Журнал лабораторных работ по курсу “Химия” для студентов, потоков ИАБ-1, ИДБ-1, ИМБ-1, ИРС - 1, ИСБ-1, ИХБ-1 (стр. 14 )

Вопросы для подготовки к коллоквиуму №3

Окислительно-восстановительные процессы.

Степень окисления. Окислительно-восстановительные реакции. Окисление. Восстановление. Окислитель. Восстановитель. Типичные окислители и восстановители. Продукты превращения перманганата калия KMnO4, концентрированной серной кислоты и азотной кислоты любой концентрации в окислительно-восстановительных процессах. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций. Метод электронного и электронно-ионного баланса. Молярная масса эквивалента окислителя (восстановителя).

Общие свойства металлов.

Общие физические свойства металлов. Внутреннее строение. Зонная теория проводников, полупроводников и изоляторов: валентная зона, зона проводимости, запрещенная зона. Основные химические свойства металлов. Взаимодействие металлов с кислородом, водородом, галогенами, серой, углеродом, азотом, кремнием. Реакции взаимодействия металлов с водой, кислотами-неокислителями, кислотами-окислителями, солями. Условия протекания реакций замещения. Формы существования металлов в природе. Способы получения металлов из руд. Получение металлов высокой чистоты. Жесткость воды. Способы ее определения и устранения. Типы жесткости.

Электрохимические процессы

Возникновение двойного электрического слоя на границе металл-электролит. Электродный потенциал. Стандартный электродный потенциал. Уравнение Нернста. Водородный электрод. Ряд напряжений металлов. Гальванические элементы. Электродвижущая сила. Концентрационные гальванические элементы. Первичные источники тока.  Аккумуляторы (кислотный и щелочной): схема аккумулятора, процессы зарядки и разрядки. Коррозия металлов. Виды коррозии. Типы коррозии. Газовая коррозия. Электрохимическая коррозия. Коррозия оцинкованного и луженого железа. Водородная и кислородная деполяризация. Защита от коррозии: металлические (катодные и анодные) и неметаллические защитные покрытия, протекторная и катодная защита, применение ингибиторов.

Электролиз расплавов и растворов электролитов. Процессы, проходящие на катоде и аноде. Активный (растворимый) и инертный аноды. Последовательность разряда ионов. Законы Фарадея. Применение электролиза: получение и очистка металлов, гальваностегия, гальванопластика.

Вопросы для подготовки к экзамену

по курсу "ХИМИЯ"

Для успешной сдачи экзамена необходимо знать определения указанных понятий, формулировки и математические выражения законов и правил, уметь их применять, иллюстрировать важнейшие химические свойства элементов и их соединений и важнейшие промышленные процессы уравнениями реакций, уметь решать типовые задачи.

Основные законы и понятия химии.

Закон сохранения массы. Закон постоянства состава. Атом. Молекула. Химический элемент. Относительные атомная и молекулярная массы. Число Авогадро. Моль. Эквивалент. Молярная масса. Молярная масса эквивалента. Молярный объем газа. Эквивалентный объем газа. Закон эквивалентов. Газовые законы: закон Бойля-Мариотта, закон Гей-Люссака, уравнение состояния идеального газа, уравнение Клайперона-Менделеева. Химические формулы. Химические уравнения.

Строение атома и периодический закон .

Ядро атома. Элементарные частицы: протоны, нейтроны, электроны. Изотопы. Строение электронных оболочек атома. Квантовые числа. Атомные орбитали. Правила заполнения электронных орбиталей: принцип Паули, правило Хунда, правила Клечковского. Периодический закон (формулировкa и современная формулировка). Периодическая система элементов. Период, группа, подгруппа. Энергия ионизации. Энергия сродства к электрону. Относительная электроотрицательность. Изменениe  свойств элементов в периодах и группах.

Химическая связь.

Энергия связи. Длина связи. Ковалентная связь. Обменный и донорно-акцепторный механизмы образования ковалентной связи. Характеристики ковалентной связи: полярность, направленность, кратность, насыщаемость. σ- и π-связи. Гибридизация орбиталей. Полярность связей и полярность молекул.  Методы описания ковалентной связи. Метод валентных связей. Метод молекулярных орбиталей. Связывающие и разрыхляющие молекулярные орбитали. Порядок связи. Образование молекул H2, N2, O2, и молекулярных ионов Н2+, Не2+, О2-, О22- по методу МО.  Ионная, координационная, металлическая, водородная связи. Силы межмолекулярного взаимодействия.

