Основные классы неорганических соединений

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

Образования

 

«Брянский государственный инженерно-технологический университет»

 

 

Кафедра химии

 

 

Утверждено научно-методическим советом БГИТУ

                                               протокол № ____ от «___» _______________2016г

 

Х И М И Я

 

 

Методические указания по выполнению расчётно-графической (контрольной) работы №1 и организации подготовки к её защите для студентов I курса направления подготовки бакалавров 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» очной и заочной форм обучения

Профили подготовки: «Технология деревообработки»

«Технология деревообработки, дизайн

Мебели и интерьеров»

 

 

БРЯНСК 2016

 

УДК: 542

 

 

Химия: Методические указания по выполнению расчётно-графической (контрольной) работы №1 и организации подготовки к её защите для студентов I курса направления подготовки бакалавров 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» очной и заочной форм обучения. Профили подготовки: «Технология деревообработки» «Технология деревообработки, дизайн мебели и интерьеров» / Брянск. гос. инженер.-технол. ун-т. Сост. А.В. Нестеров.– Брянск: БГИТУ, 2016.– 80 с.

 

 

Является руководством по выполнению расчётно-графической (контрольной) работы №1 и организации подготовки к её защите. Содержит варианты заданий, общие требования по оформлению, теоретические пояснения, расчётные формулы, рекомендации для решения задач по каждому разделу работы и список рекомендуемой литературы.

Для направления подготовки бакалавров 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» очной и заочной форм обучения. Профили подготовки: «Технология деревообработки», «Технология деревообработки, дизайн мебели и интерьеров»

 

 

Рецензент:

 

кандидат хим. наук, доцент кафедры химии БГУ Щетинская О.С.

 

 

Рекомендовано редакционно-издательской и методической комиссиями факультет общенаучной подготовки и повышения квалификации БГИТУ.

 

 

протокол № ____ от «___» _______________2016г

СОДЕРЖАНИЕ

Общие методические указания	4
1 Варианты заданий	6
2 Основные классы неорганических соединений	8
2.1 Теоретические пояснения	8
2.2 Примеры решения типовых задач	12
3 Основные законы химии	17
3.1 Стехиометрические законы	17
3.2 Газовые законы химии	19
4 Химическая кинетика и равновесие	24
4.1 Теоретические пояснения	24
4.2 Примеры решения типовых задач	26
5. Способы выражения состава растворов	32
5.1 Теоретические пояснения	32
5.2 Примеры решения типовых задач	36
6. Водородный показатель среды	40
6.1 Теоретические пояснения	40
6.2 Примеры решения типовых задач	41
7. Буферные растворы	44
7.1 Теоретические пояснения	44
7.2 Примеры решения типовых задач	45
8. Жёсткость воды	47
8.1 Теоретические пояснения	47
8.2 Примеры решения типовых задач	52
9. Окислительно-восстановительные реакции	54
9.1 Теоретические пояснения	54
9.2 Примеры решения типовых задач	55
10. Варианты задач по темам	59
Рекомендуемая литература	75
Приложения	76

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Расчетно-графическая работа оформляется в тетради в клеточку (12-18 листов) с отведенными полями. Машинописный текст разрешён для студентов, обучающихся по заочной форме образования. Обложка оформляется согласно образцу представленному на рисунке 1.

В верхней части тетради записывают полное название университета. Ниже указывается вид работы (расчетно-графическая или контрольная), группа, номер зачетной книжки и Ф.И.О. в родительном падеже.

Номер варианта РГР определяется по двум последним цифрам зачетной книжки, например:

1. 01– вариант №1;

2. 24 – вариант №24;

3. 00 – вариант №100.

При оформлении работы указывается номер задания в соответствии с таблицей 1 (решение заданий в последовательности, не совпадающей с таблицей, не допускается) и приводится его полный текст, затем следует решение со всеми необходимыми расчетами, уравнениями реакций и текстовыми пояснениями.

Каждая задача оформляется на отдельной странице, не используя поля. Работа сдается для регистрации в методический кабинет кафедры химии №409 до начала экзаменационной сессии. После проверки студенты защищают РГР (КР). Для этого они должны: предъявить тетрадь с выполненной РГР (КР); уметь изложить ход решения задач, объяснить результаты; по просьбе преподавателя пояснить используемые формулы, произвести расчеты, не выходящие за рамки типовых задач.

