Химия

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ИСПОЛНЕНИЯ НАКАЗАНИЙ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ  

ВОРОНЕЖСКИЙ ИНСТИТУТ ФСИН РОССИИ 

 
 

Кафедра математики и естественно-научных дисциплин 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ХИМИЯ 

 

Практикум 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Воронеж  

2021 

 

УДК 542 
ББК 24 
         Х46 

 

Утверждено методическим советом Воронежского института  

ФСИН России 17 ноября 2020 г., протокол № 3 

 

Р е ц е н з е н т ы : 

профессор кафедры химии и химической технологии материалов 

Воронежского государственного технического университета  

доктор технических наук, доцент В. А. Небольсин; 

начальник кафедры безопасности информации и защиты сведений, 

составляющих государственную тайну Воронежского института ФСИН России  

доктор химических наук, профессор А. В. Калач 

 

Химия : практикум / сост. В. В. Корчагин, Р. В. Кузьменко ; ФКОУ ВО 

Воронежский институт ФСИН России. – Воронеж, 2021. – 64 с. 

 
В практикуме содержатся необходимые теоретические сведения, расчет
ные формулы. Приведены примеры типовых задач с подробными решениями. 
Представлены задания для самостоятельного решения. Приведен перечень литературы. 

Практикум предназначен для курсантов, слушателей и преподавателей 

Воронежского института ФСИН России.  

УДК 542 
ББК 24 

Издано в авторской редакции. 

 

У ч е б н о е  из д ан ие  

 

ХИМИЯ 

Практикум 

 
Составители 

Корчагин Владимир Викторович 
Кузьменко Роман Валентинович 

 
Подготовлено к печати 

организационно-научным и редакционным отделом 

Воронежского института ФСИН России 

394072 г. Воронеж, ул. Иркутская, 1а 

 
Подписано в печать 19.07.2021. 

Формат 60 × 84 1/16. Усл. печ. л. 3,72. Печ. л. 4. 

Тираж 30 экз. Заказ № 201.

 

 
 
 

© Составление. Корчагин В. В.,  
Кузьменко Р. В., 2021 
© ФКОУ ВО Воронежский 
институт ФСИН России, 2021 

Х-46

 

 

Отпечатано с готового оригинала-макета 
в типографии ООО ИПЦ «Научная книга». 
394026, г. Воронеж, Московский пр-т, 11/5 

Тел. +7 (473) 220-57-15 

http://www.n-kniga.ru. E-mail: typ@n-kniga.ru 

ВВЕДЕНИЕ 

 

Химия – это наука, изучающая состав, строение и свойства веществ, процессы 

их превращений и те явления, которыми сопровождаются эти превращения. 

Говоря 
о 
значении 
химии, 
можно 
привести 
слова 
академика 

Ю. А. Овчинникова: «Могущество химии распространяется сегодня на познание 
самых удивительных явлений природы – от процессов в живой клетке до превращения веществ в глубинах Земли и Океана и на других планетах» [5]. 

Курс химии в высших учебных заведениях тесно связан с дисциплинами физика, 

математика и позволяет сформировать у обучающихся представления о наиболее важных задачах, стоящих перед исследователями, работающими в области получения новых веществ и материалов, закладывает представления о фундаментальной взаимосвязи 
состава, строения и свойств веществ, что является основой для направленного поиска 
новых объектов с заданными полезными характеристиками.  

Предметом химии являются химические элементы и их соединения, а также 

закономерности, которым подчиняются химические реакции (ХР).  

Практикум подготовлен на основе действующей рабочей программы по дис
циплине «Химия» и соответствует требованиям федерального государственного образовательного стандарта высшего образования по специальности 11.05.04 Инфокоммуникационные технологии и системы специальной связи. Дисциплина «Химия» 
формирует у обучающихся теоретические знания, умения и практические навыки необходимые для реализации государственных требований к минимуму содержания и 
уровню подготовки выпускников для решения практических задач в области инфокоммуникационных технологий и систем специальной связи.  

