Химические реакции в неорганической химии. Теория и практика

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 

Федеральное государственное бюджетное 

образовательное учреждение высшего образования

«Казанский национальный исследовательский

технологический университет»

Н. Ш. Мифтахова, Т. П. Петрова 

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ

В НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

Учебно-методическое пособие

Под редакцией проф. А. М. Кузнецова

Казань

Издательство КНИТУ

2019

УДК 546(07)
ББК Г117я7

М68

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Казанского национального исследовательского технологического университета

Рецензенты:

д-р пед. наук, профессор С. И. Гильманшина

канд. техн. наук, доцент Г. Г. Хисамеев

М68

Мифтахова Н. Ш.
Химические реакции в неорганической химии. Теория и прак-
тика : учебно-методическое пособие / Н. Ш. Мифтахова, 
Т. П. Петрова; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. 
ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2019. – 168 с.

ISBN 978-5-7882-2574-6

Изложены теоретические основы химических реакций, проте-

кающих без изменения и с изменением степеней окисления элементов, 
осуществлены их практическое решение
и экспериментальная 

проверка. Рассмотрены классификация и номенклатура неорганических 
соединений,
используемых в химических реакциях. Приведены 

описания лабораторных работ с организационными и методическими
рекомендациями для их выполнения. Предложен комплекс заданий для 
самостоятельной работы студентов.

Предназначено для студентов, обучающихся по химико-

технологическим направлениям подготовки и специальностям.

Подготовлено на кафедре неорганической химии.

УДК 546(07)
ББК Г117я7

ISBN 978-5-7882-2574-6
© Мифтахова Н. Ш., Петрова Т. П., 2019
© Казанский национальный исследовательский

технологический университет, 2019

ВВЕДЕНИЕ

Учебно-методическое
пособие 
«Химические
реакции
в 

неорганической химии. Теория и практика»
предназначено для 

изучения
основных
классов
неорганических
соединений и их 

преобразований
в реакциях, протекающих
без изменения и с 

изменением степеней окисления элементов в ходе реакции. К ним 
относятся реакции гидролиза и окислительно-восстановительные 
реакции. Изучение этих типов реакций предшествует разделам по 
химии элементов и становится неотъемлемой частью структуры
неорганической химии. 

Настоящее 
пособие
ориентировано 
на
теоретические
и 

лабораторные формы обучения химии. Глава 1 «Организационные и 
методические рекомендации
при лабораторной форме обучения 

химическим 
дисциплинам» 
содержит 
введение
в 
химический 

эксперимент. Кратко изложенные вопросы, касающиеся организации 
лабораторных 
работ, 
техники
безопасности 
при 
выполнении 

химических опытов, основных операций в химическом эксперименте и 
использования при этом необходимой химической посуды и реактивов,
адаптируют студентов к учебной деятельности в химических вузах. 
В главе
2 кратко изложены
сведения
об основных классах 

неорганических соединений (оксидах, кислотах, основаниях, солях), о 
номенклатуре, свойствах и лабораторных способах их получения, 
которые
актуализируют у студентов знания химии школьной 

программы. 

В главе 3 рассмотрены теоретические представления о процессе

гидролиза как реакции обменного разложения между веществом и 
водой, дано определение гидролиза ионных соединений (солей) и 
ковалентных соединений; рассмотрены поляризующее воздействие 
катиона и аниона на молекулы воды, степень гидролиза и константа 
гидролиза. 

С 
целью 
глубокого 
усвоения 
теоретического 
материала 

приведены примеры составления уравнений гидролиза солей, в состав 
которых входят катионы и анионы различной поляризующей силы; 
примеры расчетов констант гидролиза, степени гидролиза, pH раствора; 
рассмотрены условия смещения равновесия гидролиза.

Для изучения главы 4
по окислительно-восстановительным 

реакциям приведены определения окислительно-восстановительных

реакций, по процессам окисления, восстановления
–
понятия 

«окислитель» и «восстановитель». Рассмотрены методы составления 
окислительно-восстановительных реакций –
метод электронного 

баланса, метод полуреакций (ионно-электронный метод),
и на 

конкретных 
примерах 
показано 
использование 
этих 
методов. 

В обоснование выбора направления и возможности протекания 
окислительно-восстановительных реакций привлечены электродные 
(окислительно-восстановительные) 
потенциалы, 
показан 
расчет 

электродвижущей силы и энергии Гиббса процесса.

