Для студентов, обучающихся дистанционно – самостоятельное изучение всех разделов курса.
Стр 1 из 5Следующая ⇒ Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГБОУ ВПО «Вологодская государственная молочнохозяйственная Академия имени Н.В. Верещагина»
ХИМИЯ ХИМИЯ НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ
Методические указания факультетов агрономии и лесного хозяйства, ветеринарной медицины и биотехнологий и технологического факультетов
Вологда–Молочное С. 2 МУ УДК 54 (071) ББК 24р30 Х465
Составители: канд. техн. наук, доцент кафедры химии и физики И.С. Полянская, канд. техн. наук, доцент кафедры химии и физики А.Л. Новокшанова
Рецензенты: доцент кафедры химии и физики Е.В. Хайдукова, канд. хим. наук, доцент,зав. кафедрой химии ВГПУ Д.В. Ходарев
Х465 Химия: Методические указания/ Сост. И.С. Полянская, А.Л. Новокшанова. – Вологда–Молочное: ВГМХА, 2015. – 50 с.
Методические указания для самостоятельной работы и задания к выполнению контрольной работы для студентов заочного отделения ФГБОУ ВПО ВГМХА имени Н.В. Верещагина, составлены на основе примерных программ дисциплин «Химия», «Неорганическая химия», «Химия аналитическая» рекомендуемым Министерством образования РФ для специальностей 35.03.06 – Агроинженерия, 35.03.04 –Агрономия, 35.03.01 - Лесное дело, 35.03.02 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств, 35.03.05 – Садоводство, 35.03.07 - Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции, 36.03.02. – Зоотехния, 19.03.03 - Продукты питания животного происхождения, 15.03.02 – Технологические машины и оборудование. Второе издание, исправленное и дополненное. Нумерация страниц сохранена по первому печатному изданию 2014 г., предназначенному для специальности 35.03.06 – Агроинженерия. Дополнено: Приложение 1 - Формы вопросов тренировочного теста; Приложение 2 - Дополнительная литература.
УДК 54 (071) ББК 24р30
© Полянская И.С., Новокшанова А.Л., 2015 © ВГМХА, 2015 С. 3 МУ
Пояснительная записка Химия наших дней составляет одну из наиболее обширных областей человеческих знаний и играет исключительно важную роль в народном хозяйстве. Химия как раздел естествознания – наука о веществах и их превращениях – необходимый компонент образования любого инженера, технолога, специалиста сельского хозяйства. Специфическое значение химии в технических и технологических вопросах важно знать, ведь без знаний химических процессов в большинстве случаев невозможно грамотное обслуживание технических средств инженерами, регулирование биохимических процессов технологими, использование средств агрохимии агрономами, кормовых добавок и средств ветеринарии ветеринарами и зоотехниками. Химическое образование призвано: с одной стороны: - знакомить с главными направлениями химизации народного хозяйства, и с возрастающим значением химии в окружающей действительности; с другой стороны: - способствовать преодолению хемофобии – боязни «химии», т.е. боязни химического отравления некачественными продуктами питания, загрязненным воздухом, предметами чрезмерно химизированного быта и нежелание изучать химию. Последнее частично достигается подбором репродуктивных задач и заданий (по аналогии с теми, решение которых разобрано в рекомендуемой литературе). Электронное издание. Издание второе, исправленное и дополненное. Первое издание электронно-печатное 2014 г. предназначалось для специальности 35.03.06 – Агроинженерия.
Рабочая программа Основная цель – освоение студентами теоретических, методологических и практических знаний, формирующих современную химическую основу для освоения профилирующих учебных дисциплин и для выполнения в будущем основных профессиональных задач в соответствии с квалификацией. С. 4 МУ Цель и задачи дисциплины - показать связь химических наук с другими дисциплинами учебного плана подготовки бакалавра; - дать студентам знания фундаментальных разделов общей химии. - дать студентам основы знаний о прикладном использовании химических знаний в выбранном направлении обучения. Дополнительные цели и задачи дисциплины, в соответствии с конкретными специальностями приведены в разделе «Спецификации по специальностям» электронного курса «Общая и прикладная химия»
Компетенции обучающегося Компетенции обучающегося, которые должен получить студент при освоении дисциплины в форме Знать Уметь Владеть в соответствии с конкретными специальностями приведены в разделе «Аннотации» электронного курса «Общая и прикладная химия»
С. 5 МУ 2 Общие методические указания Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой курса, разработанной на основе примерных программ Министерства образования РФ «Химия», «Неорганическая химия» рекомендуемым Министерством образования РФ для специальностей 35.03.06 – Агроинженерия, 35.03.04 –Агрономия, 35.03.01 - Лесное дело, 35.03.02 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств, 35.03.05 – Садоводство, 35.03.07 - Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции, 36.03.02 «Зоотехния». На заочном факультете изучение дисциплины Химия (Химия неорганическая) проходит на 1 курсе. Учебный план дисциплины включает самостоятельную работу студента (СРС), аудиторные занятия с преподавателем (лекции и лабораторные работы), контрольную работу (контрольное тестирование), эссе по разделу 7 «Прикладная химия» и экзамен по химии. Изучение курса рекомендуется вести по темам (разделам), в последовательности, которую предлагают настоящие указания. В конце каждой темы названы источники, в которых изложен материал (номера страниц указаны по электронным версиям рекомендуемой литературы).
