Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Химия для СПО. Часть 1

Покупка
Артикул: 789399.01.99
Доступ онлайн
500 ₽
В корзину
Содержит краткий курс лекций и учебно-практические задания для студентов по темам «Основные законы и понятия химии. Основные классы неорганических соединений», «Периодический закон и Периодическая система Д. И. Менделеева в свете учения о строении атома», «Химическая связь. Строение вещества», «Окислительно-восстановительные реакции (ОВР)», «Общие закономерности химических процессов», «Процессы в растворах». Предназначено для студентов факультета среднего профессионального образования всех специальностей, изучающих дисциплины «Химия», «Общая и неорганическая химия», «Неорганическая химия». Подготовлено на кафедре технологии лакокрасочных материалов и покрытий.
Гусева, Е. В. Химия для СПО : учебно-методическое пособие : в 2 частях. Часть 1 / Е. В. Гусева, М. Р. Зиганшина, Д. И. Куликова. - Казань : КНИТУ, 2019. - 168 с. - ISBN 978-5-7882-2792-4. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1899344 (дата обращения: 20.07.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 
Федеральное государственное бюджетное 
образовательное учреждение высшего образования 
«Казанский национальный исследовательский 
технологический университет» 

Е. В. Гусева, М. Р. Зиганшина, Д. И. Куликова 

ХИМИЯ ДЛЯ СПО 

Часть 1 

Учебно-методическое пособие 

Казань 
Издательство КНИТУ 
2019 

УДК 377.147(075) 
ББК Ч471.57я7 

Г96 

Печатается по решению редакционно-издательского совета  
Казанского национального исследовательского технологического университета 

Рецензенты: 
проф. В. В. Чевела 
доц. В. Ю. Иванова 

Г96 

Гусева Е. В. 
Химия для СПО : учебно-методическое пособие : в 2 ч. Ч. 1 / Е. В. Гусева, 
М. Р. Зиганшина, Д. И. Куликова; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2019. – 168 с. 

ISBN 978-5-7882-2791-7 
ISBN 978-5-7882-2792-4 (ч. 1)

Содержит краткий курс лекций и учебно-практические задания для студентов по темам «Основные законы и понятия химии. Основные классы неорганических соединений», «Периодический закон и Периодическая система 
Д. И. Менделеева в свете учения о строении атома», «Химическая связь. Строение 
вещества», «Окислительно-восстановительные реакции (ОВР)», «Общие закономерности химических процессов», «Процессы в растворах». 
Предназначено для студентов факультета среднего профессионального 
образования всех специальностей, изучающих дисциплины «Химия», «Общая и 
неорганическая химия», «Неорганическая химия».  
Подготовлено на кафедре технологии лакокрасочных материалов и покрытий. 

ISBN 978-5-7882-2792-4 (ч. 1) 
ISBN 978-5-7882-2791-7 (общ.)

© Гусева Е. В., Зиганшина М. Р., 

Куликова Д. И., 2019

© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2019

УДК 377.147(075) 
ББК Ч471.57я7

В В Е Д Е Н И Е

Учебно-методическое пособие «Химия для СПО» составлено в со
ответствии с рабочей программой, которая предусматривает изучение 
студентами СПО следующих основных разделов: «Основные законы и 
понятия химии. Основные классы неорганических соединений», «Периодический закон и Периодическая система Д. И. Менделеева в свете 
учения о строении атома», «Химическая связь. Строение вещества», 
«Окислительно-восстановительные реакции (ОВР)», «Общие закономерности химических процессов», «Процессы в растворах». Изложение 
материала по разделам представлено в традиционной последовательности с соблюдением логической связи между отдельными подразделами 
и темами. Для каждой темы составлены по 10 вариантов контрольных 
заданий. Также представлены несколько вариантов заданий для контрольных работ.

3

1 .  О С Н О В Н Ы Е  П О Н Я Т И Я  И  З А К О Н Ы

Х И М И И . О С Н О В Н Ы Е  К Л А С С Ы  

Н Е О Р Г А Н И Ч Е С К И Х  С О Е Д И Н Е Н И Й

1 . 1 .  О с н о в н ы е  п о н я т и я  х и м и и

Окружающие нас тела отличаются по форме, цвету, запаху и со
стоят из вещества. Под веществом понимают вид материи, имеющей 
массу покоя. Вещество обладает индивидуальными свойствами. Из вещества состоит окружающий мир: воздух, горы, моря, планеты, звезды.

