Содержит сведения о веществах органической и неорганической природы, их составе, строении, свойств и взаимных превращениях.

Цель издания – помочь учащимся освоить необходимый объем теоретического и практического материала, связанного с изучением предметного содержания.

Составлено на основании Государственного образовательного стандарта НПО, может служить основным и дополнительным материалом по предмету «Химия». Предназначено для самостоятельной работы учащихся.

Учебно-методическое пособие ориентировано на современные требования рынка труда и соответствует рабочей программе учебного предмета «Химия».

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение……………………………………………………………………………………..	6

1 Модуль «Погружение в предметное содержание»…………………………………...	8
Тема 1.1 Цели и задачи предмета «Химия»……………………………………………….	8
Тема 1.2 Органическая химия – химия соединений углерода. Значение органической химии ………………………………………………………………………………………...	9
Задания для самостоятельной работы……………………………………………………...	10
Тестовые задания к модулю 1………………………………………………………………	11
Тематика докладов и рефератов по модулю 1……………………………………………..	19
Перечень рекомендуемой литературы……………………………………………………..	20

2 Модуль «Теория строения органических соединений А.М. Бутлерова»………….	21
Тема 2.1 Сущность теории А.М.Бутлерова………………………………………………...	21
Тема 2.2 Изомерия органических соединений, её вида…………………………………...	24
Задания для самостоятельной работы……………………………………………………...	27
Тестовые задания к модулю 2………………………………………………………………	28
Тематика докладов и рефератов по модулю 2……………………………………………..	37
Перечень рекомендуемой литературы……………………………………………………...	38

3 Модуль «Углеводороды»………………………………………………………………...	39
Тема 3.1 Предельные углеводороды (алканы)……………………………………………..	39
Тема 3.2 Непредельные углеводороды (алкены, диены, алкины)………………………..	41
Тема 3.3 Ароматические углеводороды (арены)…………………………………………..	44
Задания для лабораторных работ…………………………………………………………...	48
Задания для самостоятельной работы……………………………………………………...	49
Тестовые задания к модулю 3………………………………………………………………	50
Тематика докладов и рефератов по модулю 3……………………………………………..	59
Перечень рекомендуемой литературы……………………………………………………..	60

4 Модуль «Кислородсодержащие соединения»…………………………………………	61
Тема 4.1 Спирты, простые эфиры, фенол…………………………………………………..	61
Тема 4.2 Альдегиды, углеводы……………………………………………………………..	65
Тема 4.3 Карбоновые кислоты, сложные эфиры, жиры…………………………………...	67
Задания для лабораторно-практических работ…………………………………………….	69
Задания для самостоятельной работы……………………………………………………...	70
Тестовые задания к модулю 4………………………………………………………………	72
Тематика докладов и рефератов по модулю 4……………………………………………..	82
Перечень рекомендуемой литературы……………………………………………………...	83

5 Модуль «Азотсодержащие соединения»……………………………………………….	84
Тема 5.1 Амины Аминокислоты. Белки……………………………………………………	84
Задания для лабораторно-практических работ……………………………………………	93
Задания для самостоятельной работы……………………………………………………..	94
Тестовые задания к модулю 5………………………………………………………………	95
Тематика докладов и рефератов по модулю 5……………………………………………..	106
Перечень рекомендуемой литературы……………………………………………………...	107

6 Модуль «Современные представления о строении атома»………………………...	108
Тема 6.1 Строение атома…………………………………………………………………….	108
Тема 6.2 Периодический закон и современное состояние периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева…………………………………………………..	110
Тема 6.3 Особенности строение электронных оболочек атомов переходных Элементов…………………………………………………………………………………….	113
Задания для самостоятельной работы……………………………………………………...	116
Тестовые задания к модулю 6………………………………………………………………	117
Тематика докладов и рефератов по модулю 6…………………………………………….	126
Перечень рекомендуемой литературы……………………………………………………..	127

7 Модуль «Вещество. Химическая связь»……………………………………………...	128
Тема 7.1 Виды химической связи. Типы кристаллических решеток ……………………	128
Задания для самостоятельной работы……………………………………………………...	132
Тестовые задания к модулю 7………………………………………………………………	133
Тематика докладов и рефератов по модулю 7……………………………………………..	141
Перечень рекомендуемой литературы……………………………………………………..	142

8 Модуль «Химические реакции»……………………………………………………….	143
Тема 8.1 Классификация химических реакций…………………………………………….	143
Тема 8.2 Реакции ионного обмена. Гидролиз солей. Электролиз солей…………………	145
Тема 8.3 Скорость химических реакций, обратимость реакций, химическое равновесие……………………………………………………………………………………	149
Задания для лабораторных работ…………………………………………………………...	152
Задания для самостоятельной работы……………………………………………………...	153
Тестовые задания к модулю 8………………………………………………………………	155
Тематика докладов и рефератов по модулю 8…………………………………………….	164
Перечень рекомендуемой литературы…………………………………………………….	165

9 Модуль «Металлы»……………………………………………………………………...	166
Тема 9.1 Щелочные металлы, их соединения……………………………………………...	166
Тема 9.2 Щелочноземельные металлы, их соединения…………………………………...	169
Тема 9.3 Переходные металлы, их соединения……………………………………………	171
Задания для лабораторно-практических работ……………………………………………	175
Задания для самостоятельной работы……………………………………………………...	176
Тестовые задания к модулю 9………………………………………………………………	177
Тематика докладов и рефератов по модулю 9……………………………………………..	185
Перечень рекомендуемой литературы……………………………………………………..	186

10 Модулю 10 «Неметаллы»………………………………………………………………	187
Тема 10.1 Общая характеристика неметаллов по периодической системе. Свойства неметаллов и их соединений (окислительно-восстановительные свойства)…………….	187
Задания для лабораторно-практических работ……………………………………………	196
Задания для самостоятельной работы……………………………………………………...	197
Тестовые задания к модулю 10……………………………………………………………..	198
Тематика докладов и рефератов по модулю 10……………………………………………	207
Перечень рекомендуемой литературы……………………………………………………..	208

11 Итоговые тестовые задания…………………………………………………………..	209

12 Методические рекомендации по написанию реферата…………………………….	242

13 Понятийно-терминологический словарь…………………………………………….	245

14 Литература………………………………………………………………………………	249

ВВЕДЕНИЕ

Учебно-методическое пособие по предмету «Химия» разработано для учащихся и содержит сведения о веществах органической и неорганической природы, их составе, строении, свойств и взаимных превращениях.

В учебно-методическом пособии отражены вопросы теоретического и практического содержания. Материал изложен с учетом специфики организации учебных занятий в Технологическом колледже сервиса.

В данном учебном пособии дается краткое изложение предмета «Химия», состоящего из 10 блоков.

Модуль №1 «Введение» позволяет понять сущность предмета и задачи химии, осознать функции веществ в сложных химических и биологических системах, связи структуры вещества с его функциями и синтезе веществ с заданными функциями.

Модуль №2 «Теория строения органических соединений А. М. Бутлерова» раскрывает сущность этой теории, явления изомерии, видов изомерии, способов разрыва ковалентной связи.

Модуль №3 «Углеводороды» раскрывает сущность понятия «Углеводороды», их структуру, гомологический ряд и виды изомерии, сходство свойств, обусловленное общим типом строения этих веществ, получение и применение.

Модуль №4 «Кислородсодержащие соединения» раскрывает сущность этих соединений, особенности функциональных групп, зависимость проявления химических свойств от функциональных групп, входящих в состав молекул. Расширение представления о взаимном влиянии атомов в молекулах кислородсодержащих соединений.

Модуль №5 «Азотсодержащие соединения» позволит осознать (строение функциональной группы – ), взаимное влияние функциональной группы на молекулы азот содержащих веществ и проявление веществами свойств, обусловленных этим влиянием.

Модуль №6 «Современные представления о строении атома» раскрывает структуру периодической системы Д.И. Менделеева, особенности строения электронных оболочек атомов элементов, закономерности изменения свойств элементов малых и больших периодов, их соединений.

Модуль №7 «Вещество. Химическая связь» раскрывает сущность образования химической связи в различных веществах.

Модуль №8 «Химические реакции» блока раскрывает сущность химических реакций и выявляет условия их протекания.

Модуль №9 «Металлы» позволяет сформировать представления об особенностях строения атомов металлов, их свойствах, способах получения; о методах защиты металлов от коррозии.

Модуль №10 «Неметаллы» раскрывает особенности строения атомов неметаллов и их соединений, свойства, получение и их применение.

Данное пособие ориентировано на развитие потребности в необходимости приобретения химических знаний и применение их в повседневной жизни, способности характеризовать вещества, материалы и химические реакции.

1 Модуль «Погружение в предметное содержание»

Тема 1.1 Цели и задачи предмета «Химия»

Химия- наука о веществах, их составе, строении, свойствах, взаимных превращениях.

Неорганическая Органическая Физическая Биохимия Геохимия

Химическая Аналитическая Химия Агрохимия Металлургия

технология Полимеров

Главный объект химии - вещество.

Цели изучения химии:

Освоение системы знаний (понимания) о фундаментальных законах, теориях, фактах.
Овладение умениями (способностями) применять полученные знания для объяснения разнообразных химических явлений и свойств веществ,
Оценки роли химии в развитии современных технологий, предупреждения явлений наносящих вред здоровья человека окружающей среде.

Задачи современной химии состоят в:

формировании у учащихся целостности представления о химической картине мира, неотъемлемой частью которого является человек как уникальная природная система;
изучении функции веществ в сложных химических и биохимических системах;
анализе связи структуры веществ с его свойствами;
синтезе веществ с заданными свойствами.

Тема 1.2 «Органическая химия - химия соединений углерода. Значение органической химии»

Органическая химия-это химия соединений углерода. Углерод – особенный элемент, он образует огромное число соединений. Состав и свойства соединений углерода нельзя предсказать на основе положения его в периодической системе. Соединения углерода имеют важное значение в жизни человека.

В составе органических веществ обязательными элементами являются углерод и водород, они имеют ковалентную связь, молекулярную кристаллическую решетку.

Органическая химия- наука, изучающая углеводороды, их производные, свойства этих соединений и их превращения.

Долгое время считалось, что для получения органических веществ нужна особая «жизненная сила» - которая действует только в живых организмах, поэтому шведский химик Берцелиус определил органическую химию растительных и животных веществ, образующихся под влиянием «жизненной силы».

Развитие химии привело к накоплению большого количества фактов и к краху учения о «жизненной силе» - витализма. Немецкий химик Ф. Вёлер в 1824г. получил щавелевую кислоту из двух неорганических веществ – дициана и воды; а в 1828г. Вёлер, нагревая водный раствор неорганического вещества цианата аммония, получил мочевину- продукт жизнедеятельности живых организмов.

NH₄OCN (NH₂)₂ CO

В последующие годы синтезы анилина Г.Кольбе и Э.Франклеином (1842), жира М.Бертло (1854), сахаристых веществ А.Бутлеровым (1861) окончательно разрушили миф о «жизненной силе» (табл.1).

Таблица 1 - Сравнение свойств органических и неорганических веществ.

Критерии сравнения	Неорганические вещества	Органические вещества
Строение	Немолекулярное	Молекулярное
Молекулярная масса	Небольшая	Обычно большая
Температура кипения	Высокая	Невысокая
Горючесть	Низкая	Высокая
Известное количество	Несколько сотен тысяч	Несколько миллионов
Прочность	Высокая	Невысокая

Велико значение органической химии в нашей жизни.

В любом организме протекает множество превращений одних органических веществ в другие.

С помощью органического синтеза получают разнообразные органические вещества: волокна, каучуки, пластмассы, красители, пестициды, витамины, гормоны, лекарства.

Развитие биотехнологии, генной инженерии, создание новых видов высокопродуктивных организмов было бы невозможно без достижений органической химии.

Задания для самостоятельной работы

Что такое органическая химия? Является ли определение «органическая химия-это химия соединений углерода» полным? Почему?
Какие вещества относят к органическим? Приведите примеры органических веществ
Какова характеристика свойств органических соединений?
В чем основные отличия органических веществ от неорганических? Приведите примеры.
Как доказать наличие углерода в органических веществах.
С помощью какого вещества можно доказать присутствие углекислого газа? Запишите уравнение реакции.
Что такое виталистическая теория? Работы каких ученых способствовали разрушению этой теории? Какие органические вещества были ими синтезированы?
Сравните химические элементы №3;№11 по положению в периодической системе, окислительно-восстановительным свойствам, характеру соединений.
Определите тип связи, вид кристаллической решетки, составьте электронную схему, укажите свойства данного вещества (N₂)

Тестовые задания к модулю 1

Укажите формулу частицы, в которой валентность атома азота равна трем:

HNO₃;
N_{2 ;}
NH⁺_{4 ;}
NO₂

Эталон: 2) P=4

Молекула какого вещества имеет наибольшую массу:

Пентан;
Белый фосфор;
Пероксид водорода;
Силан

Эталон: 2) P=4

Укажите схему реакции, относящейся к реакции ионного обмена в растворах электролитов:

CuCl₂+ NaOH ®;
CO₂+NaOH®;
NH₃+HCl®;
CuSO₄+Zn®

Эталон: 1) P=4

С каким веществом НЕ реагирует гидрокарбонат аммония:

Барий гидроксид;
Муравьиная кислота;
Калий гидроксид;
Кремниевая кислота

Эталон: 4) P=4

Укажите группу веществ, которые можно использовать для восстановления цинка из его оксида:

CO_{2 ,}Al, Mg;
O_2,CO, H_{2 ;}
SO₂, SO_3,C;
CO, H_2, C

Эталон: 4) P=4

Какая формула определяет максимальное число электронов N на энергетическом уровне атома со значением главного квантового числа n:

N=2n ;
N=n²^;
N=2 n²^;
N=4n ;

Эталон: 3) P=4

Суммарное число электронов в молекуле NO:

Эталон: 3) P=4

С каким веществом НЕ реагирует CO_2:

Магний;
Углерод;
Угарный газ;
Вода

Эталон: 3) P=4

Какой металл встречается в природе в свободном (самородном) виде:

Магний;
Алюминий;
Хром;
Медь

Эталон: 4) P=4

В результате какой реакции выделяется газ бурого цвета:

Al + H₂SO_{4 (разбавленная) ;}
Cu + HNO_{3 (концентрированная)}®;
Ag + HNO₃₍_{разбавленная)}®;
Fe + HNO_{3 (}_{разбавленная)}®

Эталон: 2) P=4

Укажите схему реакции замещения:

Sn+ CuSO₄ ®;
CaSO₃+ HCl ®;
CO + O₂ ®;
NH₃ + HNO₃®

Эталон: 1) P=4

Укажите схему реакции, в которой сера является восстановителем:

Ca + S ®;
I₂+ S ®;
Cl₂+ S ®;
C + S ®

Эталон: 3) P=4

Какое вещество используют при получении фосфора в промышленности:

PH₃;
Ca₃(PO₄)₂;
Ca (H₂PO₄)₂ ;
K₃PO₄

Эталон: 2) P=4

Что показывает номер периода в периодической системе элементов:

Число валентных электронов в атоме;
Число энергетических уровней в невозбужденном атоме, на которых имеются электроны;
Массовое число атома;
Число электронов на внешнем энергетическом уровне

Эталон: 2) P=4

В состав какого природного вещества входит магний:

Мирабилит;
Магнетит;
Доломит;
Кварц

Эталон: 3) P=4

Укажите металл, который образует только основной оксид:

Стронций;
Хром;
Бериллий;
Цинк

Эталон: 1) P=4

При термическом разложении 50 г CaCO₃ поглощается 90кДж теплоты. Какое количество теплоты (кДж) надо затратить для получения 112г негашеной извести:

90;
180;
360;
400

Эталон: 3) P=4

Укажите ряд, в котором все вещества реагируют с разбавленной серной кислотой:

CuCl_{2 ,}CuO, Fe;
Cu, CaCO₃, ZnO;
Cu(OH)₂, CuO, BaCl₂;
Hg, Na₂SO₃, NaNO₃;

Эталон: 3) P=4

Укажите формулу дигидроортофосфата:

NH₄H₂PO₄;
K₂H₂P₂O_7;
K₂HPO_4;
K₄P₂O₇

Эталон: 1) P=4

Укажите степень электролитической диссоциации (%), если из четырех моль растворенных молекул продиссоциировало 0,4 моль:

Эталон: 2) P=4

Укажите сильный электролит:

HF;
H₂S;
HI;
H₂CO₃

Эталон: 3) P=4

Укажите тип кристаллической решетки кремния:

Атомная;
Молекулярная;
Металлическая;
Ионная

Эталон: 1) P=4

Укажите группу веществ, в которой все вещества реагируют с раствором КОН:

BaCl_2, CO, CO₂;
SO_2,HPO_3,H₂;
Cl_2,NaHCO_3,NH₄Cl;
N₂O₃, HF, NO

Эталон: 3) P=4

Какой фактор смещает влево равновесие реакции CO_(газ)+ 2H_{2 (газ)}®CH₃OH _{(жидкость)}+ Q:

Понижение давления;
Уменьшение объема реакционной смеси;
Добавление инертного газа в реакционную смесь;
Удаление катализатора из реакционной смеси

Эталон: 1) P=4

Какое простое вещество при обычных условиях является жидкостью:

Красный фосфор;
Пластическая сера;
Бром;
Карбин

Эталон: 3) P=4

Кремний (IV) оксид НЕ реагирует:

С плавиковой кислотой;
С соляной кислотой;
С магнием;
С кальцием карбонатом

Эталон: 2) P=4

В каком соединении степень окисления атома азота положительна:

Калий нитрид;
Натрий нитрит;
Аммоний сульфат;
Метиламин

Эталон: 2) P=4

Укажите число ковалентных полярных связей, образованных по донорно-акцепторному механизму в ионе гидроксония:

3;
2;
1;
Такая связь отсутствует

Эталон: 3) P=4

Укажите метод получения натрия в промышленности:

Алюминотермия;
Восстановление водородом из оксида;
Электролиз расплава хлорида натрия;
Электролиз раствора хлорида натрия

Эталон: 3) P=4

Кислород можно получить разложением соли:

Калий хлорида;
Аммоний нитрита;
Аммоний нитрата;
Калий хлората

Эталон: 4) P=4

Молекула какого газа состоит из одного атома:

Метаналя;
Неона;
Озона;
Фтора

Эталон: 2) P=4

Какой металл вытесняет водород из воды в обычных условиях:

Магний;
Кальций;
Хром;
Серебро

Эталон: 2) P=4

Укажите газ, имеющий специфический запах:

Гелий;
Азот;
Метан;
Сероводород

Эталон: 4) P=4

В атоме углерода в невозбужденном состоянии имеется неспаренных электронов:

Все электроны спарены;
2;
3;
4

Эталон: 2) P=4

Термохимическое уравнение реакции горения серы S_(ТВ) + O₂®SO₂ _(газ)+297кДж

Сколько теплоты (кДж) выделится при сгорании 0,25 моль серы:

2,97;
37;
74,25;
148,5

Эталон: 3) P=4

Какая кислота является бескислородсодержащей:

Борная;
Хромовая;
Сероводородная;
Муравьиная

Эталон: 3) P=4

В какой группе все соединения являются гидридами:

CH₄, AlH₃, H₂O₂;
H₂S, KH, H₂;
CaH₂, SiH₄, NaH;
NH₃, NH₄Cl, BaH₂

Эталон: 3) P=4

Карбонат можно получить при взаимодействии:

Кальций оксида с углеродом;
Известкового молока с углекислым газом;
Кальций с углеродом;
Карбида кальция с водой

Эталон: 2) P=4

Укажите состав алебастра (жженый гипс):

CaSO₄×2H₂O;
CaSO₄× 0,5H₂O;
CaSO₄× 5H₂O;
CaSO₄

Эталон: 2) P=4

Укажите физическое явление:

Растворение натрия в воде;
Сублимация йода;
Превращение угля в углекислый газ;
Гидролиз соли

Эталон: 2) P=4

Укажите, при взаимодействии какой пары веществ образуется комплексная соль:

Al₂O₃ + KOH _{(кристалл)}®;
CaO + Al₂O₃ ®;
NaOH _{(раствор)}+ Al (OH)₃ ®;
KOH +Si ®

Эталон: 3) P=4

Алмаз и фуллерен имеют одинаковые:

Число протонов в ядрах атомов;
Количественный состав;
Твердость;
Тип кристаллической решетки

Эталон: 1) P=4

Какой металл проявляет наибольшую степень окисления в соединениях:

Свинец;
Хром;
Золото;
Марганец

Эталон: 4) P=4

Взаимодействие каких веществ выражается сокращенным ионным управлением

H⁺ + OH^-®H₂O:

Zn(OH)₂+HCl®;
CaO+HCl®;
NaOH + H₂SO₄®;
Ba(OH)₂+ H₂SO₄®

Эталон: 4) P=4

При обжиге 2 моль пирита в избытке кислорода образуется:

1 моль Fe₂O₃и 2 моль SO_2;
1 моль Fe₂O₃и 4 моль SO_2;
2 моль FeO и 4моль SO_2;
4 моль Fe₃O₄и 4моль SO_2;

Эталон: 3) P=4

Укажите вещество с молекулярной кристаллической решеткой:

Кремнезем;
Вода в твердом состоянии;
Латунь;
Аммоний нитрат

Эталон: 2) P=4

В молекуле аммиака:

Валентные углы равны 120⁰
Все атомы лежат в одной плоскости
Нет ковалентных связей, образованных по донорно-акцепторному механизму
Одна ковалентная связь образована по донорно-акцепторному механизму

Эталон: 3) P=4

Число электронов в атоме:

Равно разности числа протонов и нейтронов в ядре;
Равно атомному номеру элемента;
Равно номеру периода;
Равно номеру группы

Эталон: 2) P=4

Какое вещество проявляет восстановительные свойства при взаимодействии с углекислым газом:

Магний оксид;
Натрий гидроксид;
Углерод;
Магний гидроксид

Эталон: 3) P=4

Метилат натрия образуется при взаимодействии:

Метилацетата и натрий гидроксида;
Метанола и натрий гидроксида;
Метанола и натрия;
Метановой кислоты и натрия

Эталон: 3) P=4

Тематика докладов и рефератов по модулю 1

Биотехнология и генная инженерия – технологии XXI века.
Нанотехнология как приоритетное направление развития науки и производства в Российской Федерации.
Краткие сведения по истории возникновения и развития органической химии.
Роль отечественных ученных в становлении и развитии мировой органической химии.

Перечень рекомендуемой литературы

Ардашникова Е.И., Казеннова Н.Б., Тамм М.Е. Курс органической химии. М.: 1998.
Васильева Н.В., Смолина Т.А. и др. Органический синтез. М.:1986
Гузик Н.П. Обучение органической химии. М.: 1988.
Потапов В.М. Органическая химия. М.:1995.
Потапов В.М., Чертков И.Н. Строение и свойства органических веществ. М.: 1972.
Терней А. Современная органическая химия. М.:1981.

2 Модуль «Теория химического строения органических соединений А. М. Бутлерова»

Тема 2.1 Сущность теории А. М. Бутлерова

В 1861 году в городе Шпейере (Германия) состоялся съезд естествоиспытателей и врачей, на котором русский ученый Александр Михайлович Бутлеров выступил с докладом на тему «Нечто о химическом строении тел», в котором ознакомил ученых Европы с основами разработанной им теории химического строения органических соединений. Сущность этой теории заключается в трех основных положениях.

Атомы соединяются в молекулу согласно их валентности в определенном порядке. Этот порядок взаимной связи атомов называется химическим строением.
Свойства вещества зависят не только от природы атомов, составляющих его молекулу, от их числа, но и от химического строения. Изучений свойств веществ позволяет определить их химическое строение.
Все атомы, составляющие молекулу, так или иначе, в большей или в меньшей мере, влияют друг на друга.

Позднее к основным положениям теории Бутлерова добавилось его положение об основных свойствах углерода: его четырех валентности, способности его атомов соединяться в цепи, образовывать кратные связи/двойные, тройные/ и образовывать циклы.

Рассмотрим все положения теории Бутлерова на примерах:

Эмпирической формуле отвечают два соединения:

Этиловый спирт и диметиловый эфир

В этих соединениях разный порядок соединения атомов в молекуле, а отсюда и совершенно разные свойства.

По мнению А.И. Бутлерова, строение молекулы можно установить на основе химических реакций, и, наоборот, знание строения вещества позволяет предвидеть его химические свойства. Из 2-х молекул одной и той же эмпирической формулы одна имеет строение /окись этилена/, другая – /уксусный альдегид/. Так теорией Бутлерова легко и просто объясняется явление изомерии. Изомерами называются вещества, тождественные по составу, но отличающиеся по химической формуле могут отвечать несколько структурных изомеров:

окись пропилена ацетон уксусный альдегид

окись триметилена циклопропанол аллиловый спирт

винилметиловый эфир

Все эти соединения, имея разное химическое строение, проявляют различные химические свойства.

Положение теории о взаимном влиянии атомов или групп атомов в молекуле друг на друга является одним из главных. Это положение можно рассмотреть на молекуле фенола:

Если сравнить свойства фенола и бензола, т.е. посмотреть влияние ОН – группы на свойства ароматического кольца, то можно обнаружить, что все реакции электрофильного замещения в феноле идут намного легче, чем в бензоле. Например, бромирование бензола происходит только в присутствии катализатора/ например ,Fe, /:

Эта же реакция в феноле идет очень легко, без катализатора и даже с бромной водой, замещаются одновременно три атома водорода:

OH Br OH Br

+3Br_{2_(}_вода₎

+ 3HBr

Теперь сравним, как ароматическое кольцо изменяет свойства гидроксила: у фенола большая кислотность по сравнению со спиртами. Это объясняется взаимодействием неподеленных электронных пар атома кислорода с ароматическим кольцом, вызывающим увеличение электронной плотности на ароматическом ядре и обуславливающим большую подвижность протона.

Взаимное влияние атомов в молекулах можно продемонстрировать множеством примеров. Сравним, например, молекулы

/хлористый этилен/и /фосген/.

Первое из этих соединений не токсично и при действии на него раствор не дает осадка , второе же – отравляющее вещество, дает осадок . Между тем оба вещества содержат атомы хлора. Очевидно, замена двух атомов водорода на атом кислорода в одной части молекулы повлияла и на свойства всей молекулы, и на структуру атомов хлора и углерода, и на характер связи между ними. Другой пример. Сравним две органические кислоты уксусную и хлоруксусную

Первая - слабая кислота, следовательно связь О-Н прочная. Вторая – почти в 100 раз более сильная кислота, т.е. замена одного атома водорода в радикале СН₃ на Cl повлияла на характер связи между атомами О-Н группы, ослабив эту связь.

Тема 2.2 Изомерия органических соединений и ее виды

В 1874 году французский ученый Ле- Бель и голландский ученый Вант-Гофф высказали мнение о пространственном /тетраэдрическом / расположении четырех валентных связей углерода, ими были заложены основы стереохимии. С этого периода стали известны разновидности стереоизомерии: зеркальная/ оптическая/изомерия и геометрическая/ цис, транс/ изомерия. Первая наблюдается тогда, когда центральный атом углерода окружен четырьмя различными атомами и группами. Зеркальные изомеры химически очень сходны между собой, разница лишь в их оптической активности / различное вращение плоскости поляризации света/. Вторая – приводит к изомерам более различающимся друг от друга своими свойствами. Это изомерия проявляется в различном расположении заместителей относительно двойной связи или плоскости цикла. В настоящее время известно несколько видов изомерии:

1) Изомерия углеродного скелета:

бутан

изобутан

2) Изомерия положения кратной связи:

2-бутен и 1 бутен

3) Изомерия положения функциональной группы:

1- бутанол

2-бутанол

4) Межклассовая изомерия

диметиловый эфир

этанол

или

циклобутен 1-бутен

5) Геометрическая изомерия

тран 2,3 – дихлор -2 бутен

цис – 2,3 – дихлор – 2 бутен

Или

Транс -1,3 диметил –циклобутан цис-1,3 диметилциклобутан

6) Оптическая изомерия

или

Z- левовращающий D- правовращающий Z - и D-

изомер глицеринового изомер глицеринового оптические изомеры

альдегида альдегида молочной кислоты

Органические вещества делятся на две большие группы:

1) Ациклические (алифатические) соединения вещества, имеющие незамкнутую, прямую или разветвленную цепь углеродных атомов:

2) Циклические и гетероциклические соединения

Циклическая – вещества, в молекулах которых имеются замкнутые цепи атомов. Циклические соединения в свою очередь делятся на карбоциклические , в которых циклы состоят только из атомов углерода, например:

Гетероциклические соединения – вещества, содержащие в составе молекул замкнутые цепи, в которых кроме атомов углерода входят атомы других элементов, например кислорода, азота, серы и др.

Задания для самостоятельной работы

1) Сформулируйте основные положения теории А.М. Бутлерова. Приведите примеры соединений, имеющих один и тот же состав, но разное химическое строение.

2) Значение теории строения органических соединений для развития органической химии.

3) Дайте определение основным типам химической связи – ионной и ковалентной.

4) Приведите примеры соединений с ионной и ковалентной связью.

5) Изомерия. Виды, примеры.

6) Цис- и транс- изомерия.

7) Напишите формулы возможных изомеров C₄H₈. Укажите виды изомерии.

8) Напишите все возможные изомеры, отвечающие формуле C₄H₁₀O, охарактеризуйте их свойства.

9) Чем классификация органических соединений отличается от классификации неорганических соединений.

Тестовые задания к модулю 2

Теория, указывающая на то, что органические вещества образуются под действием «жизненной силы»:

Теория радикалов;
Теория типов;
Структурная теория;
Учение о «витализме»

Эталон: 4) P=4

Муравьиный альдегид НСНО и этан С₂Н₆ отличаются:

Молекулярной массой;
Качественным и количественным составом;
Относительной плотностью по воздуху;
Всеми перечисленными факторами

Эталон: 2) P=4

Межклассовая изомерия характерна для

Н – бутана и 2- метилпропана;
1- хлорпропана и 2- хлорпропана;
Бутена- 2 и циклобутана;
Бутена- 1 и бутена- 2

Эталон: 3) P=4

Нормальный октан и 2,2,4- триметилпентан являются изомерами, для которых характерна:

Изомерия углеродного скелета;
Изометрия положения заместителя;
Межклассовая изомерия;
Пространственная изомерия

Эталон: 1) P=4

Основные свойства увеличивается в ряду:

NH₃®PH₃®AsH₃;
NH₃®AsH₃® PH_3;
PH₃ ®AsH₃ ®NH_3;
AsH₃ ®PH₃®NH₃

Эталон: 4) P=4

Теория, указывающая на то, что свойства органических веществ зависят не только от их качественного и количественного состава, но и от порядка соединения атомов в молекуле:

Теория радикалов;
Теория типов;
Структурная теория;
Учение о «витализме»

Эталон: 3) P=4

Нормальный пентан и 2,2 –диметилпропан отличаются:

Порядком соединения атомов в молекуле;
Количественным составом;
Молекулярной массой;
Качественным составом

Эталон: 1) P=4

Изомерия положения заместителя характерна для:

н- бутана и 2- метилпропана;
1- хлорпропана и 2- хлорпропана;
Бутена- 2 и циклобутана;
Бутена- 1 и бутена- 2

Эталон: 2) P=4

Цис-бутен-2 и транс-бутен-2 являются изомерами, для которых характерна:

Оптическая изомерия;
Изомерия положения заместителя;
Изомерия углеродного скелета;
Геометрическая изомерия

Эталон: 4) P=4

Сила кислот увеличивается в ряду:

HI® HBr ®HCI ®HF;
HF ®HI ®HBr ®HCI;
HF ®HCI ®HCI ®HBr ®HI;
HF ®HBr ®HCI ®HI

Эталон: 3) P=4

В нециклической форме глюкозы функциональные группы

Эталон: 2) P=4

Гомологами являются

1) С2H6 и С2H4

2) H — CH =O и СH3COOH

3) CH3 — CH2 — CH2 —OH и HO — CH2 — CH3

4) CH3 —NO2 и CH3 —NH2

Эталон: 3) P=4

Число изомеров среди веществ, формулы которых

CH3 — (CH2)2 —O —CH2CH3, CH3 —(CH2)3 — CHO,

HOOC—(CH2)3—CH3, C2H5 —COO—C2H5, равно

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Эталон: 2) P=4

-связь между атомами углерода имеется в молекуле

1) пентана

2) пропанола

3) циклопентана

4) пропена

Эталон: 4) P=4

15.функциональную группу содержат молекулы

1)сложных эфиров

2)спиртов

3)альдегидов

4)карбоновой кислотой

Эталон: 3) Р=4

Гомологом этана является

1)С2Н4

2) (СН2)3

3) С6Н6

4) СН3—СН2—СН3

Эталон: 4) P=4

17.формула изомера пропионовой кислоты

Эталон: 2) P=4

Наиболее распространенный вид химической связи между атомами углерода в органических веществах

1)ионная

2)ковалентная неполярная

3)ковалентная полярная

4)металлическая

Эталон: 3) P=4

Функциональную группу содержат молекулы

1)сложных эфиров

2)спиртов

3)альдегидов

4)карбоновых кислот

Эталон: 4) P=4

20.гомологом 2-метилпентена -1 является

3) СН3—(СН2)4 —СН3

4) СН3—СН2—СН=СН—СН3

Эталон: 2) P=4

21.изомером бутанола-1 является

1) СН3—СН(ОН) —СН2—ОН

2) СН3—О—С3Н7

3) СН3—СН(ОН) —(СН2)2 —СН3

4) СН3—(СН2)2 —СН2—ОН

Эталон: 2) P=4

22.водородная связь не образуется между молекулами

1) карбоновых кислот

2) нуклеиновых кислот

3) спиртов

4) алкинов

Эталон: 4) P=4

23.функциональная группа —ОН характерна для

1)сложных эфиров

2)спиртов

3)альдегидов

4)простых эфиров

Эталон: 2) P=4

24.гомологом гексана является

1)С6Н14

2)С7Н16

3)С6Н6

4)С7Н14

Эталон: 2) P=4

25.изомером аминомасляной кислоты не является

1)NH2—CH2—CH2—CH2—COOH

2)CH3—CH2—CH(NH2) —COOH

3)CH3—CH(NH2) —CH2—COOH

4)NH2—CH2—CH2—CH(NH2) —COOH

Эталон: 4) P=4

26.вторичная структура белка обусловлена связью

1)ионной

2)ковалентной неполярной

3)водородной

4)ковалентной полярной

Эталон: 2) P=4

27.карбоксильная группа содержится в молекуле

1)метанола

2)формальдегида

3)бутадиена

4)уксусной кислоты

Эталон: 4) P=4

28.гомологом СН3—СН2—СН2—СН=СН2 является

1)пентен-2

2)2-метилбутен-1

3)гексен-1

4)2-метилбутан

Эталон: 3) P=4

29.формула изомера пропанола-1

3) CH3 —CH2—CH2—CH2OH

Эталон: 2) P=4

Только σ-связи имеются в молекулах

1) бензола

2) этанола

3) формальдегида

4) ацетилена

Эталон: 2) P=4

Функциональная группа гидроксил содержится в молекуле

1) метанола

2) формальдегида

3) бутадиена

4) диметилового эфира

Эталон: 1) P=4

Гомологом пропилена является

1) C2H4

2) CH3—CH=CH2

3) C6H6

4) CH3—CH2—CH3

Эталон: 1) P=4

Изомерами являются

1) Формальдегид и муравьиная кислота

2) этанол и уксусная кислота

3) бензол и фенол

4) пентан и диметилпропан

Эталон: 4) P=4

-связь имеется в молекуле

1) циклогексана

2) формальдегида

3) гексана

4) 2-метилпентана

Эталон: 2) P=4

функциональную группу содержат молекулы

ацетальдегида и одной из форм глюкозы
формальдегида и сахарозы
Уксусной кислоты и этанола
Фенола и метилацетата

Эталон: 1) P=4

Гомологом ацетилена не является

1) HC C —CH2—CH3

2) CH2=CH—CH3

3) CH3—C CH

4) CH C—CH2—CH2—CH3

Эталон: 2) P=4

Изомерами является

1) метилбензол фенол

2) этилацетат и масляная кислота

3) хлорэтан и дихлорэтан

4) бутан и 2,2-диметилпропан

Эталон: 2) P=4

Водородная связь образуется между молекулами

1) спиртов

2) алканов

3) алкенов

4) алкинов

Эталон: 1) P=4

Несколько функциональных групп —ОН содержат молекулы

1)глицерина и глюкозы

2)фенола и формальдегида

3)сахарозы и формальдегида

4)пропанола и фенола

Эталон: 1) P=4

40.Гомологами являются

1)метилбензол и фенол

2)диэтиловый эфир и масляная кислота

3)хлорэтан и дихлорэтан

4)2,2-диметилбутан и 2,2диметилпропан

Эталон: 4) P=4

41.Число нециклических изомеров углеводорода С4Н8 равно

1)1

2)2

3)3

4)4

Эталон: 3) P=4

-связи нет в молекулах

1)уксусной кислоты

2)ацетилена

3)циклогексана

4) формальдегида

Эталон: 3) P=4

Функциональную группу содержат молекулы

диэтилового эфира и глюкозы
муравьиной кислоты и формальдегида
уксусной кислоты и формальдегида
пропанола и этилацетата

Эталон: 2) P=4

Гомологами являются

1)пентен и 2-метилбутен

2)2,2-диметилбутан и 2,2-диметилпропан

3)хлорэтан и дихлорэтан

4)пропанол и пропаналь

Эталон: 2) P=4

45.Число изомеров углеводорода С5Н12 равно

1)1

2)2

3)3

4)4

Эталон: 3) P=4

Только σ-связи имеются в молекулах

1)анилина

2)этанола

3)ацетальдегида

4)бутадиена

Эталон: 2) P=4

функциональную группу —ОН содержат молекулы

1)диэтилового эфира и глюкозы

2)фенола и формальдегида

3)сахарозы и формальдегида

4)пропанола и фенола

Эталон: 4) P=4

48.Гомологом этилена не является

1)НС2=СН—СН2—СН3

2)СН2=СН—СН3

3)СН3—СН=СН2

4)СН3—С С—СН3

Эталон: 4) P=4

49.Изомерами являются

1)бутен и 2-метилбутен

2)этанол и фенол

3)этилацетат и масляная кислота

4)бутан и 2,2-диметилпропан

Эталон: 3) P=4

-связь имеется в молекулах

1)дихлорэтана

2)метанола

3)циклогексана

4)формальдегида

Эталон: 4) P=4

Тематика докладов и рефератов по модулю 2

Жизнь и деятельность А.М. Бутлерова.
Витализм и его крах.
Современные представления о теории химического строения.