Координационные соединения

Донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи. Строение комплексных соединений: центральный атом, координационное число, лиганды, дентатность, внутренняя и внешняя сфера. Основные типы и номенклатура координационных соединений. Диссоциация комплексных соединений и комплексных ионов.

Химическая кинетика и термодинамика.

Гомогенная система. Гетерогенная система. Фаза. Скорости гомогенной и гетерогенной реакций. Факторы, влияющие на скорость реакции. Закон действия масс. Константа скорости реакции. Правило Вант Гоффа. Температурный коэффициент скорости реакции. Энергия активации. Энтальпия реакции. Тепловой эффект реакции. Закон Гесса. Экзотермический и эндотермический процессы. Энергетические диаграммы экзотермической и эндотермической реакции.  Катализаторы. Обратимые и необратимые реакции. Химическое равновесие. Константа равновесия. Принцип Ле Шателье.

Растворы.

Насыщенные, ненасыщенные, пересыщенные растворы. Способы выражения концентрации растворов: массовая доля, мольная доля, процентная, молярная, нормальная, моляльная концентрации. Растворимость. Произведение растворимости малорастворимых веществ. Связь растворимости с величиной произведения растворимости для малорастворимых веществ состава АВ, АВ2, А2В, АВ3. Повышение температуры кипения растворов (эбулиоскопия). Понижение температуры замерзания растворов (криоскопия). Осмос. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа.

Теория электролитической диссоциации

Электролиты. Степень диссоциации. Сильные и слабые электролиты, особенности их диссоциации. Теория электролитической диссоциации С. Аррениуса. Константа диссоциации слабых электролитов. Влияние одноименных ионов на диссоциацию слабых электролитов. Закон разбавления Оствальда. Диссоциация сильных электролитов. Амфотерные электролиты (амфолиты). Ионные реакции. Условия протекания реакций ионного обмена. Ионное произведение воды. Водородный показатель рН. Гидролиз солей. Изменение реакции среды в результате гидролиза. Влияние концентрации и температуры на процессы гидролиза. Смещение равновесия реакций гидролиза. Взаимный гидролиз.

Окислительно-восстановительные процессы.

Степень окисления. Окислительно-восстановительные реакции. Окисление. Восстановление. Окислитель. Восстановитель. Типичные окислители и восстановители. Продукты превращения перманганата калия KMnO4, концентрированной серной кислоты и азотной кислоты любой концентрации в окислительно-восстановительных процессах. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций. Метод электронного и электронно-ионного баланса. Молярная масса эквивалента окислителя (восстановителя).

Общие свойства металлов.

Общие физические свойства металлов. Внутреннее строение. Зонная теория проводников, полупроводников и изоляторов: валентная зона, зона проводимости, запрещенная зона. Основные химические свойства металлов. Взаимодействие металлов с кислородом, водородом, галогенами, серой, углеродом, азотом, кремнием. Реакции взаимодействия металлов с водой, кислотами-неокислителями, кислотами-окислителями, солями. Условия протекания реакций замещения. Формы существования металлов в природе. Способы получения металлов из руд. Получение металлов высокой чистоты. Жесткость воды. Способы ее определения и устранения. Типы жесткости.

Электрохимические процессы

Возникновение двойного электрического слоя на границе металл-электролит. Электродный потенциал. Стандартный электродный потенциал. Уравнение Нернста. Водородный электрод. Ряд напряжений металлов. Гальванические элементы. Электродвижущая сила. Концентрационные гальванические элементы. Первичные источники тока.  Аккумуляторы (кислотный и щелочной): схема аккумулятора, процессы зарядки и разрядки. Коррозия металлов. Виды коррозии. Типы коррозии. Газовая коррозия. Электрохимическая коррозия. Коррозия оцинкованного и луженого железа. Водородная и кислородная деполяризация. Защита от коррозии: металлические (катодные и анодные) и неметаллические защитные покрытия, протекторная и катодная защита, применение ингибиторов.

Электролиз расплавов и растворов электролитов. Процессы, проходящие на катоде и аноде. Активный (растворимый) и инертный аноды. Последовательность разряда ионов. Законы Фарадея. Применение электролиза: получение и очистка металлов, гальваностегия, гальванопластика.