Неотъемлемой частью изучения раздела по химическим реакциям 

в неорганической химии является эксперимент. В настоящем пособии 
изложен подробный алгоритм выполнения лабораторных работ: по 
получению химических соединений различных классов в условиях 
лаборатории; по качественному и количественному определению 
среды растворов ионных и ковалентных соединений в результате их 
гидролиза; по окислительно-восстановительным реакциям с участием 
наиболее распространенных окислителей и восстановителей. 

В приложение включены табл. П1 – П4 с данными, необходимыми 

при изучении гидролиза неорганических соединений и окислительно-
восстановительных реакций: константы диссоциации некоторых 
кислот и оснований, растворимость неорганических веществ в воде, 
стандартные электродные потенциалы некоторых
окислительно-

восстановительных систем в водных растворах.
Кроме того, в 

приложении имеются длиннопериодная и короткопериодная таблицы 
Д.И. Менделеева с названиями 118
элементов, утвержденными 

ИЮПАК (табл. П5 – П6). В табл. П7 приложения приведены номера 
заданий для самостоятельной работы студентов.

В пособии используются единицы физических величин в 

соответствии с Международной системой единиц (СИ) и номенклатура 
химических соединений в соответствии с Международной системой 
IUPAK (ИЮПАК).

Учебное пособие предназначено для студентов 1 курса, 

изучающих химию в технологических университетах и вузах.

Г л а в а  1

ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 
ПРИ ЛАБОРАТОРНОЙ ФОРМЕ ОБУЧЕНИЯ ХИМИЧЕСКИМ 

ДИСЦИПЛИНАМ

1.1. Правила выполнения, оформления и защиты 

лабораторных работ

Лабораторные работы являются важной формой обучения химии 

студентов химико-технологических направлений подготовки. Они 
осуществляют связь теории с наглядным экспериментом, способствуя 
глубокому познанию свойств веществ и установлению кислотно-
основных и окислительно-восстановительных закономерностей при 
химических превращениях неорганических соединений. 

Лабораторные 
работы 
позволяют 
студентам 
приобрести 

начальные экспериментальные химические навыки: ознакомиться с 
устройством химических лабораторий, лабораторным оборудованием, 
техникой 
безопасности 
при 
выполнении 
химических 
опытов, 

основными операциями, производимыми с химическими веществами, 
способами хранения реактивов, визуальным распознаванием классов 
неорганических соединений. 

В учебно-методическом пособии по химическим реакциям в 

неорганической химии тематика лабораторных работ совпадает с 
темами изучаемого теоретического материала по реакциям ионного 
обмена, гидролиза и окислительно-восстановительным реакциям.

Правила выполнения лабораторных работ. В соответствии с 

правилами работы в химической лаборатории к выполнению опытов 
допускаются 
студенты, 
прошедшие 
инструктаж 
по 
технике 

безопасности 
и 
порядку 
работы 
в 
химической 
лаборатории, 

ознакомившиеся с содержанием предстоящей лабораторной работы и 
оформившие предварительные записи в лабораторной тетради. 

Подготовка 
к 
лабораторной 
работе 
осуществляется 

самостоятельно и заранее. Для этого студенту необходимо:

1) внимательно ознакомиться с содержанием предстоящей лабо-

раторной работы;

2) предварительно изучить соответствующие разделы теорети-

ческого курса, связанные с содержанием лабораторной работы;

3) заранее оформить экспериментальную часть лабораторной 

работы, оставив место для записей соответствующих наблюдений и 
выводов во время проведения работы.

Правила 
оформления 
лабораторных 
работ. 
Учебным 

документом, подтверждающим выполнение студентом лабораторных 
работ, является должным образом оформленная лабораторная тетрадь. 
При оформлении лабораторной тетради следует придерживаться 
следующих правил:

1) На обложке лабораторной тетради указываются название дис-

циплины, факультет, курс обучения, номер группы, фамилия 
(полностью), имя и отчество (инициалы) студента.

2) При оформлении лабораторной работы указываются название и 

дата выполнения работы, цель, оборудование и реактивы, приводятся 
краткие теоретические сведения.

3) В лабораторной тетради фиксируются все операции и наблю-

дения при выполнении опытов. Все записи выполняются аккуратно, 
лаконично и кратко, четким почерком. 

4) Работа, не связанная с проведением только пробирочных опы-

тов, должна состоять из двух разделов – практической и теоретической. 
Теоретический раздел составляется дома и отражает подготовленность 
студента к эксперименту. В этот раздел включаются:

а) схемы установок;
б) уравнения реакций, отражающих изучаемый химический 

процесс;

в) расчетные формулы и решение задач, результаты которых 

используются при проведении эксперимента;

г) перечень последовательных операций с указанием исполь-

зуемых химических веществ и условий проведения эксперимента 
(агрегатное 
состояние
вещества, 
цвет, 
растворимость, 
форма 

кристаллов, масса, температура, время и т.д.).