Перечень рекомендуемой литературы

Габриелян О.С. Химия. 10 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: 2004.
Габриелян О.С. Химия: орган. химия: учеб. для 10 кл. общеобразоват. учреждений с углубл. изучением химии/О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов, А.А. Карцова – М.: 2005.
Ардашникова Е.И., Казеннова Н.Б., Тамм М.Е. Курс органической химии. М.: 1998.
Васильева Н.В., Смолина Т.А. и др. Органический синтез. М.:1986
Гузик Н.П. Обучение органической химии. М.: 1988.
Потапов В.М. Органическая химия. М.:1995.
Потапов В.М., Чертков И.Н. Строение и свойства органических веществ. М.: 1972.
Терней А. Современная органическая химия. М.:1981.
Фоулз Г. Химия в таблицах. М.: 1999.

3 Модуль «Углеводороды»

Углеводороды – органические соединения, состоящие только из углерода и водорода (между атомами углерода имеются одинарные, двойные и тройные связи).

Тема 3.1. Предельные углеводороды (алканы)

Алканы (предельные углеводороды, парафины, алифатические соединения) – нециклические углеводороды, не содержащие кратных связей. Общая формула С_nH₂_n_+2,все атомы углерода в них находятся в состоянии sp³-гибридизации и образуют четыре ковалентные связи с соседними атомами. Все химические связи атома углерода равноценны, простейший представитель гомологического ряда алканов – метан – имеет форму тетраэдра. Для предельных углеводородов характерна изомерия углеродного скелета – структурная изомерия.

Первые пять алканов – газы без цвета и запаха, от гексана до пентадекана – маслянистые жидкости, а начиная с гексадекана – твердые, жирные на ощупь вещества. Все алканы имеют плотность меньше 1, практически не растворимы в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях.

Для алканов характерны реакции радикального замещения, протекающие по цепному радикальному механизму:

CH₄+ Cl₂-> CH₃Cl + HCl;

CH₃Cl + Cl₂ -> CH₂Cl₂ + HCl и т.д. до CCl₄.

Цепная реакция начинается со стадии инициирования, когда под действием света молекула хлора распадается на атомы:

Cl₂®2Cl.

Атомы Cl содержат неспаренный электрон (показан точкой), то есть являются свободными радикалами. Они атакуют молекулы метана, образуя радикал метил

Cl×+CH₄®CH₃+HCl,

который вступает в реакцию с новой молекулой хлора:

CH₃×+Cl₂®CH₃Cl + Cl×.

Процесс продолжается до тех пор, пока либо весь хлор, либо весь метан не израсходуются.

Радикалы могут рекомбинировать друг с другом:

CH₃×+ CH₃×®C₂H₆

В некоторых реакциях алканов происходит изменение углеродного скелета:

Крекинг, в ходе которого получаются алканы и алкены с более короткими цепями:
Изомеризация:

Алканы горят на воздухе с образованием углекислого газа и воды:

2C₄H₁₀+13O₂=8CO₂+10H₂O.

При неполном сгорании образуются угарный газ или углерод.

Из синтетических способов получения алканов можно выделить:

Гидрирование ненасыщенных углеводородов водородом, катализатором чаще всего является никель, палладий или платина:

C₂H₄+H₂→C₂H₆;

Взаимодействие галогеналканов с натрием (реакция Вюрца):

2CH₃Br+2Na®C₂H₆+2NaBr;

Сплавление солей щелочных металлов предельных карбоновых кислот с щелочами (декарбоксилирование по Дюма):

CH₃COONa+NaOH=CH₄+Na₂CO₃;

Электролиз водных растворов солей карбоновых кислот (электролиз по Кольбе).

Алканы применяются в качестве топлива (метан и пропан-бутановая смесь в газовых плитах; жидкие алканы – основа моторных и ракетных топлив); растворителей; вазелин и вазелиновое масло – в медицине, парфюмерии и косметике; парафин – в производстве свечей и медицине. Они являются промежуточными продуктами в химическом и нефтехимическом производстве.

Пример:

Изобутан вступает в реакцию

1)Изомеризации 2) присоединения

3)замещения 4) полимеризации

Изобутан – органическое вещество, относящееся к классу алканов, или предельных углеводородов.

СH₃―CH―CH₃

CH₃

Для органических веществ реакции присоединения и полимеризации обусловлены наличием двойных связей, которых нет в алканах. В реакцию изомеризации изобутан вступать также не будет, так как уже содержит в своей структуре наиболее энергетически устойчивый третичный атом углерода. А вот реакции замещения характерны для всех предельных углеводородов.

Ответ: 3.

Тема 3.2. Непредельные углеводороды (Алкены, Диены, Алкины)

Алкены (этиленовые углеводороды, олефины) – нециклические углеводороды, в которых содержится одна двойная связь. Атомы углерода, образующие эту связь, находятся в sp²-гибридизации. В создании двойной связи участвуют две пары электронов. s-связь образуется при перекрывании гибридных электронных облаков вдоль линии, соединяющей ядра атомов углерода (одинарная связь – всегда s-связь). Перекрывание пары р-электронов происходит выше и ниже плоскости молекулы – это π-связь.

Общая формула С_nH₂_n. Первый представитель гомологичсекого ряда – этилен (этен) C₂H₄.

Первые три члена гомологического ряда алкенов – газы, с C₅H₁₀ до C₁₇H₃₄ – жидкости, C₁₈H₃₆ – твердые вещества. Алкены практически не растворимы в воде, хорошо растворимы в органических растворителях. Для них характерна изомерия углеродного скелета, изомерия положения кратной связи, межклассовая изомерия (с циклоалканами) и пространственная изомерия.

Для алкенов характерны реакции электрофильного присоединения (А_Е):

Гидрогалогенирование алкенов протекает по правилу Марковникова (в ходе присоединения полярных молекул (HX) к несимметричным алкенам водород HX присоединяется к тому атому углерода при двойной связи, у которого больше атомов водорода):

CH₃¾CH=CH₂+ HBr®CH₃¾CHBr¾CH₃.

2-бромпропан

Для производных алкенов, имеющих заместитель при двойной связи, оттягивающий на себя электронную плотность, напр. CF₃¾, присоединение идет вопреки правила Марковникова:

CF₃¾CH=CH₂+HBr® CF₃¾CH₂+CH₂Br.

1-бром-3,3,3,-трифторпропан

Галогенирование алкенов приводит к получению вицинальных дигалогеналканов (производных, у которых атомы галогена присоединены к соседним атомам углерода):

CH₃¾CH=CH₂+Br₂® CH₃¾CHBr+CH₂Br.

1,2-дибромпропан

Гидратация алкенов проходит в присутствии минеральных кислот. Для несимметричных алкенов присоединение идет по правилу Марковникова

CH₃¾CH=CH₂+H₂O® CH₃¾CH(OH) – CH₃.

Пропанол-2

Для алкенов характерна реакция полимеризации:

nCH₂=CH₂®(CH₂¾CH₂)n.

Алкены могут подвергаться каталитическому гидрированию:
Окисление алкенов происходит по-разному.

При горении образуются вода и углекислый газ. Раствор перманганата калия в нейтральной и щелочной среде переводит алкены в диолы:

3C₂H₄+2KMnO₄+4H₂O=3HO¾CH₂¾CH₂¾OH+2MnO₂+2KOH.

Окисление алкенов горячим раствором перманганата калия приводит к разрыву двойной связи:

CH₃¾CH=CH₂+2KMnO₄+3H₂SO₄® CH₃COOH+CO₂+K₂SO₄+MnSO₄.

В промышленности алкены получают дегидрированием и крекингом алканов. В лабораторных условиях используют взаимодействие галогеналканов со спиртовым раствором щелочи, внутримолекулярную дегидратацию спиртов, дегагологенирование дигалогеналканов, содержащих атомы галогена при соседних атомах углерода.

Алкены широко используются в полимерной промышленности, для получения спиртов и др. органических веществ.

Алкины (ацетиленовые углеводороды) – нециклические углеводороды, в которых имеется одна тройная связь. Атомы углерода, образующие эту связь, находятся в sp-гибридизации. В создании тройной связи участвуют три пары электронов, образуя одну s-связь и две π-связи.

Общая формула С_nH₂_n_-2. Первый представитель гомологического ряда ¾C₂H₂¾ этин, или ацетилен.

Первые три алкина – газы, с C₅H₈ до С₁₅H₂₈ – жидкости, с C₁₆H₃₀ – твердые вещества. Все они слабо растворимы в воде, хорошо растворяются в органических растворителях.

Для алкинов возможна изомерия углеродного скелета, изомерия положения тройной связи, межклассовая изомерия (с диенами и циклоалкенами).

Для алкинов, как и для алкенов, характерны реакции присоединения, однако они протекают с более низкой скоростью.

Алкины присоединяют водород с образованием алкенов алканов (гидрирование).
Для алкинов характерны реакции присоединения (присоединение несимметричных реагентов протекает по правилу Марковникова):

Присоединение галогенводородов:

CH₃¾CºCH+HCl®CH₃ - CCl=CH₂+HCl®CH₃¾CCl₂¾CH₃

Гидратирование ацетилена (реакция Кучерова) приводит к образованию ацетальдегида:

H⁺,Hg²⁺ H

HC CH + H₂O CH3 – C

На первой стадии реакции образуется неустойчивый виниловый спирт CH₂=CH¾OH, который изомеризуется в ацетальдегид. По правилу Эльтекова-Эрленмейера, соединения, содержащие гидроксильную группу при кратной связи С=С, неустойчивы и изомеризуются в карбонильные соединения:

Другие ацетиленовые углеводороды в этих условиях дают кетоны, напр.

Алкины С концевой тройной связью дают соли с щелочными металлами (в жидком аммиаке), а также с Cu(I) и Ag(I) (в аммиачных растворах). Эти соли – ацетилениды, например Cu₂C₂, Ag₂C₂ – очень неустойчивы, разлагаются со взрывом.

Алкины образуются при дегидрировании алканов и алкенов, при взаимодействии дигалогеналканов со спиртовым раствором щелочи.

Ацетилен получают гидролизом карбида (ацетиленида) кальция:

CaC₂+2H₂O=C₂H₂+Ca(OH)₂,

а в промышленности – из метана, пропуская его с большой скоростью через реактор, нагретый до высокой температуры:

2CH₄=C₂H₂+3H₂.

Чтобы разложение не прошло полностью, в реактор впрыскивают струи холодной воды, которые мгновенно охлаждают реакционную смесь.

Алкины используются в промышленном органическом синтезе при получении кетонов, кислот и полимерных соединений. Наибольшее применение имеет ацетилен.

Тема 3.3. Ароматические углеводороды (арены)

Арены – ароматические углеводороды – соединения, в молекуле которых содержатся одно или несколько устойчивых ядер. Это бензол и его производные, а также соединения с конденсированными бензольными кольцами вещества ряда нафталина и антрацена.

Все атомы, входящие в состав бензольных колец, находятся в sp²-гибридизации и образуют по три s-связи с соседними атомами. Выше и ниже плоскости молекулы образуются прочные π-электронные системы; ароматическая система характеризуется высокой устойчивостью.

Несмотря на непредельный характер, для аренов характерны реакции замещения (как для алканов), а не присоединения. Однако эти реакции замещения протекают по ионному механизму (аналогия с алкенами). Бромирование бензола протекает только в присутствии катализатора – бромида железа (III) или бромида алюминия:

FeBr₃

+ Br₂+HBr

С бромной водой бензол не реагирует.

Для нитрования бензола используют нитрующую смесь – смесь концентрированных азотной и серной кислот.

NO₂

H₂SO₄

+HNO₃+H₂O

Алкилирование бензола, то есть замещение атома водорода на алькильный заместитель, осуществляют при взаимодействии его с этиленом или алкилгалогенидом (реакция Фриделя – Крафтса):

Гомологи бензола – алкилбензолы – имеют общую формулу С_nH₂_n_-6. У них два реакционных центра – бензольное ядро и углеводородный радикал, которые взаимно влияют друг на друга. Реакции бензольного ядра (нитрование, бромирование) протекают в положения 2,4,6 бензольного кольца:

СH₃ Br CH₃Br

FeBr₃

+3Br₂+3HBr

В тоже время на свету в реакцию с бромом вступает углеводородный радикал:

СH₃CH₂Br

+Br₂+HBr

Влияние бензольного ядра на углеводородный радикал приводит к более легкой его окисляемости, например, под действием раствора перманганата калия, подкисленного серной кислотой. При этом, независимо от горения исходного радикала, образуется бензойная кислота:

5C₆H₅¾C₂H₅+12KMnO₄+18H₂SO₄=5C₆H₅COOH+5CO₂+12MnSO₄+6K₂SO₄+36H₂O.

Таким образом, введение в ароматическую систему различных заместителей изменяет активность ароматического ядра в химических реакциях замещения. В случае активирующих заместителей (OH,NH₂,CH₃) замещение проходит в положения 2,4, и 6, в случае заместителей, содержащих акцепторные группировки (NO₂,COOH,NH₃⁺), - в положения 3 и 5.

Природными источниками аренов являются уголь и нефть. Из каменноугольной смолы в ходе переработки получают бензол, толуол, фенол, крезолы, нафталин и др. ароматические соединения. В промышленности арены получают из алканов в результате риформинга. Они представляют собой топливо с высоким октановым числом. Бензол также может быть получен при тримеризации ацетилена (реакция Зелинского):

C_акт

3C₂H₂®С₆H_6.

Опираясь на материал по электронному строению углеводородов, необходимо охарактеризовать важнейшие химические свойства углеводородов, сопоставляя вещества, принадлежащие различным классам (табл.2).

Таблица 2 - Сопоставление важнейших химических свойств углеводородов различных классов

Класс углеводорода	Реакционный центр	Важнейший тип реакций	Примеры реакций
Алканы С_nH_2n+2	Нет	Реакции замещения по радикальному механизму, на свету	Хлорирование Бромирование
Алкены С_nH_2n	Двойная связь	Реакции присоединения по ионному механизму, в полярном растворителе. Присоединение несимметричных реагентов (H₂O, НХ) протекает по правилу Марковникова	Присоединение галогенов, Присоединение галогеноводородов, Присоединение воды (гидратация) Присоединение водорода (гидрирование)
Алкины С_nH_2n_-₂	Тройная связь	Реакции присоединения по ионному механизму, в полярном растворителе, протекают медленнее, чем в случае алкенов	Присоединение галогенов, Присоединение галогеноводородов, Присоединение воды (гидратация) Присоединение водорода (гидрирование)
Арены С_nH_2n_-6	Ароматическое ядро	Реакции замещения по ионному механизму, в полярном растворителе, в присутствии катализатора (AlBr₃, FeBr₃) или H₂SO₄.	Присоединение галогенов, Присоединение водорода (гидрирование), нитрирование

Гидрирование непредельных углеводородов протекает не по ионному механизму, а на поверхности катализатора – никеля или платины.

Галогенирование – присоединение молекулы галогена с образованием галогенпроизводных.

Гидрирование (гидрогенизация) – присоединение водорода к непредельным и ароматическим углеводородам в присутствии катализатора (Ni, Pt, Co,Fe и др).

Обратный процесс - дегидрирование.

Гидратация – присоединение воды к молекулам органических соединений с образованием спиртов, альдегидов, кетонов.

Нитрование – введение в органическое соединение нитрогруппы с образованием нитросоединений. Осуществляется с помощью азотной кислоты, нитрующей смесью, оксидов азота.

Сульфирование – введение в органическое соединение группы – SO₃H. Продуктом реакции являются сульфокислоты. Осуществляется концентрированной серной кислотой, олеумом.

Органические реакции можно подразделить на два общих типа:

Гомолитические – протекающие по радикальному механизму;
Гетеролитические – протекающие по ионному механизму. В свою очередь подразделяются на реакции замещения, присоединения и элиминирования.

Реакции замещения – реакции, в которых атом или группа атомов замещается атомом или группой атомов. В отличие от неорганической химии оба продукта реакции могут быть сложными веществами. Реакции замещения протекают как по ионному, так и по радикальному механизмам. Радикальный механизм характерен для соединений с ковалентными неполярными связями. Механизм этого типа реакций является цепным и характеризуется стадиями инициирования, роста и обрыва цепи.

Реакции присоединения – реакции присоединения различных частиц, имеющих либо вакантную орбиталь, либо неподеленную электронную пару.

Задания для лабораторных работ

Лабораторный опыт «Получение и свойства этена (этилена)

В пробирку поместите 2 мл концентрированной серной кислоты, 1 мл этилового спирта и несколько крупинок оксида алюминия (Al₂O₃) или маленький кусочек пемзы для равномерного кипения смеси при нагревании. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой и нагрейте пробирку в пламени горелки. Выделяющийся газ пропустите в отдельные пробирки с бромной водой и раствором перманганата калия. Убедитесь в том, что бромная вода и раствор перманганата калия быстро обесцвечиваются. Подожгите газ у конца газоотводной трубки. Отметьте цвет пламени (этен горит светящимся пламенем).

Чем отличаются реакции горения этена и этана?
Как получают этен в лаборатории и промышленности? Напишите уравнения реакции.
Почему этен обесцвечивает растворы бромной воды и перманганата калия? Напишите уравнения соответствующих реакций.

Задания для самостоятельной работы

Для каких из веществ характерны реакции присоединения: этилен, этан, полиэтилен, ацетилен?

И этан, и этилен реагируют с а) бромной водой, б) бромом, в) водородом, г) раствором КМnO₄.