Типовые задачи

Найдите массу 2 1023 молекул оксида углерода (IV). Какой объем занимают при нормальных условиях 1,5 1023 молекул хлороводорода? Масса колбы вместимостью 750 мл, наполненной при 27оС кислородом, равна 83,3 г. Масса пустой колбы составляет 82,1 г. Определить давление кислорода в колбе. В стальном баллоне вместимостью 6 л находится кислород. Температура его составляет 00С, а давление – 30,4 МПа. Какой объем кислорода можно получить из этого баллона при нормальных условиях? Газометр вместимостью 20 л наполнен газом, плотность которого по воздуху составляет 0,40, температура – 170С, а давление – 103,3 кПа (774,8 мм рт. ст.). Вычислить массу газа в газометре. Найти молекулярную формулу вещества, содержащего 93,75% по массе углерода и 6,25% по массе водорода, если плотность этого вещества по воздуху равна 4,41. Вещество содержит (по массе) 26,53% калия, 35,37% хрома и 38,10% кислорода. Найти его простейшую формулу. Оксид металла содержит 10,00 г данного металла и 8,88 г кислорода. Определить молярную массу эквивалента металла. При сгорании 53,96 г металла образуется 101,96 г оксида металла. Определить молярную массу эквивалента металла. 72 г гидрида металла содержат 3,03 г водорода. Определить молярную массу эквивалента металла. 4,80 г кальция и 7,85 г цинка вытесняют из кислоты одинаковые количества водорода. Вычислить молярную массу эквивалента цинка, если молярная масса эквивалента кальция равна 20,0 г/моль. Определить молярные массы эквивалентов металла и серы, если 4,86 г металла образуют 5,22 г оксида и 5,58 г сульфида. При взаимодействии 0,595 г некоторого вещества с 0,275 г хлороводорода получено 0,440 г соли. Определить молярные массы эквивалентов вещества и образовавшейся соли. 0,752 г алюминия при взаимодействии с кислотой вытеснили 0,936 л водорода, измеренного при нормальных условиях. Определить эквивалентный объем водорода, если молярная масса эквивалента алюминия равна 8,99 г/моль. В 300 г воды растворили 20 г нитрата калия. Вычислите массовую долю раствора. Какая масса сульфата натрия требуется для приготовления 5 л 8% раствора (плотность 1,075 г/мл)? Какая масса соли содержится в 800 мл 1,2 М раствора бромида калия? Какой объем 96% серной кислоты (плотность 1,84 г/мл) требуется для приготовления 0,8 л 2 М раствора? Какой объем 15% раствора серной кислоты (плотность 1,10 г/мл) потребуется для полного растворения 24,3 г магния? Какой объем 0,3 Н раствора кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 1,4 г гидроксида калия? Жесткость воды, содержащей только гидрокарбонат кальция, равна 1,785 мэкв/л. Определить массу гидрокарбоната кальция в 3 л воды. Чему равна временная жесткость воды, в 2 л которой содержится 0,292 г гидрокарбоната кальция? При определении гидрокарбонатной жесткости воды на титрование 100 мл воды пошло 4,0 мл 0,1500 Н раствора соляной кислоты. Найти постоянную жесткость, если общая жесткость равна 7,1 мэкв/л. При определении общей жесткости воды на титрование 100 мл воды пошло 14,0 мл 0,0550 Н раствора трилона Б (ЭДТА). Найти постоянную жесткость, если временная жесткость равна 7,0 мэкв/л. Найти значение константы скорости реакции  А + В → АВ, если при концентрациях веществ А и В, равных соответственно 0,05 и 0,01 моль/л, скорость реакции равна 5,0⋅10-5 моль / л⋅мин? Как изменится скорость реакции 2СО + О2 → 2СО2, если повысить концентрацию СО в 3 раза, а концентрацию О2 – в 2 раза? Как изменится скорость реакции 2NO + O2 → 2NO2, если уменьшить давление в системе в 3 раза? Во сколько раз в системе 2А2 + В2 → 2А2В надо увеличить концентрацию вещества В2, чтобы при уменьшении концентрации вещества А2 в 4 раза скорость прямой реакции не изменилась? Во сколько раз возрастет скорость реакции при повышении температуры от 10 до 500С, если температурный коэффициент ее скорости равен 2 ? При повышении температуры от 20 до 500С скорость некоторой реакции возросла в 27 раз. Найти температурный коэффициент скорости данной реакции. При 1500С некоторая химическая реакция заканчивается за 16 мин. За какое время эта реакция закончится при 1800С, если температурный коэффициент ее скорости равен 2 ? В каком направлении сместится равновесие в системе Н2О + СО СО2 + Н2 при добавлении паров воды? В каком направлении сместится равновесие в системе Ag+ + Cl - AgCl  при добавлении хлорида натрия? В каком направлении сместится равновесие в системе 2СО (г) + О2(г) 2СО2, ΔН0 = –  566 кДж  а) при повышении давления;  б) при понижении температуры? Закончите уравнения реакций, расставьте коэффициенты, запишите уравнения в ионно-молекулярной и сокращенной форме:

а) AgNO3 + BaCl2 →