Все вещества под действием внешних условий изменяются. Изме
нения, происходящие с веществом, называются явлениями. Явления, 
при которых не происходит образование новых веществ, называются 
физическими. Явления, при которых происходит образование новых веществ, называются химическими явлениями или химическими реакциями.

Химические реакции можно подразделить на четыре основных 

типа: реакции соединения, разложения, обмена и замещения.

Химические реакции, при которых из двух и более веществ обра
зуются новые соединения, называются реакциями соединения. Химические реакции, при которых из одного вещества, образуется несколько 
новых веществ, называются реакциями разложения. Химические реакции, при которых атомы, составляющие простое вещество, замещают 
атомы одного из элементов сложного вещества, называются реакциями 
замещения.

Химические реакции, при которых молекулы двух сложных ве
ществ обмениваются атомами или атомными группировками, называются реакциями обмена.

Имеются и другие типы деления реакций. В частности, реакции, 

протекающие без изменения степени окисления элементов, и окислительно-восстановительные реакции, при которых степени окисления 
элементов изменяются. Другой тип деления связан с термодинамическими и кинетическими параметрами химической реакции. В частности, реакции могут протекать с выделением тепла (экзотермические) и 
с поглощением тепла (эндотермические). Реакции могут протекать до 
конца, т. е. с образованием продуктов, которые нельзя превратить 

обратно в исходные вещества. Для некоторых реакций возможно как 
образование продуктов реакции, так и образование из продуктов реакции исходных веществ. В этом случае различают необратимые и обратимые реакции. По механизму протекания все реакции делят на простые и сложные.

Одними из основных понятий химии являются «молекула», 

«атом» и «химический элемент»

Молекула – это наименьшая частица данного вещества, сохраняю
щая его химические свойства.

Атом – это электронейтральная частица, состоящая из положи
тельно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Химическим элементом называют вид атомов с определенным за
рядом ядра.

Атомы элементов характеризуются атомной массой, а молекулы –

молекулярной массой

Относительная атомная масса Ar – это отношение средней массы 

атома элемента (с учетом процентного содержания изотопов в природе) 
к 1/12 массы атома 12C.

Относительная молекулярная масса Mr – величина, показываю
щая, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше
1/12 массы атома 12C. Относительная молекулярная масса вещества 
равна сумме относительных атомных масс всех элементов, составляющих химическое соединение, с учетом индексов.

Следующими важными характеристиками, используемыми в хи
мических реакциях и при химических расчетах, являются количество 
вещества, моль и число Авогадро.

Количество вещества ν характеризуют числом атомов, молекул 

или других структурных единиц, из чего состоит вещество.

Моль вещества характеризует количество вещества, содержащее 

столько молекул, атомов, ионов, электронов или других структурных 
единиц, сколько содержится их в 12 г изотопа C12.

Число Авогадро NA характеризуют числом структурных единиц, 

содержащихся в 1 моле вещества. Оно равно 6,02·1023.

Следовательно, количество вещества и моль – разные понятия, 

связанные выражением М = m / ν, где m – это масса вещества; ν – количество вещества; М – молекулярная масса.

В химических реакциях при количественных расчетах использу
ется понятие молекулярная масса M, показывающая массу 1 моль вещества.

Для веществ, находящихся в газовом состоянии, при практических 

расчетах используют закон Авогадро: в равных объемах разных газов 
при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул. 
Также вводится понятие молекулярный объем газа Vm (моль/л), который 
равен отношению объема газа V (л) к количеству вещества этого газа ν
(моль).

Молекулярную массу газа можно рассчитать по относительной 

плотности D. Относительная плотность газов D представляет собой 
отношение масс равных объемов разных газов и является величиной 
безразмерной. Относительная плотность газов на основании закона 
Авогадро определяется как отношение масс равных объемов разных газов к их молекулярным массам: m1/m2 = M1/ M2, где m1, m2 – это массы 
определенных объемов первого и второго газов, M1, M2 – молекулярные 
массы первого и второго газов.

Отношение D = m1/m2 называется плотностью первого газа по вто
рому. Следовательно, плотность данного газа равна D = M1/ M2.

К важным понятиям химии относятся химический эквивалент ве
щества и эквивалентный объем.