И бензол, и ацетилен реагируют с а) бромной водой, б) бромом, в) водородом, г) раствором КМnO₄.

И пропан, и бутадиен реагируют с а) бромной водой, б) бромом, в) водородом, г) раствором КМnO₄.

C какими веществами реагирует бутилен, но не реагирует бутан? а) Cl₂, б) HBr, в) KMnO₄, г) H₂O.
При взаимодействии какого из веществ с водой в присутствии солей ртути образуется альдегид? а) Этан, б) этилен, в) ацетилен, г) метилацетилен.
Бензол не реагирует с а) бромом, б) бромной водой, в) хлороводородом, г) азотной кислотой.
Ацетилен образуется при а) гидролизе карбида кальция, б) гидрировании этилена, в) дегидрировании этилена, г) гидратации пропилена.
В лаборатории этилен получают а) разложением этана, б) гидролизом карбида кальция, в) взаимодействием этанола с концентрированной серной кислотой, г) пиролизом бензола.
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:

CH₄→C₂H₂→C₆H₆→C₆H₅―C₂H₅→C₆H₅―COOH.

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:

Пропанол-1→Х→пропанол-2.

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:

CH₃―CH=CH₂→2-бромпропан→пропанол-2.

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:

Пропанол-1→С₃H₆→1,2-дибромпропан→C₃H₄.

Какой объем этилена можно получить при дегидратации 100г 96%-ного этанола?
Какая масса сажи образуется при пиролизе 56л этана?
Сколько грамм дихлорэтана образуется при хлорировании 5,6л этилена? Запишите термохимическое уравнение реакции горения ацетилена, если известно, что при сгорании 10л ацетилена выделяется 580,7кДж теплоты.
При сгорании 1 моля метана выделяется 74,9кДж теплоты. Вычислите, сколько теплоты выделится при сжигании 300л метана.

Тестовые задания к модулю 3

Какой вид связи характерен для молекул органических веществ:

Водородная;
Ионная;
Ковалентная сильнополярная;
Ковалентная малополярная

Эталон: 4) P=4

Два изомера отличаются друг от друга:

Качественным составом;
Количественным составом;
Строением молекулы;
Молярной массой

Эталон: 3) P=4

Два гомолога имеют одинаковый:

Качественный состав;
Количественный состав;
Физический состав;
Молярной массой

Эталон: 1) P=4

Масса молекулы алкана равна 142 а.е.м. Найти число атомов водорода в его молекуле:

Эталон: 3) P=4

Какой углеводород имеет наибольшую температуру плавления:

Пропан;
Бутан;
2-метилбутан;
Октан

Эталон: 4) P=4

Какое соединение является изомером 3-метил-3-этилпентана:

Гексан;
2,2,3-тетраметилбутан;
2,2-диметилоктан;
Нонан

Эталон: 2) P=4

Для алканов невозможна реакция:

Горения;
Полимеризации;
Замещения;
Изомеризации

Эталон: 2) P=4

В результате какой реакции уменьшается число атомов водорода в молекуле алкана:

Гидрирования;
Дегидрирования;
Дегидратации;
Изомеризации

Эталон: 2) P=4

Как изменяется массовая доля водорода в алкенах с увеличением молярной массы:

Увеличивается;
Уменьшается;
Не изменяется;
Изменяется произвольным образом

Эталон: 3) P=4

У какого алкена возможны цис- и танс-изомеры:

Пропен;
1,2-дихлорэтен;
Бутен-1;
Хлорэтен

Эталон: 2) P=4

Какой реактив используется для получения алкенов из галогеналканов:

Натрий;
Хлор;
Водный раствор щелочи;
Спиртовой раствор щелочи

Эталон: 4) P=4

Какое вещество обесцвечивает раствор брома:

Полипропилен;
Пропан;
Бутен-2
Трихлорметан

Эталон: 3) P=4

В результате реакции Лебедева получают:

Алкан;
Алкен;
Алкадиен;
Алкин

Эталон: 3) P=4

В молекуле какого соединения длина углерод-углеродной связи наименьшая:

Этан;
Этен;
Этин;
Бензол

Эталон: 3) P=4

Реакция гидратации ацетилена называется:

Реакцией Вюрца;
Рекцией Зинина;
Реакцией Кучерова;
Реакцией Марковникова

Эталон: 3) P=4

В какой молекуле все атомы лежат в одной плоскости:

Пропан;
Пропен;
Бензол;
Толуол

Эталон: 3) P=4

Укажите число изомерных трихлорбензолов:

Два;
Три;
Пять;
Шесть

Эталон: 2) P=4

С каким веществом бензол может вступить в реакцию замещения и присоединения в зависимости от условий:

Водород;
Азотная кислота;
Хлор;
Кислород

Эталон: 3) P=4

Какой углеводород реагирует с галогеноводородом:

Гексан;
Бензол;
Толуол;
Дивинил

Эталон: 4) P=4

Какое вещество можно окислить водным раствором перманганата калия:

Бензол;
Бутан;
Этилен;
Циклогексан

Эталон: 3) P=4

Чем отличаются друг от друга октен-1 и октен-2:

Относительной молекулярной массой;
Числом атомов углерода;
Местом разветвления углеродной цепи;
Местом расположения двойной связи

Эталон: 4) P=4

Как правильно назвать углеводород

4,4- диметилгексен- 1;
3,3- диметилпентен- 1;
3- метилпентан;
2,3- диметилпентен-2;

Эталон: 2) P=4

Какой вид гибридизации электронных облаков атомов углерода характерен для алкенов:

sp³-;
sp -;
sp²-;
p – p-

Эталон: 3) P=4

Определите, какой углеводород имеет название 3,5- диметилгексен- 2:

Эталон: 1) P=4

Укажите, какие вещества являются гомологами:

С₄Н₆и СНº СН;

Эталон: 2),3) P=4

Укажите, какие из формул соответствуют изомерам пентина:

Эталон: 3) P=4

Какие вещества можно распознать при помощи раствора КМnО₄ ?

Ацетилен;
Бутан;
Пропен;
Декан

Эталон: 1),3) P=4

Этеном называется углеводород, который содержит:

Две гидроксильные группы;
Двойную связь;
Два радикала в основной цепи;
Два атома углерода

Эталон: 2), 4) P=4

Каковы основные направления промышленной переработки природного газа?

Получение этилена;
Топливо;
Получение ацетилена;
Получение уксусной кислоты

Эталон: 2), 3) P=4

В чем сходство изомеров между собой?

В способах получения;
В свойствах;
В строении;
В составе

Эталон: 4) P=4

С раствором перманганата калия и бромной воды реагируют

C₃H₆ и C₃H₇Cl
C₂H₄ и C₂H₂
C₂H₆ и C₆H₆
C₂H₄Br₂ и C₂H₄

Эталон: 2) P=4

При взаимодействии пропилена с бромоводородом получается

1-бромпропан
1,1-дибромпропан
2-бромпропан
2,2-дибромпропан

Эталон: 3) P=4

Гексахлорциклогексан образуется в результате реакции присоединения

Хлора к бензолу
Хлора к циклогексану
Хлороводорода к бензолу
Хлора к гексану

Эталон: 1) P=4

Метан реагирует с

Натрием
Бромной водой
KMnO_{4 (р-р)}
Кислородом

Эталон: 4) P=4

Бромбензол образуется в результате реакции замещения при взаимодействии

Бензола с бромом
Толуола с бромом
Бензола с бромоводородом
Толуола с бромоводородом

Эталон: 1) P=4

Ацетилен не может реагировать с

Водородом
Кислородом
Водой
Метаном

Эталон: 4) P=4

При присоединении бромоводорода к пропилену образуется

1-бромпропан
1,1-дибромпропан
2-бромпропан
2,2-дибромпропан

Эталон: 3) P=4

С раствором перманганата калия реагируют

Пропан и хлорэтан
Этилен и ацетилен
Этан и циклогексан
Этилен и бензол

Эталон: 2) P=4

Коэффициент перед формулой кислорода в уравнении реакции горения этана равен

Эталон: 3) P=4

При присоединении брома к пропилену образуется

1,3-дибромпропан
1,1-дибромпропан
2,2-дибромпропан
1,2-дибромпропан

Эталон: 4) P=4

Какой вид связи характерен для молекул органических веществ

Водородная
Ионная
Ковалентная сильнополярная
Ковалентная малополярная

Эталон: 4) P=4

Два изомера отличаются друг от друга

Качественным составом
Количественным составом
Строением молекулы
Молярной массой

Эталон: 3) P=4

Два гомолога имеют одинаковый

Качественный состав
Количественый состав
Физические свойства
Массу молекул

Эталон: 1) P=4

Масса молекул алкана равна 142 а.е.м. Найти число атома водорода в его молекуле

Эталон: 3) P=4

Какой углеводород имеет наибольшую температуры плавления

Пропан
Бутан
2-метилбутан
Октан

Эталон: 4) P=4

Какое соединение является изомером 3-метил-3-этилпентана

Гексан
2,2,3-тетраметилбутан
2,2-диметилоктан
Нонан

Эталон: 2) P=4

Для алканов невозможна реакция

Горения
Полимеризации
Замещения
Изомеризаци

Эталон: 2) P=4

В результате какой реакции уменьшается число атомов водорода в молекуле алкана

Гидрирования
Дегидрирования
Дегидратации
Изомеризации

Эталон: 2) P=4

Как изменяется массовая доля водорода в алкенах с увеличением молярной массы

Увеличивается
Уменьшается
Не изменяется
Изменяется произвольным образом

Эталон: 3) P=4

У какого алкена возможны цис- и транс-изомеры

Пропен
1,2-дихлорэтен
Бутен-1
Хлорэтен

Эталон: 2) P=4

Тематика докладов и рефератов по модулю 3

Экологические аспекты использования углеводородного сырья.
Экономические аспекты международного сотрудничества по использованию углеводородного сырья.
История открытия и разработки газовых и нефтяных месторождений в Российской Федерации.
Химия углеводородного сырья и моя будущая профессия.
Углеводородное топливо, его виды и назначение.
Синтетические каучуки: история, многообразие и перспективы.
Резинотехническое производство и его роль в научно-техническом прогрессе.
Нефть и ее транспортировка как основа взаимовыгодного международного сотрудничества.

9) Ароматические углеводороды как сырье для производства пестицидов.

Перечень рекомендуемой литературы

1) Габриелян О.С. Химия. 10 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: 2006.

2) Габриелян О.С. Химия: орган. химия: учеб. для 10 кл. общеобразоват. учреждений с углубл. изучением химии/О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов, А.А. Карцова – М.: 2005.

3) Ардашникова Е.И., Казеннова Н.Б., Тамм М.Е. Курс органической химии. М.: 1998.

4) Васильева Н.В., Смолина Т.А. и др. Органический синтез. М.:1986

5) Гузик Н.П. Обучение органической химии. М.: 1988.

6) Потапов В.М. Органическая химия. М.:1995.

7) Потапов В.М., Чертков И.Н. Строение и свойства органических веществ. М.: 1972.

8) Терней А. Современная органическая химия. М.:1981.

9) Фоулз Г. Химия в таблицах. М.: 1999.

4 Модуль «Кислородсодержащие органические соединения»

4.1 Спирты, простые эфиры, фенолы

Все эти соединения содержат в своем составе определенную функциональную группу, которая обуславливает их химические свойства.

Спирты – органические вещества, в состав которых входит одна или несколько гидроксильных групп. По числу ОН-групп спирты классифицируют на одноатомные (алкоголи), двухатомные (гликоли или диолы) и трехатомные и т.д.

Предельные одноатомные спирты имеют общую формулу C_nH₂_n_-1OH или С_nH₂_n₊₂O.

Названия по систематической номенклатуре строятся из названия углеводорода и суффикса –ол (или -диол, -триол) с указанием номера атома углеводорода.

Для спиртов характерна изомерия углеводородного скелета, изомерия положения гидроксильной группы или изомерия между классами (с простыми эфирами).

δ δ

Электронное строение спиртов: R → O ← H. Так как в молекулах содержится атом Н с δ и атом О с δ , то между молекулами образуются водородные связи. Это приводит к увеличению плотности, Т_кип. и Т_пл., растворимости спиртов по сравнению с соответствующими углеводородами.

Первые одиннадцать предельных неразветвленных спиртов являются жидкостями, высшие спирты – твердые вещества. Температуры плавления и кипения спиртов выше, чем у родоначальных алканов и соответствующих альдегидов. Это объясняется наличием водородных связей между молекулами спирта. Все спирты легче воды. Низшие спирты неограниченно смешиваются с водой. Растворимость спиртов уменьшается с увеличением числа атомов углерода.

Химические свойства спиртов следует представить в виде трех важнейших типов реакций.

Слабые кислотные свойства связаны с разрывом связи О¾Н. Спирты не вступают в реакцию нейтрализации со щелочами, но реагирует с щелочными металлами с образованием алкоголятов:

2R¾OH+2Na®2R¾ONa+H₂.

Образующие алкоголяты необратимо гидролизуются водой.

Реакции замещения ОН-группы.

С карбоновыми кислотами спирты образуют сложные эфиры (реакции этерификации):

R¾OH+R^I¾COOH R^I¾COOR+H₂O.

Гидроксильная группа может быть замещена на атом галогена:

R¾OH+HCl®R¾Cl +H₂O,

R¾OH+PCl₅®R¾Cl+HCl+POCl_3.

В зависимости от условий дегидратации спиртов может приводить к образованию алкенов или простых эфиров:

<160⁰C

C₂H₅¾O¾ C₂H₅

H₂SO₄конц

CH₃CH₂OH

-H₂O H₂C=CH₂

>160⁰

3) Окисление.

Первичные спирты в мягких условиях окисляются до альдегидов, а в жестких – до кислот или углекислого газа:

CuO+C₂H₅OH=Cu+CH₃CHO+H₂O,

C₂H₅OH+3O₂=2CO₂+3H₂O (горение).

Вторичные спирты окисляются до кетонов. Окисление третичных спиртов проходит с большим трудом. При этом происходит разрыв связи С¾С с образованием карбонильных и карбоксильных соединений.

В промышленности спирты получают гидрированием алкенов, каталитическим окислением алканов:

H₃PO₄

С₂H₄+H₂O ® C₂H₅OH.

Многоатомные спирты по химическим свойствам напоминают одноатомные, хотя имеют некоторые особенности. Важнейшие их представители – этиленгликоль и глицерин – представляют собой сиропообразные бесцветные жидкости, смешивающиеся с водой:

Сложные эфиры глицерина – жиры – широко распространены в животном мире. Качественной реакцией на многоатомные спирты являеися взаимодействие с гидроксидом меди, приводящее к образованию ярко-синих растворов, содержащих комплексные соединения.

Простые эфиры R—O—R – органические вещества, состоящие из атома кислорода и двух углеводородных заместителей (R). простейший эфир – диметиловый (CH₃—O— CH₃) при комнатной температуре – газ. Наибольшее значение имеет диэтиловый (серный, медицинский) эфир C₂H₅—O— C₂H₅. Это бесцветная легколетучая жидкость с характерным запасом, малорастворима в воде. Получают при нагревании этилового спирта с концентрированной серной кислотой при температуре ниже 160⁰С:

2C₂H₅OH C₂H₅-O- C₂H₅+H₂O

H₂SO₄

Применяют в качестве растворителя, в том числе в зубоврачебной практике, а также для наркоза.

Фенолы – органические вещества, в которых одна или несколько ОН-групп непосредственно соединены с бензольным кольцом.

Простейший представитель одноатомных фенолов - фенол C₆H₅OH (гидроксибензол) – легкоплавкое кристаллическое вещество с характерным запахом, малорастворимое в холодной воде, но хорошо растворимое в горячей. За счет окисления на воздухе фенол окрашивается в розовый цвет.

В молекуле фенола соседствует ароматическое ядро и ОН-группа, которые взаимно влияют друг на друга. Это взаимное влияние приводит к тому, что кислотные свойства ОН-группы усиливаются, в тоже время ароматическое ядро теряет устойчивость как к реакциям замещения, так и к окислению.

Кислотные свойства.

В отличие от спиртов, фенолы обладает более ярко выраженными кислотными свойствами:

C₆H₅OH + H₂O C₆H₅O^-+ H₃O⁺.

Они реагируют не только со щелочными металлами, но и с щелочами:

C₆H₅OH + KOH C₆H₅OK + H₂O.

Образующийся фенолят калия – соль фенола. Она хорошо растворима в воде и подобно солям других слабых кислот в водных растворах сильно гидролизована. Фенол настолько слабая кислота, что даже угольная кислота легко вытесняет его из фенолятов:

C₆H₅OK + CO₂ + H₂O ® C₆H₅OH + KHCO₃.

Реакция замещения ОН-группы.

Фенолы подобно спиртам вступают в реакцию этерификации:

C₆H₅OH + RCOOH ® RCOOC₆H₅ + H₂O.

Однако она протекает сложнее, чем в случае спиртов. Сложные эфиры фенола часто получают из фенолятов:

C₆H₅O¾Na + R¾COCl ® R¾COOC₆H₅ +NaCl.

Феноляты используются и для получения простых эфиров фенола:

C₆H₅OK + RCl ® C₆H₅¾O¾R + KCl.

Реакции замещения по ароматическому ядру.

Гидроксильная группа активирует бензольное кольцо в реакциях замещения. В отличии от бензола, фенол реагирует не только с бромом, но даже с бромной водой. При этом выпадает белый осадок 2,4,6-трибромфенола.

4) В отличие от бензола, фенол легко окисляется кислородом воздуха.

Фенол выделяют из каменноугольной смолы.

Тема 4.2 Альдегиды. Углеводы

Карбонильные соединения – органические вещества, содержащие карбонильную группу.

К ним относятся альдегиды (R₁=H) и кетоны.

Альдегиды – органические вещества, в которых содержится группа

соединенная с углеводородным радикалом. Общая формула альдегидов

Названия альдегидов по систематической номенклатуре строятся из названия соответствующих алканов (первый номер имеет атом углерода, в ходящий в карбонильную группу) и суффикса – аль: метаналь, 3-метилбутаналь и т.п., но очень широко используют тривиальные названия альдегидов – изомасляный альдегид, валериановый альдегид (по названию соответствующих карбоновых кислот).

Общая формула кетонов

Углеводы (сахара) – важнейшие природные соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Углеводы подразделяются на моносахариды, дисахариды и полисахариды. Моносахариды не подвергаются гидролизу, а остальные углеводы при кипячении с разбавленными растворами кислот расщепляются до моносахаридов.

Моносахариды.

Углеводы относятся к полифункциональным соединениям. В молекуле моносахарида имеются функциональные группы разных типов: группы OH (спиртовая функция) и группы CO (альдегидная или кетонная функция). Поэтому различают альдозы (альдегидоспирты, спиртоальдегиды) и кетозы (кетоспирты, спиртокетоны).

