 200 экз.

Изд.№ 43. Цена “C.” Заказ.

========================================================= Ризограф ГОУВПО Санкт-Петербургского государственного технологического университета растительных полимеров, 198095, СПб., ул.Ивана Черных, 4 ГОУВПО Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров, 2007 © Михайлова И.С., Хотемлянская Д.Л., Луканина Т.Л.,НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Введение В настоящее время при разработке методики по изучению естественно - научных дисциплин в высшей школе уделяют большое внимание самостоятельной работе студентов. Значительную часть времени в государственных стандартах по дисциплинам “Общая химия” и “Химия” для студентов нехимических специальностей обучающихся на факультетах МАП, ТЭ, АСУТП отдано индивидуальной работе студентов.

Предлагаемое учебно - методическое пособие входит в учебнометодический комплекс по химическому образованию учащихся в высшем учебном заведении. В пособии представлены индивидуальные задания для самостоятельной работы студентов, выполнение которых поможет учащимся в освоении данной дисциплины. Задания составлены в строгом соответствии с государственным стандартом. В пособии нашли отражение следующие темы общей химии: “Классы неорганических соединений”, “Способы выражения концентраций растворов”, “Строение атома. Химическая связь”, “Основные закономерности протекания химических процессов”, “Растворы электролитов”, “ Окислительно-восстановительные процессы и основы электрохимии”. Перед заданиями кратко изложены основные теоретические вопросы перечисленных выше тем. Большое внимание уделено решению типовых задач, примеры которых представлены в каждом разделе.

В конце каждого раздела приведена таблица вариантов заданий.

В заключении пособия приведен библиографический список, который поможет студентам первого курса в изучении курса химии.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Используемые обозначения Z – эквивалент вещества, моль, Э – эквивалентная масса вещества, моль/л, (С) - массовая доля вещества (процентная концентрация), %, доли вещества, СМ – молярная концентрация, моль/л, СН – нормальная (эквивалентная) концентрация, моль/л, V – объем, л, мл, – плотность раствора, г/мл, г/см3, Н0298 – стандартная энтальпия процесса, кДж, S0298 – стандартная энтропия процесса, Дж/К G0298 – стандартная энергия Гиббса, кДж, Eа – энергия активации, кДж (ккал/моль), 1ккал = 4,19 кДж, Кс, Кр – константы равновесия химического процесса, k – константа скорости реакции, с-1, I – ионная сила раствора, а – активная концентрация, моль/л, - степень диссоциации, %, рН – водородный показатель рOН – гидроксильный показатель, - электродный потенциал, В, R – универсальная газовая постоянная, (8,3143 Дж/моль·К), Т – абсолютная температура, F – число Фарадея (96500 моль/Кл), n – число отданных или принятых электронов, НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ I. Классы неорганических соединений Классификация неорганических соединений К важнейшим неорганическим соединениям относятся оксиды, кислоты, основания и соли.

Оксиды Оксидами называются соединения двух элементов, одним из которых является кислород. Например: Na2O, MgO, SO3, CO.

Классификация оксидов По химическим свойствам оксиды подразделяются на солеобразующие и на несолеобразующие (безразличные). К несолеобразующим относятся CO, N2O, NO. Солеобразующие оксиды способны вступать во взаимодействие с другими оксидами, кислотами, основаниями, образуя соли.

Солеобразующие оксиды делятся на кислотные (ангидриды), основные и амфотерные. Соединяясь с водой прямым или косвенным путем, они образуют соединения, называемые гидратами оксидов:

SO2 + H2O H2SOCaO + H2O Ca(OH)2.

Гидраты кислотных оксидов называются кислотами, а гидраты основных оксидов – основаниями (гидроксидами).



Кислотными оксидами называют оксиды, взаимодействующие с основными оксидами или основаниями с образованием солей. Например: SO3, P2O5, Cl2O7.

SO2 + CaO CaSOCl2O7 + 2NaOH 2NaClO4 + H2O.

Следует отметить, что к кислотным оксидам относятся также соединения, образованные металлами, находящимися в высшей степени окисления, например, V2O5, CrO3, MoO3, WO3, MnO3, Mn2O7.

Основные оксиды – это такие оксиды, которые вступают во взаимодействие с кислотными оксидами или кислотами, образуя соли.

Na2O + CO2 Na2COMgO +2HCl MgCl2 + H2O.

Амфотерные оксиды - оксиды, которые в зависимости от условий могут вступать в реакцию солеобразования и с кислотами и с основаниями.

Амфотерные соединения образуют элементы главных подгрупп, которые расположены на диагонали Be – Ge и далее на вертикали Ge – Pb. Правее вертикали Ge – Pb амфотерные оксиды образуют мышьяк (As) и сурьма (Sb) в состоянии окисления +3; левее этой вертикали – галлий (Ga) и индий (In).

Таким образом, амфотерными являются оксиды главных подгрупп: BeO, Al2O3, As2O3, GeO2, GeO, SnO2, SnO, PbO2, PbO, Sb2O3, Ga2O3, In2O3; из побочных подгрупп следует знать: ZnO, Cr2O3, Fe2O3, Mn2O3, MnO2.

