Методические рекомендации, программа и контрольные задания для студентов заочного факультета (стр. 1 )

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Факультет электротермических технологий

Кафедра общей и аналитической химии

ХИМИЯ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ

ЗАОЧНОГО ФАКУЛЬТЕТА

Методические рекомендации, программа и

контрольные задания для студентов заочного факультета

Новокузнецк

2004

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра общей и аналитической химии

Тел. 46-15-00

Дисциплина: ХИМИЯ

Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочного обучения (составители: , ).

Рекомендуемая литература:

1.  Глинка химия: Учебное пособие для вузов /Под ред. . – изд. 28 – е, переработанное и дополненное – М.: Интеграл – Пресс, 2000. – 728 с.

2.  Глинка и упражнения по общей химии: Учебное пособие для вузов /Под ред. и . – М.: Интеграл – Пресс, 2001. – 240 с.

3.  Коровин химия: Учебник для вузов. – изд. 2-е, исправленное и дополненное – М.: «Высшая школа», 2000. – 558 с.

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ВАРИАНТОВ
КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

Учебными планами предусматривается выполнение студентами одной контрольной работы в каждом семестре. Самостоятельное выполнение контрольных работ является необходимым этапом подготовки к выполнению лабораторных работ в период лабораторно – экзаменационной сессии.

Контрольные работы выполняются в ученической тетради или на скрепленных листах бумаги формата А5. На титульном листе указывается номер контрольной работы, название дисциплины, фамилия и инициалы студента, шифр академической группы, номер зачетной книжки.

Номер варианта контрольной работы для студента определяется по сумме двух последних цифр номера зачетной книжки.

При оформлении контрольной работы необходимо записать условие задачи, а потом показать решение. Выполненные контрольные работы передаются в деканат непосредственно студентом или отправляются электронной почтой. После проверки контрольной работы преподаватель пишет рецензию, где указываются методические указания преподавателя к дальнейшему изучению дисциплины, а также зачтена или не зачтена работа. Рецензию можно получить в деканате или электронной почтой. Не зачтенные контрольные работы выполняются вновь и полностью, а не приводятся исправления или вставки. Собеседование по зачтенным контрольным работам производится в период лабораторно-экзаменационной сессии.

Первый курс 1 семестр

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ ОБУЧЕНИЯ

Раздел 1. Введение.

Химия как наука о строении, свойствах веществ, их превращениях и сопровождающих явлениях. Химия как учебная дисциплина. Химия как отрасль промышленности и основа научно-технического прогресса. Химия как искусство.

Раздел 2. Основные законы и понятия химии.

Закон постоянства состава. Закон кратных отношений. Закон объемных отношений. Закон Авогадро. Атомные и молекулярные массы. Количество вещества. Молярная масса и молярный объем вещества. Эквивалент. Количество вещества эквивалентов. Закон эквивалентов. Химическая символика. Важнейшие классы и номенклатура неорганических веществ. Химические расчеты.

Раздел 3. Строение атома.

Планетарная модель строения атома. Строение электронной оболочки атома по Бору. Квантово-механическая модель атома. Квантовые числа (главное, орбитальное, магнитное, спиновое). Распределение электронов в многоэлектронных атомах ( правило Клечковского, принцип Паули, правило Хунда, способы записи электронных конфигураций атомов и ионов).

Раздел 4. Периодический закон .

Периодическая система элементов. Структура периодической системы. Главная причина периодичности свойств химических элементов. Атомные и ионные радиусы. Атомное ядро (классификация ядер, радиоактивность, изотопы)

Раздел 5. Химическая связь и строение молекул.

Молекулы. Теория образования химической связи по методу валентных связей. Ковалентная связь (валентность, ковалентность атомов, строение двух, трех, четырехатомных молекул, гибридизация, полярность молекул). Ионная связь (поляризация ионнов). Металлическая связь. Водородная связь.

Раздел 6. Энергетика химических реакций.

Внутренняя энергия. Энтальпия. Превращения энергии при химических реакциях. Термохимия. Энергетические эффекты при фазовых переходах. Термохимические расчеты. Факторы, определяющие направление протекания химических реакций. Энтропия и энергия Гиббса. Стандартные термодинамические величины.

Раздел 7. Химическая кинетика и химическое равновесие.

Гомогенные и гетерогенные реакции. Скорость химической реакции. Зависимость скорости реакции от природы реагирующих веществ, от концентрации реагирующих веществ, от температуры. Скорость реакции в гетерогенных системах. Катализ. Обратимость химических реакций. Химическое равновесие. Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье.

Раздел 8. Растворы.

Химические свойства воды. Характеристика растворов. Процесс растворения. Способы выражения состава растворов. Растворимость. Осмос. Давление пара растворов. Замерзание и кипение растворов. Растворы электролитов (теория электролитической диссоциации, степень диссоциации, константа диссоциации, сильные и слабые электролиты, ионно-обменные реакции, ионное произведение воды, произведение растворимости, гидролиз солей).

