Неорганическая химия : лабораторные, семинарские и практические занятия. Т. 1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Н.А. Скорик, Л.П. Борило, Н.М. Коротченко

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Лабораторные, семинарские

и практические занятия

Учебное пособие для вузов

Издание 2-е, переработанное и дополненное

Том 1

Томск 2018

УДК 546(075.8)
ББК 24.1я73

С44

Скорик Н.А., Борило Л.П., Коротченко Н.М.

С44 Неорганическая химия : лабораторные, семинарские и практические занятия :

учебное пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. – Томск : Издательский 
Дом Томского государственного университета, 2018. – Т. 1. – 264 с.
ISBN 978-5-94621-681-4

Учебное пособие состоит из двух томов. В первый том включены общие указания к выполне
нию лабораторных работ, правила оформления отчетов к ним, описание применения рейтинговой 
системы в курсе неорганической химии, вопросы деятельностно-компетентностного подхода 
в обучении химии, рабочая программа по химии элементов, номенклатура неорганических соединений и химия неметаллов ‒ элементов главных подгрупп 7–3-й групп периодической системы. 
Во втором томе рассматривается химия металлов, а также обсуждаются закономерности в изменении свойств соединений элементов, связанные с их положением в периодической системе. 
В химии элементов используется материал по физико-химическим основам неорганической химии, изученный студентами в первом семестре.

Каждая тема пособия содержит краткую теоретическую часть, план семинарского занятия 

с упражнениями, задания и образец теста для подготовки к лабораторной работе, содержание 
лабораторной работы, компетентностно-ориентированные задания по теме, описания дополнительных опытов и синтезов некоторых соединений изучаемого элемента. Тема заканчивается 
набором упражнений для самостоятельной работы.

Второе издание учебного пособия подготовлено в соответствии с новым федеральным госу
дарственным образовательным стандартом высшего образования на основе издания 1997 г., которому присвоен гриф «Рекомендовано Советом по химии УМО университетов для студентов химического факультета Томского университета по специальности 01 1000 ‒ Химия», и дополнено 
новым материалом. 

Для студентов первого курса химических факультетов университетов.

УДК 546(075.8)
ББК 24.1я73

Рецензенты:

Н.А. Колпакова, доктор химических наук, профессор;

И.А. Курзина, доктор физико-математических наук, профессор

ISBN 978-5-94621-681-4                                  © Н.А. Скорик, Л.П. Борило, Н.М. Коротченко, 2018

© Томский государственный университет, 2018

ПРЕДИСЛОВИЕ

Лабораторный практикум по неорганической химии призван способствовать

усвоению нового знания, полученного студентами на лекциях и при изучении 
учебной литературы, через действие – самостоятельно проводимый эксперимент. Применение рейтинговой системы оценки знаний требует четкой организации самостоятельной работы студентов, полного перечня методических 
материалов по всем формам учебных занятий: семинарским, лабораторным и 
практическим. Данное учебное пособие написано в соответствии с указанными 
требованиями. Основанное на материале первого издания, оно значительно дополнено теоретическими и методическими материалами.

Настоящее учебное пособие подготовлено в соответствии с новым феде
ральным государственным образовательным стандартом высшего образования 
по направлению подготовки 04.03.01 ‒ химия (уровень бакалавриата) и по специальности 04.05.01 ‒ фундаментальная и прикладная химия. В нем использованы учебная и научная литература, накопленный многолетний опыт работы со 
студентами первого курса кафедры неорганической химии Томского государственного университета, а также опыт работы кафедр неорганической химии 
Московского и Новосибирского государственных университетов. Пособие отражает тенденции развития современной неорганической химии и деятельностно-компетентностный подход в ее преподавании в соответствии с требованиями 
нового образовательного стандарта. В связи с этим прилагаются методические 
материалы по рейтинговой оценке знаний студентов, а также по деятельностнокомпетентностному подходу в образовании. Полагаем, что этот материал может 
быть полезным и для преподавателей.

Пособие включает темы по общим вопросам неорганической химии (номен
клатура неорганических соединений, закономерности в изменении свойств соединений элементов) и по химии элементов (неметаллов и металлов). Каждая 
тема содержит краткую теоретическую часть, план семинарского занятия и 
упражнения к нему, вопросы, задачи и образец теста для подготовки к лабораторной работе, описание лабораторной работы, перечень компетентностноориентированных вопросов и заданий, описание дополнительных опытов и синтезов соединений элемента.

