Химия : современный курс для подготовки к ЕГЭ

Абитуриент


А.С. ЕГОРОВ





                ХИМИЯ




Современный курс для подготовки к ЕГЭ

Издание тринадцатое

□ Теоретические основы
□ Задания разных типов с ответами и решениями
□ Упражнения и задачи
□ Тесты для самоконтроля



РОСТОВ-на-ДОНУ
Феникс
2013

УДК 373.167.1:54
БбК 24я729
КТК 444
    E39











     Егоров А.С.
Е39 Химия : современный курс для подготовки к ЕГЭ / А.С. Егоров. — Изд. 13-е. Ростов н/Д : Феникс, 2013. — 699 с. — (Абитуриент).

         ISBN 978-5-222-21137-3

         Настоящее пособие содержит теоретические основы курса химии в объеме, предусмотренном программами для углубленного изучения химии в средних общеобразовательных учебных заведениях, и соответствует требованиям, предъявляемым на едином государственном экзамене по химии.
         Для развития навыков в использовании теоретических знаний в пособии приводится большое число практических заданий с эталонами решений, а также 220 тестовых заданий с выбором ответа по всем изучаемым разделам курса.
         В пособии рассматриваются вопросы, связанные с ролью химии в биологии и медицине.
         Рекомендуется учащимся 10—11-х классов и слушателям факультетов довузовской подготовки, готовящимся к сдаче единого государственного экзамена по химии и поступлению в химические, медицинские и биологические высшие учебные заведения.


УДК 373.167.1:54
ББК 24я729

ISBN 978-5-222-21137-3


                      © Егоров А.С., 2012
                      © Оформление: ООО «Феникс», 2013

ПРЕДИСЛОВИЕ




   Одной из основных идей модернизации средней общеобразовательной школы в нашей стране является введение в 10-11-х классах профильного обучения, которое, по сути, должно представлять собой довузовский этап профессиональной подготовки.
   Задача профильного обучения по химии — устранение разрыва между традиционным школьным курсом химии и химическими дисциплинами, преподаваемыми в химических, биологических и медицинских вузах.
   Такая же задача ставилась при подготовке данного пособия, поэтому оно адресовано в первую очередь учащимся химических и медико-биологических классов школ, гимназий и лицеев.
   Пособием могут воспользоваться также слушатели факультетов довузовской подготовки, открытых в большинстве вузов. Поскольку книга составлена таким образом, что дает возможность изучать химию «с нуля», его могут использовать и те, кто по тем или иным причинам не имеет базовых знаний по химии.

3

   Эта книга также рекомендована всем, кто готовится к сдаче единого государственного экзамена (ЕГЭ) по химии.
   В данном пособии предпринята попытка изложить курс химии немного по-новому, отказаться от некоторых существующих догм, но в то же время сохранить все то ценное, что накоплено в методике преподавания химии.
   Пособие содержит теоретические основы курса химии в объеме, предусмотренном школьными программами для углубленного изучения. При разработке пособия особое внимание обращалось на те вопросы, которым традиционно уделяется недостаточное внимание в школьном курсе.
   Значительное место в пособии занимает информация, связанная с ролью химии в биологии и медицине.
   Каждый раздел завершается материалом для повторения. Он включает определения важнейших терминов и понятий, формулировки законов, принципов и правил, перечень качественных, именных и других реакций.
   Большинство разделов содержит типовые задачи и упражнения с эталонами решений, среди которых достаточно много заданий нестандартного характера.
   Настоящее издание пособия отличается от предыдущих тем, что каждый параграф дополнен вопросами, упражнениями и задачами для самостоятельной работы. Среди них есть и такие, которые требуют творческого подхода, поиска нужной информации в энциклопедиях, интернете и т.д.
   Большое число заданий по содержанию и по форме аналогичны тем, что предлагаются на едином государственном экзамене по химии.
   В конце книги содержатся тесты с выбором ответа по всем изучаемым разделам. К каждому разделу предла

4

гается два варианта по 10 тестовых заданий — более простой и более сложный.
   С более традиционным изложением курса химии, чем в настоящем пособии, вы можете ознакомиться в «Репетиторе по химии. Под редакцией А.С. Егорова». Ростов н/Д: Феникс, 2013 (и более ранние издания).
   Для ускоренного повторения курса химии рекомендуем вам пособие А.С. Егорова и Г.Х. Аминовой «Химия. Экспресс-репетитор для поступающих в вузы». Ростов н/Д: Феникс, 2013.

