Химия
Покупка
Тематика:
Общая и неорганическая химия
Издательство:
Поволжский государственный технологический университет
Год издания: 2023
Кол-во страниц: 70
Дополнительно
Вид издания:
Учебно-методическая литература
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-8158-2342-6
Артикул: 821792.01.99
Приведены примеры решения задач и варианты индивидуальных заданий по некоторым темам курса «Химия». Для организации самостоятельной работы студентов направленийподготовки 05.03.06 «Экология и природопользование», 19.03.01 «Биотехнология», 27.03.01 «Стандартизация и метрология», 35.03.10 «Ландшафтная архитектура».
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 05.03.06: Экология и природопользование
- 19.03.01: Биотехнология
- 27.03.01: Стандартизация и метрология
- 35.03.10: Ландшафтная архитектура
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Е. В. Тарасенко О. Н. Денисова ХИМИЯ Учебно-методическое пособие Йошкар-Ола 2023
УДК 54(075.8) ББК 24я73 Т 19 Рецензенты: доцент кафедры химии Марийского государственного университета, канд. хим. наук Т. В. Смотрина; старший преподаватель кафедры лесопромышленных и химических технологий Поволжского государственного технологического университета В. И. Таланцев Печатается по решению редакционно-издательского совета ПГТУ Тарасенко, Е. В. Т 19 Химия: учебно-методическое пособие / Е. В. Тарасенко, О. Н. Денисова. – Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2023. – 70 с. ISBN 978-5-8158-2342-6 Приведены примеры решения задач и варианты индивидуальных за даний по некоторым темам курса «Химия». Для организации самостоятельной работы студентов направлений подготовки 05.03.06 «Экология и природопользование», 19.03.01 «Биотехнология», 27.03.01 «Стандартизация и метрология», 35.03.10 «Ландшафтная архитектура». УДК 54(075.8) ББК 24я73 ISBN 978-5-8158-2342-6 © Е. В. Тарасенко, О. Н. Денисова, 2023 © Поволжский государственный технологический университет, 2023
Предисловие Настоящее учебно-методическое пособие предназначено для органи зации самостоятельной работы студентов направлений подготовки 05.03.06 «Экология и природопользование», 19.03.01 «Биотехнология», 27.03.01 «Стандартизация и метрология», 35.03.10 «Ландшафтная архитектура» при изучении дисциплины «Химия». В предлагаемом издании представлены задания по следующим темам: 1. Строение вещества; 2. Основы химической термодинамики; 3. Общая характеристика растворов; 4. Гальванические элементы. В каждом разделе пособия приведены решение нулевого варианта и перечень индивидуальных заданий. Самостоятельная вдумчивая работа позволит глубоко освоить темы и подготовиться к сдаче соответствующего модуля. Индивидуальное задание выполняется в отдельной тетради с указа нием номера задания и варианта. Работа должна быть аккуратно оформлена, четко и ясно изложена, без сокращений. Номера и условия следует переписывать в том порядке, в каком они указаны в задании. При решении задач необходимо приводить условие задачи, весь ход решения и математические преобразования с указанием единиц измерения. Выполненное задание своевременно представляется преподавателю на проверку. Задание, выполненное не по своему варианту, возвращается без проверки и не засчитывается.
Тема 1 СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА Вариант 0 В соответствии с вариантом задания (столбец 1), приведенным в таблице 1, решите следующие задачи. 1. Назовите по систематической номенклатуре соединения, формулы которых приведены в столбце 2 таблицы 1. Укажите, к каким классам неорганических соединений они относятся. 2. По координатам элементов (столбцы 3 и 4 табл.1) определите ме стонахождение элементов в периодической системе; назовите их; запишите состав атомов (число протонов и нейтронов в ядре, число электронов в электронной оболочке), полные электронные формулы; укажите семейство элементов и валентные подуровни; изобразите распределение валентных электронов по подуровням для нейтральных атомов. 3. Для последнего по порядку заполнения электрона в каждом из двух атомов запишите набор четырёх квантовых чисел. 4. Дайте краткую характеристику элементов: ✓ нахождение в природе, основные минералы; ✓ применение. 5. Определите тип химической связи (ковалентная неполярная, кова лентная полярная, ионная) в веществах, формулы которых приведены в столбце 5 таблицы 1. Укажите степени окисления всех элементов в приведённых веществах. Таблица 1 Данные для выполнения заданий варианта 0 Номер варианта Классы неорганических соединений Координаты элементов Химическая связь Элемент 1 Элемент 2 1 2 3 4 5 0 а) VO б) H4P2O7 в) Mg(HCO3)2 5 VII A 4 VIII B1 H2O, NaCl Решение варианта 0 Задача 1 а) VO – соединение, состоящее из двух элементов, один из которых – кислород в степени окисления –2. Значит, это оксид. Степень окисле