Раздел 9. Окислительно-восстановительные реакции.

Степень окисления элементов. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций методом полуреакций. Отношение металлов к кислотам и щелочам.

Раздел 10. Электрохимические процессы.

Электродные потенциалы. Уравнение Нернста. Гальванические элементы. Аккумуляторы. Электролиз. Законы электролиза (законы М. Фарадея). Электрохимическая поляризация. Перенапряжение. Напряжение разложения электролита.

Раздел 11. Коррозия и защита металлов.

Определение и классификация коррозионных процессов. Химическая коррозия. Электрохимическая коррозия. Защита металлов от коррозии.

ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ № 1

( В приложении к контрольной работе №1 представлены 4 таблицы: стандартные теплоты образования, стандартная энергия Гиббса, стандартные значения энтропии некоторых веществ, а также стандартные электродные потенциалы некоторых металлов)

Вариант 0

1. Определите эквивалент и молярную массу эквивалента фосфора, кислорода и брома в соединениях РН3, Н2О и НВr.

2. Среди перечисленных электронных конфигураций укажите невозможные и объясните причину невозможности: 1s2, 1s3, 2p3, 3p7, 3d7?

3. Что такое электроотрицательность? Как изменяется электроотрица-тельность р-элементов в периоде, в группе периодической системы с увеличением порядкового номера? Почему?

4. Какие электроны атома бора участвуют в образовании ковалентных связей? Как метод валентных связей (ВС) объясняет симметричную треугольную форму молекулы BF3?

5. Вычислите ∆rG0298 для следующих реакций:

а) 2NaF(к) + Cl2(г) = 2NaCl(к) + F2(г)

б) PbO2(к) + 2Zn(к) = Pb(к) + 2ZnO(к)

Можно ли получить фтор по реакции а) и восстановить диоксид свинца цинком по реакции б)? Ответ: +313,94 кДж; - 417,4 кДж.

6. Вычислите, какое количество теплоты выделится при восстановлении Fe2O3 металлическим алюминием, если было получено 335,1г железа?

Ответ: 2543,1 кДж.

7. Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы

N2(г) + 3H2(г) ↔ 2NH3(г).

Как изменится скорость прямой реакции образования аммиака, если увеличить концентрацию водорода в три раза?

8. Определите молярную концентрацию эквивалента NaOH в его 30%-ном растворе с плотностью 1,328 г/см3. К 1л этого раствора прилили 5 л воды. Вычислите процентную концентрацию полученного раствора.

Ответ: 9,96 моль/л; 6,3%.

9. Вычислите криоскопическую константу уксусной кислоты, если раствор, содержащий 4,25 г антрацена С14Н10 в 100 г уксусной кислоты, кристаллизуется при 15,718о С. Температура кристаллизации уксусной кислоты 16,65о С. Ответ: 3,9о.

10. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) NaHCO3 и NaOH; б) K2SiO3 и HCl; в) BaCl2 и Na2SO4.

11. Реакции выражаются схемами:

P + HIO3 + H2O → H3PO4 + HI

H2S + Cl2 + H2O → H2SO4 + HCl

Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое – восстановителем; какое вещество окисляется, какое – восстанавливается.

12. Увеличится, уменьшится или останется без изменения масса цинковой пластинки при взаимодействии ее с растворами: а) CuSO4; а) MgSO4; б) Pb(NO3)2? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.

13. Электролиз раствора сульфата цинка проводили в течение 5 ч, в результате чего выделилось 6 л кислорода (н. у.). Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах, и вычислите силу тока. Ответ: 5,74 А.

14. Как происходит атмосферная коррозия луженого и оцинкованного железа при нарушении покрытия? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

Вариант 1

1. На сжигание 1,497 г двухвалентного металла требуется 0,69 л кислорода (н. у.). Определите молярную массу эквивалента и молярную массу металла. Ответ: 12,15 г/моль; 24,30 г/моль.

2. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 9 и 27. Покажите распределение электронов этих атомов по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?

3. Что такое энергия ионизации? В каких единицах она выражается? Как изменяется восстановительная активность s - и p-элементов в группах периодической системы с увеличением порядкового номера? Почему?

4. Какую химическую связь называют ковалентной? Чем можно объяснить направленность ковалентной связи? Как метод валентных связей (ВС) объясняет строение молекул воды?

5. При какой температуре наступит равновесие системы

4HCl(г) + O2(г) ↔ 2H2O(г) + 2Cl2(г); ∆rH0298 = - 114,42 кДж?

Хлор или кислород в этой системе является более сильным окислителем и при каких температурах? Ответ: 891 К.