Дисахариды.

Дисахариды образуются из двух молекул моносахаридов путем межмолекулярной дегидратации. Так, сахароза (обычный сахар) C₁₂H₂₂O₁₁ является продуктом соединения остатков глюкозы и фруктозы за счет отщепления воды.

Полисахариды.

Крахмал и целлюлоза (клетчатка) – продукты поликонденсации (межмолекулярной дегидратации) соответственно α- и β-форм глюкозы. Они являются полисахаридами с общей формулой (C₆H₁₀O₅)_n. Степень полимеризации крахмала составляет 1000-6000, а целлюлозы 10000-14000. Целлюлоза – наиболее распространенное в природе органическое вещество (в древесине массовая доля целлюлозы доходит до 75%). Она очень трудно подвергается гидролизу (HCl, 100⁰C) до глюкозы.

Большое практическое значение имеют сложные эфиры целлюлозы с уксусной кислотой – диацетат целлюлозы и триацетат целлюлозы. Их используют в производстве искусственного ацетатного волокна и кинофотопленок.

Тема 4.3 Карбоновые кислоты, сложные эфиры, жиры

Общая формула карбоновых кислот -R-COOH, они могут быть предельными, непредельными,

ароматическими; в зависимости от количества карбоксильных групп - C OH

определяют их основность. Названия карбоновым кислотам даются по названию соответствующего алкана (систематическая номенклатура), но широко используют тривиальные названия (например, муравьиная, уксусная, масляная, пропионовая кислоты).

Так как в молекулах присутствуют атом Н с δ и атом О с δ ,то между молекулами образуются водородные связи .

У карбоновых кислот из-за смещения электронной плотности к кислороду карбонильной группы существенно выражены кислотные свойства:

R-COOH R-COO^-+H⁺;

они проявляют свойства, присущие минеральным кислотам. Карбоновые кислоты изменяют цвет индикаторов, взаимодействуют с металлами, оксидами металлов, основаниями, некоторыми солями, аммиаком с образованием солей.

С увеличением радикала кислотные свойства уменьшаются.

Реакция этерификации – взаимодействие со спиртами с образованием сложных эфиров. При действии водоотнимающих агентов карбоновые кислоты образуют ангидриды.

При взаимодействии с галогенами замещается атом водорода, находящийся в α-положении в карбоксильной группе, а при действии PCl₅, PCl₃, SOCl₂ замещается гидроксильная группа и образуются хлорангидриды кислот.

Восстановление карбоновых кислот приводит к образованию альдегидов и первичных спиртов.

Получают карбоновые кислоты окислением алканов, спиртов или альдегидов, а также присоединением оксида углерода (II) и воды к алкенам.

Первый член гомологического ряда карбоновых кислот – муравьиная кислота – имеет ряд свойств, отличающих ее от остальных: карбоксильная группа в ней соединена не с углеводородным радикалом, а с атомом водорода. Поэтому муравьиная кислота является самой сильной из одноосновных предельных кислот, легко окисляется серной кислотой до CO, проявляет свойства не только кислоты, но и альдегида – вступает в реакцию серебряного зеркала с аммиачным раствором оксида серебра.

Сложные эфиры – органические вещества с общей формулой

R – C

O – R^I

где R и R^I – углеводородные радикалы. Сложные эфиры образуются в результате реакции этерификации – взаимодействия карбоновых кислот со спиртами:

Названия сложных эфиров составляют по названиям соответствующих спиртов и кислот:

метилформиат, метиловый этилбутилат, этиловый эфир масляной кислоты

эфир муравьиной кислоты

Сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот называют жирами, например,

триглицерид стеариновой кислоты, является твердым (животным) жиром. Растительные жиры являются жидкостями, в них преобладают триглецириды непредельных высших карбоновых кислот, при каталитическом гидрировании они превращаются в твердые жиры.

Характерной химической реакцией для сложных эфиров является гидролиз – разложение водой на карбоновую кислоту и спирт. Эта реакция (обратная реакции этерификации) называется омылением.

Омыление жиров в присутствии щелочи позволяет получать мыла – соли высших карбоновых кислот (обычно натриевые или калиевые), например, стеарат натрия C₁₇H₃₅COONa.

Задания для лабораторных работ

Лабораторный опыт «Альдегиды»

Реакция «серебрянного зеркала»

В пробирку, содержащую 1мл формалина (водный раствор формальдегида), прибавьте несколько капель аммиачного раствора оксида серебра. Пробирку слегка нагрейте на газовой горелке.

Что наблюдается в пробирке?
Почему поверхность стекла становится зеркальной?
Напишите уравнение реакции.

Задания для самостоятельной работы

Какие из веществ реагируют с оксидом меди (II): этанол, формальдегид, бензол, уксусная кислота?
Какие из веществ реагируют с раствором щелочи: этанол, фенол, бензол, уксусная кислота?
Какие из веществ реагируют с натрием: этанол, полиэтилен, бензол, уксусная кислота?
Какие из веществ реагируют с бромной водой: фенол, этилен, бензол, уксусная кислота?
При помощи какого реактива можно различить этанол и этиленгликоль?
Какое из веществ не дает реакцию – серебряного зеркала – уксусная кислота, муравьиная кислота, ацетальдегид, глюкоза?
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:

C₂H₄ C₂H₅OH CH₃COOC₂H₅ CH₃COONa CH₄

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:

С₂Н₅ОН СН₃СНО СН₃СООН СН₃СООС₃Н₇

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:

C6H5OH C6H5OHa C6H5OH 2, 4, 6 – три бромфенол.

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:

СH₃CH₂COOCH₃ CH₃CH2COOH CH₃CHBrCOOH CH₃CHBRCOOK

Сколько граммов фенола может вступить в реакцию с 4,14 г натрия?
Сколько граммов соли образуется при омылении 20,4 г этилпропионата раствором гидроксида калия?
Сколько граммов этанола может быть получено при спиртовом брожении 36 г глюкозы
При сгорании 1 г этилового спирта (С₂Н₅ОН) выделяется 85 кДж теплоты

Запишите термохимическое уравнения реакции.

При гидратации ацетилена по Кучерову было получено 61,6 г ацетальдегида, что соответствует выходу 70%. Какой объем ацетилена был подвергнут гидратации?
При этерефикации метилового спирта масляно кислотой было получено 22,95 г сложного эфира, что соответствует выходу 90%.

Сколько граммов исходных веществ было использовано?

Из 186 г. Пропанола – 1 было получено 55,08 л пропилена. Определите объемную долю выхода реакции.
При гидролизе 307, 5 граммов 2 – бромпропана было получено 138 г спирта

Определите массовую долю реакции.

Тестовые задания к модулю 4

Какое соединение является первичным спиртом:

Пропанол-2;
Пропаналь;
Бутанол-1;
2-метилпропанол-2

Эталон: 3) P=4

При взаимодействии спиртов с карбоновыми кислотами образуются:

Простые эфиры;
Сложные эфиры;
Алкоголяты;
Соли

Эталон: 2) P=4

Найдите число изомеров состава С₃Н₈О:

Два;
Три;
Четыре;
Пять

Эталон: 2) P=4

Какой реактив используется при получении спиртов из галогеналканов:

Водный раствор щелочи;
Спиртовой раствор щелочи;
Раствор брома;
Водород

Эталон: 2) P=4

При взаимодействии с каким веществом от спирта отщепляется гидроксильная группа:

Муравьиная кислота;
Натрий;
Бромоводород;
Уксусная кислота

Эталон: 4) P=4

При окислении какого вещества получают в промышленности фенол:

Метилбензол;
Бензиновый спирт;
Гексан;
Кумол

Эталон: 4) P=4

Укажите функциональную группу альдегидов:

– ОН;
– СОН;
– СО;
- СООН

Эталон: 2) P=4

С каким веществом уксусная кислота реагирует с выделением газа:

Негашеная известь;
Гашенная известь;
Известняк;
Этанол

Эталон: 3) P=4

Какая кислота более сильная, чем уксусная кислота:

Пальмитиновая;
Кремниевая;
масляная;
муравьиная

Эталон: 4) P=4

Какое вещество является газом в обычных условиях:

Менатол;
Метаналь;
Метановая кислота;
Диэтиловый эфир

Эталон: 2) P=4

При растворении в воде 1 моль уксусного ангидрида можно получить:

1 моль уксусной кислоты;
0,5 моль уксусной кислоты
2моль уксусной кислоты
1моль уксусной кислоты

Эталон: 3) P=4

Какие кислоты могут вступать в реакцию этерификации:

Галогеноводородные;
Кислородсодержащие органические и неорганические кислоты;
Только высшие жирные кислоты;
Только муравьиная и уксусная кислота

Эталон: 2) P=4

Какой спирт входит в состав жиров:

Пропантриол-1,2,3;
Пропанол-1;
Этанол;
Этиленгликоль

Эталон: 1) P=4

Сколько моль кислоты нужно для полной этерификации 1 моль глюкозы:

1 моль;
3 моль;
5 моль;
6 моль

Эталон: 3) P=4

Какая группа присутствует в молекуле глюкозы в отличие от молекулы фруктозы:

Карбоксильная;
Гидроксильная;
Альдегидная;
Карбонильная

Эталон: 3) P=4

Какой углевод не подвергается гидролизу:

Лактоза;
Рибоза;
Целлюлоза;
Мальтоза

Эталон: 2) P=4

Сколько моль кислорода получается при образовании 90 г глюкозы в процессе фотосинтеза:

1 моль;
3 моль;
6 моль;
12 моль

Эталон: 2) P=4

В молекуле какого органического соединения наибольшее количество атомов кислорода:

Фруктоза;
Глюкоза;
Сорбит;
Глюконовая кислота

Эталон: 4) P=4

Какая группа веществ дает реакцию серебряного зеркала:

Муравьиная кислота, уксусная кислота, глюкоза;
Метаналь, метановая кислота, глюкоза;
Этиленгликоль, фруктоза, сахароза;
Этаналь, крахмал, глицерин

Эталон: 2) P=4

Укажите промышленный способ получения уксусной кислоты:

Гидролиз этилацетата;
Вытеснение из ацетатов действием серной кислоты;
Окисление этанола;
Каталитическое окисление бутана

Эталон: 4) P=4

Гомологами являются:

С₄Н₉ ОНи С₄Н₉ СОН;
СН₃ – СН₂ – ОН И НО – СН₂- СН₂ – СН₃;
С₆ Н₅ОН и С₆ Н₅ NО₂;
С₂ Н₄О и С₂ Н₆ О

Эталон: 2) P=4

Для распознавания глицерина можно использовать:

Бромную воду;
Индикатор-лакмус;
Свежеприготовленный гидроксид меди (II);
Метилоранж

Эталон: 3) P=4

Формула изомера пропанола-1:

СН₃– СН₂ – СН₂ – СН₂ – ОН

Эталон: 1) P=4

К классу спиртов относится:

С₄ Н₉ ОН

Эталон: 2), 3), 4) P=4

СН₃ ОН используется в промышленности для получения:

Метаналя;
Этанола;
Пропаналя;
Уксусной кислоты

Эталон: 1) P=4

Формулой вещества х в схеме превращения является:

х – О_{2 ;}
х – С₂Н₅ОН;
х – Н₂О;
х – СН₃ ОН

Эталон: 3) P=4

Общая формула предельных одноатомных спиртов:

C_n H₂_n₊₂ O ;
C_n H₂_n₊₂;
C_n H₂_n O;
C_nH₂_n₊₁OH

Эталон: 4) P=4

Несколько функциональных групп – ОН содержат молекулы:

Фенола;
Этандиола;
Глицерина;
Пропаналя

Эталон: 2),3) P=4

Гомологами являются:

Формальдегид и пропаналь;
Метилбензол и фенол;
Этанол и этаналь;
Пропан и пропанол

Эталон: 1) P=4

Ацетилен гидратируют с целью получения:

Этанола;
Этилена;
Этана;
Этаналя

Эталон: 4) P=4

Если бромную воду прилить к фенолу, то:

Химическая реакция не идет;
Образуется 2,3,5 –трибромфенол;
Образуется 2,4,6 –трибромфенол;
Образуется 4,5,6 –трибромфенол

Эталон: 3) P=4

_{+х +у}

Формула веществ х и у в схеме превращений СН₄® СН₃ Сl® СН₃ ОН:

х – НСl; у – Н₂О;
х – Сl₂; у - КОH;
х – Сl_{2 ;}у – Н₂О;
х – НСl;у – NaОН

Эталон: 2),3) P=4

какие из следующих веществ имеют общую формулу C_nH₂_n₊₁OH

CH₃– СН₂ – СН₂ – ОН

Эталон: 2),3) P=4

Раствор формальдегида можно отличить от раствора глицерина с помощью:

Бромной воды;
Раствора фенолфталеина;
Раствором NaOH;
Гидроксидом меди (II)

Эталон: 4) P=4

Как называется спирт следующего строения:

2-метил-3этилбутанол-2;
2,3-диметилпентанол-2;
3-метил-2-этилбутанол-3;
2,3-диметилбутанол-2

Эталон: 1) P=4

Изомерами являются:

Метанол и метаналь;
Этан и этанол;
2-метилпропанол-1 и бутанол-1;
Бутанол-1 и бутанол-2

Эталон: 3),4) P=4

Формальдегид получается при окислении:

Метанола;
Этанола;
Метана;
Этина

Эталон: 1),3) P=4

Тип реакции взаимодействия фенола с бромной водой:

Присоединение;
Замещение;
Разложение;
Гидрирование

Эталон: 2) P=4

Как называется кислота следующего строения

3-метилгексановая;
2-метил-3-хлорпентановая;
2-хлор-3метилгексановая;
2-хлоргептановая

Эталон: 2) P=4

Найдите среди приведенных структурных формул формулу акриловой кислоты:

Эталон: 2) P=4

Укажите вещества, которые образуются в результате следующей химической реакции:

СН₃ СООН + СаО®

Н₂;
СаСО_3;
(СН₃ СОО)₂ Са;
Н₂О

Эталон: 3),4) P=4

С какими из указанных веществ может взаимодействовать пропионовая кислота:

КОН;
НСl;
С₂Н₅ ОН;
Аg

Эталон: 1),3) P=4

Как называется кислота следующего строения:

2,2-дихлорбутановая;
2-хлорпропановая;
3,3-дихлорбутановая;
3,3-дихлорпропановая

Эталон: 3) P=4

Найдите среди приведенных структурных формул формулу монохлоруксусной кислоты:

Сl – СН₂ – СООН

Эталон: 1),4) P=4

Укажите вещества, которые образуются в результате следующей химической реакции:

С₃ Н₇ СООН + КОН®

С₃ Н₇ СОН;
Н₂О;
С₃Н₇ СООК;
СО₂

Эталон: 2),3) P=4

С какими из указанных веществ может взаимодействовать 2-метилпропановая кислота:

Au;
Na OH;
CO₂;
Ca

Эталон: 2),4) P=4

Как называется кислота следующего строения:

3-метил-3-хлоргексановая;
3,3- метилхлорпентановая;
4-метил-4хлоргексановая;
2-метил-2-хлоргексановая

Эталон: 1) P=4

Найдите среди приведенных структурных формул формулу 3,4-диметилпентановой кислоты:

Эталон: 2) P=4

Укажите вещества, которые образуются в результате следующей химической реакции:

СН₃ СООН + Mg®

Н_2;
Mg (OH)₂;
(CH₃COO)₂ Mg;
H₂O

Эталон: 1),3) P=4

С какими из указанных веществ может взаимодействовать 2,3-диметилбутановая кислота:

Au;
Ca (OH)₂;
C₂H₅ OH;
CO₂

Эталон: 2),3) P=4

Тематика докладов и рефератов по модулю 4

Углеводы и их роль в живой природе.
Строение глюкозы: история развития представлений и современные воззрения.
Развитие сахарной промышленности в России.
Роль углеводов в моей будущей профессиональной деятельности.
Метанол: хемофилия и хемофобия.
Этанол: величайшее благо и страшное зло.
Алкоголизм и его профилактика.
Многоатомные спирты и моя будущая профессиональная деятельность.
Формальдегид как основа получения веществ и материалов для моей профессиональной деятельности.
Муравьиная кислота в природе, науке и производстве.
История уксуса.
Сложные эфиры и их значение в природе, быту и производстве.
Жиры как продукт питания и химическое сырье.
Замена жиров в технике непищевым сырьем.
Нехватка продовольствия как глобальная проблема человечества и пути ее решения.
Мыла: прошлое, настоящее, будущее.
Средства гигиены на основе кислородсодержащих органических соединений.
Синтетические моющие средства (СМС): достоинства и недостатки.

Перечень рекомендуемой литературы

1) Габриелян О.С. Химия. 10 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: 2004.

3) Ардашникова Е.И., Казеннова Н.Б., Тамм М.Е. Курс органической химии. М.: 1998.

4) Васильева Н.В., Смолина Т.А. и др. Органический синтез. М.:1986

5) Гузик Н.П. Обучение органической химии. М.: 1988.

6) Потапов В.М. Органическая химия. М.:1995.

7) Потапов В.М., Чертков И.Н. Строение и свойства органических веществ. М.: 1972.

8) Терней А. Современная органическая химия. М.:1981.

9) Фоулз Г. Химия в таблицах. М.: 1999.

Модуль №5 «Азотсодержащие соединения»

Нитросоединения R-NO₂ получаются при взаимодействии органических соединений (алканов, аренов) со смесью азотной и серной кислот.

При нагревании аммониевых солей карбоновых кислот образуются амиды R-CO-NH₂.

Тема 5.1. Амины. Аминокислоты. Белки

Амины – органические производные аммиака NH₃, в молекуле которого один или несколько атомов водорода замещены на углеводородный заместитель. Выделяют первичные амины (NH₂R),

Низшие амины – это газы или жидкости с резким неприятным и удушливым запахом, хорошо растворимые в воде. Высшие амины – твердые вещества, запаха не имеют, в воде не растворяются. Связь N¾H более полярна, чем связь C¾H, но менее полярна, чем связь C¾O, поэтому водородные связи между молекулами аминов выражены слабее, чем в молекулах спиртов. Наибольшее значение имеет ароматический амин анилин C₆H₅NH₂:

Анилин представляет собой бесцветную жидкость с неприятным запахом, слабо растворимую в воде. При хранении на воздухе анилин темнеет вследствие окисления.

Химические свойства аминов можно представить следующим образом:

Основность.

Амины являются органическими основаниями, так как при их взаимодействии с водой образуются анионы гидроксила:

Растворы алифатических аминов, подобно аммиаку, окрашивают фенолфталеин в малиновый цвет. Они даже более сильные основания, чем аммиак.

Подобно другим основаниям, амины реагируют с кислотами, образуя соли, например,

CH₃NH₂+ HCl®CH₃NH₃⁺ Cl^-.