5) Практический раздел является отчетом о ходе выполнения 

работы, оформляется непосредственно в процессе выполнения 
эксперимента и включает:

а) таблицы, графики;
б) результаты взвешивания и измерения объемов веществ;
в) реальные режимы проведения процесса (температура, время, 

скорость и т.д.);

г) результаты расчетов по формулам;

д) наблюдаемые изменения с веществами (изменение окраски, 

выпадение осадка, выделение газа и т.д.);

е) расчет практического выхода вещества (при необходимости);
ж) выводы по результатам эксперимента, подтвержденные 

соответствующим теоретическим материалом.

6) Лабораторная работа, состоящая из пробирочных опытов, 

оформляется следующим образом:

а) название опыта, раскрывающее его содержание;
б) уравнение реакции с указанием состояния исходных веществ и 

продуктов реакции (агрегатное
состояние, цвет, запах, форма 

кристаллов, визуальные изменения, температура, изменение цвета 
индикатора и т.д.), краткий вывод, объясняющий наблюдения по опыту;

в) название следующего опыта с выполнением вышеизложенных 

пунктов а и б;

г) общий вывод по всем проведенным опытам;
д) ответы на задания и вопросы для самостоятельной работы 

студентов по изученной теме.

Правила 
оформления 
решения 
задач. 
При 
выполнении 

некоторых лабораторных работ необходимо предварительное решение 
задач. Например, этого требует выполнение лабораторной работы по 
приготовлению растворов с заданной концентрацией растворенного 
вещества. Нередко в этой форме учения студентов выявляются 
недостатки в оформлении верно решенных задач, что снижает оценку 
их работы. При оформлении решения задач следует соблюдать 
следующие правила: 

1) Написать кратко условие задачи, используя символы; обо-

значения данных и искомых величин с указанием их размерностей в 
системе СИ.

2) Вначале написать формулы, уравнения реакций, необходимые 

для проведения дальнейших вычислений.

3) Показывать по пунктам все этапы вычислений, поскольку 

оценивается не только окончательный ответ к задаче, но и алгоритм 
вычислений.

4) На каждом этапе вычисления показывать не только подстановку 

в формулы чисел из условия задачи, но и их последовательное 
преобразование до момента окончания вычисления,
при этом 

полученный 
результат 
при 
необходимости 
сопровождать 

размерностью в системе СИ.

5) Проверить, является ли численный ответ к задаче разумным в 

отношении порядка величины и размерности, в случае несоответствия 
вновь проверить вычисления.

6) При поэтапном оформлении решения задачи с подробными 

вычислениями для преподавателя предоставляется возможность:

– в случае правильного результата оценить оригинальность 

алгоритма решения; 

– в случае неправильного результата указать этап, на котором

допущена ошибка в вычислении при правильно выбранном алгоритме 
решения, при этом положительная оценка за алгоритм вычислений 
сохраняется.

7) При необходимости решение задачи сопровождать таблицами, 

диаграммами, графиками, соблюдая масштабы и единицы измерения на 
осях в системе СИ.

Ответ по решенной задаче выделить отдельным пунктом, 

сопроводив необходимым коротким комментарием.

Правила защиты лабораторных работ. После выполнения 

лабораторной работы следует:

1) Оформленную в лабораторной тетради работу защитить у 

преподавателя, ответив на ряд вопросов по технике проведения 
лабораторной работы, обосновав выполнение опытов и подтвердив 
выводы теоретическим материалом.

2) Каждая лабораторная работа должна быть сдана в определенный 

срок, 
указанный 
в 
календарном 
плане, 
и 
оценена 

преподавателем соответствующими баллами.

3) Лабораторная работа, выполненная и оформленная в срок, но 

вовремя не защищенная без уважительной причины, оценивается в два 
раза меньшими баллами. 

4) В случае пропуска лабораторной работы по уважительной 

причине студент обязан выполнить ее в другое учебное время по 
договоренности 
с 
преподавателем, 
а 
в 
случае 
пропуска 
по 

неуважительной причине – дополнительное время на выполнение 
работы не выделяется, и она оцениванию не подлежит.

Лабораторная часть изучения определенных тем химической 

дисциплины считается выполненной, если студент отработал и 
защитил все лабораторные работы, набрав при этом минимально 
необходимую сумму баллов.

