Химия

Москва
Издательство «ФЛИНТА»
Издательство Уральского университета
2018

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УРАЛЬСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ ПЕРВОГО ПРЕЗИДЕНТА РОССИИ Б. Н. ЕЛЬЦИНА

Л. Х. Аскарова

ХИМИЯ

Рекомендовано методическим советом УрФУ
в качестве учебно-методического пособия для студентов,
обучающихся по программе бакалавриата
по направлениям подготовки
140400 «Электроэнергетика и электротехника»,
141100 «Энергетическое машиностроение»

2-е издание, стереотипное

Рецензенты

Г. В. Б а з у е в, доктор технических наук, профессор

(Институт химии твердого тела УрО РАН);

С. Н. П а з н и к о в а, кандидат технических наук, доцент,
начальник кафедры химии и процессов горения

(Уральский институт государственной противопожарной
службы МЧС России)

Научный редактор

кандидат химических наук, доцент Л. А. Б а й к о в а

УДК 54(075.8)

 А93

А93

Аскарова, Л. Х.
Химия [Электронный ресурс]: [учеб. пособие] / Л. Х. 
Аскарова ; [науч. ред. Л. А. Байкова] ; М-во образования и
науки Рос. Федерации, 
Урал. федер. ун-т. — 2-е изд., стер. — 
М. : ФЛИНТА : Изд-во Урал. ун-та, 2018. — 80 с. 

ISBN 978-5-9765-3542-8 (ФЛИНТА)
ISBN 978-5-7996-1073-9 (Изд-во Урал. ун-та)

Учебное пособие содержит теоретические сведения о классах 
неорганических соединений, энергетике химических процессов, 
электролитах, гидролизе солей, строении атома, окислительно-восстановительных реакциях, коррозии металлов, химических источниках 
тока, электролизе водных растворов солей и др. В конце каждого 
раздела даны задания для самоконтроля.

Предназначено для студентов нехимических специальностей.

УДК 54(075.8)

© Уральский федеральный университет, 2013

ISBN 978-5-9765-3542-8 (ФЛИНТА)
ISBN 978-5-7996-1073-9 (Изд-во Урал. ун-та)

Предисловие ...............................................................................3

1. Классификация неорганических соединений ..............................5
1.1. Простые вещества — металлы и неметаллы ........................5
1.2. Оксиды — кислотные и основные ......................................5
1.3. Гидроксиды — кислоты и основания ..................................6
1.4. Амфотерные оксиды и гидроксиды ................................... 10
1.5. Соли ............................................................................. 12
Задания для самоконтроля ................................................. 14
2. Основы химической термодинамики. Химическое равновесие .... 15
2.1. Термодинамические расчеты ............................................ 15
2.2. Химическое равновесие ................................................... 19
Задания для самоконтроля ................................................. 21
3. Электролиты ........................................................................ 27
3.1. Диссоциация электролитов. Обменные реакции
в растворах электролитов. Ионные уравнения ........................ 27
3.2. Гидролиз солей .............................................................. 31
Задания для самоконтроля ................................................. 33
4. Строение атома и Периодическая система элементов
Д. И. Менделеева ................................................................ 35
Задания для самоконтроля ................................................. 40

5. Окислительно-восстановительные реакции .............................. 40
5.1. Степень окисления. Окислители и восстановители ............ 41
5.2. Составление уравнений окислительно-восстановительных
реакций ............................................................................... 42
Задания для самоконтроля ................................................. 47
6. Общие свойства металлов ...................................................... 49
6.1. Взаимодействие металлов с растворами кислот ................. 50
6.2. Взаимодействие металлов с водой .................................... 52
6.3. Взаимодействие металлов с водными растворами щелочей ... 53
6.4. Коррозия металлов......................................................... 54
Задания для самоконтроля ................................................. 57
7. Гальванические элементы ....................................................... 59
Задания для самоконтроля ................................................. 62
8. Электролиз водных растворов ................................................ 63
Задания для самоконтроля ................................................. 67
Рекомендуемая литература .................................................... 68
Приложение ......................................................................... 69

СОДЕРЖАНИЕ

Современная химия — разветвленная система наук, вклю
чающая общую химию, неорганическую, органическую, физическую, аналитическую химию, химию твердого тела и ряд других химических дисциплин. Все большее значение в настоящее
время приобретают смежные дисциплины — биохимия, геохимия, космохимия.

Химические реакции широко используются во многих про
изводственных процессах, таких как получение топлива, электроэнергии, металлов, пластмасс, синтетических волокон, строительных материалов, продуктов питания.

Знание химии необходимо для повышения эффективности

производства и качества продукции, т. к. ухудшение качества
часто связано с самопроизвольным протеканием некоторых химических процессов (коррозия металлов, старение полимеров
и др.). Решение экологических проблем, сохранение и воссоздание окружающей среды также требуют хорошего знания химии. Изучение химии важно и для хорошего усвоения последующих курсов — материаловедения, сопротивления материалов,
основ теплопередачи и др.