метиламин хлорид метиламмония

Соли аминов вследствие гидролиза имеют кислую реакцию среды.

Анилин, наоборот, обладает более слабыми, чем аммиак основными свойствами. Это связано с тем, что электронная плотность атома азота оттягивается бензольным кольцом. Хотя с кислотами он также образует соли, но его водный раствор не изменяет окраски фенолфталеина.

Окисление.

При полном сгорании аминов выделяются углекислый газ, вода и азот. Влияние аминогруппы в молекуле анилина на ароматическую систему приводит к легкости ее окисления. При обработке анилина раствором дихромата калия или перманганатом калия появляется темное окрашивание, характерные для черного анилинового красителя («анилиновый черный»).

Реакции замещения в бензольном ядре анилина проходят в положения 2,4,6 бензольного кольца.

При взаимодействии анилина с бромной водой образуется белый осадок 2,4,6-триброманилина.

Получение:

В природе амины образуются при разложении аминокислот, входящих в состав белков – именно они обуславливают «трупный запах»;
Удобным методом синтеза аминов является алкилирование:

CH₃Cl + NH₃ ® CH₃NH₂ + HCl.

Реакция идет дальше, поэтому выделить первичные и вторичные амины из смеси, полученный таким способом, практически невозможно;

Восстановление нитросоединений:

Этот способ имеет важное значение при получении анилина (реакция Зинина). В качестве восстановителя можно использовать как газообразный водород, так и «водород в момент выделения», образующийся при взаимодействии цинка с кислотой или алюминия со щелочью.

Амины применяют в лекарственной промышленности, производстве пластмасс, а также в качестве антиоксидантов, пестицидов, ингибиторов коррозии. Анилин в прошлые годы главным образом использовался для получения красителей.

Аминокислоты – органические вещества, в состав которых входят карбоксильная группа (¾COOH) и аминогруппа (¾NH₂). В простейшем случае формула аминокислоты NH₂¾R¾COOH. По положению аминогруппы выделяют α-, β-, γ- и т.д. аминокислоты. Исключительно большое значение в биологическом мире имеют α-аминокислоты, из которых состоят белки.

Аминокислоты – твердые кристаллические вещества, хорошо растворимы в воде.

Наличие двух функциональных групп, одна из которых основная, другая кислотная, придает этим соединениям амфотерные свойства. Реакция нейтрализации происходит в пределах данной молекулы:

NH₂¾CH₂¾COOH ® ⁺NH₃¾CH₂¾COO^-.

цвиттер-ион (внутренняя соль)

Поэтому в водных растворах и в кристаллическом виде аминокислоты сущетсвуют в форме биполярных цвитер-ионов.

Подобно другим амфотерным электролитам, они проявляют амфотерные свойства, то есть реагирует как с кислотами, так и с щелочами:

NH₂¾CH₂¾COOH + HCl ® [NH₃¾CH₂¾COOH]⁺Cl^-;

NH₂¾CH₂¾COOH + NaOH ® NH₂¾CH₂¾COO^-Na⁺+H₂O

С гидроксидом меди (II) α-аминокислоты образуют прозрачные синие растворы комплексных соединений (биуретовая реакция):

При взаимодействии с азотной кислотой наблюдается желтое окрашивание (ксантопротеиновая реакция), связанное с образованием ароматического нитросоединения. Эти две реакции являются качественными пробами не только на аминокислоты, но и на белки. Поэтому их называют цветными реакциями белков.

При поликонденсации из аминокислот образуются пептиды, а затем и белки

Группа C¾(O)¾N(H) ¾ называется пептидной. Кроме пептидов, она имеется в полиамидных смолах.

Аминокислоты получают из белков в ходе гидролиза, а также действием аммиака на галогенкислоты:

Белками, или белковыми веществами, называют высокомолекулярные (молекулярная масса варьирует от 5-10 тыс. до 1млн и более) природные полимеры, молекулы которых построены из остатков аминокислот, соединенных амидной (пептидной) связью.

Белки также называют протеинами (от греч. «протос» - первый, важный). Число остатков аминокислот в молекуле белка очень сильно колеблется и иногда достигает нескольких тысяч. Каждый белок обладает своей, присущей ему последовательностью расположения аминокислотных остатков.

Функции белков:

- каталитические (ферменты);

- регуляторные (гормоны);

- структурные (коллаген, фиброин);

- двигательные (миозин);

- транспортные (гемоглобин, миоглобин);

- защитные (имуноглобулины, интерферон);

- запасные (казеин, альбумин, глиадин)

- и др.

Среди белков встречаются антибиотики и вещества, оказывающие токсическое действие.

Белки – основа биомембран, важнейшей составной части клетки и клеточных компонентов. Они играют ключевую роль в жизни клетки, составляя как бы материальную основу ее химической деятельности.

Исключительное свойство белка – способность самопроизвольно создавать определенную, свойственную только данному белку пространственную структуру. Без белков невозможно представить себе жизнь.

Белки – важнейшая составная часть пищи человека и животных, поставщик необходимых им аминокислот.

Строение белков:

В пространственном строении белков большое значение имеет характер радикалов (остатков) R – в молекулах аминокислот. Неполярные радикалы аминокислот обычно располагаются внутри макромолекулы белка и обусловливают гидрофобные взаимодействия; полярные радикалы, содержащие ионогенные (образующие ионы) группы, обычно находятся на поверхности макромолекулы белка и характеризуют электростатические (ионные) взаимодействия. Полярные неионогенные радикалы могут располагаться как на поверхности, так и внутри белковой молекулы. Они участвуют в образовании водородных связей.

В молекулах белка α-аминокислоты связаны между собой пептидными ( - CO – NH-) связями:

Построенные таким образом полипептидные цепи или отдельные участки внутри полипептидной цепи могут быть в отдельных случаях дополнительно связаны между собой дисульфидными (-S – S-) связями, или, как их часто называют, дисульфидными мостиками.

Состав белка (% на сухую массу): углерода – 51-53; кислорода – 21,5 – 23,5; азота – 16,8 – 18,4; водорода – 6,5 – 7,3; серы – 0,3 – 2,5. Некоторые белки содержат в небольших количествах фосфор, селен и другие элементы.

Последовательность соединения аминокислотных остатков в полипептидной цепи получила название первичной структуры белка.

Для белков, строение которых отличается исключительной сложностью, кроме первичной, различают и более высокие уровни структурной организации: вторичную, третичную, а иногда и четвертичную структуры. Вторичной структурой обладает большая часть белков, правда, не всегда на всем протяжении полипептидной цепи. Полипептидные цепочки с определенной вторичной структурой могут быть по-разному расположены в пространстве.

Это пространственное расположение получило название третичной структуры.

В формировании третичной структуры, кроме водородных связей, большую роль играет ионное и гидрофобное взаимодействие. По характеру «упаковки» белковой молекулы различают глобулярные, или шаровидные, и фибриллярные, или нитевидные, белки.

Для глобулярных белков более характерна α-спиральная структура, спирали изогнуты, «свернуты». Макромолекула имеет сферическую форму. Они растворяются в воде и солевых растворах с образованием коллоидных систем. Большинство белков животных, растений и микроорганизмов относится к глобулярным белкам.

Для фибриллярных белков более характерна нитевидная структура. Они, как правило, не растворяются в воде. Фибриллярные белки обычно выполняют структурообразующие функции. Их свойства (прочность, способность растягиваться) зависят от способа упаковки полипептидных цепочек. Примером фибриллярных белков служат белки мускульной ткани (миозин), кератин (роговая ткань). В ряде случаев отдельные субъединицы белка с помощью водородных связей, электростатического и других взаимодействий образуют сложные ансамбли. В этом случае образуется четвертичная структура белков.

Классификация белков:

Существует несколько классификаций белков. В их основе лежат разные признаки:

Степень сложности (простые и сложные);
Форма молекул (глобулярные и фибриллярные белки);
Растворимость в отдельных растворителях (водорастворимые, растворимые в разбавленных солевых растворах – альбумины, спирторастворимые – проламины, растворимые в разбавленных щелочах и кислотах – глутелины);
Выполняемая функция (например, запасные белки, скелетные и т.п.).

Свойства белков:

Белки – амфотерные электролиты. При определенном значении pH среды (она называется изоэлектрической точкой) число положительных и отрицательных зарядов в молекуле белка одинаково. Это одно из основных свойств белка. Белки в этой точке электронейтральны, а их растворимость в воде наименьшая. Способность белков снижать растворимость при достижении электронейтральности их молекул используется для выделения их из растворов, например, в технологии получения белковых продуктов.

Гидратация

Процесс гидратации означает связывание белками воды, при этом они проявляют гидрофильные свойства: набухают, их масса и объем увеличиваются. Набухание белка сопровождается его частичным растворением. Гидрофильность отдельных белков зависит от их строения. Имеющиеся в составе и расположенные на поверхности белковой макромолекулы гидрофильные амидные (-CO – NH - , пептидная связь), аминные (NH₂) и карбоксильные (COOH) группы притягивают к себе молекулы воды, строго ориентируя их на поверхности молекулы.

При ограниченном набухании концентрированные белковые растворы образуют сложные системы, называемые студнями. Студни не текучи, упруги, обладают пластичностью, определенной механической прочностью, способны сохранять свою форму. Глобулярные белки могут полностью гидратироваться, растворяясь в воде (например, белки молока), образуя растворы с невысокой концентрацией. Гидрофильные свойства белков, т.е. их способность набухать, образовывать студни, стабилизировать суспензии, эмульсии и пены, имеют большое значение в биологии и пищевой промышленности.

Денатурация

При денатурации под влиянием внешних факторов (температуры, механического воздействия, действия химических агентов и ряда других факторов) происходит изменение вторичной, третичной и четвертичной структур белковой макромолекулы. Первичная структура, а следовательно, и химический состав белка не меняются. Изменяются физические свойства: снижается растворимость, способность к гидратации, теряется биологическая активность.

Пенообразование

Под процессом пенообразования понимают способность белков образовывать высококонцентрированные системы «жидкость – газ», называемые пенами. Устойчивость пены, в которой белок является пенообразователем, зависит не только от его природы и от концентрации, но и от температуры.

Гидролиз

Реакцию гидролиза с образованием аминокислот в общем виде можно записать так:

Качественные реакции на некоторые органические вещества приведены в таблице 3.

Таблица 3- Качественные реакции на некоторые органические вещества

Вещество	Реактив, условие	Признаки реакции
Этилен	Раствор KMnO₄, H⁺	Обесцвечивание раствора в результате образования CH₂OH-CH₂OH
Этилен	Br₂ aqua	Обесцвечивание раствора в результате образования CH₂Br-CH₂Br
Этанол	Прокаленная медная проволока (CuO)	Восстановление оксида меди (II) до меди, выделение паров CH₃CHO
Этанол	I₂ + NaOH (Na₂CO₃)	При нагревании образование желтого осадка йодоформа CHI₃
Глицерин	Cu(OH)₂	Ярко-синий раствор глицерата меди (II)
Фенол	Br₂ aqua	Белый осадок трибромфенола
Фенол	Раствор FeCl₃	Фиолетовое окрашивание
Формальдегид	Cu(OH)₂, t	Желтый осадок CuOH, переходящий в красный осадок Cu₂O
Формальдегид	Аммиачный раствор оксида серебра Ag₂O	Серебряное зеркало
Уксусная кислота	Лакмус	Раствор красного цвета
Уксусная кислота	Na₂CO₃	Выделение газа
Муравьиная кислота	Лакмус	Раствор красного цвета
	Na₂CO₃	Выделение газа
	Раствор KMnO₄, H⁺	Обесцвечивание раствора, выделение газа
Олеиновая кислота	Br₂ aqua	Обесцвечивание раствора
Олеиновая кислота	Раствор KMnO₄, H⁺	Обесцвечивание раствора
Раствор мыла (стеарат натрия)	Фенолфталеин	Малиновый цвет
Раствор мыла (стеарат натрия)	H⁺	Белые хлопья стеариновой кислоты
Глюкоза	Cu(OH)₂, t	Ярко-синий раствор, при нагревании желтый осадок CuOH, переходящий в красный осадок Cu₂O
Глюкоза	Аммиачный раствор оксида серебра Ag₂O	Серебряное зеркало
Крахмал	I₂ aqua	Синие окрашивание
Анилин	Br₂ aqua	Белый осадок триброманилина
Анилин	Раствор K₂Cr₂O₇, H⁺	Черное окрашивание
Белок	HNO₃	Желтый осадок
Белок	Cu(OH)₂	Фиолетовый раствор

Задания для лабораторно-практических работ

Цель занятия: дать возможность обучающимся применить полученные теоретические знания на практике, закрепить навыки обращения с веществами и лабораторными оборудованиями

Лабораторный опыт: «Денатурация белка»

Приготовьте раствор белка. Для этого белок куриного яйца растворите в 150 мл воды. В пробирку налейте 4-5 раствора белка и нагрейте на горелке до кипения. Отметьте помутнение раствора. Охладите содержимое пробирки. Разбавьте водой в 2 раза.

Почему раствор белка при нагревании мутнеет?
Почему образующийся при нагревании осадок не растворяется при охлаждении и разбавлении водой?

Осаждение белка солями тяжелых металлов

В две пробирки налейте по 1-2 мл раствора белка и медленно, при встряхивании, по каплям добавьте в одну пробирку насыщенный раствор медного купороса, а в другую -раствор ацетата свинца. Отметьте образование труднорастворимых солеобразных соединений белка. Данный опыт иллюстрирует применения белка как противоядие при отравлении солями тяжелых металлов.

Задания для самостоятельной работы

Какое из веществ не реагирует с бромной водой: анилин, бензол, пропилен, фенол?
Какие из веществ реагируют с раствором щелочи: бензол, этиламин, аминоуксусная кислота, этилацетат?
Как отличить раствор фенола от раствора анилина?
Какое из веществ реагирует с раствором соляной кислоты: метан, бензол, уксусная кислота, аминоуксусная кислота?
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:

CaC₂® C₂H₂ ® CH₃CHO ® CH₃COOH ® X ® NH₂CH₂COOH.

Назовите вещество Х.

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:

С₂H₂ ® X ® C₆H₅NO₂ ® C₆H₅NH₂ ® C₆H₅NH₃Cl.

Назовите вещество Х.

При сгорании 5,22г органического вещества образовалось 15,84г углекислого газа и 8,1г воды. Плотность паров вещества по воздуху равна 2. Определите молекулярную формулу вещества.
При сгорании в кислороде 3,36л неизвестного газа образовалось 13,2г углекислого газа и 2,7г воды. Плотность этого газа по водороду равна 13. Определите молекулярную формулу вещества.
При сгорании 0,675г органического вещества образовалось 1,32г углекислого вещества, 0,945г воды и 0,21г азота. Плотность паров вещества по водороду равна 22,5. Определите молекулярную формулу вещества.
При сгорании 1,8г органического вещества образовалось 2,64г углекислого газа и 1,08г воды. Молекулярная масса вещества 60г/моль. Определите молекулярную формулу вещества.
При сгорании 0,928г органического вещества образовалось 2,112г углекислого газа и 0,864г воды. Плотность паров вещества по водороду равна 29. Определите молекулярную формулу вещества.
Какое вещество используют в качестве сырья для производства анилина – бензол, фенол, нитробензол, метан?
Какими свойствами обладают аминокислоты – кислотными, основными, амфотерными, нейтральными?
Какими свойствами обладают амины – кислотными, основными, амфотерными, нейтральными?

Тестовые задания к модулю 5

Какое соединение относится к классу аминов:

Нитроэтан;
Анилин;
Этилнитрат;
Нитроцеллюлоза

Эталон: 2) P=4

В каком ряду вещества перечислены в порядке возрастания основных свойств:

Аммиак, метиламин, этиламин;
Метиламин, фениламин, аммиак;
Пропиламин, аммиак, фениламин;
Этиламин, метиламин, нитрометан

Эталон: 1) P=4

При горении аминов выделяется:

Оксиды азота, углекислый газ и вода;
Азот, угарный газ и вода;
Оксиды азота, углекислый газ и водород;
Азот, углекислый газ и вода

Эталон: 4) P=4

Амин можно получить при действии на хлорид фениламмония:

Щелочью;
Кислотой;
Аммиачным раствором оксида серебра;
Водородом

Эталон: 1) P=4

Охарактеризуйте пептидную связь:

Ковалентная неполярная;
Ионная;
Ковалентная полярная;
Водородная

Эталон: 3) P=4

С какими веществами глицин образуется соль:

Кислотами и щелочами;
Аминокислотами;
Спиртами и кислотами;
Солями

Эталон: 1) P=4

Какое волокно является полиамидом:

Капрон;
Вискоза;
Лавсан;
Хлопок

Эталон: 1) P=4

На каком атоме углерода находится аминогруппа в молекулах природных аминокислот:

На первом;
На втором;
На третьем;
На четвертом

Эталон: 2) P=4

Чем отличаются дипептиды глицилаланин и аланилглицин:

Качественным составом;
Количесвенным составом;
Строением молекулы;
Продуктами гидролиза

Эталон: 3) P=4

Сколько известно природных аминокислот:

Около двадцати;
Более ста;
Около тысячи;
Более миллиона

Эталон: 1) P=4

Укажите высокомолекулярное вещество природного происхождения:

Полиэтилен;
Белок;
Жир;
Вискоза

Эталон: 2) P=4

Какой полимер получен в реакции полимеризации:

Капрон;
Фенолформальдегидная пластмасса;
Каучук;
Целлюлоза

Эталон: 3) P=4

Найдите степень полимеризации в молекуле полиэтилена с молярной массой 7000 г/моль:

25;
250;
500;
700

Эталон: 2) P=4

Укажите формулу элементарного звена полиэтилена:

С₂Н₄;
– СН₂ -;
– СН₂ – СН₂ -;
– СН₂ – СН₂ – СН₂ –

Эталон: 3) P=4

Наличие какой связи обуславливает возможность протекания реакции полимеризации:

Ковалентной неполярной;
Ковалентной полярной;
Ионной;
Кратной

Эталон: 4) P=4

Охарактеризуйте реакцию полимеризации:

Реакция присоединения;
Реакция обмена;
Реакция разложения;
Реакция нейтрализации

Эталон: 1) P=4

Какие полимеры являются синтетическими волокнами:

Лавсан и капрон;
Вискоза и хлопок;
Полиэтилен и хлоропрен;
Шерсть и лен

Эталон: 1) P=4

Какое высокомолекулярное соединение является углеводородом:

Поливинилхлорид;
Дивиниловый каучук;
Белок;
Крахмал

Эталон: 2) P=4

При протекании какой реакции масса полученного органического продукта равна сумме масс исходных органических веществ:

Этерификация;
Поликонденсации;
Полимеризации;
Реакции Вюрца

Эталон: 3) P=4

Укажите продукты полного гидролиза белка:

Смесь аминов;
Смесь b - аминокислот;
Смесь a - аминокислот;
Смесь пептидов

Эталон: 3) P=4

Какие из указанных веществ являются первичными аминами:

С₂Н₅ – NH₂;

Эталон: 1),2) P=4

Как называется ароматический амин следующего строения:

2,4,6- тринитротолуол;
2,4,6- тринитробензол;
2,4,6- триброманилин;
2,4,6- трибромаминобензол

Эталон: 3) P=4

Найдите среди приведенных структурных формул формулу 2-амино-3-метилгексановой кислоты:

Эталон: 2) P=4

С каким из веществ будет реагировать анилин:

Br₂;
HCl;
H₂;
C₇H₁₆

Эталон: 1),2) P=4

Какие из указанных веществ являются вторичными аминами:

СН_{3 –}СН₂ – NH₂;
СН_{3 –}СН₂ – NH – СН₃;
СН_{3 –}СН₂ – NH – СН₂– СН₃

Эталон: 3),4) P=4

Как называется аминокислота следующего строения:

3- аминобутановая;
2- аминопропановая;
2-аминобутановая;
3- аминопропановая

Эталон: 3) P=4

Найдите среди приведенных структурных формул формулу 3-амино-4метил-5-этилоктана:

Эталон: 1),3) P=4

С каким из веществ будет реагировать 2-аминопропановая кислота:

С₂H₆;
NaOH;
CH₃COH;
HCl

Эталон: 2),4) P=4

Какие из указанных веществ являются третичными аминами:

СН₃–NН – СН₂– СН₃;
СН₃ – СН₂ – NH_2;

Эталон: 1),4) P=4

Как называется амин следующего строения:

3,3- диметил-2-аминобутан;
2-амино-3- метилгексан;
3-амино-2,2-диметилбутан;
3-амино-2- метилбутан

Эталон: 3) P=4

Найдите среди приведенных структурных формул формулу 2,6- диаминогексановой кислоты:

Эталон: 2) P=4

С какими из веществ будет реагировать метилами:

H₂O;
C₃H₈;
C₃H₇COH;
O₂

Эталон: 1),4) P=4

Какие из указанных веществ являются третичными аминами:

СН₃ – NH – СН_{3 ;}
СН₃ – СН₂ – NH₂

Эталон: 1) P=4

Как называется ароматический амин следующего строения:

3,5-диметилнитробензол
3-амино-5-метилтолуол;
3,5-диметиланилин
1-амино-3,5-диметилбензол

Эталон: 2),3),4) P=4

Найдите среди приведенных структурных формул формулу 3-аминогексановой кислоты:

Эталон: 1),3) P=4

С какими из веществ будет реагировать диметиламин:

KCNS;
HBr;
NaOH;
C₂H₄

Эталон: 2) P=4

Какие из указанных веществ являются вторичными аминами:

СН₃– СH₂– СН₂ – NH – СН₃;
СН₃ – NH – C₂H₅;

Эталон: 1),3) P=4

Как называется аминокислота следующего строения:

1-фенил-2-аминопропановая;
2-амино-3-бензолпропановая;
2-амино-3-фенилпропановая;
2-амино-1-фенилэтановая

Эталон: 3) P=4

Найдите среди приведенных структурных формул формулу 2,6 – диаминогексановой кислоты:

Эталон: 1) P=4

С каким из веществ будет реагировать аминобензол:

HCI;
C₂H_2;
C₄H₉COH;
H₂O.

Эталон: 1),4) P=4

Какие из указанных веществ являются первичными аминами:

CH₃ –CH₂ –NH- CH₂- CH₃;
CH₃ –NH₂

Эталон: 2),4) P=4

Как называется амин следующего строения:

CH₃ –CH₂ –CH -CH₂ –CH -CH₃;

NH₂ NH₂

3,5 – диаминопентан;
2,4 - диаминопентан;
3,5- диаминогексан;
2,4 - диаминогексан;

Эталон: 4) P=4

Найдите среди приведенных структурных формул формулу 3,5 – диаминононановой кислоты:

Эталон: 3) P=4

С какими из веществ будет реагировать 2,4 – диаминооктановая кислота:

1) C₂H₆;

2) KOH;

4)HI

Эталон: 2),4) P=4

Какие из указанных веществ являются вторичными аминами:

Эталон: 3) P=4

Как называется ароматический амин следующего строения?

3,5,6 – триметиламинобензол;
3 – амино – 2,5 – диметилтолуол;
2 – амино – 4,6 – диметилбензол;
1 – амино – 2,3,5 – триметилбензол

Эталон: 2),4) P=4

Найдите среди приведенных структурных формул формулу метилпропилбутиламина:

CH₃ –CH₂ –CH₂ –NH - CH₃;
CH₃ –NH - CH₂ –CH₂ –CH₂ –CH₃;

Эталон: 3) P=4

С каким из веществ будет реагировать метилэтиламин:

C₆H₆;
H₂O;
HBr.

Эталон: 3),4) P=4

Какие из указанных веществ являются третичными аминами:

CH₃–NH – CH₃;
CH₃ –CH₂–CH₂–NH₂;

Эталон: 1),2) P=4

Как называется аминокислота следующего строения:

2,3 диаминопентановая
3,4 диаминопентановая
2,3 диаминобутановая
3,4 динитропентановая

Эталон: 2) P=4

Тематика докладов и рефератов по модулю 5

Аммиак и амины – бескислородные основания.
Анилиновые красители: история, производство, перспектива.
Аминокислоты – амфотерные органические соединения.
Аминокислоты – «кирпичики» белковых молекул.
Синтетические волокна на аминокислотной основе.
«Жизнь это способ существования белковых тел…».
Структуры белка и его деструктурирование.
Биологические функции белков.
Белковая основа иммунитета.
Дефицит белка в пищевых продуктах и его преодоление в рамках глобальной продовольственной программы.
Химия и биология нуклеиновых кислот.

Перечень рекомендуемой литературы

1) Габриелян О.С. Химия. 10 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: 2006.

3) Ардашникова Е.И., Казеннова Н.Б., Тамм М.Е. Курс органической химии. М.: 1998.

4) Васильева Н.В., Смолина Т.А. и др. Органический синтез. М.:1986

5) Гузик Н.П. Обучение органической химии. М.: 1988.

6) Потапов В.М. Органическая химия. М.:1995.

7) Потапов В.М., Чертков И.Н. Строение и свойства органических веществ. М.: 1972.

8) Терней А. Современная органическая химия. М.:1981.

9) Фоулз Г. Химия в таблицах. М.: 1999.

6 Модуль «Современные представления о строении атома»

Тема 6.1. Строение атома

Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов (заряд -1, массовое число 0). Ядро состоит из нуклонов – протонов (заряд +1, массовое число 1) и нейтронов (заряд 0, массовое число 1). Изотопы – атомы одного элемента с различным массовым числом ядер, т.е. с одинаковым числом протонов и разным числом нейтронов.

Электроны расположены вокруг ядра на атомных орбитах (АО), которые имеют определённую энергию, форму и ориентацию в пространстве и характеризуются квантовыми числами. Главное квантовое число n определяет энергию AO; для невозбуждённого атома число электронных слоёв равно номеру периода, в котором расположен элемент в Периодической таблице химический элементов Д.И. Менделеева. Орбитальное квантовое число l определяет форму орбитали, характеризует энергию подуровня (s- ,p- ,d-, f-подуровни).

Магнитное квантовое число m определяет пространственную ориентацию орбитали. Спиновое квантовое число s – собственная характеристика электрона. В атоме не может быть двух электронов с одинаковыми квантовыми числами (принцип Паули).

Последовательность заполнения электронами энергетических подуровней (последовательность увеличения энергии АО) имеет вид 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p …Электронная емкость энергетических подуровней: s – 2 электрона, p – 6, d – 10, f – 14 электронов. Последовательность блоков электронной формулы соответствует возрастанию l в пределах уровня и n в пределах всей формулы, эта последовательность не совпадает с ^{последовательностью} заполнения энергетических подуровней. Так, для атома неодима Nd (порядковый номер 60) заполнение энергетических подуровней: 1s² 2s²2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰4p⁶ 5s²4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f⁴ а, электронная формула выглядит следующим образом:

Nd 1s² 2s²2p⁶ 3s²3p⁶ 3d¹⁰ 4s²4p⁶ 4d¹⁰4f ⁴ 5s² 5p⁶6s² .

Количество электронов в атоме равно числу протонов (в целом атом нейтрален). Число протонов в атоме соответствует порядковому номеру элемента в Периодической таблице химических элементов Д.И. Менделеева.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АТОМОВ ЭЛЕМЕНТОВ

Одним из важнейших свойств химического элемента, непосредственно связанного со структурой электронной оболочки, является энергия ионизации. Это энергетический эффект процесса

Энергия ионизации - количество энергии, необходимое для отрыва электрона от атома, при этом образуется соответствующий катион.

Энергию ионизации обычно измеряют в электрон-вольтах.

Электрон-вольт - это энергия, которую приобретает электрон, ускоренный разностью потенциалов в IB.

J° - е ®J⁺

При затрате достаточной энергии можно от атома оторвать 2,3 и более электронов. Для отрыва каждого следующего электрона требуется большая затрата энергии.

В пределах групп с увеличением числа электронных слоев сильно возрастает расстояние внешнего электрона от ядра, что уменьшает энергию ионизации.

Щелочные металлы имеют небольшие значения ионизации, ярко выраженные металлические свойства. Химическая инертность благородных газов связана с их высокими значениями энергии ионизации.

Атомы могут не только отдавать, но и принимать электроны, Энергия, выделяющаяся при присоединении электрона к атому, в результате чего образуется отрицательно заряженный ион, называется сродством к электрону: E⁰+e^- ®E⁺

Сродство к электрону выражают в электрон-вольтах.

Сродство к электрону известно не у всех атомов. Сродство к электрону велико для атомов, стоящих в конце периода Это говорит об усилении неметаллических свойств.

Наименьшие значения сродства к электрону (и даже отрицательные величины) имеют атомы I группы и благородные газы.

В пределах групп сверху вниз сродство к электрону изменяется: оно уменьшается.

Энергия ионизации и сродство к электрону важны дня химии потому, что при образовании соединений происходит перетягивание электронов одними атомами от других.

Мерой способности атомов оттягивать к себе электрон при образовании соединений является электроотрицательность. Для количественной характеристики предложено считать мерой электроотрицательности (Э.О.) энергию, равную арифметической сумме энергии ионизации и сродства к электрону для одного атома: Э.0=J+E

Данный способ вычисления элекгроотрицательности предложен Молликеном. Недостаток - электронное сродство известно не для всех атомов.

Тема 6.2. Периодический закон и современное состояние периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева

Периодический закон был открыт в 1869 г., русским ученым Д.И. Менделеевым.

Свойства химических элементов и образуемых ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от величины заряда ядра атомов этих элементов (в формулировке Д. И. Менделеева – от “величины атомных весов элементов”). Периодическая таблица химических элементов Д.И. Менделеева – графическое выражение Периодического закона. По положению элемента в таблице можно предсказать его основные химические и, отчасти, физические свойства.

Слева и внизу таблицы расположены металлы. Справа и вверху – неметаллы (VII группа – благородные или инертные газы). Между ними располагаются элементы, соединения которых проявляют амфотерные свойства – бериллий, алюминий, германий, олово, свинец, висмут, и т.д. Номер периода, в котором находится элемент, соответствует числу энергетических уровней, на которых расположены электроны. Номер группы соответствует (для элементов главных подгрупп) числу электронов на внешнем энергетическом уровне (валентные электроны, способные образовать химическую связь), а так же высшей степени окисления элемента.

Для элементов главных подгрупп по периоду с увеличением заряда ядра атома усиливаются неметаллические свойства (ослабевают металлические), увеличивается электроотрицательность, энергия ионизации, уменьшается атомный радиус. По группе – усиливаются металлические свойства, уменьшаются электроотрицательность атомов, энергия ионизации, увеличивается атомный радиус (увеличивается число электронных слоёв). Так, самый “неметалличный” неметалл – фтор, он обладает самой большой величиной электроотрицательности, наибольшей энергией ионизации, поэтому во всех соединениях проявляет степень окисления -1. Из лития, натрия, калия и рубидия металлические свойства наиболее ярко выражены у рубидия; наименее активным из этого списка является литий.

Признаком сходства химических элементов O и S является:
одинаковое число энергетических слоёв атомов;
одинаковое число электронов во внешнем энергетическом слое;
принадлежность элементов к IVA группе;
расположение в одном периоде.

O и S находятся в одной группе и подгруппе, поэтому их атомы имеют одинаковое число на внешнем энергетическом уровне.

Ответ: 2

У химических элементов главных подгрупп с возрастом атомной массы повышаются:
металлические свойства, валентность в водородных соединениях, число энергетических уровней;
число энергетических уровней, высшая валентность в оксидах, неметаллические свойства;
заряд ядра атома; металлические свойства, радиус атома;
неметаллические свойства, заряд ядра атома, число энергетических уровней.

У химических элементов главных подгрупп с возрастанием атомной массы увеличивается порядковый номер, а значит, и заряд ядра.

Увеличивается количество энергетических уровней, а поэтому растут радиус атома и металлические свойства.

Ответ: 3

Наибольший размер молекулы имеет газообразный

1) хлороводород

2) сероводород

3) фтороводород

4) иодоводород

Так как атомный радиус, а значит и размер молекулы, увеличивается с увеличением порядкового номера элемента (по группе), наибольший размер молекулы имеет HI.

Ответ: 4

Высшая степень окисления у первого слева элемента – в веществе …

1) CF₄ 2) CH₄ 3) N₂O₃ 4) PbCl₂

Высшая степень окисления элемента соответствует номеру группы, в которой он расположился в Периодической таблице химических элементов Д.И. Менделеева.

Для углерода и свинца это +4, для азота - +5, для винца . Расставим степени окисления в предложенных веществах: . При сопоставлении этих рядов можно сделать вывод, что высшая степень окисления у первого слева элемента - у углерода в его фториде.

Ответ: 1

Способность атомов принимать электроны увеличиваются в ряду

1) Br, S, Te

2) Cl, Br, I

3) C, Si, Pb

4) N, O, F.

Способность атомов принимать (притягивать) электроны характеризуется электроотрицательностью. Самым электроотрицательным элементом является фтор, электроотрицательность возрастает по периоду слева на право, по группе – снизу вверх, этих же направлениях увеличивается способность атомов принимать электроны. Сопоставляя предложенные ряды элементов с Периодической таблицей химических элементов Д.И. Менделеева можно сделать вывод, что условию задания удовлетворяет ряд N, O, F (для остальных рядов электроотрицательность, а значит и способность принимать электрон, уменьшается).

Ответ: 4

Тема 6.3. Особенности строения электронных оболочек атомов переходных элементов

В четных рядах больших периодов с ростом заряда ядра число электронов на внешнем электронном уровне остается постоянным, равным 2 или 1 (d- элементы), поэтому изменение металлических свойств выражено слабо. В нечетных рядах (5,7,9) больших периодов свойства элементов изменяются как у типичных элементов II и III периодов. По вертикали расположены восемь групп. Высшая степень окисления равна номеру группы.

Номер группы, как правило, указывает число электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей. В этом физический смысл номера группы. Высшая степень окисления равна номеру группы.

Исключения: фтор - его степень окисления-1; медь, серебро, золото – проявляют степень окисления +1, +2,+3; из элементов VIII группы степень окисления +8 известна только для осмия и рутения.

Низшая степень окисления атома d-элементов соответствует отдаче одного или двух электронов и равна +1 или +2 .Для p –элементов (неметаллов) низшая степень окисления соответствует числу электронов которые необходимо присоединить для образования электронной конфигурации благородного газа.

Так, для р- электронов VII группы она равна -1, для группы V группы -3, для IV группы -4.

Каждая группа делится на две группы - главную и побочную. Главную подгруппу (А) составляют S- и р- элементы; побочную (В) составляют d- элементы больших периодах и притом металлы.

Общим для элементов главных и побочных подгрупп является высшая степень окисления, равна номеру группы. У элементов главных подгрупп электроны, которые участвуют в образовании химических связей, находятся на последнем энергетическом уровне, а у элементов побочных подгрупп такие электроны находятся на последнем и предпоследнем энергетическом уровне.

Общим для хлора и марганца является высшая степень окисления +7; различие: марганец металл, т.к. на последнем уровне находятся 2 электрона, а хлор неметалл- на последнем энергетическом уровне Fe^-(3S²3P⁵) .

С позиции теории строения атома легко объяснить и тот факт, что с ростом заряда ядра металлические свойства элементов в подгруппах возрастают, а неметаллические – убывают. В подгруппе количество электронов на последнем энергетическом уровне остается постоянным, но увеличивается радиус , следовательно , связь последних электронов с ядром ослабевает , это приводит к легкости отдачи электронов.

I группа VII группа

3 Li 2.1 9 F 2.7

11 Na 2.8.1 17 Cl 2.8.1

19K 2.8.8.1 35 Br 2.8.18.7 и т.д.

Периодическая система элементов позволяет описать свойства элементов и их соединений, закономерное изменение свойств в группах и периодах с увеличением заряда ядра.

Пример I. Исходя из положения щелочных металлов в периодической системе, укажите, как изменяются свойства гидрокеидов этих металлов (от лития к цезию).

Решение. Щелочные металлы находятся в 1-группе - главной подгруппы периодической системы Менделеева Строение их электронных оболочек выражается формулами:

₃Li 1S²2S¹

₁₁Na lS²2S²2p⁶3S¹

₅₅Cs lS²2S²2p⁶3S²3p⁶3d¹⁰ 4S²4p⁶4d¹⁰5S²5p⁶6S¹

Следовательно, на внешнем энергетическом уровне у этих металлов находится один электрон на 5-подуровне, который они легко отдают, превращаясь в положительно заряженные ионы.

Мерой способности элемента проявлять металлические свойства служит энергия ионизации. Энергия ионизации - это то количество энергии, которое необходимо затратить, чтобы оторвать электрон от атома и удалить его из сферы влияния ядра, ее величина в основном зависит от заряда ядра и атомного радиуса

При переходе oт Li к Cs увеличиваются число квантовых уровней и радиусы атомов, уменьшается энергия ионизации, следовательно, усиливаются металлические свойства. Так как с увеличением ионного радиуса связь иона с гидроксидной группой ослабевает, можно сделать вывод, что диссоциация Cs ОН протекает в большей степени и основные свойства гидроксидов усиливаются от Li ОН к CsOH..

Пример 2 Исхода из положения элементов в периодической системе, дайте мотивированный ответ на вопрос: у какого элемента, ванадия или мышьяка сильнее выражены металлические свойства?