Литература: [1] Коровин Н.В. Общая химия: учебник для вузов / Н.В. Коровин.– 3-е изд., испр.– М.: Высшая школа, 2002.–560 с. [2] Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии.– М.: «Интеграл-Пресс», 1997.– 240 с. [3] Полянская И.И. Общая и прикладная химия. Лекции на образовательном портале. – Режим доступа: https://molochnoe.ru/moodle/course/view.php?id=645 или http://molochnoe.ru/moodle через образовательный портал ВГМХА. [4] Задачи и упражнения по общей химии: учеб. пособ. для вузов, обуч. по технич. напр. и спец./ Н.В. Коровин.– Изд. 2-е, испр.– М.: Высшая школа, 2004.– 253 с.
Электронные версии указанной рекомендуемой литературы, а также рекомендуемые к просмотру видеоролики и ежегодно обновляемые рекомендуемые темы эссе доступны в авторском курсе «ОБЩАЯ И ПРИКЛАДНАЯ ХИМИЯ» на образовательном портале ВГМХА.
С. 6 МУ Дополнительная литература: Список книг, имеющихся в библиотеке ВГМХА, по дисциплине для более углубленной проработки отдельных тем, подготовки эссе, докладов, презентаций, НИРС и др. Составлен в алфавитном порядке (Приложение) Планируется изучение: Раздела 1. Химия: основные понятия. Валентность, степень окисления, эмпирические и структурные формулы соединений. Классы, названия соединений и их основные свойства – вместе с преподавателем на установочной сессии. Разделы 2-3. Типы химических реакций. Моль, молярная масса, молярная масса эквивалентов, основные законы общей химии – преимущественно самостоятельно студентом в межсессионный период. Разделов 4–7 – преимущественно в период сессии вместе с преподавателем. Для студентов, обучающихся дистанционно – самостоятельное изучение всех разделов курса. После изучения каждой темы рекомендуется ответить на вопросы для самостоятельного контроля, приведенные после соответствующих разделов методических указаний. Пониманию и запоминанию прочитанного способствует Тренировочное тестирование на образовательном портале ВГМХА, которое можно проходить несколько раз. Формы ВОПРОСОВ тренировочного теста по «Химии» («Неорганической химии»), 50 вопросов - в Приложении 1.
Для студентов, изучающих «Аналитическую химию» в виде отдельного курса (35.03.07 - Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции, 35.03.04 –Агрономия) Тренировочный тест по «Аналитической химии» -30 вопросов. Номер вашего варианта указан на пересечении вертикальной и горизонтальной строк в табл. 2.
Задания могут быть напечатаны или переписаны, решения не допускаются в электронном виде! Работа должна иметь титульный лист, с указанием факультета, специальности, ф., и., о. исполнителя, ф., и., о. преподавателя, проверяющего работу, и сдаваться лаборанту кафедры химии и физики не позднее, чем за сутки до экзамена. Усвоив учебный материал, по согласованию с преподавателем, ведущим дисциплину, можно вместо контрольной пройти электронное тестирование на образовательном портале под своим логином, паролем и распечатав тест КОНТРОЛЬНЫЙ ТЕСТ ПО КУРСУ «ХИМИЯ» («НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»). Этот же КОНТРОЛЬНЫЙ ТЕСТ по «Химии» («Неорганической химии») – 50 вопросов(после Тренировочного тестирования) выполняют студенты, обучающиеся дистанционно. Только для студентов, изучающих дополнительно аналитическую химию в виде отдельного курса КОНТРОЛЬНЫЙ ТЕСТ по «Аналитической химии» - 30 вопросов.