Химический эквивалент вещества представляет такое его количе
ство, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то 
же количество атомов водорода в химических реакциях. Масса одного
эквивалента вещества называется эквивалентной массой mэкв. Эквивалентную массу соединения можно определить по его химической формуле:
Mэкв (оксида) = М (оксида)/ (число атомов кислорода·2);
mэкв (основания) = М (основания)/ число гидроксильных групп;
mэкв (кислоты) = М (кислоты)/ число протонов;
mэкв (соли) = М (соли)/ (число атомов металла · валентность металла).

Эквивалентный объем – это тот объем, который при данных усло
виях занимает один эквивалент вещества. Так как эквивалент водорода 
равен 1 моль, а в 22,4 л Н2 содержатся два эквивалента водорода, тогда 
эквивалентный объем водорода равен 22,4/2 = 11,2 л/моль, для О2 эквивалентный объем равен 5,6 л/моль.

6

1 . 2 .  О с н о в н ы е  з а к о н ы  х и м и и

Важную роль в становлении вышеперечисленных понятий химии 

сыграло атомно-молекулярное учение, для которого особую роль сыграли экспериментальные и теоретические работы М. В. Ломоносова. 
Основные положения этого учения следующие.

1. Существуют вещества с молекулярным и немолекулярным

строением.

2. Между молекулами имеются промежутки, размеры которых за
висят от агрегатного состава вещества и его температуры.

3. Молекулы находятся в непрерывном движении.
4. Молекулы состоят из атомов.
5. Атомы характеризуются определенной массой и размерами.
6. При физических явлениях молекулы сохраняются, при химиче
ских – разрушаются.

7. Атомы при химических явлениях перегруппировываются, обра
зуя молекулы новых веществ.

Для количественных расчетов большое значение имеют законы, 

которые принято считать основными законами химии.

Закон сохранения веса (массы) вещества (М. В. Ломоносов, 1748):

масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе всех 
продуктов реакции. Вещества не исчезают и не возникают из ничего, а 
происходит химическое превращение. Следовательно, по правильно 
составленному уравнению химической реакции можно проводить вычисления и узнать, сколько продукта получится из исходных веществ.

Закон постоянства состава (Ж. Пруст, 1808 г.): независимо от 

способа получения все индивидуальные вещества имеют постоянный 
количественный и качественный состав. Следовательно, знание формулы вещества и атомных масс элементов позволяет производить различные вычисления по химическим формулам.

Закон кратных отношений: если два химических элемента обра
зуют несколько соединений, то весовые доли одного и того же элемента 
в этих соединениях, приходящиеся на одну и ту же весовую долю второго элемента, относятся между собой как небольшие целые числа 
(Д. Дальтон, 1803 г.).

Закон объемных отношений: объемы газов, вступающих в химиче
ские реакции, и объемы газов, являющихся продуктами реакции, соотносятся между собой как небольшие целые числа (Гей-Люссак, 1808 г.).

Закон эквивалентов: химические элементы соединяются между 

собой или замещают друг друга в количествах, пропорциональных молярным массам их эквивалентов: m1/m2 = Мэкв1/ Мэкв2, где m1 и m2 –
массы реагирующих или образующихся веществ; Мэкв1 и Мэкв2 – эквивалентные массы этих веществ.

1 . 3 . К л а с с ы  н е о р г а н и ч е с к и х  с о е д и н е н и й

В химических процессах происходят изменения состава и (или) 

строения вещества. Обычно в реакцию вступают вещества, если их 
свойства и строение различны. Простые вещества − металл и неметалл, 
разные по структуре и составу, – образуют сложные вещества по цепи 
превращений:

металл → оксид металла → основание;

неметалл → оксид неметалла → кислота.

К этим неорганическим веществам следует добавить соли, кото
рые образуются при взаимодействии химических соединений первой и 
второй цепочек. Например:

металл + неметалл = соль;

оксид металла + оксид неметалла = соль;

металл + кислота = соль + …

Таким образом, простые вещества образуют классы сложных ве
ществ по принципу подобия. Взаимодействие же между разными классами веществ осуществляется по принципу противоположности их 
свойств. Однако в природе не существует резкой границы между различными классами веществ. Различия проявляются лишь в результате 
химических превращений, в динамическом состоянии вещества. Рассмотрим взаимопревращения веществ подробнее.

Простые вещества условно делят на металлы и неметаллы, они 

противоположны по свойствам. В частности, металлы пластичные, проводят электрический ток, имеют, как правило, высокие температуры 

плавления. Для неметаллов эти свойства качественно противоположные. Неметаллы являются хрупкими, плохо проводят электрический 
ток и имеют низкие температуры плавления.