При подготовке данного практикума авторы использовали общепризнанные 

учебники коллективов авторов под руководством Г. П. Хомченко [11], Н. Л. Глинки [2; 3], В. И. Сидорова [9], Е. В. Савинкиной [8], Н. Е. Кузьменко [5] и др. Материалы были переработаны с учетом специфики подготовки и требований к изучению дисциплины «Химия» в Воронежском институте ФСИН России. Данный 
практикум является продолжением ранее изданных пособий, подготовленных на 
кафедре математики и естественно-научных дисциплин в разные годы [7; 10].  

Построение практикума имеет так называемую «блочную» структуру. 

В начале каждого пункта приводятся краткие теоретические сведения, которые 
потребуются для решения практических задач. Далее рассматриваются примеры 
расчета типовых задач с подробным алгоритмом решения. В конце каждого пункта 
предлагаются задачи для самостоятельного решения обучающимися, что позволяет проверить степень усвоения изученного материала. 

Целью всех приведенных в практикуме практических заданий является раз
витие интереса к химии как науке, развитие умения применять теоретические положения дисциплины «Химия» в конкретных практических задачах. Без систематического решения задач изучить предмет химии нельзя, поэтому основной упор в 
практикуме делается на организацию самостоятельной работы обучающихся, на 
развитие умений применять знания на практике, то есть на формирование компетенций. 

Структура практикума состоит из семи взаимосвязанных частей. 
В первой части рассмотрены понятия «химический элемент», «химическая 

формула», «относительная молекулярная масса», «моль», «массовая доля». Рассмотрены алгоритмы вычисления количества вещества, содержащегося в образце, 

определения структурных единиц и количества молекул вещества, массовой доли 
вещества, вывода эмпирической формулы соединения.    

Во второй дается определение понятий «атом», «химический элемент», 

«атомная орбиталь», «энергетический подуровень», «спин», «электронная конфигурация атомов», «электроотрицательность», «валентность». Рассматриваются квантовые числа, описывающие состояние каждого электрона в атоме и порядок заполнения энергетических подуровней в атоме, который определяется принципом Паули, 
правилом 
Гунда, 
принципом 
наименьшей 
энергии 
и 
правилами 

В. М. Клечковского. Рассмотрены основные типы химической связи, участвующие 
в связывании отдельных атомов в молекулы, ионы, радикалы и др. 

В третьей части рассматриваются понятия «период», «группа», «подгруп
па». Приводится формулировка периодического закона Д. И. Менделеева, объяснено периодическое изменение свойств химических элементов в зависимости от 
структуры их ядра. 

В четвертой рассматриваются понятия «энергия активации», «катализ», «хи
мическая кинетика», «химическое равновесие», «гомогенные и гетерогенные реакции», «скорость химической реакции». Пояснена суть закона действующих масс и 
принципа подвижного равновесия. Проанализировано влияние таких параметров 
протекания химимческих реакций, как концентрация вещества, давление, температура, а также катализаторов на кинетику и химическое равновесие.    

В пятой рассмотрены понятия «растворы», «концентрация», «массовая доля». 

Приведены формулы для расчета мольной доли, молярной, моляльной и массовой 
концентраций раствора. 

В шестой части рассмотрены понятия «фаза», «диаграмма плавкости», «линия 

солидуса», «линия ликвидуса». Рассмотрена диаграмма плавкости двухкомпонентной 
системы с полной нерастворимостью компонентов друг в друге в кристаллическом 
состоянии. Приведена формулировка закона фазового равновесия. 

В седьмой приведена классификация окислительно-восстановительных реак
ций, даны определения понятий «окислитель», «восстановитель», «окисление», «восстановление», «электролиз». Рассмотрены алгоритмы составления уравнений окислительно-восстановительных реакций. Описаны процессы, протекающие на электродах при электролизе расплавов и водных растворов электролитов.    

В конце практикума расположен библиографический список, который ис
пользовался авторами при подготовке данного практикума и может быть рекомендован обучающимся для углубления знаний в области химии. 