Все вопросы по выполнению и оформлению РГР (КР) задаются преподавателю, ведущему дисциплину Химия для направления подготовки бакалавров 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» на плановых консультациях. График консультаций вывешивается в начале каждого семестра на 4 этаже 1 корпуса БГИТА, по адресу г. Брянск, ул. Ст. Димитрова, д. 3.

СТУДЕНТ, НЕ СДАВШИЙ РГР (КР), ДО ЭКЗАМЕНА НЕ ДОПУСКАЕТСЯ!

Брянский государственный инженерно-технологический университет

 

 

ТЕТРАДЬ

 

для Расчетно-графической (Контрольной) работы №1 по химии _____

учени студента (студентки) класса     группы ТД -101(2)_______

 

 Иванова     Ивана Ивановича школы___________________________

 

_________________ номер зачетной книжки 10001 ___________________

 

 

Брянск 20__г.

 

 

 

Рисунок 1 – Оформление титульного листа расчётно-графической (контрольной работы) работы

Варианты заданий

Варианты заданий расчётно-графической (контрольной) работы №1 представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Варианты расчетно-графической (контрольной) работы №1

РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ (КОНТРОЛЬНАЯ) РАБОТА №1
Варианты	Основные классы неорга-нических соединений	Основные законы химии	Химическая кинетика и равновесие	Способы выражения состава растворов	Водородный показатель среды	Буферные растворы	Жёсткость воды	Окислительно-восстановитель-ные реакции
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1.	1	1	1	1	1	1	1	1
2.	2	2	2	2	2	2	2	2
3.	3	3	3	3	3	3	3	3
4.	4	4	4	4	4	4	4	4
5.	5	5	5	5	5	5	5	5
6.	6	6	6	6	6	6	6	6
7.	7	7	7	7	7	7	7	7
8.	8	8	8	8	8	8	8	8
9.	9	9	9	9	9	9	9	9
10.	10	10	10	10	10	10	10	10
11.	11	11	11	11	11	11	11	11
12.	12	12	12	12	12	12	12	12
13.	13	13	13	13	13	13	13	13
14.	14	14	14	14	14	14	14	14
15.	15	15	15	15	15	15	15	15
16.	16	16	16	16	16	16	16	16
17.	17	17	17	17	17	17	17	17
18.	18	18	18	18	18	18	18	18
19.	19	19	19	19	19	19	19	19
20.	20	20	20	20	20	20	20	20
21.	21	21	21	21	21	21	21	21
22.	22	22	22	22	22	22	22	22
23.	23	23	23	23	23	23	23	23
24.	24	24	24	24	24	24	24	24
25.	25	25	25	25	25	25	25	25
26.	26	26	26	26	26	26	26	26
27.	27	27	27	27	27	27	27	27
28.	28	28	28	28	28	28	28	28
29.	29	29	29	29	29	29	29	29
30.	30	30	30	30	30	30	1	30
31.	31	1	31	31	31	1	2	31
32.	32	2	32	32	32	2	3	32
33.	1	3	33	33	33	3	4	33

продолжение таблицы 1.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9
34.	2	4	34	34	34	4	5	34
35.	3	5	35	35	35	5	6	35
36.	4	6	36	1	36	6	7	36
37.	5	7	37	1	1	7	8	37
38.	6	8	38	1	2	8	9	38
39.	7	9	39	2	3	9	10	39
40.	8	10	40	3	4	10	11	40
41.	9	11	41	4	5	11	12	41
42.	10	12	1	5	6	12	13	42
43.	11	13	1	6	7	13	14	43
44.	12	14	2	7	8	14	15	44
45.	13	15	3	8	9	15	16	45
46.	14	16	4	9	10	16	17	46
47.	15	17	5	10	11	17	18	47
48.	16	18	6	11	12	18	19	48
49.	17	19	7	12	13	19	20	1
50.	18	20	8	13	14	20	21	2
51.	19	21	9	14	15	21	22	3
52.	20	22	10	15	16	22	23	4
53.	21	23	11	16	17	23	24	5
54.	22	24	12	17	18	24	25	6
55.	23	25	13	18	19	25	26	7
56.	24	26	14	19	20	26	27	8
57.	25	27	15	20	21	27	28	9
58.	26	28	16	21	22	28	29	10
59.	27	29	17	22	23	29	1	11
60.	28	30	18	23	24	30	2	12
61.	29	1	19	24	25	1	3	13
62.	30	2	20	25	26	2	4	14
63.	31	3	21	26	27	3	5	15
64.	32	4	22	27	28	4	6	16
65.	1	5	23	28	29	5	7	17
66.	2	6	24	29	30	6	8	18
67.	3	7	25	30	31	7	9	19
68.	4	8	26	31	32	8	10	20
69.	5	9	27	32	33	9	11	21
70.	6	10	28	33	34	10	12	22
71.	7	11	29	34	35	11	13	23
72.	8	12	30	35	36	12	14	24
73.	9	13	31	1	1	13	15	25
74.	10	14	32	1	2	14	16	26
75.	11	15	33	1	3	15	17	27
76.	12	16	34	2	4	16	18	28
77.	13	17	35	3	5	17	19	29
78.	14	18	36	4	6	18	20	30
79.	15	19	37	5	7	19	21	31
80.	16	20	38	6	8	20	22	32
81.	17	21	39	7	9	21	23	33