Bi2O3 - основной оксид. В остальном в главных подгруппах правее и выше элементов с амфотерными оксидами в Периодической таблице Д.И. Менделеева расположены элементы, имеющие кислотные оксиды, левее и ниже – основные оксиды.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Для того, чтобы доказать амфотерные свойства соединения, необходимо привести минимум две реакции с киcлотой и основанием, например:

ZnO + 2HCl ZnCl2 + H2O ZnO + 2NaOH + H2O Na2[Zn(OH)4].

Кислоты С точки зрения теории электролитической диссоциации кислотой называется соединение, при диссоциации которого образуется только катион водорода Н+. Так, HNO3 – азотная кислота – отдает в раствор один ион водорода и ион кислотного остатка NO3-. Под кислотным остатком подразумевается та часть кислоты, которая остается после отдачи ионов Н+. Заряд кислотного остатка равен алгебраической сумме степени окисления атомов, входящих в состав кислотного остатка.

По составу все кислоты можно классифицировать следующим образом:

1. По числу ионов водорода, способных замещаться на иoны металла с образованием солей. Различают кислоты одноосновные, содержащие один ион водорода (HCl, HNO3, HMnO4), и многоосновные, содержащие два или более ионов водорода (H2SO4, H3PO4).

2. По наличию кислорода кислоты подразделяются на кислородсодержащие (HNO3, HClO4) и бескислородные (H2S, HBr).

3. По способности присоединять разное количество молекул воды, образуя при этом мета-, орто- и пироформы кислот.

Оксиды элементов VI и VII группы, как правило, присоединяют только одну молекулу воды. Кислотные оксиды элементов III, IV и V (исключение N2O5) могут соединяться с одной, двумя или тремя молекулами воды.

Например: B2O3 + H2O 2HBO2 – метаборная кислота.

4. По способности диссоциировать в водных растворах кислоты делятся на сильные (HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HClO4, HMnO4) и слабые - все остальные.

Основания Основанием с точки зрения теории электролитической диссоциации является соединение, которое диссоциирует с образованием только аниона гидроксогруппы OH-, например, NaOH или Zn(OH)2, который диссоциирует ступенчато, с постепенным отщеплением двух гидроксогрупп.

По растворимости в воде все основания делятся на растворимые в воде, называемые щелочами, к ним относятся основания щелочных и щелочноземельных металлов (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Ca, Sr, Ba, Ra), а также гидроксид аммония NH4OH и все остальные гидроксиды.

По способности диссоцировать в водных растворах все основания делятся на сильные и слабые.

Сильные основания – гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2, Sr(OH)2.

Например: NaOH Na+ + ОН.

Все остальные гидроксиды - слабые, их диссоциация протекает ступенчато Например: Mg(OH)2 MgOH+ + OH MgOH+ Mg2+ + OH НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Соли С точки зрения электролитической диссоциации соли это электролиты при диссоциации которых образуется только катион металла и анион кислотного остатка.

Любую соль можно рассматривать как продукт реакции между кислотой и основанием. Соли в зависимости от состава бывают нормальные (средние), кислые и основные.

Нормальные соли можно рассматривать, как продукты полного замещения ионов водорода в молекуле кислоты на металл, либо как продукт полного замещения гидроксид – ионов ОН- на ионы кислотного остатка. Нормальная соль CaSO4 может рассматриваться как продукт замещения обоих ионов водорода в молекуле H2SO4 ионом Са2+, либо как продукт замещения обоих гидроксид – ионов в молекуле Ca(OH)2 ионом кислотного остатка.

Кислые соли образуются при неполном замещении атомов водорода в молекуле кислоты на металл. Например, кислая соль угольной кислоты NaHCO3.

Двухосновные кислоты H2CO3, H2SO3 образуют один тип кислых солей, в состав которых входят однозарядные отрицательные ионы HCO3-, HSO3-.

Общее количество кислых солей, которое может быть образовано многоосновными кислотами на единицу меньше чем число атомов водорода в молекуле кислоты.

Одноосновные кислоты, такие как HNO3, HCl кислых солей не образуют.

Основные соли образуются неполным замещением гидроксид - ионов OH- ионами кислотных остатков. Так, в случае замещения только одного гидроксид иона в молекуле гидроксида магния кислотным остатком NO3- образуется основная соль MgOHNO3.





По аналогии с кислыми солями число основных солей образованных основанием на единицу меньше, чем число ионов гидроксогруппы в составе основания.

Пример1. Составить химические и графические формулы нормальной, кислой и основной соли, которые могут быть образованы Cu(OH)2 и H2SO3.

Решение. Нормальная соль образована ионами Cu2+ и SO32- и имеет формулу CuSO3. Кислая соль состоит из иона Cu2+ и однозарядного кислотного остатка HSO3- и имеет состав Cu(HSO3-)2.

Формула основной соли, образованной ионами СuOH+ и SO32- имеет вид:

(СuOH)2SO3. Ниже приведены химические реакции получения солей.