Решение тестов обязательно под своим личным логином и паролем! Cтепень самостоятельности (проработки, понимания) решения КОНТРОЛЬНОГО ТЕСТА, выявит ЭКЗАМЕНАЦИОННОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ теста, аналогичного КОНТРЛЬНОМУ, которое проводится в присутствии преподавателя. С. 7 МУ 3 Структура и содержание дисциплины Раздел 1. Химия: основные понятия. Валентность, степень окисления, Атом. Молекула. Валентность (ковалентность). Степень окисления. Степень окисления конкретного элемента в веществе. Химический элемент. Эмпирические формулы. Структурные формулы. Простые вещества. сложные неорганические вещества (соединения): оксиды, неcолеобразующие, кислотные, основные, амфотерные; гидроксиды (основания); кислоты; соли (нейтральные, кислые, основные); их основные свойства. Кристаллогидраты солей; комплексные соединения. Методические указания Обратить внимание, что вещество может иметь несколько названий (по международной систематической номенклатуре, тривиальное, техническое, старорусское). Вспомните, что основными классами неорганических соединений являются простые вещества, оксиды, кислоты, соли и основания.
Выделяют также, гидриды (соединения с водородом), комплексные соединения (соединения, содержащие комплексный ион, например [Fe+3(CN)6]+3) и др. (см. рис. 1). где [Fe+3(CN)6]+3 – комплексный ион гексационоферрата (III). ВАЖНО! Простые вещества состоят из одинаковых атомов: H2 – водород, О2 – кислород, О3 – озон, N2 – азот, Cl2 – хлор, S – сера (кристаллическая), S8 – газообразная сера, C – углерод, C60 – фуллерен, Cu – медь, Мg – магний, Мn – марганец. Молекулы металлов записывают как одноатомные.
С. 9 МУ ВАЖНО! В периодической таблице вверху справа от диагонали бор-астат – неметаллы, внизу слева – металлы. Активность металла в химических реакциях отражена в электрохимическом ряде напряжений металлов (в порядке убывания!): Li→Rb→K→Ba→Sr→Ca→Na→Mg→Al→Тi→Mn→Zn→Cr→Fe→ Cd→Co→Ni→Sn→Pb→H→Sb→Bi→Cu→Hg→Ag→Pd→Pt→Au
После просмотра видеороликов: 1) Электрохимический ряд напряжений металлов; 2) Взаимодействие кислот с металлами; 3) Взаимодействие металлов с солями; необходимо знать: - Какой металл из двух–пяти металлов является сравнительно более активным? - Какие металлы способны к реакции замещения водорода в кислотах? - Когда возможна окислительно-восстановительная реакция между металлом и солью?
ВАЖНО! Степень окисления (С.О.) элемента в простом веществе
Степень окисления конкретного элемента в сложном веществе • +1 для Н (исключение: гидриды металлов –1): H+2O, H+2SO4, Na+H-; • +1 для щелочных металлов: Li, Na, K др. (первая группа Периодической системы); С.10 МУ • +2 – для щелочноземельных металлов (вторая группа Ве, Мg, • +3 – для В, Аl: Al+3(OH)3. • –2 – для атомов кислорода (исключение: перекиси, в которых • переменная для других элементов, рассчитывается исходя из электронейтральности молекулы, например, в молекуле серной кислоты H2SO4 С.О. атома водорода +1; атома кислорода –2, электронейтральность обеспечивается при С.О. атома серы +6. ВАЖНО! Оксиды представляют собой соединения элементов с кислородом! Степень окисления кислорода в оксиде – минус 2, оксидообразующего элемента от +1 до +7, так что в целом молекула оксида электронейтральна. СаО – оксид кальция; Nа2О – оксид натрия; SO3 – оксид серы (VI), валентность указывается для элементов от четвертой до седьмой групп (столбиков) периодической системы, для которых в соединениях она переменная.
ВАЖНО! Оснóвным оксидам отвечают основания. К ним относятся: оксиды металлов главной подгруппы первой группы (щелочные металлы) Li — Fr; оксиды металлов главной подгруппы второй группы (щелочноземельные металлы) Be — Ra, оксиды переходных металлов (или d-элементов) в низших степенях окисления.
Металлы в основных оксидах обычно проявляют степень окисления +1 и +2 (валентность I и II). СаО – оксид кальция, МgО – оксид магния – основные оксиды, соответствующие им основания: Са(ОН)2 – гидроксид кальция и Мg(ОН)2 – гидроксид магния.