В первом разделе настоящего пособия кратко систематизиро
ваны известные по школьному курсу сведения по составу и свойствам классов неорганических веществ. Далее рассматривается
ряд ключевых тем: строение атома, термодинамические расчеты, химическое равновесие и возможности его смещения, свойства растворов электролитов, общие свойства и коррозия металлов и др.

В целях успешного усвоения материала наряду с изложе
нием его теоретических вспектов в каждом разделе приводят
ПРЕДИСЛОВИЕ

ся практические примеры. Все разделы завершаются вопросами для самоконтроля. Не рекомендуется переходить к последующей теме, не усвоив предшествующую. Для более глубокого понимания материала наряду с пособием и конспектами лекций необходимо использовать учебную литературу, список которой приводится в конце пособия.

1.1. Простые вещества — металлы и неметаллы

Простыми называют вещества, состоящие из атомов одного

и того же элемента. Все простые вещества можно разделить на
металлы и неметаллы, так как их свойства существенно различаются. Металлы обладают металлическим блеском, хорошей
тепло- и электропроводностью, ковкостью и пластичностью, в химических реакциях являются только восстановителями. Неметаллы характеризуются плохой тепло- и электропроводностью,
твердые неметаллы хрупки. Многие из неметаллов могут проявлять свойства как окислителей, так и восстановителей.

Большая часть элементов является металлами. К неметал
лам относятся 22 элемента (табл. 1.1).

Т а б л и ц а  1.1

Группы элементов

I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII

H
He

B
C
N
O
F
Ne

Si
P
S
Cl
Ar

As
Se
Br
Kr

Te
I
Xe

At
Rn

Некоторые элементы обладают свойствами и металлов, и не
металлов.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ

НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

1.2. Оксиды — кислотные и основные

Оксиды — сложные вещества, состоящие из атомов двух

элементов, один из которых — кислород. Степень окисления
кислорода в оксидах — –2 (табл. 1.2.).

Т а б л и ц а  1.2

Оксиды (ЭnOm)

Солеобразующие
Несолеобразующие

Кислотные
Амфотерные
Основные
СО, NO, N2O

(не образуют солей)

Кислотные оксиды:
— оксиды неметаллов (СО2, SO3, Cl2O7 и др.);
— оксиды металлов в высокой положительной степени окис
ления (+6, +7): FeO3,CrO3, Mn2O7 и др.

Химические свойства кислотных оксидов
1. Взаимодействуют с водой, образуя кислоты (исключение

составляют SiO2 и небольшое число других оксидов):

SO3 + H2O = H2SO4

Mn2O7 + H2O = 2 HMnO4

SiO2 + H2O  (не взаимодействует).

2. Взаимодействуют с основными оксидами:

N2O5 + MgO = Mg(NO3)2

3. Взаимодействуют с основаниями:

SO3 + Ca(OH)2 = CaSO4 + H2O

Основные оксиды — это оксиды металлов в невысокой сте
пени окисления (Na2O, MgO, FeO и др.).

Химические свойства основных оксидов
1. С водой взаимодействуют только оксиды щелочных

(Li, Na, K, Rb, Cs) и щелочноземельных (Ca, Sr, Ba) металлов,
образуя основания. Оксиды других металлов в воде не растворяются.

BaO + H2O = Ba(OH)2

2. Взаимодействуют с кислотными оксидами, образуя соли:

CaO + CO2 = CaCO3

3. Взаимодействуют с кислотами, образуя соль и воду:

СuO + 2 HCl = CuCl2 + Н2О

1.3. Гидроксиды — кислоты и основания

К гидроксидам относятся кислородсодержащие кислоты,

основания, амфотерные гидроксиды.

Кислоты — это сложные химические соединения, состоящие

из катионов водорода и кислотных остатков (табл. 1.3, 1.4).

Химические свойства кислот
1. Взаимодействуют с основными оксидами:

2 HNO3 + MgO = Mg(NO3)2 + H2O

2. Взаимодействуют с основаниями:

H2CO3 + 2 LiOH = Li2CO3 + 2 H2O

3. Реагируют с солями, если в результате реакции образует
ся более слабая кислота, осадок, газ:

3 H2SO4 + 2 Na3PO4 = 2 H3PO4 + 3 Na2SO4

                    сильная                         слабая
                    кислота                         кислота

H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2 HCl

                                                    осадок

H2SO4 + FeS = FeSO4 + H2S

        газ

4. Реагируют с металлами (особенности этих реакций рас
смотрены в разд. 6).

5. Действие кислоты на индикатор:

H+ + метилоранж  красный цвет

H+ + лакмус  красный цвет

Основания — это сложные химические соединения, состоящие

из катионов металла (или аммония NH4

+) и гидроксогрупп (OH–).