В изложении теоретической части не преследуется цель дать полные ответы 

на вопросы семинарского занятия, есть лишь стремление указать на самые важные и особенные свойства соединений отдельного элемента (или подгруппы 
элементов), современные тенденции развития химии элемента и областей применения его соединений, а остальной материал студент должен найти в литературе, список которой вместе с интернет-ресурсами приведен в книге. Теорети

ческая часть включает краткое описание и объяснение свойств соединений, 
которые должны помочь лучше осмыслить результаты, полученные при выполнении лабораторных работ.

При выборе материала для семинарских занятий привлекаются не только 

данные по химии конкретного элемента, но и теоретические вопросы неорганической химии, вопросы методологии и методов химической науки, а также прикладные вопросы химии рассматриваемого элемента. При опросе на семинарском занятии преподаватель может включать не указанные в плане семинара 
вопросы, что дает возможность студентам повысить свой рейтинг. По календарному плану проведение семинарских занятий следует за изложением соответствующего материала в лекциях. Наряду с семинарами важное значение 
в подготовке студента имеют практические занятия. Они в большей степени 
применяются на первом и втором курсах. Основной формой практических занятий (к ним многие относят и лабораторные занятия) являются упражнения 
в решении задач, разбор ответов на поставленные вопросы, рассмотрение различных примеров, ситуаций и др. Выполняемые задания должны иллюстрировать теоретический материал; задачи и примеры могут содержать элементы 
творчества (преобразование, обобщение, привлечение ранее приобретенного 
опыта, установление внутрипредметных и межпредметных связей); такие задания стимулируют мышление, сближают учебную деятельность с реальной действительностью и, безусловно, готовят обучающихся к их будущей профессиональной деятельности. Это, собственно, является стержнем компетентностного 
подхода в современном обучении. Следует помнить, что решение каждой задачи или примера нужно доводить до конца, чтобы обеспечить качественное 
усвоение нового материала. Умение вести химические расчеты также является 
непременной частью профессии химика. Практические занятия обеспечивают 
связь теории и практики, вырабатывают у студента умения и навыки применения на практике знаний, полученных как на лекциях, так и в ходе самостоятельной работы.

Тестовые задания (в пособии к каждой лабораторной работе прилагается об
разец теста) адаптированы к программе лабораторного практикума. Тесты позволяют оперативно и строго индивидуально оценить уровень знаний и умений
студентов. Они содержат задания на выборку одного-двух правильных ответов 
из нескольких предложенных, установление соответствия между данными, запись продуктов реакции и расстановку коэффициентов в уравнении реакции, 
расположение данных в определенной последовательности, запись названия 
соединения и др. В заданиях соблюдается однозначность в ответах. Время текущего тестирования должно составлять около 15–20 мин. Зачет ставится при 
выполнении ~ 60 % заданий, при использовании пятибалльной шкалы оценок 

соответствия таковы: 100–85 % – оценка «5»; 84–70 % – оценка «4»; 69–60 % –
оценка «3»; ниже 60 % – оценка «2». В ответах на тестовые задания (в конце 
книги) указываются номера правильных ответов. При положительном результате сдачи теста студент допускается к выполнению экспериментальной части 
лабораторной работы.

Значения слов «лаборатория», «лабораторный» (от лат. lаbor – труд, работа, 

laboro – трудиться, стараться, преодолевать затруднения) указывают на занятия, 
связанные с применением умственных и физических усилий для выполнения 
эксперимента. Лабораторные работы содержат обязательные опыты, характеризующие свойства соединений изучаемых элементов. При описании хода опытов 
имеет место некоторая детализация, которая необходима для студентов первого 
курса. Для успешного выполнения опыта рекомендуется следовать указанному 
алгоритму работы. Почти все пробирочные опыты проводятся полумикрометодом. Постановку опытов студенты выполняют самостоятельно, и лишь некоторые
сложные или опасные опыты демонстрируются группе одним-двумя студентами под руководством преподавателя. Вопросы для подготовки к выполнению 
лабораторной работы связаны со спецификой проводимых опытов, нацелены на 
усвоение необходимого теоретического материала и умение решать задачи различных типов. Как в подготовку к лабораторным работам, так и в описание последних включены вопросы техники безопасности. После описания лабораторной работы приведены компетентностно-ориентированные вопросы и задания,
рассмотрение которых связано с применением обучающимися познавательных, 
мысленных операций.

Задания к семинару, лабораторной работе, компетентностные задания вы
полняются студентами письменно и оцениваются преподавателем.

В лабораторном практикуме по неорганической химии каждый студент дол
жен выполнить 6–10 синтезов. Это дает возможность приобрести больше экспериментальных навыков и повысить рейтинг. Описание синтезов взято из учебных 
пособий, руководств к лабораторным работам различных авторов. Выполненная 
работа по синтезу оформляется в виде отчета, который защищается студентом.