ВАЖНО! Кислотные оксиды (или ангидриды кислот) – оксиды, которым соответствуют кислоты, растворяющиеся в щелочах, с образованием соли и воды. Кислотные оксиды образуются типичными неметаллами и некоторыми переходными металлами (d-элементами). Элементы в кислотных оксидах обычно проявляют степень окисления от +4 до +7 (валентность от IV до VII).
Примеры кислотных оксидов: CO2 - оксид углерода(IV) Оксид серы(IV) - SO2 SO3 - оксид серы(VI) Оксид кремния(IV) - SiO2 P2O5 - оксид фосфора(V) Оксид хрома(VI) - CrO3 Mn2O7 - оксид марганца(VII) Оксид хлора (VII) - Cl2O7 С. 11 МУ SO3, SiO2 – кислотные оксиды, соответствующие им кислоты Н2SO4 – серная и Н2SiO3 – кремниевая.
ВАЖНО! Амфотерными называются оксиды, которые проявляют как кислотные, так и оснóвные свойства (им соответствуют и основание, и кислота). Металлы в амфотерных оксидах чаще проявляют степень окисления +3 (валентность III, реже II или IV). Амфотерному оксиду цинка ZnO соответствуют гидроксид цинка Zn(OН)2 и цинковая кислота Н2ZnO2. Оксиду алюминия Al2O3 соответствуют гидроксид алюминия Al(OН)3 и алюминиевая кислота Н3AlO3. Таблица 1 – Основные типы химических реакций оксидов
После просмотра видеороликов: 1) Свойства основных оксидов 2) Свойства кислотных оксидов 3) Получение и свойства амфотерных соединений необходимо уметь указывать: - Какие из предложенных химических реакций возможны для кислотного, основного и амфотерного оксида?
ВАЖНО! Гидроксиды (основания) содержат гидроксо- (или гидроксильную группу) ОН–. Важнейшими щелочами (растворимыми основаниями) являются КОН гидроксид калия (тривиальное название – едкое кали) и NaOH гидроксид натрия (тривиальное название – едкий натр, техническое – каустик, или каустическая сода). С. 12 МУ ВАЖНО! В состав кислот входит ион водорода, способный замещаться металлом, а также кислотный остаток. Так, диссоциация серной кислоты идет с образованием двух ионов водорода и одного сульфат-аниона SO42-.
H2SO4 ↔ 2H+ + SO42-
Ион водорода имеет степень окисления плюс 1, анион отрицательную степень окисления, численно равную количеству ионов водорода, которое отсоединилось (заместилось) в молекуле исходной кислоты. Индекс, отвечающий количеству атомов водорода, а, следовательно, равный валентности кислотного остатка, называют основностью кислоты! Кислоты классифицируют на: кислородсодержащие (H2SO4, HNO3) и бескислородные (HCN, HI), а также по основности – H CN – одно основная кислота (CN—цианид-анион), H2 SO3 – двух основная кислота (SO32-—сульфит-анион), H3 РO4 – трех основная кислота (РO43—фосфат-анион).
Названия кислот образуют от того элемента, которым образована кислота, при этом названия бескислородных кислот оканчивается словом водород (HCN –циановодород, или синильная кислота). Одному и тому же оксиду могут соответствовать несколько кислот, при этом наиболее богатая водой форма имеет в названии приставку орто-, а наименее богатая – мета- (ортофосфорная кислота H3РO4 – на одну молекулу ангидрида Р2О5 приходится три молекулы воды; метафосфорная кислота HРO3 – на одну молекулу ангидрида Р2О5 приходится одна молекула воды). Следует также учитывать и то, что ряд кислот имеют исторически сложившиеся (тривиальные) названия, например НСl – хлороводород по международной номенклатуре и cоляная кислота (тривиальное название). Важнейшим свойством кислот является их способность образовывать соли с основаниями, такие реакции называют реакциями нейтрализации. При избытке кислоты часто образуются кислые соли, а при избытке основания – основные соли. ВАЖНО! Соли являются продуктом замещения водорода в кислоте на металл, или гидроксо-групп в основании на кислотный остаток. Если в серной кислоте H2SO4 ионы водорода замещаются на катион натрия, получается сульфат натрия Na2SO4. Если в гидроксиде алюминия Al(OН)3 все гидроксид-ионы замещаются на хлорид-анион, получается хлорид алюминия AlСl3.