1.2. Техника безопасности при выполнении лабораторных работ 

в химической лаборатории

Общие правила поведения в химической лаборатории. При 

работе 
в 
химической 
лаборатории 
необходимо 
соблюдать 

общепринятые правила поведения.

1. В лаборатории следует находиться в рабочем халате из 

хлопчатобумажной ткани. Халат должен быть подобран по размеру и 
обязательно застегнут. Волосы и детали одежды должны быть 
зафиксированы так, чтобы они не мешали работе.

2. Каждый студент во время работы должен находиться на своем 

рабочем месте, оборудованном специальным штативом, в котором в 
склянках с пипеткой имеются реактивы индивидуального пользования 
(разбавленные растворы кислот и щелочей, растворы солей, 
индикаторы). Рабочее место закрепляется за ним на все время 
лабораторных занятий. 

3. При выполнении лабораторных работ следует соблюдать все 

меры предосторожности, обращая внимание на специальные знаки 
(например, ТЯГА!), последовательность смешивания
химических 

веществ в необходимых количественных соотношениях, указанных в 
руководстве. 
Запрещается 
проводить 
эксперимент, 
не 

предусмотренный данной лабораторной работой.

4. Не рекомендуется уносить на свои рабочие места реактивы, 

предназначенные для общего пользования и размещенные на 
специально отведенном столе. Не следует вынимать склянки с 
растворами кислот и щелочей из поддонов в вытяжном шкафу.

5.
Категорически запрещается работать с веществами без 

этикеток.

6. Случайно пролитые на стол реактивы необходимо нейтра-

лизовать и лишь после этого проводить уборку. Осколки разбитого 
стекла необходимо собирать с помощью щетки и совка. В случае 
большого объема разлитой жидкости все стадии дезактивации 
осуществляются только лаборантом или другим сотрудником кафедры, 
курирующим проведение лабораторной работы.

7. Нельзя трогать, включать и выключать без разрешения 

преподавателя рубильники и электрические приборы, включать 
газовые горелки без присмотра дежурного лаборанта.

8. Горелку с «проскочившим» к ее основанию пламенем или 

«оторвавшимся» пламенем следует немедленно погасить и дать ей 
охладиться. Категорически запрещается оставлять без надзора горящие 
газовые горелки на лабораторных столах.

9. Запрещается прием пищи в лаборатории. Перед выходом из 

лаборатории необходимо тщательно вымыть руки с мылом.

Правила безопасного выполнения лабораторных работ в 

химической лаборатории. Для безопасного выполнения лабораторных 
опытов 
следует 
соблюдать 
правила 
работы 
с 
химическим 

оборудованием, посудой и реактивами.

1. На открытом огне можно нагревать вещества только в тонкостенной 
термостойкой химической посуде (пробирках, круглодонных 
колбах) и в специальной фарфоровой посуде (чашках для выпаривания, 
тиглях). Стаканы, плоскодонные колбы следует нагревать только на 
асбестированной сетке.

2. При нагревании растворов в пробирке не направлять отверстие 

пробирки на себя и находящихся рядом студентов. При этом пробирку 
следует держать наклонно, что образует большую поверхность 
испарения, и, следовательно, кипение идет более равномерно.

3. Растворение твердых веществ с нагреванием или выпаривание 

растворов следует проводить в фарфоровой чашке, прокаливание сухих 
веществ – в тигле; при этом чашку или тигель необходимо поместить 
соответственно на кольцо штатива с асбестированной сеткой или 
фарфоровый треугольник.

4. Горячие чашки или тигли нельзя ставить на стол, поэтому их 

следует оставить на некоторое время для остывания на кольце штатива.

5. Нельзя вливать воду в раскаленную чашку или тигель, так как 

они могут лопнуть. Стеклянную посуду (пробирки, колбы) с горячей 
водой или раствором можно осторожно охладить в струе холодной 
воды под краном, при этом струя должна омывать только заполненную 
жидкостью часть посуды.

6. Нельзя сушить пробирку в пламени горелки: капли воды будут 

скатываться на горячую поверхность, и пробирка может лопнуть. При 
необходимости мокрую пробирку можно высушить с помощью 
фильтровальной бумаги, свернутой в трубочку.

7. Химические реактивы следует брать шпателем или ложечкой. 

Нельзя пробовать их на вкус. Реактив, взятый в избытке и полностью 
не израсходованный, воспрещается выливать (высыпать) обратно в 
склянку с реактивом.