Работа над синтезом определенного неорганического соединения включает:
– поиск в литературе всевозможных методов синтеза целевого вещества;
– выбор такой реакции синтеза (с учетом наличия исходных веществ и до
ступного оборудования), для которой можно провести термодинамический контроль, используя имеющиеся в литературе данные;

– планирование синтеза: выбор метода, исходных веществ; схема установки, 

расчеты; ход эксперимента, условия синтеза; очистка полученного вещества, 
его идентификация; изучение (или описание) физических, химических свойств 
и областей применения полученного соединения.

Разнообразные упражнения и задачи в конце каждой темы могут быть ис
пользованы для самостоятельной работы студентов и проведения контроля знаний преподавателем.

В конце учебного пособия приведен список рекомендуемой литературы,

даны ответы на задачи и вопросы; в приложениях 1–13 содержится справочный материал, в приложениях 14–17 – материалы по оформлению документов: 
образцы титульных листов отчета по лабораторной, курсовой работам, реферата и методические рекомендации к его написанию.

Авторы выражают благодарность преподавателям кафедры неорганической 

химии Национального исследовательского Томского государственного университета за ценные замечания по содержанию пособия и его оформлению, а также 
магистрантам факультета за помощь в составлении тестовых и компетентностных заданий в рамках курса «Методика преподавания химии в высшей 
школе».

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ

О компетентностном подходе 

в преподавании химии

Федеральные государственные образовательные стандарты высшего профес
сионального образования (ФГОС ВПО) третьего поколения построены на принципиально новых концептуально-методологических подходах. Деятельностнокомпетентностный подход, являющийся основой образовательного стандарта, 
делает акцент на деятельностном содержании образования. Под компетентностным подходом понимают совокупность общих принципов определения 
целей образования, отбора содержания образования, организации образовательного процесса и оценки образовательных результатов в терминах компетенций. 
В России переход на компетентностно-ориентированное образование был нормативно закреплен в 2001 г. в правительственной Программе модернизации 
российского образования, а последний этап модернизации связан с введением 
компетентностного подхода в содержание образовательных стандартов.

Основной ориентир образования направлен на обучаемость и развитие инди
видуальности личности. Кроме вопроса традиционного обучения «Чему учить?» 
не менее актуальным становится вопрос «Каким способом обучать деятельности?».

В настоящее время в профессиональное образование помимо знаний, умений 

и навыков вводятся новые образовательные компоненты – компетентность и 
компетенции. Следует различать эти термины. Компетентность выступает в качестве результата обучения, в то время как компетенция – это компетентность 
в действии. Содержание понятия «компетентность» значительно шире таких 
понятий, как «знания», «умения» или «навыки», т.е. компетентность – это система знаний в действии. Компетенция – способность и готовность человека
действовать за пределами учебного процесса, готовность к мобилизации знаний, умений и внешних ресурсов для эффективной деятельности в конкретной 
жизненной ситуации, ситуации неопределенности. Основным содержанием 
обучения являются действия, операции, соотносящиеся не только с объектом 
приложения усилий, но и с проблемой, которую нужно разрешить. С позиции 
данного подхода уровень образованности определяется не только объемом знаний, но и готовностью решать проблемы различной сложности на основе имеющихся знаний, умений, отношений и опыта.

В отличие от традиционного образования, ориентированного на усвоение 

знаний, практико-ориентированное образование направлено на приобретение,
кроме знаний, умений и навыков, опыта практической деятельности: умение на 
практике применять знания; умение принимать решения и нести за них ответственность; умение противостоять обстоятельствам; способность выстраивать 
собственную жизненную стратегию и следовать ей; способность отстаивать 
свои убеждения; способность контактировать с другими людьми и др. Теория 
деятельности, развитая А.Н. Леонтьевым, достаточно широко применяется в 
системе образования. Деятельностная технология обучения позволяет превратить студента из пассивного объекта педагогического воздействия в активного 

субъекта учебно-познавательной деятельности. В системе общего и профессионального образования в рамках деятельностно-компетентностного подхода опыт
деятельности приобретает новый смысл. Он включает в себя, кроме учебнопознавательной деятельности, опыт профессионально и социально значимых видов деятельности. Таким образом, при деятельностно-компетентностном подходе традиционная триада ЗУН дополняется новой дидактической единицей: 

Знания–Умения–Навыки–Опыт деятельности

Современному педагогу в свете новой парадигмы образования необходимо 

научить студента ориентироваться в большом потоке информации, вовлечь его 
в проблемно-ориентированную исследовательскую познавательную деятельность и придать процессу обучения практическую направленность.