С. 13 МУ Нормальные (средние) соли получаются при полном замещении; кислые – при неполном замещении водорода кислоты на металл; основные – при неполном замещении гидроксогрупп основания на кислотный остаток. Кислая соль может быть образована только кислотой, основность которой 2 и более (например, H2SO4, H3РO4), а основная – металлом, заряд которого 2 и более (например, Са+2, Fe+3). Названия некоторых кислот и их солей приведены в табл. 2. Таблица 2 – Названия кислот и образуемых ими солей
Название нормальной (средней) соли составляется из названия соответствующей кислоты и металла, независимо от числа атомов металла и кислотных остатков, входящих в формулу соли. С. 14 МУ Например: Са3(РО4)2 –фосфат кальция или ортофосфат кальция; К2СО3–карбонат калия; Al(NO3)3 – нитрат алюминия. ВАЖНО! Название кислой соли образуется добавлением к названию кислотного остатка приставки «гидро», обозначающей наличие одного незамещенного атома водорода. Если в кислотном остатке содержатся два атома водорода, то используется приставка «дигидро». Например: Cu H PO4 – гидро фосфат меди (II); Ca(H CO3)2 – гидро карбонат кальция; Na H2 PO4 – дигидро фосфат натрия. ВАЖНО! Название основной соли образуется добавлением к названию металла приставки «гидроксо», обозначающей наличие незамещенной гидроксильной группы, связанной с атомом металла. Если с атомом металла связаны две незамещенные группы, то используется приставка «дигидроксо».
Например: Cu OH NO3 – нитрат гидроксо меди (II); (Cu OH)2SO4 – сульфат гидроксо меди; Al(OH) 2 Cl – хлорид дигидроксо алюминия.
Пример 1. Какие из перечисленных солей являются кислыми, какие основными и какие нормальными: NaHS, KHCO3, NaCl, CuS, MgOHCl, CaOHCl? Решение Если в исходной кислоте не все атомы водорода замещены на металл (катион) – соль кислая, ее название начинается с приставки гидро-. В первом примере исходная кислота сероводород H2S, на натрий из двух атомов водорода замещен один NaHS. Na+ - катион; HS—анион, в целом молекула электронейтральна! NaHS, KHCO3 – кислые соли (гидросульфид натрия и гидрокарбонат натрия). Если соль образована неполным замещением гидроксид-ионов в основании на кислотный остаток и содержит в середине молекулы ОН- группу, она основная, называется сначала анион, название катиона имеет приставку гидроксо-. В примере MgOHCl в исходном основании Mg(OH)2 из двух гидроксильных групп только одна замещена на кислотный остаток соляной кислоты НСl. MgOH+ – катион; Cl– – анион, в целом молекула электронейтральна! CaOHCl – основные соли (хлориды гидроксо магния и кальция. NaCl, CuS – нормальные соли (хлорид натрия и сульфид меди). Пример 2. Назвать следующие соли по международной номенклатуре: K2SO4, Na2SO3, CaCl2, KI, Na2S, KNO3, NaNO2, K3РO4, NaСlO4, NaСlO3, NaСlO2, NaСlO, CaSiO3. С. 15 МУ Решение. Пользуясь таблицей названий кислот и солей (см. табл. 1), называем сначала анион соли, затем катион.
После просмотра видеоролика: Реакция нейтрализации Вы должны знать: - основные признаки реакции нейтрализации; - какие продукты реакции образуются при избытке кислоты; или щелочи в реакции нейтрализации?
Литература: [1] – стр. 3–13, [2] – стр. 29–34, 176; [3] – Лекции 0.1; 0.2; 0.3 Вопросы и задания для самостоятельного контроля: 1. Назовите основные классы неорганических соединений. Чем отличаются друг от друга металлы, неметаллы, оксиды, гидроксиды-основания, гидроксиды-кислоты, соли, гидриды, комплексных соединений? 2. Какие оксиды являются кислотными? Какие оксиды являются основными? 3. Приведите пример кислой и основной соли. 4. Чем отличаются эмпирическая и структурная формулы соединений? Какова структурная эмпирическая и структурная формула угольной кислоты? 5. Какую высшую и низшую степень окисления проявляет водород, углерод, хлор, сера, азот? Почему? 6. Укажите лиганд и координационное число комплексообразователя в комплексном соединении К4[ Fe (CN)6]. 7. С какими из перечисленных веществ будет взаимодействовать NaOH: оксид серы (VI), оксид калия, гидроксид магния, соляная кислота, оксид цинка. 8. С какими из перечисленных веществ будет взаимодействовать оксид лития: оксид серы (VI), оксид калия, гидроксид магния, соляная кислота, оксид цинка.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|