100 баллов по химии. Полный курс для поступающих в вузы

баллов 
по химии

 Полный курс 
для поступающих в вузы

Москва
Лаборатория знаний
2022

Под редакцией профессора РАН, 
  к
у
а
н х
и
к
с
е
ч
и
м
и
х а
р
о
т
к
о
д
В. В. Негребецкого

5-е издание, электронное

ХИМИЯ

УДК 54 (076)
ББК 24я721
Б43

А в т о р ы:
И. Ю. Белавин, Е. А. Бесова, Н. А. Калашникова,
В. В. Негребецкий, Н. С. Семенова, В. П. Сергеева

Б43
100 баллов по химии. Полный курс для поступающих в вузы : учебное пособие / И. Ю. Белавин [и др.] ;
под ред.
В. В. Негребецкого. — 5-е
изд.,
электрон. —
М.
:
Лаборатория
знаний,
2022. — 483 с. — Систем.
требования:
Adobe
Reader
XI
;
экран 10". — Загл.
с титул. экрана. — Текст : электронный.
ISBN 978-5-00101-954-1
В пособии, подготовленном сотрудниками кафедры химии
РНИМУ
им. Н. И. Пирогова,
ведущего
медицинского
вуза
страны, рассмотрены все разделы школьного курса химии,
необходимые для его успешного освоения и последующей
сдачи
в
экзаменационном
формате
(ЕГЭ
и др.).
Каждый
из
разделов
пособия
состоит
из
краткого
теоретического
введения,
типовых
задач,
задач
повышенной
сложности
(олимпиадный уровень) и примеров их решения.
Книга
ориентирована
на
учащихся
старших
классов
общеобразовательных и специализированных школ, лицеев,
гимназий, поступающих в вузы, студентов колледжей, слушателей подготовительных курсов, а также преподавателей
химии для подготовки учащихся к сдаче ЕГЭ и участию
в олимпиадах по химии.
УДК 54 (076)
ББК 24я721

Деривативное издание на основе печатного аналога: 100 баллов по химии. Полный курс для поступающих в вузы : учебное пособие / И. Ю. Белавин [и др.] ; под ред. В. В. Негребецкого. — 4-е изд. — М. : Лаборатория знаний, 2021. — 480 с. :
ил. — ISBN 978-5-00101-341-9.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений,
установленных
техническими
средствами
защиты
авторских
прав,
правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или
выплаты компенсации

ISBN 978-5-00101-954-1
© Лаборатория знаний, 2018

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемое вашему вниманию пособие подготовлено высококвалифицированными сотрудниками кафедры химии Российского национального исследовательского медицинского университета (РНИМУ)
им. Н. И. Пирогова, профессорами, доцентами и старшими преподавателями, имеющими многолетний опыт преподавания химии
учащимся медико-биологических классов лицеев, ассоциированных
с РНИМУ, а также подготовки и проведения вступительных экзаменов по химии.
При подготовке пособия авторы старались дать в максимально доступной для восприятия форме полный объем материала по
химии, изучаемого в средней школе, дополнив его современными
теоретическими воззрениями.
Пособие состоит из четырех частей: часть I — «Общая химия»;
часть II — «Химия элементов»; часть III — «Органическая химия»;
в части IV приведены необходимые материалы для усвоения материала (периодическая таблица химических элементов Д. И. Менделеева,
таблица растворимости кислот, солей и оснований в воде, краткие
сведения о важнейших природных соединениях и основных химических производствах, таблицы с качественными реакциями на ионы
и на органические вещества), а также содержатся ответы на все
задания рубрик «Готовимся к ЕГЭ».
Каждая тема пособия начинается с краткого теоретического введения, затем приводятся примеры решения как типовых задач, так
и задач повышенной сложности, ориентированных на подготовку
к олимпиадам различного уровня сложности. Далее предлагаются задания (задачи и упражнения) для самостоятельного решения
обучающимися. Для заданий, имеющих числовой ответ, приведены
ответы. Заканчивается каждый раздел вопросами ЕГЭ по соответствующим темам. Формулировки заданий ЕГЭ соответствуют новейшим
стандартам.
Книга предназначена для поступающих в вузы, учащихся старших классов общеобразовательных и специализированных школ,
лицеев, гимназий, студентов колледжей, слушателей и курсантов
химических школ и подготовительных курсов, а также для преподавателей химии для подготовки учащихся к сдаче ЕГЭ, письменного
или устного экзамена и участию в олимпиадах по химии.
Компактный формат книги позволяет рекомендовать ее студен-
там первых курсов вузов для совершенствования базовых знаний по
школьному курсу химии.
Авторы выражают признательность всем своим коллегам, сотрудникам кафедры химии РНИМУ им. Н. И. Пирогова за помощь
в подготовке издания. Замечания и предложения для дальнейшей переработки книги можно направлять на адрес: negrebetsky1@rsmu.ru.