Взаимодействие металл + неметалл = соль. Например, Zn + S = 

ZnS – соль, ведет к образованию соли сульфида цинка:
Zn0 – 2e = Zn2+ − металл (атом) отдает электроны и образует положительный ион (катион).
S0 + 2e = S2- − неметалл (атом) принимает электроны и образует отрицательный ион (анион).

Оксиды, основание, кислоты и соли относятся к сложным веще
ствам. Оксиды – сложные вещества, состоящие из двух элементов, один 
из которых кислород. Например,
2Ca + O2 = 2CaO – оксид металла, оксид кальция;
2S + 3O2 = 2SO3 – оксид неметалла, оксид серы (VI).

В основе классификации химической природы веществ лежат два 

крайних случая проявления их свойств – кислотные и основные. Поэтому оксиды делят на кислотные и основные, химические свойства которых представлены далее.

Кислотный оксид + вода = кислота (исключение составляет SiO2).
Например,
SO3+ H2O = H2SO4, Cl2O7+ H2O = 2HClO4.
Кислотный оксид + щелочь = соль + вода. Например, 
SO2 + 2KOH = K2SO3 + H2O, 
P2O5+ 6NaOH = 2Na3PO4+ 3H2O.
Кислотный оксид + основный оксид = соль. Например, 
CO2 + CaO = CaCO3, SiO2 + Na2O = Na2SiO3.
Основный оксид + вода = растворимое основание или щелочь, причем 
в реакцию вступают только оксиды щелочных и щелочноземельных металлов:
BaO + H2O = Ba(OH)2, K2O + H2O = 2KOH.
Основный оксид + кислота = соль + вода. Например,
3Na2O + 2H3PO4= 2Na3PO4 + 3H2O.
Основный оксид + кислотный оксид = соль. Например, 
BaO + CO2 = BaCO3, Na2O + SO3 = 2Na2SO4.

Однако переход от одного свойства к другому, например основ
ного к кислотному, осуществляется постепенно, через переходное состояние, которое несет в себе признаки противоположных свойств. Это 
свойство называют амфотерностью (способность некоторых веществ 
в зависимости от условий проявлять либо кислотные, либо основные 
свойства). Например, оксид алюминия Al2О3 при взаимодействии с кислотным оксидом проявляет свойства основного оксида, образуя соль:

Al2О3 + SO3 = Al2(SO4)3 – соль, сульфат алюминия.

Проявляя свойства кислотного оксида, Al2О3 взаимодействует с основным оксидом, образуя соль следующего состава:

Al2О3 + Na2O = 2NaAlО2 – соль, алюминат натрия.

Амфотерные оксиды также вступают в реакции:

Амфотерный оксид + кислота = соль + вода. Например, 

Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O.

Амфотерный оксид + щелочь = соль + вода. Например,

Al2O3 + 2KOH = KAlO2 + H2O (при сплавлении) и

Al2O3 + 2KOH + H2O = K[Al(OH)4].

Амфотерный оксид + кислотный оксид = соль. Например, 

Al2O3 + CO2 = Al2(CO3)3.

Амфотерный оксид + основный оксид = соль (при сплавлении). Например, 

Al2O3 + Na2O = 2NaAlO2.

Поскольку металл при образовании соли превращается в катион, 

то в процессе образования соли оксид металла также образует катион. 
Оксид неметалла так же, как и неметалл, образует анион кислотного 
остатка, но в присутствии кислорода образуется сложный анион.

Неметаллы 2-го периода образуют анионы треугольного строения 

(атом неметалла связан с тремя атомами кислорода), а неметаллы 3-го 
периода – еще и анионы тетраэдрического строения, где каждый атом 
неметалла связан с четырьмя атомами кислорода. Например:

K2O + CO2 = K2CO3 – соль, карбонат калия;
CaO + SO3 = CaSO4 – соль, сульфат кальция.

В водных растворах эти соли диссоциируют на ионы: 

K2CO3(К)  2K+(Р) + CO32− (Р); SrSO4(к)  Sr2+(Р) + SO42− (Р).

Кроме деления на кислотные, основные и амфотерные оксиды, су
ществует разделение оксидов на солеобразующие и несолеобразующие. Последний тип оксидов не образует солей. 

Доступ онлайн
500 ₽
В корзину