Химия. Системный курс для поступающих в ВУЗ (стр. 2 )

№ п/п	Содержатель- ные блоки	Число заданий	Максимальный балл за выполнение заданий каждого блока	% от общего максимального балла – 67	% элементов данного блока в кодификаторе
1	Химический элемент	2	2	3%	5,4%
2	Вещество	21	26	39%	45,5%
3	Химическая реакция	15	27	40%	27,3%
4	Познание и применение веществ и химических реакций	7	12	18%	21,8%
5	ИТОГО	45	67	100%	100%

Содержание каждого задания экзаменационной работы соотносится с требованиями к уровню подготовки выпускников средней (полной) школы по химии, согласно которым учащиеся должны уметь:

- называть вещества по их химическим формулам;

- классифицировать неорганические и органические вещества (по составу и свойствам) и химические реакции (по всем известным признакам классификации);

- определять степень окисления химических элементов по формулам их соединений; вид химической связи в неорганических и органических веществах; тип кристаллической решетки в веществах; изомеры и гомологи по структурным формулам и т. д.;

- составлять: а) уравнения химических реакций различных типов; б) уравнения электролитической диссоциации кислот, щелочей, солей; в) полные и сокращенные ионные уравнения реакций обмена;

- характеризовать общие свойства химических элементов и их соединений на основе положения в периодической системе , состав, свойства и применение веществ, факторы, влияющие на изменение скорости химической реакции и состояние химического равновесия;

- объяснять закономерности в изменении свойств веществ, сущность изученных видов химических реакций;

- проводить вычисления по химическим формулам и химическим уравнениям и т. д.

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ, ФОРМУЛЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Атомно-молекулярное учение

Закон сохранения массы-энергии. В изолированной системе сумма масс и энергий постоянна

E = mc2

Закон постоянства состава. Любое химически индивидуальное вещество всегда имеет один и тот же количественный состав независимо от способа его получения. В 1808 г. в споре с К. Бертолле доказал, что все вещества, не зависимо от способов их получения, всегда имеют оределенный и постоянный состав (CO2, NO, P2O5 и т. д.). Закон полностью выполняется для газообразных и жидких веществ, но в 1913 г. установил, что существуют соединения переменного состава – оксиды, нитриды, карбиды и т. д. – кристаллические соелинения, состав которых может меняться в зависимости от способа их получения.

Бертоллиды - вещества переменного состава

Дальтониды – вещества постоянного состава

Закон Авогадро. В равных объемах любых газов при одинаковых условиях содержится одинаковое количество частиц (молекул, атомов и т. д.)

Первое следствие: 1 моль любого газа при нормальных условиях (н. у.) занимает объем, равный 22,4 л.(Vm= 22,4 л/моль).

n =

Второе следствие: 1 моль любого газа при нормальных условиях (н. у.) содержит число структурных единиц, равное числу Авогадро (NА = 6,02× 1023моль-1).

n =

Третье следствие: Отношение молекулярных масс двух газообразных веществ есть величина постоянная, называемая относительной плотностью одного вещества по другому (Dв).

М вещества А = М вещества В× Dв

Объединяя все три следствия, можно вывести формулу для расчета количества вещества:

n = = =

Типы кристаллических решеток

Кристаллические решетки по характеру химических связей образующих их частиц подразделяются на атомные, ионные, молекулярные и металлические.

1)  Для кристаллических решеток с атомной структурой характерно наличие в узлах атомов, прочно связанных между собой валентными связями. Кристаллы такого типа обладают высокой температурой плавления, большой твердостью и хрупкостью. Примерами веществ с атомной кристаллической решеткой являются: Si, C, SiO2, SiC и т. д.

2)  Решетки с ионной структурой содержат в узлах электростатически взаимодействующие ионы. Кристаллы с подобной структурой обладают несколько меньшей, чем атомные, температурой плавления и твердостью, но большей хрупкостью. Ионной кристаллической решеткой обладают все соединения с ионным типом связи, например: CsCl, KI, NaBr, Na2O, NaH и т. д.

3)  Решетки с молекулярной структурой в узлах содержат молекулы, связанные между собой слабыми межмолекулярными связями, которые легко разрушаются. Поэтому молекулярные кристаллы, как правило, легкоплавки, летучие, диэлектрики, обладают малой твердостью. Такими соединениями являются: CO2, H2, H2O и т. д.

4)  Для решеток с металлической структурой характерно наличие в узлах, кроме атомов, также и ионов, которые образуются за счет отрыва электронов. Атомы и ионы находятся в состоянии обмена электронами. В процессе такого непрерывного обмена электронами часть их стационарно остается в свободном состоянии, образуя так называемый «электронный газ». Наличие свободно перемещающихся электронов и динамически обменивающихся ими ионов и атомов сообщает металлическим кристаллам специфические свойства: пластичность, электронную проводимость, высокую теплопроводность.

Классы неорганических соединений

 

Простые вещества Сложные вещества

 

Оксиды Гидроксиды Соли

 

Кислоты Основания

Амфотерные основания

Простые вещества

Простое вещество – это вещество, состоящее из атомов одного и того же элемента. При этом атомы могут быть не связанными между собой (He, Ne …), связанными в молекулы (O2, H2, S8, P4) или кристаллы (все металлы).

Простые вещества делят на металлы и неметаллы. Из 110 известных на сегодня элементов только 22 являются неметаллами.

Причиной многочисленности простых веществ (элементов – 110, простых веществ – более 300) является аллотропия.

Аллотропия - способность атомов одного и того же химического элемента образовывать несколько простых веществ. Аллотропные модификации образуют: O, S, P, C, Si и др.