ОБ АВТОРАХ

Негребецкий Вадим Витальевич — профессор РАН, доктор химических наук, заведующий кафедрой химии, заведующий отделом
медицинской химии и токсикологии Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н. И. Пирогова.
Лауреат Государственной премии Российской Федерации, лауреат
премии Европейской академии.
Белавин Иван Юрьевич — кандидат химических наук, доцент,
профессор кафедры химии Российского национального исследовательского
медицинского
университета
им. Н. И. Пирогова.
Автор
научного открытия «Явление элементотропной таутомерии в кетоенольных системах».
Бесова Елена Александровна — кандидат химических наук, доцент кафедры химии Российского национального исследовательского
медицинского университета им. Н. И. Пирогова.
Калашникова Наталия Андреевна — кандидат химических наук,
доцент кафедры химии Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н. И. Пирогова.
Семенова Наталья Сергеевна — кандидат химических наук, доцент кафедры химии Российского национального исследовательского
медицинского университета им. Н. И. Пирогова.
Сергеева Валентина Петровна — старший преподаватель кафедры
химии Российского национального исследовательского медицинского
университета им. Н. И. Пирогова.

ЧАСТЬ I

ОБЩАЯ ХИМИЯ

Глава 1
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ

1.1.
Основные положения и термины
атомно-молекулярного учения

1. Все вещества состоят из атомов. Атомы одного вида отличаются
от атомов другого вида массой и свойствами.
2. Атомы
могут
объединяться
в молекулы.
Атомы
и
молекулы
находятся в непрерывном движении, скорость которого возрастает
с ростом температуры.
3. Существуют вещества с молекулярным и немолекулярным строением.
4. У веществ с молекулярным строением в твердом состоянии в узлах
кристаллической решетки находятся молекулы (например, Н2О,
С6Н12О6).
5. У веществ с немолекулярным строением в твердом состоянии
в узлах кристаллической решетки находятся атомы или ионы
(алмаз, металлы, NaCl).
6. Молекулы отделены друг от друга; степень удаленности зависит
от агрегатного состояния вещества и от температуры.
7. Между молекулами существуют силы притяжения и отталкивания.
8. При физических явлениях молекулы сохраняются, при химических явлениях, как правило, разрушаются или изменяются.
Атом — мельчайшая химически неделимая частица вещества.
Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно
заряженных электронов. Ядро состоит из положительно заряженных
протонов и незаряженных (нейтральных) нейтронов. Заряд протона
равен заряду электрона, но противоположен ему по знаку. Атомный
номер элемента (номер элемента в Периодической системе элементов)
равен
числу
протонов
в
атоме
этого
элемента.
Масса
протона
приблизительно равна массе нейтрона, а масса электрона составляет
приблизительно
1

2000 от массы протона.
Химический
элемент — совокупность
атомов
с
одинаковым
зарядом ядра (т. е. с одинаковым числом протонов в ядре). Каждый
элемент имеет свой символ.
Изотопы — разновидности атомов одного элемента, различающиеся числом нейтронов в ядре и, следовательно, массой.
Массовое число изотопа — сумма числа протонов и нейтронов
в ядре:
A = Z + N,
где A — массовое число; Z — число протонов; N — число нейтронов.
35
17Cl — изотоп хлора с массовым числом 35, число протонов у него
равно 17, число нейтронов 35 − 17 = 18.
Молекула — мельчайшая электронейтральная частица вещества,
сохраняющая его состав и химические свойства.

1.1. Основные положения и термины атомно-молекулярного учения
7

Молекула
простого
вещества
состоит
из
одного
и
более
атома одного элемента (например, He, H2, P4). Различные простые
вещества, образованные одним и тем же элементом, называются
аллотропными модификациями (например, O2 и O3, графит
и алмаз). Простых веществ больше, чем химических элементов.
Молекула сложного вещества состоит из атомов разных элементов
(например, H2O, CH3COOH).
Ион — частица, состоящая из одного или нескольких атомов,
имеющая электрический заряд. Положительно заряженные ионы —
катионы, отрицательно заряженные — анионы.
Количество вещества (n) — физическая величина, характеризующая количество однотипных структурных единиц, содержащихся
в веществе.
Моль — единица измерения количества вещества. Моль содержит
столько же структурных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов,
формульных единиц и др.), сколько атомов углерода содержится
в
0,012 кг
изотопа
углерода
12C.
Это
число
равно
6,02 · 1023
и называется числом Авогадро (NA).
Атомная
единица массы
(а. е. м.
или
дальтон — Да) —
1
12 массы атома изотопа углерода 12C.