Компетентностный подход является усилением прикладного, практического ха
рактера образования; все, что изучается студентом, должно быть соотнесено с процессом применения. Особенно это касается теоретических знаний, которые должны стать средством объяснения явлений и разрешения практических ситуаций.

Введение в образование компетентностно-ориентированного подхода требу
ет выработки критериев качества подготовки специалиста на основе этого подхода. Для оценки качества образования необходимо рассматривать способность 
и готовность личности к деятельности, а соответствующие компетенции (общие 
и профессиональные) выявлять анкетированием и экспертным опросом.

Советская и российская высшая школа накопила большой опыт реализации 

компетентностного подхода в вопросе качества подготовки специалистов. Для 
формирования общих и профессиональных компетенций первого уровня высшего профессионального образования (бакалавриат) необходимы изменения 
в содержании обучения во всех его формах.

В содержание лекций кроме новой информации должны вноситься методоло
гические знания, в состав которых входят: понимание общей структуры изучаемой 
дисциплины, ее межпредметных связей; способность оценить уровень исследований в данной предметной области; способность понимать результаты экспериментальных способов проверки научных теорий; понимание путей открытия законов; знания о методах передачи научной информации – языке науки, структуре
и формах фиксации научных знаний; знания об общих методах научного познания в химии – методах эмпирического исследования (эксперимент, наблюдение, 
измерения, сравнение) и методах теоретического исследования (абстрагирование, 
идеализация, моделирование, синтез–анализ, индукция–дедукция и др.), структуре различных видов научных знаний. Методология – это учение об организации 
деятельности, система принципов и способов организации и построения теоретической и практической деятельности человека. Методология в учебном познании 
включает: совокупность познавательных средств, методов, приемов, используемых в учебном процессе; пути достижения истинного знания; принципы организации познавательной и практической деятельности студентов.

Изменения должны произойти и в содержании семинарских и практических 

занятий. Формированию общих и специальных компетенций будут способство

вать учебные компетентностно-ориентированные задания, самостоятельно выполняемые студентом, а затем обсуждаемые с преподавателем. Задания должны 
быть составлены так, чтобы при их выполнении студент использовал такие познавательные (мыслительные) операции в своей познавательной деятельности
данного материального или нематериального объекта, процесса, как анализ, 
синтез, сравнение, обобщение и др., переносясь в предметную область. Тогда 
под качеством подготовки специалиста можно будет понимать уровень сформированности устойчивых навыков выполнения совокупности познавательных 
мыслительных операций на материале химического знания.

Изменения в содержании лабораторного практикума должны коснуться тех
ники проведения эксперимента, измерений на современных приборах и применения в обсуждении результатов лабораторной работы теоретических основ 
каждого опыта. Это будет способствовать формированию инструментальных и 
специальных компетенций студента.

Поскольку в современном образовательном процессе все бóльшая роль отво
дится самостоятельной работе студентов, то построение заданий для самостоятельной работы должно проводиться с учетом требований обновления материала 
лекций методологией химической науки и преподавания, подобно построению 
заданий для семинарских и практических занятий. О.Б. Томилин, А.В. Бритов, 
С.И. Демкина в статье «Образовательные технологии формирования компетенций в системе высшего профессионального образования» (Университетское 
управление: практика и анализ. 2005. № 1. С. 112−123), проанализировав содержание нескольких сборников химических задач, обнаружили, что около 70 %
учебных заданий для самостоятельной работы направлено на репродукцию знаний, причем в новых учебных пособиях содержание заданий практически не 
изменяется. 

Результаты педагогических экспериментов рекомендуют для самостоятель
ной работы иметь 60 % заданий с преобладающей операцией конкретизации и 
40 % – с выполнением таких мыслительных операций, как анализ, синтез, сравнение, классификация и обобщение. Этих операций в качестве возможных критериев достижения компетенций первого образовательного уровня вполне достаточно; для достижения компетенций второго образовательного уровня (магистратура) можно еще применить навыки выполнения на материале конкретного химического знания таких операций, как оценивание и ориентация. На семинарских и практических занятиях следует применять комбинированные задания, задачи, в ходе решения которых используется несколько познавательных 
операций. 

Для реализации двухуровневой системы высшего профессионального обра
зования авторы сформулировали основные учебно-методические задачи в создании нового поколения учебно-методических материалов с заданиями, требующими устойчивых навыков применения основных мыслительных операций, 
являющихся психологической основой формирования компетенций специалиста. Образцы заданий должны ориентироваться, с одной стороны, на проверку