  Часть 1. ОБЩАЯ ХИМИЯ






  1.1. СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА_____



    1.1.1. Что изучает химия
   Химия является одной из естественных наук, т. е. наук о природе.
•   Химия изучает вещества, их строение, свойства и превращения.
•   Превращения одних веществ в другие называются химическими реакциями.
   Таким образом, «вещество» и «химическая реакция» — основополагающие понятия в химии.
   Человек и окружающий его мир (живая и неживая природа) состоят из большого числа различных веществ. Например, важнейшими веществами, которые входят в состав организма человека, являются вода, соединения кальция — основа костной ткани, а также жиры, белки и углеводы. Земная атмосфера — это воздух, представляющий собой смесь газообразных веществ (-78% азота, -21% кислорода и около 1% других газов).
   В своей повседневной жизни и профессиональной деятельности человек использует огромное число различных веществ. Среди них есть такие, которые в готовом виде встречаются в природе, например, вода, природный газ, поваренная соль, мел, песок, золото и др. Однако гораздо большее число практически важных веществ получают из природных веществ в результате их химичес

6

ких превращений. Например, железо получают из природного железняка, осуществляя в доменных печах соответствующие реакции; спирт образуется из глюкозы в результате химического процесса брожения и т. д.
   Проводя те или иные химические превращения, получают разнообразные полимерные материалы (пластмассы, волокна, каучуки и др.), минеральные удобрения, стекло, цемент и т. д. Общее число известных в настоящее время веществ составляет несколько миллионов, и это число с каждым днем увеличивается благодаря деятельности химиков всего мира, занимающихся синтезом новых веществ.
   Каждое вещество имеет определенные физические свойства.
   Важнейшими физическими свойствами вещества являются его агрегатное состояние, плотность, растворимость, температура плавления, температура кипения, цвет, вкус, запах и др.
   Некоторые из этих свойств не требуют особых объяснений. Скажем, вы знаете, что сахар хорошо растворяется в воде, а мел практически не растворяется, а также, что чистая вода — это вещество без цвета, вкуса и запаха, которое имеет плотность 1 г/см³ (т. е. масса 1 см³ воды равна 1 г). Вам известно, что жир плавает на поверхности воды, значит, его плотность меньше 1 г/см³, а мел опускается на дно стакана с водой, т. е. его плотность больше 1 г/см³.
   Рассмотрим более подробно такие физические свойства, как агрегатное состояние, температуры плавления и кипения.
   Из курса физики вам уже знакомы три агрегатных состояния веществ: твердое (Т), жидкое (Ж) и газообразное (Г). При обычных условиях различные вещества находятся в разных агрегатных состояниях.
   Примерами твердых веществ являются алюминий, поваренная соль, сахар, мел, сода. Широко известные жидкие вещества: вода, спирт, глицерин, серная кислота; газообразные вещества: кислород и азот (важнейшие компоненты воздуха), углекислый газ, метан, ацетилен, водород.
   Любое вещество при изменении условий (например, температуры) может переходить из одного агрегатного

7

состояния в другое. Например, вода кипит при 100 °C и при этом переходит в пар (газообразное состояние), а при 0 °C замерзает и превращается в лед (твердое состояние):

ЛЕД t° ЖИДКАЯ t° ВОДЯНОЙ
        ВОДА       ПАР  

<0 °C

0 °C + 100 °C

>100 °C

   Газ кислород при охлаждении до -183 °C (температура кипения Ткип) переходит в жидкое состояние, а при -218,8 °C (температура плавления Тпл) — в твердое:


     ТВЕРДЫЙ   t“  ЖИДКИЙ     t“    ГАЗ
КИСЛОРОД < К КИСЛОРОД < К КИСЛОРОД

<-218,8 “С

-218,8 С : -183 “С

>-183 “С

   Температура плавления — это температура, при которой вещество переходит из твердого в жидкое агрегатное состояние (или наоборот). Температура кипения — это температура, при которой вещество переходит из жидкого в газообразное состояние (или наоборот).
   Агрегатные переходы веществ — это пример так называемых физических явлении. Принципиально важно подчеркнуть, что в результате физических явлений не образуются новые вещества.
   Но, как уже говорилось выше, одни вещества могут превращаться в другие , вступая в те или иные химические реакции.
   Вещества, которые вступают в химическую реакцию, называют исходными веществами, или реагентами. Вещества, которые образуются в результате реакции, называют продуктами реакции.
   Способность вещества участвовать в тех или иных химических реакциях называется химическими свойствами этого вещества.
   Например, водород горит в кислороде с образованием воды и выделением большого количества теплоты (Q):


Водород + Кислород — Вода + Q


8

    С одной стороны, эта реакция — пример химических свойств водорода (т. е. его способности превращаться в воду при взаимодействии с кислородом), с другой — это пример химических свойств кислорода (т. е. его способности превращаться в воду при соединении с водородом).