1 а. е. м. = 1,66 · 10−27 кг.
Относительная атомная масса (Ar) — масса атома в а. е. м.,
равная отношению средней массы атома естественного изотопного
состава данного элемента к атомной единице массы.
Относительная молекулярная масса (Mr) — масса молекулы
в
а. е. м.,
равная
отношению
средней
массы
молекулы
данного
вещества к атомной единице массы.
Молярная масса (M, г/моль) — масса 1 моль вещества, выраженная в граммах. M численно равна Ar или Mr.
Закон постоянства состава вещества: всякое химически
чистое вещество молекулярного строения имеет постоянный качественный и количественный состав независимо от способа и места
его получения. Для веществ немолекулярного строения возможны
незначительные отклонения от этого закона.
Закон сохранения массы: масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в этой реакции.
Закон Авогадро: равные объемы различных газов при одинаковых условиях содержат одинаковое число молекул.

Следствия из закона Авогадро
1. Один моль любого газа занимает одинаковый объем при одинаковых условиях. Этот объем называется молярным объемом
(VM). При нормальных условиях (0 ◦C, 101,325 кПа) VM = 22,4 л.
2. Молярная масса любого газа при нормальных условиях может
быть рассчитана по формуле

M = ρ · 22,4.

Здесь ρ — плотность газа при нормальных условиях (г/л).

Глава 1. Основные понятия и законы химии

3. Отношение абсолютных плотностей двух газов называется относительной плотностью (D) первого газа (1) по второму (2) и равно
отношению их молярных масс (M):

D1
2 = M1

M2 .

Например, для данного газа
Dгаза
Н2
= Mгаза

MН2
; Mгаза = Dгаза
Н2
· 2 = Dгаза
N2
· 28 = Dгаза
O2
· 32 = Dгаза
возд. · 29.

Расчетные соотношения, используемые при решении задач

m = n · M [г];
n = m

M [моль];
M = m

n [г/моль].

NA = 6,023 · 1023 [моль−1];
N (число частиц) = n · NA.
m(атома или молекулы) = M/NA.
n(элемента в веществе) = n(вещества) · индекс элемента.

Примеры решения задач

Пример 1. Плотность газа при н. у. составляет 3,615 г/л. Определите молярную массу газа и его относительную плотность по
водороду и по воздуху.
Решение: Находим молярную массу газа:
M(газа) = ρ(н. у.) · 22,4 = 3,615 · 22,4 = 81 г/моль.
Находим плотность по водороду и по воздуху:
Dгаза
H2
= Mгаза

MН2 = 81

2 = 40,5;

Dгаза
возд. = Mгаза

Mвозд. = 81

29 = 2,71.

Пример 2. Какое количество вещества магния и сколько атомов магния
содержится в образце чистого магния массой 6 г? Какова
масса одного атома магния?
Решение:
n(Mg) = m

M = 6

24 = 0,25 моль;

N(атомов Mg) = nNA = 0,25 · 6,023 · 1023 = 1,506 · 1023 атомов;
m(атома Mg) = M

NA =
24

6,023 · 1023 = 3,985 · 10−23 г*) .

Пример 3. Какие количества вещества сульфата натрия, атомов натрия, атомов серы и атомов кислорода содержатся в 71 г
сульфата натрия?

*) Примечание: расчеты рекомендуется производить с точностью по меньшей мере до трех значащих цифр. В тех случаях, когда в условии задачи
исходные числовые данные приведены с большей точностью, лучше придерживаться такой же точности, что и в условии задачи. При округлении если
следующая значащая цифра меньше пяти, то ее отбрасывают, а если больше, то предыдущую увеличивают на единицу. Примеры: 0,32653 ≈ 0,327;
0,04741 ≈ 0,0474.

1.2. Массовая доля элемента
9

Решение:
M(Na2SO4) = 2 · M(Na) + M(S) + 4 · M(O) = 2 · 23 + 32 + 4 · 16 =
= 142 г/моль.
n(Na2SO4) = m

M = 71

142 = 0,5 моль.

1 моль Na2SO4 содержит 2 моль атомов натрия, 1 моль атомов
серы и 4 моль атомов кислорода:
n(Na) = 2 · n(Na2SO4) = 2 · 0,5 = 1 моль;
n(S) = n(Na2SO4) = 0,5 моль;
n(O) = 4 · n(Na2SO4) = 4 · 0,5 = 2 моль.