Практикум предназначен для обучающихся по специальности 11.05.04  

Инфокоммуникационные технологии и системы специальной связи. Следует отметить, что данный практикум предполагает его использование совместно с классическими учебниками или учебными пособиями, в которых дается полное и глубокое изложение изучаемых вопросов. 

Практикум может быть использован как для изучения материала под руко
водством преподавателя, так и при самостоятельном освоении дисциплины «Химия». Авторы будут признательны за все замечания и предложения, направленные 
на улучшение данного практикума. 

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ 

 

1.1. Атомные и молекулярные массы. Моль. Закон Авогадро  

 

Под химическим элементом понимают атомом, который имеет строго опре
деленный положительный заряд ядра и такое же число электронов, образующих 
уникальное строение электронных оболочек. 

Относительная атомная масса элемента Х – это безразмерная величина, ко
торая показывает во сколько раз масса атома рассматриваемого элемента (с учетом 
процентного содержания изотопов в природе) больше 
12
1
части массы изотопа 

углерода С
12
6
  

a

r
m

X
m
X
A
)
(
)
(

,                                                  (1.1) 

где 
)
(X
Ar
 – относительная атомная масса элемента X ; 
)
(X
m
 – масса атома эле
мента X ; 
a
m  – атомная единица массы. 

Атомная единица массы (а.е.м.) соответствует 
12
1
массы 
С
12
6
 – основного 

изотопа углерода. 

24
12
6
10
66057
,1
)
(
12
1




С
атома
m
ma
 г.                    (1.2) 

Благодаря понятию относительной атомной массы легко определить относи
тельную молекулярную масса вещества X . Под ней понимают безразмерную величину
)
(X
Mr
, представляющую собой отношение массы молекулы вещества
r
m  

к атомной единице массы 
a
m   

a

r
r
m
m
X
М

)
(
,                                                  (1.3) 

Относительная молекулярная масса вещества 
)
(X
Mr
 численно равна сумме 

всех 
)
(X
Ari
 (
n
i
,1

) входящих в состав молекулы n-элементов с учетом индексов 

(k – индекс i-го элемента)  

)
(
)
(

1

Х
A
k
X
М

n

i

ri
r





 ,                                          (1.4)   

Моль – количество вещества системы, содержащее столько молекул (ато
мов, электронов, ионов или других структурных единиц), сколько их содержится в 

0,012 кг изотопа углерода 
С
12
6
. 

Молярная масса вещества 
)
(X
M
показывает массу 1 моля вещества X  и 

рассчитывается 

)
(

)
(
)
(
X
n

X
m
X
M

 ,                                              (1.5)   

где  
)
(X
m
– масса вещества X ; 
)
(X
n
– количество вещества X . 

В 1 моль любого вещества содержит одинаковое количество структурных 

единиц. 
)
(X
M
 пропорциональна массе соответствующей структурной единицы, т. е. 

)
(X
Ar
 или 
)
(X
Мr
. 

Количество вещества 
)
(X
n
– рассчитывается как отношение числа струк
турных единиц (молекул, атомов, ионов и др.) вещества 
)
(X
N
 к постоянной Аво
гадро 
A
N
 (
23
10
022
,6


A
N
 моль‒1) 

A
N

X
N
X
n
)
(
)
(

 ,                                              (1.6)   

Число Авогадро (
A
N
) определяет число структурных единиц, которые со
держатся в 1 моле вещества и осуществляет переход от молекулярных соотношений к молярным. 

Мольная масса (масса 1 моля вещества, выраженная в граммах) ‒ это отно
сительная молекулярная масса вещества, представленная в атомных единицах массы (а.е.м.), например: 

– 1 моль калия K имеет молярную (атомную) массу 
0983
,
39
)
(

K
M
г/моль    и 

содержит примерно 6,022·1023 атомов K ; 

– 1 моль фторида магния 
2
MgF  имеет молярную массу, равную 

301
,
62
998
,
18
2
305
,
24
)
(
2




MgF
M
 г/моль 

и содержит 6,022·1023 ионов Mg и 12,044·1023 ионов F ; 

– 1 моль тетрахлорида кремния 
4
SiCl  имеет молярную массу, равную 

898
,
169
453
,
35
4
086
,
28
)
(
4




SiCl
M
 г/моль 

и содержит 6,022·1023 молекул
4
SiCl . 