ния второго элемента, переходного металла ванадия, равна +2. Следовательно, оксид является основным. Ответ: VO – оксид ванадия (II), основный. б) H4P2O7 – соединение, состоящее из четырёх атомов водорода, спо собных замещаться на атомы металлов, и кислотного остатка P2O74–. Относится к классу кислот. Ответ: H4P2O7 – пирофосфорная кислота. в) Mg(HCO3)2 – соединение, состоящее из атома магния и кислотно го остатка НСО3–, в составе которого присутствует атом водорода. Значит, относится к классу кислых солей. Соли угольной кислоты называются карбонатами. Наличие атома водорода в составе кислой соли в названии обозначается приставкой гидро-. Ответ: Mg(HCO3)2 – гидрокарбонат магния, кислая соль. Задачи 2–4 2.1. Элемент 1: 5 VII А находится в пятом периоде, седьмой группе, главной подгруппе. Это I (йод). Общее число электронов в атоме совпадает с порядковым номером элемента, следовательно, в состав электронной оболочки атома йода входит 53 электрона (Ne = 53). Число протонов в ядре равно порядковому номеру. Значит, ядро атома йода содержит 53 протона (Np = 53). Для того чтобы найти число нейтронов в ядре, надо из атомной мас сы элемента вычесть число протонов (или порядковый номер): Nn = 127 – 53 = 74. В ядре атома йода 74 нейтрона. Распределяем 53 электрона, входящих в электронную оболочку эле мента йода по уровням и подуровням в соответствии с принципом минимума энергии: 53I 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p5 или 53I [Kr] 5s24d105p5 Пункты 2.1, 3.1, 4.1 – решение задач, связанных с элементом 1 (см. табл. 1, столбец 3), пункты 2.2, 3.2, 4.2 – решение задач, связанных с элементом 2 (см. табл. 1, столбец 4).
Последним заполняется р-подуровень, поэтому йод относится к се мейству р-элементов. Валентные электроны – это электроны, которые могут участвовать в образовании химических связей. К ним относятся все электроны внешнего уровня и электроны предвнешних подуровней, которые находятся в процессе заполнения. В атоме йода валентными являются семь электронов внешнего пятого уровня: 5s25p5 (номер внешнего уровня совпадает с номером периода, в котором находится элемент, а число валентных электронов обычно соответствует номеру группы). На электронографической формуле распределение валентных электронов атома йода выглядит так: 3.1. Последним по порядку заполнения электроном в атоме йода яв ляется р-электрон пятого энергетического уровня: Главное квантовое число: n = 5 (соответствует номеру уровня). Орбитальное квантовое число l = 1 (для р-электронов l = 1). Набор возможных значений магнитного квантового числа: ml = [–1, 0, 1]. Спиновое квантовое число ms = –1/2. 4.1. Йод входит в подгруппу галогенов. По физическим и химиче ским свойствам это типичный неметалл, обладающий высокой химической активностью и ярко выраженной окислительной способностью. В обычных условиях йод – серо-черные кристаллы с фиолетовым металлическим блеском. При нагревании образует фиолетовые пары (происходит возгонка – испарение твердого вещества, минуя жидкое состояние). Молекула йода I2 двухатомна, атомы йода в ней связаны друг с другом ковалентной неполярной связью. Йод – редкий рассеянный элемент (его запасы 4 · 10–5 % от массы земной коры). Промышленных месторождений йодсодержащих минералов на Земле нет. Получают йод из золы морских водорослей (ламинария) и из природных йодсодержащих растворов – попутных нефтяных вод, воды некоторых озер.
Йод применяется в производстве чистых металлов и полупроводни ковых материалов, используется как антисептик и для йодирования поваренной соли. Йод относится к биогенным элементам, являясь микроэлементом. Большая часть йода в организме находится в щитовидной железе, в которой синтезируются йодсодержащие гормоны. 2.2. Элемент 2: 4 VIII B1 находится в 4 периоде, в восьмой группе, побочной подгруппе. Поскольку побочная подгруппа восьмой группы образована триадами элементов, то нижний индекс В1 указывает на то, что следует выбрать первый элемент триады – Fe (железо). Общее число электронов в атоме железа совпадает с порядковым номером элемента и равно 26 (Ne = 26). Число протонов в ядре равно порядковому номеру. Значит, ядро атома железа содержит 26 протонов (Np = 26). Для того чтобы найти число нейтронов в ядре, надо из атомной мас сы элемента вычесть число протонов (или порядковый номер): Nn = 56 – 26 = 30. В ядре атома железа 30 нейтронов. Распределение электронов по уровням и подуровням в атоме железа: 26Fe 1s22s22p63s23p64s23d6 или 26Fe [Ar] 4s23d6 Последним заполняется d-подуровень, поэтому железо относится к семейству d-элементов. В атоме железа валентными являются восемь электронов, среди ко торых два электрона внешнего четвёртого уровня и шесть электронов предвнешнего третьего уровня: 4s23d6. На электронографической формуле распределение валентных электронов атома йода выглядит так: 3.2. Последним электроном по порядку заполнения в атоме железа является d-электрон третьего энергетического уровня: Главное квантовое число: n = 3 (соответствует номеру уровня). Орбитальное квантовое число l = 2 (для d-электронов l = 2). Набор возможных значений магнитного квантового числа: ml = [–2, –1, 0, 1, 2]. Спиновое квантовое число ms = –1/2.