продолжение таблицы 1.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9
82.	18	22	40	8	10	22	24	34
83.	19	23	41	9	11	23	25	35
84.	20	24	1	10	12	24	26	36
85.	21	25	1	11	13	25	27	37
86.	22	26	2	12	14	26	28	38
87.	23	27	3	13	15	27	29	39
88.	24	28	4	14	16	28	1	40
89.	25	29	5	15	17	29	2	41
90.	7	9	39	2	3	9	10	42
91.	26	28	16	21	22	28	29	43
92.	27	29	17	22	23	29	1	44
93.	14	14	14	14	14	14	14	45
94.	15	15	15	15	15	15	15	46
95.	12	16	34	2	4	16	18	47
96.	18	22	40	8	10	22	24	48
97.	25	25	25	25	25	25	25	15
98.	26	26	26	26	26	26	26	18
99.	3	5	35	35	35	5	6	19
100.	11	11	11	11	11	11	11	28

Основные классы неорганических соединений

Теоретические пояснения

Все неорганические вещества можно разделить на простые и сложные. Сложные неорганические вещества по составу делятся на бинарные (оксиды, галогениды, сульфиды, гидриды, нитриды, карбиды и другие) и многоэлементные соединения.

Оксиды – это сложные вещества, состоящие из двух элементов один из которых кислород в степени окисления -2.

Соединения с фтором, где кислород проявляет положительную степень окисления, пероксиды (степень окисления – 1), супероксиды (степень окисления –1/2), озониды (степень окисления –1/3) оксидами не являются.

По функциональным признакам оксиды делятся на солеобразующие (при взаимодействии с кислотами или основаниями дают соли) и несолеобразующие, которые не образуют солей, им не соответствуют гидроксиды с той же степенью окисления элемента, что и в оксиде. Несолеобразующие оксиды могут вступать с кислотами или основаниями только в окислительно-восстановительные реакции. Примером таких оксидов служат N₂O, NO, CO, OsO₄ и другие.

Солеобразующие оксиды подразделяются на основные, кислотные (ангидриды кислот) и амфотерные.

 Основными называют оксиды, которым соответствуют основания. К ним относятся оксиды щелочных и щелочноземельных металлов, MgO, CuO, CdO, HgO, VO, CrO, MnO, FeO, NiO, CoO, Bi₂O₃ и другие. Основные оксиды взаимодействуют с кислотами и кислотными оксидами с образованием солей:

MgO + 2HCl → MgCl₂ +H₂O                    (2.1)

CaO +CO₂ → CaCO₃                                   (2.2)

Непосредственно с водой взаимодействуют оксиды щелочных и щелочноземельных металлов, частично MgO. При этом образуются основные гидроксиды (основания):

CaO + H₂O → Ca(OH)₂                     (2.3)

Амфотерными называют оксиды, которым соответствуют и основания и кислоты. К данным оксидам относятся BeO, ZnO, PbO, SnO, Al₂O₃, Cr₂O₃, MnO₂, SnO₂, PbO₂, Sb₂O₃ и другие.

Амфотерные оксиды взаимодействуют как с кислотами, так и с основаниями с образованием солей:

Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O               (2.4)

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]                 (2.5)

Эти оксиды непосредственно с водой не взаимодействуют.

 

Кислотными называют оксиды, которым соответствуют кислоты. К ним относятся CO₂, SiO₂, SO₂, SO₃, P₂O₅, N₂O₃, NO₂, N₂O₅, B₂O₃, CrO₃, Mn₂O₇  и другие.

Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями и основными оксидами с образованием солей:

SO₃ + 2NaOH → Na₂SO₄ + H₂O               (2.6)

SO₃ + CaO → CaSO₄                                  (2.7)

  Многие из кислотных оксидов, за небольшим исключением (SiO₂, TeO₂, TeO₃, MoO₃, WO₃ и другие), непосредственно взаимодействуют с водой, образуя кислородсодержащие кислоты:

SO₂ + H₂O → H₂SO₃                        (2.8)

SO₃ + H₂O → H₂SO₄                        (2.9)

Как показывают приведенные примеры, с повышением степени окисления металла основные свойства их оксидов ослабевают, а кислотные усиливаются.

Названия оксидов образуются следующим образом:

1. Слово «оксид» и название элемента в родительном падеже с указанием в скобках римской цифрой его степени окисления (если элемент может проявлять несколько степеней окисления);

2. Стехиометрические соотношения между элементами указываются при помощи греческих умножающих префиксов, присоединяемых без дефиса к названиям элементов (если в формуле свыше 12 атомов одного вида, то вместо префиксов используются цифры).

Например, СО₂ – оксид углерода (IV) или диоксид углерода, N₂O – оксид азота (I) или оксид диазота, Fe₃O₄ – оксид дижелеза (III)-железа (II) или тетраоксид трижелеза, W₂₀O₅₈ – 58 – оксид 20 – вольфрама.

олеобразующим оксидам соответствуют гидроксиды – гидратированные оксиды.

По кислотно-основным свойствам гидроксиды подразделяются на основные, кислотные и амфотерные.

Основания (основные гидроксиды) диссоциируют в водных растворах с образованием в качестве анионов только ОН^-:

NaOH → Na⁺ + ОН ^-                         (2.10)

Ca(OH)₂→ Ca²⁺ + 2ОН ^-                   (2.11)

 Основания подразделяются на малорастворимые в воде [АI(OH)₃, Cu(OH)₂] и хорошо растворимые основания или щелочи [KOH, NaOH, Ca(OH)_2]. Важнейшее химическое свойство основных гидроксидов – способность взаимодействовать с кислотами и кислотными оксидами с образованием солей.

К амфотерным относятся гидроксиды, которые реагируют как с основаниями, так и с кислотами:

Аl(OH)₃ +3 HCl → AlCl₃ + 3H₂O               (2.12)

Аl(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]                             (2.13)

Кислоты – это сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка. Кислоты – это электролиты, которые в водных растворах или расплавах диссоциируют на ионы водорода и ионы кислотного остатка. Кислоты – это вещества способные в растворе отщеплять ион водорода.

Выделяют кислородсодержащие кислоты (кислотные гидроксиды), бескислородные кислоты, летучие и нелетучие, одноосновные, двухосновные и трехосновные, сильные и слабые.

Кислородсодержащие кислоты имеют общую формулу H_xA_yO_z, где A_yO_z^х-– кислотный остаток, А – кислотообразующий элемент. В номенклатуре кислородсодержащих кислот используются как тривиальные, так и систематические названия. Последние полностью отражают состав соединения и даются по правилам составления названий комплексных соединений. Систематические названия рекомендуется давать лишь малораспространенным кислотам, образованным элементами с переменной степенью окисления. Например, H₆TeO₆ – гексаоксотеллурат (VI) водорода. В традиционных названиях для обозначения степени окисления элемента А применяют суффиксы.

 

Таблица 2.1 – Суффиксы названий кислот

Высшая или любая единственная степень окисления	-н-, -ов-, -ев-
Промежуточная степень окисления = +5, +6	-новат-
Промежуточная степень окисления = +3, +4	-(ов) ист-
Низшая степень окисления = +1	-новатист-

 

        Примеры: HClO₄ – хлорная кислота; HClO₃ – хлорноватая кислота; HClO₂ – хлористая кислота; HClO – хлорноватистая кислота.

 При взаимодействии между собой гидроксидов и оксидов, с различными кислотно-основными свойствами, образуются соли.

Соли по составу подразделяются на:

· простые,

· двойные,

· смешанные,

· комплексные.

   Двойные соли образованы двумя различными катионами и одним анионом. Например, NaAl(SO₄)₂ – сульфат алюминия-натия.