Элемент	Аллотропные модификации
Кислород	Кислород (О­2­) и озон (О3)
Сера	Ромбическая (S8), моноклинная (S8), пластическая
Углерод	Алмаз, графит, карбин, фуллерен
Фосфор	Белый, красный, черный и т. д.

К металлам относятся: все s-элементы (кроме водорода и гелия), все d-элементы, все f-элементы, кроме того, среди р-элементов – большинство металлов:

III	IV	V	VI	VII	VIII
B	C	N	O	F	Ne
Al	Si	P	S	Cl	Ar
Ga	Ge	As	Se	Br	Kr
In	Sn	Sb	Te	I	Xe
Tl	Pb	Bi	Po	At	Rn

В представленной таблице неметаллы расположены в верхней части от разделяющей линии.

Металлы – это вещества, обладающие металлическим блеском, пластичностью, тепло - и электропроводностью, уменьшающейся с увеличением температуры. При обычных условиях металлы – твердые вещества (кроме ртути).

Неметаллы не обладают общностью физических свойств.

Общие свойства металлов	Общие свойства неметаллов
Металлы проявляют только положительные степени окисления: Mn +2 +3 +4 +5 +6 +7	Неметаллы проявляют как положительные, так и отрицательные степени окисления: Cl -1 +1 +3 +5 +7
Металлы способны к образованию простых катионов: Fe2+, Fe3+	Неметаллы не образуют простых катионов
Металлы проявляют только восстановительные свойства: 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2	Неметаллы проявляют как восстановительные, так и оакислительные свойства: Cl2 + H2O = HCl + HClO

К благородным газам относятся: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn.

К благородным металлам относятся: Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au, Ag.

К шелочным металлам относятся: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr.

К шелочно-земельным металлам относятся: Ca, Sr, Ba, Ra.

Самый тугоплавкий металл - W

Самый легкоплавкий металл - Hg

Самый тяжелый металл – Os (Ir)

Самый легкий металл – Li

Самыми распространенными элементами в космическом пространстве являются водород (75%) и гелий (24%).

К самым распространенным элементам в земной коре относятся:

O Si Al Na Fe Ca

58% 19,6% 6,4% 2,3% 1,8% 1,8%

В самородном состоянии в земной коре могут содержаться: все благородные металлы, медь, ртуть, сера.

Все остальные металлы и неметаллы содержатся только в связанном состоянии:

Сульфиды: CuS, Cu2S, FeS2 (пирит)…

Галогениды: NaCl (каменная соль), KCl (сильвинит) …

Наиболее распространенные способы получения металлов

1) Электролиз растворов и расплавов солей: 2Al2O3 2Al + 3O2

2) Пирометаллургия – получение металлов восстановлением из расплавов (как правило, оксидов) при высоких температурах: Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2

3) Гидрометаллургия – получение металлов из растворов их солей:

4Au + 8NaCN + 2H2O + O2 = 4Na[Au(CN)4] + 4NaOH

Na[Au(CN)4] + Zn ® Au + Na2[Zn(CN)4]

Оксиды

Солеобразующие Безразличные

N2O, NO, CO

Кислотные Амфотерные Основные

P2O5 ZnO CaO

Безразличные оксиды – это оксиды, которым не соответствуют ни кислоты, ни основания.

Кислотные оксиды (ангидриды) – оксиды, которым соответствуют кислоты, при этом степень окисления кислотообразующего элемента в оксиде и кислоте совпадает:

SO3 – H2SO4 P2O5 – H3PO4 (HPO3) Cl2O – HСlO

Для получения формулы кислоты необходимо к молекуле оксида прибавить одну молекулу воды:

SO2 + H2O = H2SO3 Cl2O7 + H2O = (H2Cl2O8) HClO4

Основные оксиды - оксиды, которым соответствуют основания:

CaO – Ca(OH)2 Na2O – NaOH FeO – Fe(OH)2

Амфотерные оксиды – оксиды, проявляющие свойства как кислотных, так и основных оксидов.

Тип оксида	Кислотный	Амфотерный	Основный
Неметаллы	+	-	-
Примеры соединений	SO2, SO3, P2O5, Cl2O, Cl2O7, NO2	-	-
Металлы	+ Образуют в степенях окисления +8, +7, +6, +5	+ Образуют в степенях окисления +4, +3	+ Образуют в степенях окисления +2, +1
Примеры соединений	Mn2O7, CrO3, FeO3, Nb2O5	Fe2O3, Cr2O3, MnO2, Al2O3	Na2O, K2O, CaO, FeO, MnO
Исключение		ZnO, BeO, SnO, PbO

Получение оксидов

1.Окисление простых веществ:

2Mg + O2 2MgO

2P + 5O2 2P2O5

2. Разложение оснований:

Cu(OH)2 CuO + H2O

3. Разложение солей:

(NH4)2Cr2O7Cr2O3 + N2­ + 4H2O­

Химические свойства оксидов

Взаимодействие	Кислотные оксиды	Амфотерные оксиды	Основные оксиды
С водой	SO3 + H2O = H2SO4 Mn2O7 + H2O = HMnO4 NO2 + H2O = HNO3 + HNO2	-	Na2O + H2O = NaOH CaO + H2O = Ca(OH)2
С кислотами	-	Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O	Na2O + 2HCl = 2NaCl + H2O
С кислотными оксидами	-	Al2O3 + 3SO3 = Al2(SO4)3	Na2O + SO3 = Na2SO4
С щелочами	SO3 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O	Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O Al2O3 + 6NaOH + 3H2O = 2Na3[Al(OH)6]	-
С основными оксидами	SO3 + Na2O = Na2SO4	Al2O3 + Na2O = 2NaAlO2	-

Гидроксиды