Химия

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 йод-
содержащих 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.

4.2. Железо – металл, занимающий по распространенности на Земле

4-е место среди всех элементов и 2-е место среди металлов. Содержание
железа в земной коре – около 8 %. Это металл серебристо-белого цвета, 
с высокой химической активностью и высокой ковкостью. Обладает
высокой тепло- и электропроводностью.

В природе железо в основном встречается в виде соединений: крас-

ный железняк (гематит) – Fe2O3, магнитный железняк Fe3O4 или 
FeO·Fe2O3 (магнетит), пирит FeS2 и др.

Чистое железо применяют для изготовления сердцевин трансформа-

торов электромоторов, электромагнитов и мембран микрофонов, потому 
что оно способно быстро намагничиваться и размагничиваться. Сплавы
железа (чугун и сталь) являются основными конструкционными материалами 
практически во всех отраслях современного производства. Железо – 
важнейший микроэлемент в организме человека и животных, так 
как входит в состав гемоглобина, многих ферментов, стимулирует 
функционирование органов кроветворения.

Задача 5
Н2О – вещество, образованное атомами неметаллов, различающихся 

по электроотрицательности. Следовательно, Н2О – соединение с ковалентной 
полярной связью. Степень окисления атома водорода в молекуле 
воды +1, степень окисления атома кислорода   –2.

NaCl – вещество, образованное атомами металла и неметалла, следо-

вательно, NaCl – соединение с ионной связью. Атом натрия имеет постоянную 
степень окисления  +1. Степень окисления атома хлора в хлориде 
натрия –1.

Таблица 2

Варианты индивидуальных заданий по теме «Строение вещества»

Номер 

варианта

Классы 

неорганических 

соединений

Координаты элементов
Химическая 

связь
Элемент 1
Элемент 2

1
2
3
4
5

1

а) Al2O3
б) NH4OH
в) CuCl2 

4 III A
5 V B
K2O, Br2

2

а) MgO
б) H2SiO3
в) Al(OH)2NO3

2 V A
6 VIII B2
HF, Mg3N2

Продолжение табл. 2

1
2
3
4
5

3

а) P2O5
б) Fe(OH)3
в) CaCO3

4 II A
7 VI B
NO2, BaCl2

4

а) CO
б) HNO3
в) SrOHBr

5 IV A
4 VIII B2
BF3, LiH

5

а) ZnO
б) H2SiO3
в) NaHS

3 V A
5 III B
BeI2, N2O

6

а) V2O5
б) Ba(OH)2
в) AuCl3

6 VI A
4 III B
NaH, ClO2

7

а) Na2O
б) H3PO4
в) FeOH(NO3)2

5 II A
4 IV B
CO, KF

8

а) N2O3
б) HCl
в) KHCO3

4 IV A
6 I B
AlBr3, SiO2

9

а) SrO
б) Cu(OH)2
в) Na2SiO3

2 VI A
5 II B
PF5, SrO

10

а) CrO3
б) KOH
в) AlOHCl2

6 I A
4 VIII B3
CaF2, SO2

11 

а) MnO2
б) HBr
в) KHSO4

5 V A
6 III B
PBr5, CsCl

12

а) Fe2O3
б) HNO2
в) MgF2

7 I А
5 VII B
SrS, CF4

13

а) SO2
б) Cr(OH)3
в) NaH2PO4

6 VII A
4 II B
As2O3, LiBr

14

а) N2O
б) Zn(OH)2
в) Ca(HSO4)2

4 III A
7 VII B
BaBr2, H2S

15

а) CO2
б) H2CrO4
в) CuI

2 IV A
6 VIII B1
SeCl4, AgF

Продолжение табл. 2

1
2
3
4
5

16

а) Li2O
б) HF
в) NaNO2

3 VI A
5 II B
Cl2O, KH

17

а) Mn2O7
б) Cr(OH)2
в) FeOHBr

6 II A
5 VIII B1
BeBr2, NO

18

а) FeO
б) Be(OH)2
в) NiCl2

5IIIA
7IVB
Li2O, BN

19

а) N2O5
б) H2S
в) Ca3(PO4)2

4VIA
5IVB
AgBr, SeF6

20

а) P2O5
б) Mn(OH)2
в) AgNO3

2VIIA
6 VIII B3
SiC, Al2O3

21

а) V2O5
б) LiOH
в) CuOHNO3

4 V A
7 VIII B1
CH4, Na2O

22

а) BaO
б) H2SO4
в) CH3COONa

5 VI A
6 II B
MgO, SCl4

23

а) SO3
б) Mg(OH)2
в) K2Cr2O7

4 IV A
5 VI B
H2Se, BaF2

24

а) NO2
б) Zn(OH)2
в) FeOHBr

3 VII A
6 IV B
BeF2, SO3

25

а) Mn2O7
б) Sr(OH)2
в) NaHCO3

2 V A
6 I B
SiH4, CsBr

26

а) CuO
б) H2SiO3
в) Na2SO3

7IIA
4 VIII B2
As2O5, CaCl2

27

а) K2O
б) HI
в) (MgOH)2CO3

6 VIII A
5 I B
K2S, N2O3

28

а)Cr2O3
б) Ba(OH)2
в) K2SiO3

4 V A
6 VII B
SF4, N2