   Смешанные соли образованы несколькими различными анионами (кислотными остатками) и одним катионом. Например, CaCl(ClO) – хлорид-гипохлорит кальция или хлорная известь.

    Комплексные соли содержат в своем составе сложные комплексные ионы, которые в химических реакциях, процессах растворения, в структуре кристалла ведут себя как самостоятельные единицы. Например, K₄[Fe(CN)₆] - гексацианоферрат (II) калия диссоциирует в воде на ионы в соответствии с уравнением:

K₄[Fe(CN)₆] → 4 K⁺ + [Fe(CN)₆] ^4-               (2.14)

 

Комплексный анион практически не диссоциирует в водном растворе, поэтому Fe²⁺ не обнаруживается качественными реакциями.

Простые соли по характеру замещения подразделяются на средние (нормальные), кислые и основные.

Средние соли, например, CuSO₄, Na₂CO₃ и другие, являются продуктами полного замещения ионов водорода в кислоте на другие катионы или продуктами полного замещения гидроксильных групп в основании на кислотные остатки.

Кислые соли можно рассматривать как продукты неполного замещения ионов водорода в двух- или более основной кислоте на другие катионы. Кислые соли получаются при взаимодействии кислоты или кислотного оксида с недостатком основания, либо взаимодействием средней соли с кислотой или кислотным оксидом:

H₂SO₄ + КOH → КHSO₄ + H₂O;                  (2.15)

CO₂ + NaOH → NaHCO₃;                           (2.16)

Вa₃(PO₄)₂ + H₃PO₄→ 3 ВaHPO₄;                   (2.17)

CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂.                                (2.18)

Так как в анионе кислой соли содержится подвижный водород, то она частично сохраняет свойства кислоты и может вступать в реакцию нейтрализации с основаниями:

NaHSO₄ + KOH → NaKSO₄  + H₂O.                      (2.19)

Основные соли можно рассматривать как продукты неполного замещения ОН – групп в многокислотных основаниях на кислотные остатки. Эти соли получаются при взаимодействии основания с недостатком кислоты или средней соли:

Ва(OH)₂ + HCl → ВаOHCl + H₂O;                        (2.20)

CoCl₂ + КOH → CoOHCl¯ +КCl.               (2.21)

Так как в состав основных солей входят гидроксильные группы, то они могут взаимодействовать с кислотами с образованием средних солей. Таким образом, основные соли частично сохраняют свойства оснований:

MgOHCl + HCl → MgCl₂ + H₂O                  (2.22)

Систематические названия солей связаны с систематическими названиями соответствующих кислот. Традиционные названия солей кислородсодержащих кислот составляются из названия аниона в именительном падеже и катиона в родительном падеже. Название аниона включает корень русского или латинского названия кислотообразующего элемента с добавлением суффикса, соответствующего степени окисления элемента.

При этом возможны следующие случаи:

- если кислотообразующий элемент имеет только одну степень окисления, то добавляется суффикс –ат: Na₂CO₃ – карбонат натрия;

- если кислотообразующий элемент имеет две степени окисления, то при высшей из них к корню добавляется суффикс –ат, а при низшей – -ит : CaSO₄ – сульфат кальция, Na₂SO₃ – cульфит натрия;

- если имеются анионы, отвечающие четырем степеням окисления кислотообразующего элемента, то для высшей степени окисления используется приставка пер- и суффикс -ат (КCl⁺⁷O₄ – перхлорат калия),

- затем суффикс –ат (KCl⁺⁵O₃ – хлорат калия), суффикс –ит (KCl⁺³O₂ – хлорит калия) и для наименьшей степени окисления – приставка  гипо-  и суффикс –ит (KCl⁺¹O  - гипохлорит калия).

В названиях анионов солей бескислородных кислот используется суффикс –ид (K₂S  - сульфид калия).

При построении традиционных названий кислых солей к названию аниона средней соли добавляется приставка гидро- и числовая греческая приставка, если число атомов водорода в анионе больше одного [Ca(H₂PO₄)₂ – дигидрофосфат кальция, Ca(HCO₃)₂ – гидрокарбонат кальция].

Традиционные названия основных солей формируются при помощи приставки гидроксо- и при необходимости соответствующей числительной приставки [(CuOH)₂CO₃ – карбонат гидроксомеди (II)].

 

---

Дата добавления: 2019-09-08; просмотров: 223; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!