Cu(OH)2 + H2SO3 CuSO3 + 2H2O, Cu(OH)2 + 2H2SO3 Cu(HSO3-)2 + 2H2O, 2Cu(OH)2 + H2SO3 (СuOH)2SO3 + 2H2O.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ II. Эквивалент. Закон эквивалентов.

Эквивалентом вещества называется такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает один моль атомов водорода в химических реакциях.

Закон эквивалентов: массы взаимодействующих веществ пропорциональны их эквивалентным массам.

Эквивалентной массой называется масса 1 эквивалента вещества, выраженная в г/экв. или в г/моль.

На основе закона эквивалентов можно вывести формулу для вычисления эквивалентных масс сложных веществ.

MСОЕД.

ЭСОЕД. =, где n зависит от класса неорганического соединения.

n Для оксидов n =число атомов элемента умноженное на валентность элемента.

Для кислот n = основности кислоты (число атомов водорода).

Для оснований n = число гидроксогрупп.

Для соли n = число атомов металла умноженное на валентность металла.

Пример1. Определить массу гидросульфата натрия, образующегося при нейтрализации серной кислотой раствора, содержащего 8 г NaOH.

Решение. Из закона эквивалентов следует, что при решении любой задачи нет необходимости знать как проходит реакция, а тем более как выглядит уравнение химических реакции. Нам нужно знать массу одного из реагирующих веществ. Значение эквивалентной массы можем вычислить по приведенным выше выражениям.

Определим эквивалентную массу гидроксида натрия. Эm(NaOH)=M(NaOH)/1=г/моль. Следовательно, число эквивалентов NaOH, которое принимает участие в реакции, составляет Z = 8/40 =0,2 моль.

M NaHSOЭквивалентная масса соли гидроксида натрия ЭNaHSO = =120 г/моль.

ЭNaOH mNaOH Согласно закону эквивалентов =, отсюда следует, что ЭNaHSO mNaHSO 4 mNaOH mNaHSO = ЭNaHSO = Z ЭNaHSO = 0,2120 = 24 г.

4 4 ЭNaOH Пример 2. При соединении 5,6 г железа с серой образовалось 8,8 г сульфида железа. Найти эквивалентную массу железа Э(Fe) и его эквивалент, если известно, что эквивалентная масса серы равна 16 г/моль.

Решение: Из условия задачи следует, что в сульфиде железа на 5,6 г железа приходится 8,8-5,6=3,2 г серы. Согласно закону эквивалентов:

5,6 г (Fe) - 3,2 г (S) Э (Fe) - 16 г/моль, где 16 г/моль – эквивалентная масса серы.

Следовательно: Э(Fe)=5,6·16/3,2=28 г/моль.

Масса одного моля железа равна 56 г. Поскольку эквивалентная масса железа 28 г/моль, эквивалент железа Z=1/2 моль.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ При решении задач, с участием газообразных соединений, целесообразно пользоваться значением эквивалентного объема.

Эквивалентным объемом называется объем, занимаемый при данных условиях 1 эквивалентом вещества.

Vm 22,4 Vm 22,Vэ(Н2 ) = = =11,2 л/моль, Vэ(O2 ) = = = 5,6 л/моль.

12 2 22 Пример 3. Некоторое количество металла, эквивалентная масса которого равна 28 г/моль, вытесняет из кислоты 0,7 л водорода, измеренного при нормальных условиях. Определить массу металла.

Решение. Согласно закону эквивалентов, VН mMe VН 0,2 =, отсюда следует что, mMe = ЭMe = 28 =1,75 г.

ЭMe VЭ (Н2 ) VЭ (Н2 ) 11,Задания к разделам I, II Написать реакции образования кислых, основных и средних солей, полученных при взаимодействии предложенных кислоты и основания.

Полученые соли назвать. Написать их графические формулы:

1.Сернистая кислота + гидроксид хрома(III).

2.Серная кислота + гидроксид магния.

3.Селеновая кислота + гидроксид алюминия.

4.Хромовая кислота + гидроксид железа(II).

5.Угольная кислота + гидроксид натрия.

6.Ортофосфорная кислота + гидроксид калия.

7.Пирофосфорная кислота + гидроксид цезия.

8.Марганцевая кислота + гидроксид никеля(III).

9.Азотистая кислота + гидроксид висмута(III).

10. Азотная кислота + гидроксид железа(III).

11.Сероводородная кислота + гидроксид магния.

12.Хлороводородная кислота + гидроксид олова(IV).

13.Хлорная кислота + гидроксид железа(III).

14.Ортомышьяковая кислота + гидроксид калия.

15.Сероводородная кислота + гидроксид бария.

16.Метакремниевая кислота + гидроксид стронция.

17.Хлорноватистая кислота + гидроксид хрома(III).

18.Ортокремниевая кислота + гидроксид калия.

19.Дихромовая кислота + гидроксид висмута(III).

20.Метаоловянная кислота + гидроксид стронция.

21.Марганцовистая кислота + гидроксид железа(II).

22.Борная кислота + гидроксид бария.

23.Метафосфорная кислота + гидроксид никеля(III).

24.Хлористая кислота + гидроксид алюминия.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 10 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.