Для газов, если известен их объем, число молей можно рассчитать, исполь
зуя мольный объем газа: оказывается, что один моль любого газа будет занимать 
при нормальных условиях (за нормальные условия (н.у.) принимается температура 

К
Т
273

 и давление 
кПа
Р
3,
101

), объем 22,4 л  

4,
22

ну
V

n 
 ,                                                       (1.7)   

где n  – число молей вещества X ; ну
V
– объем газа в литрах при н.у. 

Если условия отличаются от нормальных, то число молей выражается из 

уравнения Клайперона–Менделеева 

T
R

V
P
n



 ,                                                      (1.8)   

где V – объем газа; P – давление; R – универсальная газовая постоянная в единицах СИ, равная 
)
/(
314
,8
К
моль
Дж

; Т – абсолютная температура в К 

(
273


C
t
К
t
o
). 

Химическое вещество – это комплекс различных химических частиц (атом, 

молекула, катион, анион, радикал). 

 

Примеры решения задач 

Пример № 1.1 

Для одной молекулы СО2  определите массу в граммах. 
Решение: 
Определим молекулярную массу СО2 . С учетом данных периодической си
стемы химических элементов Д. И. Менделеева (ПСХЭ) молекулярная масса равна  

)
(
2
)
(
)
(
2
О
М
С
М
СО
М
r
r
r



;     
44
16
2
12
)
(
2




СО
Мr
 а. е. м. 

Тогда мольная масса  СО2 равна 44  г/моль. В 
)
(
2
СО
М
 содержится 

23
10
02
,6

 молекул.  

Определяем массу одной молекулы 

23

23
10
31
,7

10
02
,6

44







m
 г. 

 

Пример № 1.2 

Рассчитайте количество вещества Mg массой 
7,
12
г? 

Решение: 
Молярная масса Mg составляет 

3,
24
)
(

X
M
 г/моль. 

С учетом формулы (1.1) количество Mg в образце рассчитывается 

52
,0
3,
24

7,
12
)
(


Mg
n
 моль. 

 

Пример № 1.3 

Имеется образец SO3 VI массой 12 г. Рассчитайте количество вещества, ко
торое содержится в данном образце. 

Решение: 
Молярная масса SO3 

)
(
3
)
(
)
(
3
O
M
S
M
SO
M



. 

32
)
(

S
M
 г/моль, 
16
)
(

О
M
 г/моль. Отсюда: 

80
16
3
32
)
(
3




SO
M
 г/моль. 

Используя (1.1), находим количество SO3 в образце 

15
,0
80
12
)
(
3


SO
n
 моль. 

 

Пример № 1.4 

Необходимо рассчитать массу карбоната натрия, обладающего количеством 

вещества 
25
,0
 моль. 

Решение: 
Вначале рассчитаем его молярную массу 

)
(
3
)
(
)
(
2
)
(
3
2
O
M
C
M
Na
M
СO
Nа
M





. 

23
)
(

Na
M
 г/моль, 
12
)
(

C
M
 г/моль, 
16
)
(

O
M
 г/моль. 

Получаем  

0,
106
16
3
12
23
2
)
(
3
2






СO
Nа
M
 г/моль. 

Из формулы (1.5) выразим 
)
(X
m
 

)
(
)
(
)
(
3
2
3
2
3
2
СO
Nа
M
СO
Nа
n
СO
Nа
m


 

и определяем массу карбоната натрия 
)
(
3
2СO
Nа
m
в образце 

5,
26
0,
106
25
,0
)
(
3
2



СO
Nа
m
 г. 

Пример № 1.5 

Имеется образец сульфида железа (II) FeS массой 33 г. Рассчитайте количе
ство вещества атомной серы, которое содержится в этом образце.