Дополнительный материал
    Первые сведения о химических превращениях относятся к древним временам. Такие ремесла, как выплавка металлов, стеклоделие, крашение тканей и др., позволяли людям накапливать факты и приемы, которые легли в основу практической химии.
    В III—IV вв. зародилась алхимия, задачей которой было превращение неблагородных металлов в благородные (золото, серебро). Разумеется, все усилия алхимиков остались бесплодными, однако приобретенные ими практические навыки впоследствии оказались весьма полезными. Именно алхимики изобрели многие приборы, используемые до сих пор в химических исследованиях, приготовили некоторые важнейшие кислоты, соли и оксиды, описали способы разложения руд и минералов и т. д.
    В рамках алхимических исследований возникло также особое медицинское направление — ятрохимия (от гр. ятрос — врач), основателем которой был немецкий врач и естествоиспытатель Парацельс (1493—1541). Работы ятрохимиков положили начало внедрению химических препаратов в медицину.
    Во второй половине XVII в. английский химик и физик Роберт Бойль сформулировал первое научное определение химического элемента, ввел в химию экспериментальный метод, положил начало химическому анализу.
    Период превращения химии в подлинную науку завершился во второй половине XVIII в., когда великим русским ученым М.В. Ломоносовым (1711—1765) и знаменитым французским химиком А. Лавуазье (1743—1794) независимо друг от друга был сформулирован закон сохранения массы веществ при химических реакциях.
    В начале XIX в. английский химик и физик Джон Дальтон заложил основы химической атомистики, а итальянский ученый А. Авогадро ввел понятие «молекула». Эти атомно-молекулярные представления утвердились в науке лишь в 60-х гг. XIX в. Тогда же А.М. Бутлеров создал теорию строения химических соединений, а Д.И. Менделеев открыл периодический закон и составил периодическую систему химических элементов. С этого начался современный этап развития химии.
    Без химии немыслима вся современная цивилизация. Химия кормит, поит, одевает, обувает, строит, добывает полезные ископаемые, позволяет создавать вещества и материалы, которых не знала природа. В содружестве с другими естественными науками химия помогает все глубже познавать тайны мироздания.


9

Вопросы и упражнения

1. Какие из следующих явлений являются химическими, а какие — физическими:
   а) таяние льда;
   б) фотосинтез;
   в) испарение воды;
   г) плавление олова;
   д) коррозия металлов?
2. Какие физические свойства ртути обусловливают ее использование в термометрах?
3. Почему большинство металлов находятся в земной коре не в свободном состоянии (т. е. в виде простых веществ), а в составе различных соединений с другими элементами?
4. Какое физическое свойство льда обусловливает его образование на поверхности, а не на дне водоемов?
5. Для использования в качестве удобрения природный фосфат кальция Са₃(РО₄)₂ превращают в дигидрофосфат кальция Са(Н₂РО₄)₂. Различие этих веществ в каком физическом свойстве обусловливает необходимость указанного превращения?
6. Почему очищенную от примесей воду называют дистиллированной? На чем основан метод ее получения?
7. Пользуясь данными таблицы, укажите, в каком агрегатном состоянии находятся при температуре 25 °С включенные в эту таблицу вещества:

Вещество   Аммиак Азотная кислота Бром  Йод  Фосфор
тпл. (°с)  -77,8    -41   ,6      -7,3 113,6  44,1 
Ткип. (°C) -33,4       82 6       59,2 185,6  257  

8. Как изменяется агрегатное состояние указанных в таблице веществ при их охлаждении от 100до0 °С?

Вещество   Ацетон Бензол Глицерин Уксусная Нафталин
                                  кислота          
Тпл. (°C)  -94,6   5,5     17,9     16,8     80,3  
Ткип. (°C)  56,2   80,1    290     118,1     218   

9. Вода, бензол и ртуть — три жидкости, которые не смешиваются друг с другом. Будучи налиты в стакан, они образуют три слоя, как показано на рисунке.



      Какая из этих жидкостей имеет плотность меньше 1г/см³, а какая больше 1г/см³?


Бензол Вода Ртуть

10