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

1. Рассчитайте количества вещества и массу сульфата железа(II) и воды
в 222,4 г железного купороса (FeSO4 · 7H2O).
Ответ. 0,8 моль, 5,6 моль; 121,6 г, 100,8 г.
2. Масса 0,15 моль кристаллической серы (S (кр)) равна 38,4 г. Определите массу одной молекулы и число атомов в одной молекуле
S (кр).
Ответ. 4,25 · 10−22 г; 8 атомов.
3. Рассчитайте массу 26,88 л (н. у.) кислорода (O2).
Ответ. 38,4 г.
4. В скольких граммах серной кислоты содержится такое же количество вещества, что и:
а) в 4 мг гидроксида натрия;
б) в 4,4 кг
углекислого газа;
в) в 2,12 г карбоната натрия?
Ответ. а) 0,0098 г; б) 9800 г; в) 1,96 г.
5. Сравните число молекул: а) в 1 г водорода и 1 г кислорода; б) в 1 л
водорода и 1 л кислорода; в) в 1 моль водорода и 1 моль кислорода.
Ответ. а) 16 : 1; б) равно; в) равно.
6. Определите массу этана, в которой содержится 1,204·1022 молекул.
Ответ. 0,6 г.

1.2.
Массовая доля элемента в химическом
соединении или в смеси

Массовая доля элемента вычисляется по следующим формулам:

• для смеси ω = m (элемента)

m (смеси)
; ω% = ω · 100;

• для химического соединения AxByCz

ω (А) =
x · M(A)

M(AxByCz) ;
ω (В) =
y · M (В)

M(AxByCz) ;
ω (С) =
z · M (С)

M(AxByCz) .

Массовая доля измеряется в долях единицы. В ответах она дается,
как правило, в процентах (%). При проведении расчетов необходимо
перейти от процентов к долям единицы делением на 100.

Глава 1. Основные понятия и законы химии

Примеры решения задач

Пример 1. Вычислите массовую долю азота как элемента в смеси,
содержащей 1,5 моль азота и 0,5 моль аммиака.
Решение:
m(N2) = n(N2) · M(N2) = 1,5 · 28 = 42 г;
m(NH3) = n(NH3) · M(NH3) = 0,5 · 17 = 8,5 г;
m(смеси) = m(N2) + m(NH3) = 42 + 8,5 = 50,5 г;
n(N в N2) = 2 · n(N2) = 2 · 1,5 = 3 моль;
n(N в NH3) = n(NH3) = 0,5 моль;
n(N в смеси) = 3 + 0,5 = 3,5 моль;
m(N) = n(N) · M(N) = 3,5 · 14 = 49 г;

ω(N) =
m(N)

m(смеси) = 49

50 ,5 = 0,97 (97%).

Пример 2. Определите
массовые
доли
элементов
в
ортофосфорной
кислоте.
Решение:
M(H3PO4) = 3·M(H)+M(P)+4·M(O) = 3·1+31+4·16 = 98 г/моль;

ω(H) = 3 ·
M(H)

M(H3PO4) = 3 · 1

98 = 0,0306 (3,96%);

ω(P) =
M(P)

M(H3PO4) = 31

98 = 0,3163 (31,63%);

ω(O) = 4 ·
M(O)

M(H3PO4) = 4 · 16

98 = 0,6531 (65,31%).

Пример 3. Определите
количества и массы веществ, содержащихся
в 26,2 г смеси оксида фосфора(V) и оксида серы(VI), если
известно, что массовая доля фосфора как элемента в этой
смеси составляет 23,66%.
Решение:
m(P) = m(смеси) · ω(P) = 26,2 · 0,2366 = 6,2 г;

n(P) = m(P)

M(P) = 6,2

31 = 0,2 моль.

Один моль Р2О5 содержит два моля атомов Р, поэтому количество
вещества Р2О5 в два раза меньше количества вещества фосфора:

n(P2O5) = n(P)

2
= 0,2

2
= 0,1 моль;

m(P2O5) = n(P2O5) · M(P2O5) = 0,1 · 142 = 14,2 г;
m(SO3) = m(смеси) − m(P2O5) = 26,2 − 14,2 = 12 г;

n(SO3) = m(SO3)

M(SO3) = 12

80 = 0,15 моль.

Пример 4. Определите
массы
веществ,
входящих
в
состав
образца
олеума массой 28,5 г, если известно, что массовая доля
серы как элемента в нем составляет 33,68%.
Решение: Олеум — это
раствор
оксида
серы(VI)
в
чистой
серной
кислоте. Пусть количество вещества SO3 в олеуме равно x моль,
а количество вещества серной кислоты в нем равно y моль, тогда