Решение. Ванадий и мышьяк расположены в четвертом периоде пятой группы периодической системы. У переходных элементов, в частности у ванадия, несмотря на увеличение заряда ядра, радиусы атомов меняются незначительно. Это объясняется тем, что у элементов четного ряда IV периода постепенно увеличивается число электронов на подуровнях ближе расположенных к ядру атома, а в нечетном ряду IV периода радиус атома уменьшается, затрудняется отдача электронов, возрастает энергия ионизации, сродство к электрону, элекгроотрицательность. Поэтому у ванадия металлические свойства выражены сильнее, чем у мышьяка, т.к. ванадий расположен в четном ряду периода, где находятся металлы, мышьяк - в нечетном, здесь металлические свойства элементов резко падают, а неметаллические возрастают.

Пример 3. Какую высшую и низшую степени окисления проявляют мышьяк, селен и бром? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающих этим степеням окисления

Решение. Высшую степень окисления элемента определяет номер группы периодической система Д.И. Менделеева, в которой он находится. Низшая степень окисления определяется тем условным зарядом, который приобретает атом при присоединении того количества электронов, которое необходимо для образования устойчивой восьмиэлектронной оболочки.

Данные элемента находятся соответственно в VA, VIA, VIIA группах и имеют структуру внешнего энергетического уровня S² p³; S² p⁴ и S² р⁶ (ответна вопрос см. табл.4).

Таблица 4- Степень окисления мышьяка, селена, брома

Элементы	Степень окисления		Соединения
Элементы	Высшая	низшая	Соединения
As	+ 5	- 3	H₃AsO₄ , H₃As
Se	+ 6	- 2	SiO₃ , Na₂3e
Br	+ 7	- 1	KB₂O₄ , KB₂

Пример 4. У какого из элементов четвертого периода - марганца или брома - сильнее выражены металлические свойства?

Решение. Электронные формулы данных элементов:

₂₅Mn lS²2S²2p⁶3S²3p⁶3d⁵4S²

₃₅Вг 1S²2S²2p⁶3S²3p⁶3d¹⁰4 S²4p⁵

Марганец - d-элемент VII В - группы, а бром - р - элемент VI1 А -группы. На внешнем энергетическом уровне у атома марганца - два электрона, а у атома брома - семь. Атомы типичных металлов характеризуются наличием небольшого числа электронов на внешнем энергетическом уровне, а следовательно, тенденцией терять эти электроны. Они обладают только восстановительными свойствами и не образуют элементарных отрицательных ионов. Элементы, атомы которых на внешнем энергетическом уровне содержат более трех электронов, обладают определенным сродством к электрону, а следовательно обретают отрицательную степень окисления и даже образуют элементарные отрицательные ионы. Таким образом, марганец, как и все - металлы, обладает только восстановительными свойствами, тогда как для брома, проявляющего слабые восстановительные свойства, более свойственны окислительные. Общей закономерностью для всех групп, содержащих р- и d-элементы, является преобладание металлических свойств у d-элементов. Следовательно, металлические свойства у марганца выражены ярче, чем у брома.

Задания для самостоятельной работы

1) Сформулируйте периодический закон.

2) Кто и когда предложил периодический закон и периодическую таблицу?

3) Сколько групп и сколько периодов в периодической таблице?

4) Назовите наиболее важные металлические свойства. В какой части периодической таблицы находятся элементы с металлическими свойствами?

5) Какие из перечисленных ниже элементов являются металлами, металлоидами, неметаллами: калий, мышьяк, алюминий, ксенон, бром , кремний , фосфор?

6) Какие элементы в периодической системе относятся к S- ;p-; d- и f- элементам?

7) Что такое электроотрицательность?

8) Исходя из положения элементов в периодической системе , составьте формулы следующих соединений : германиевой, вольфрамовой ,рениевой кислоты; сульфата франция, оксида технеция, отвечающие его высшей степени окисления и водородного соединения олова.

9) Напишите формулы соединений германия , кремния , мышьяка, теллура, брома и астата с водородом.

10) Какой из двух гидроксидов является более сильным основанием:

11) Какой из гидроксидов является более сильной кислотой: ?

Почему?

Тестовые задания к модулю 6

Укажите свойство атомов элементов, которое находится в периодической зависимости от заряда ядра атома;

Число протонов в ядрах атомов;
Масса атомов;
Общее число электронов;
Число валентных электронов

Эталон: 4) P=4

Сколько ¦ - орбиталей находится на третьем энергетическом уровне:

Эталон: 1) P=4

Охарактеризуйте электронное строение атома хлора. Отметьте неправильное утверждение:

Два заполненных энергетических уровня;
На втором энергетическом уровне имеется 7 электронов;
В атоме 17 электронов;
В атоме 11 r - электронов

Эталон: 2) P=4

Какой элемент имеет на четвертом энергетическом уровне пять электронов:

Эталон: 4) P=4

Сколько p – электронов может максимально находиться на четвертом энергетическом уровне:

1) 1;

2) 3;

3) 6;

4) 32

Эталон: 3) P=4

Укажите электронную конфигурацию основного состояния атома, в ядре которого 21 протон и 25 нейтронов:
- 3d¹4s²;
- …3d⁵4s²;
- 4s²4p¹;
- …4d¹⁰5s⁰

Эталон: 1) P=4

Сколько элементов составляют шестой период:
- 18;
- 31;
- 32;
- 64

Эталон: 3) P=4

Укажите ряд соединений, в котором возрастают кислотные свойства:
- N₂0₅, P₂0₅, As₂0₅;
- HCI;
- HCIO₄, HBrO₄; HIO₄;
- HI; HCI; HF

Эталон: 2) P=4

Укажите общую формулу высшего оксида для элементов VI группы:
- R₂O₃;
- RO₃;
- RO₄;
- RO

Эталон: 2) P=4

Охарактеризуйте d – подуровень энергетического уровня. Отметьте неправильное утверждение:
- Имеется на третьем энергетическом уровне;
- Делится на пять орбиталей;
- Энергия 3d – подуровня меньше энергии 4s – подуровня;
- Максимальное число электронов на подуровне равно десяти

Эталон: 3) P=4

Отметьте правильное утверждение. У элементов одной группы с увеличением атомного номера:
- Убывают металлические свойства;
- Возрастают неметаллические свойства;
- Возрастает радиус атома;
- Возрастает число электронов на внешнем энергетическом уровне

Эталон: 3) P=4

Сколько ¦ - электронов может максимально находится на четвертом энергетическом уровне:
- 2;
- 10;
- 14;
- 28

Эталон: 3) P=4

Охарактеризуйте электронное строение атома аргона. Отметьте неправильное утверждение:
- Третий энергетический уровень завершен;
- Все электроны являются спаренными;
- В атоме шесть s – электронов;
- В атоме 18 электронов

Эталон: 1) P=4

Какой элемент имеет на четвертом энергетическом уровне восемь электронов:
- Ni;
- Kr;
- S;
- Fe.

Эталон: 2) P=4

В атоме какого элемента в основном состоянии есть неспаренные электроны:
- Zn;
- Xe;
- Sr;
- Ti

Эталон: 4) P=4

В какой группе находятся элементы, которым соответствует электронная конфигурация ns²np⁴:
- II;
- III;
- IV;
- VI

Эталон: 4) P=4

Сколько подуровней на третьем энергетическом уровне:
- Один;
- Три;
- Девять;
- Восемнадцать

Эталон: 2) P=4

Укажите ряд соединений, в котором уменьшаются основные свойства:
- NaOH, KOH, RbOH.
- Li₂O, BeO, B₂O₃
- MgO, CaO, SrO.
- GeO₂, SnO₂, PbO₂

Эталон: 2) P=4

К какому ряду все элементы проявляют валентность, равную номеру группы:
- F, P, C;
- O, CI, He;
- N, S, Br;
- Se, I, As

Эталон: 4) P=4

Охарактеризуйте p – подуровень. Отметьте неправильное утверждение:
- Имеется на втором энергетическом уровне;
- Делится на три орбитали;
- p – орбитали лежат в одной плоскости;
- энергия 3 p – подуровня больше энергии 2s – подуровня

Эталон: 3) P=4

Число подуровней на первом уровне равно:
- 1;
- 2;
- 3;
- 4

Эталон: 1) P=4

Число орбиталей на ¦ - подуровне равно:
- 1;
- 3;
- 5;
- 7

Эталон: 4) P=4

Число уровней в атоме иода равно:
- 7;
- 5;
- 6;
- 4

Эталон: 2) P=4

Максимальное число электронов на третьем уровне равно:
- 2;
- 8;
- 18;
- 32

Эталон: 3) P=4

Максимальное число электронов на s – подуровне равно:
- 2;
- 6;
- 10;
- 14

Эталон: 1) P=4

Наибольшую энергию имеет электрон на следующем подуровне:
- 3d;
- 3p;
- 4p;
- 4s

Эталон: 3) P=4

Подуровень, расположенный дальше от ядра, - это:
- 4d;
- 4p;
- 4s;
- 4f

Эталон: 4) P=4

Число орбиталей на втором уровне атома равно:
- 1;
- 4;
- 9;
- 16

Эталон: 2) P=4

Пространство вокруг ядра, в котором наиболее вероятно нахождение электрона, называется:
- Уровнем;
- Слоем;
- Подуровнем;
- Орбиталью

Эталон: 4) P=4

Число электронов в атоме железа равно:
- 19;
- 26;
- 33;
- 24

Эталон: 2) P=4

Согласно правилу Паули:
- На уровне не может быть более двух электронов;
- На уровне не может быть менее двух электронов;
- На орбитали не может быть менее двух электронов;
- На орбитали не может быть более двух электронов

Эталон: 4) P=4

Распределение электронов по уровням 2,8,18,5 имеют атомы:
- Ванадия;
- Железа;
- Мышьяка;
- Цинка

Эталон: 3) P=4

Электронная формула валентного уровня 3d¹4s² имеется атомов:
- Скандия;
- Никеля;
- Марганца;
- Титана

Эталон: 1) P=4

Электронная формула атома хлора:
- 1s²2s²2p⁵;
- 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵;
- 1s²2s²2p⁶3s²3p³;
- 1s²2s²2p⁶3s²3p⁷

Эталон: 2) P=4

Число неспаренных электронов в основном состоянии атома серы равно:
- 6;
- 4;
- 2;
- 0

Эталон: 3) P=4

«Провал» электрона наблюдается у атома:
- Скандия;
- Хрома;
- Марганца;
- Алюминия

Эталон: 2) P=4

Элемент, атомы которого имеют в основном состоянии 6 неспаренных электронов:
- Марганец;
- Железо;
- Ванадий;
- Хром

Эталон: 4) P=4

Является s – элементом:
- Mg;
- Mn;
- Md;
- Mo

Эталон: 1) P=4

Аргон является:
- s – элементом;
- p – элементом;
- d – элементом;
- f - элементом

Эталон: 2) P=4

Какой подуровень из перечисленных записывается в электронной формуле последним?
- 3p;
- 4s;
- 3d;
- 3s

Эталон: 2) P=4

Правило о том, что заполнение орбиталей данного подуровня идет сначала по одному электрону, сформулировал:
- Гейзенберг;
- Паули;
- Гунд;
- Клечковский

Эталон: 3) P=4

Распределение электронов по уровням 2, 8, 14, 2 имеют атомы:
- Ванадия;
- Железа:
- Мышьяка;
- Цинка

Эталон: 2) P=4

Электронная формула валентного уровня 3d²4s² имеется у атомов:
- Скандия;
- Никеля;
- Марганца;
- Титана

Эталон: 4) P=4

Электронная формула атома алюминия:
- 1s²2s²2p⁶3s²3p¹;
- 1s²2s²2p⁶3s¹;
- 1s²2s²2p⁶3s²3p³;
- 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

Эталон: 1) P=4

Число неспаренных электронов в основном состоянии атома хлора равно:
- 7;
- 1;
- 5;
- 3

Эталон: 2) P=4

«Провал» электрона наблюдается у атома:
- Кобальта;
- Мышьяка;
- Кальция;
- Хрома

Эталон: 4) P=4

Элемент, атомы которого имеют в основном состоянии 5 неспаренных электрона:
- Марганец;
- Железо;
- Ванадий;
- Хром

Эталон: 1) P=4

Является p – элементом:
- Cu;
- Ca;
- CI;
- Co

Эталон: 3) P=4

Церий Сe является:
- s – элементом;
- p - элементом;
- d - элементом;
- f – элементом

Эталон: 4) P=4

Какой подуровень из перечисленных заполняется электронами последним?
- 3d;
- 4s;
- 3p;
- 3s

Эталон: 1) P=4

Тематика докладов и рефератов по модулю 6

Жизнь и деятельность Д.И. Менделеева
«Периодическому закону будущее не грозит разрушением …»
Синтез 114-го элемента – триумф российских физиков-ядерщиков.
Изотопы водорода.
Использование радиоактивных изотопов в технических целях.
Рентгеновское излучение и его использование в технике и медецине.

Перечень рекомендуемой литературы

Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: 2006.
Шелинский Г.И., Юрова Н.М. Химия. 11 кл. – СПб.: Спец. Литература, 1999.
Бердоносов С.С. Введение в неорганическую химию: Конспект лекций для учащихся хим. кл. с углуб. изуч. химии. – М.: Мирос, 1995.

7 Модуль «Вещество. Химическая связь»

Тема 7.1. Виды химической связи. Типы кристаллических решеток

Электроотрицательность — это способность атома притягивать к себе электроны. В периодах электроотрицательность возрастает слева направо, а в группах — снизу вверх. Таким образом, элементом с наибольшей электроотрицательностью является фтор, а с наименьшей — цезий. Типичные неметаллы, таким образом, имеют высокие значения электроотрицательности, а типичные неметаллы — низкие.

Теперь рассмотрим взаимодействие двух атомов, приводящее к образованию химической связи. Простейшим примером такого взаимодействия является объединение двух атомов водорода в молекулу Н₂. Каждый атом водорода имеет один неспаренный электрон, который находится на первом энергетическом уровне. До завершения внешнего уровня ему не хватает одного электрона. Сближение двух атомов до определенного расстояния г приводит к образованию общей электронной пары, одновременно принадлежащей обоим атомам. Эта общая пара и представляет собой химическую связь (рис.1):

Рисунок 1 - Перекрывание s-электронов атомов водорода с образованием ковалентной связи.

Связь, возникающая при взаимодействии электронов с образованием обобщенных электронных пар, называется ковалентной. В случае если взаимодействующие атомы имеют равные значения электроотрицательности, общая электронная пара в равной степени принадлежит обоим атомам, то есть находится на равном расстоянии от обоих атомов. Такая ковалентная связь называется неполярной. Она имеет место в простых веществах-неметаллах: 0₂, N₂, Cl₂ Р₄, О₃. При взаимодействии атомов, имеющих различные значения электроотрицательности, например, водорода и хлора, общая электронная пара оказывается смещенной в сторону атома с большей электроотрицатеяьностью, то есть в сторону хлора. Атом хлора приобретает частичный отрицательный заряд, а атом водорода — частичный положительный:

Это пример полярной ковалентной связи. Молекула, в которой разделены центры положительного и отрицательного зарядов, называется диполем. Полярная связь имеет место между атомами с различной, но не сильно различающейся электроотрицательностью, например, между различными неметаллами. Примерами соединений с полярными ковалентными связями являются CCl₄, NH₃, HF, SiH₄, H₂0, H₂S0_4, CH₃CHO, CH₃NH₂, С₆Н₆, то есть соединения неметаллов друг с другом, а также различные ионы, содержащие атомы неметаллов (NО₃^-, СНзСОО^-). Из этих примеров видно, что особенно много ковалентных полярных соединений среди органических веществ. Полярная ковалентная связь может образовываться по двум механизмам — обменному и донорному-акцепторному. При обменном механизме каждый из двух взаимодействующих атомов предоставляет в общее пользование равное число электронов, как это имело место в случае HCI. При донорно-акцепторном механизме один из атомов предоставляет электронную пару (он является донором электронной пары), а другой — вакантную орбиталь (его называют акцептором). Классическим примером донорно-акцепторного механизма является взаимодействие молекулы аммиака, содержащей неподеленную электронную пару (донора), с ионом Н⁺, предоставляющим вакантную орбиталь (акцептором):

В ионе аммония NH₄⁺, таким образом, из четырех связей N—Н одна образована по донорно-акцепторному механизму, а три — по обменному. На

свойства ковалентных связей механизм их образования не влияет.

Ковалентная связь характеризуется длиной — расстоянием между ядрами атомов, энергией, направленностью и насыщаемостью (каждый атом способен образовать ограниченное число связей). Кратность связи равна числу общих электронных пар. Форма молекул определяется типом электронных облаков, участвующих в образовании связи, а также фактом наличия или отсутствия неподеленных электронных пар. Так, например, молекула СO₂ является линейной (нет неподеленных электронных пар), а Н₂0 и SO₂ — уголковыми (есть неподеленные пары). По геометрии расположения общих электронных облаков различают сигма-(s-) и пи-(π-)связи. s-связь — это связь, в которой максимум электронной плотности находится на линии, соединяющей ядра атомов. В случае π-связи максимум электронной плотности находится по обе стороны от линии, соединяющей центры атомов. Двойная связь обычно состоит из одной s- и одной π-связей, тройная — из одной s- и двух π-связей. Электронные облака π-связей обычно более легко деформируемы и пространственно доступны для атаки частиц, имеющих недостаток электронов (электрофилов).

В случае, если взаимодействующие атомы имеют сильно различающиеся значения электроотрицательностей, общая электронная пара практически полностью смещается в сторону атомов с наибольшей электроотрицательностью:

Взаимодействие приобретает чисто электростатический характер и может рассматриваться просто как взаимное притяжение разноименно заряженных ионов (ионом называется заряженный атом или группа атомов). Связь, реализуемая в результате электростатического притяжения разноименно заряженных ионов, называется ионной. Ионную связь, таким образом, можно рассматривать как предельный случай полярной ковалентной связи, когда электрон практически полностью перешел от одного атома к другому. В действительности полного смещения не происходит никогда, то есть абсолютно ионных веществ нет. Например, в NaCI реальные заряды на атомах составляют +0,92 и -0,92, а не +1 и -1.

Образование хлорида натрия при взаимодействии атомов натрия и хлора.

Стрелкой показан переход электрона от атома натрия к атому хлора.

Ионная связь реализуется в соединениях типичных металлов с неметаллами и кислотными остатками, то есть в оксидах металлов (CaO, Al₂O₃), щелочах (NaOH, Ca(OH)₂) и солях (NaCI, K₂S, K₂S0₄, NH₄CI, CH₃NH₃⁺Cl^-).

Ионные соединения являются твердыми тугоплавкими веществами, не имеющими запаха, часто хорошо растворимы в воде. Они имеют ионную кристаллическую решетку, в узлах которой чередуются положительно и отрицательно заряженные ионы. Соединения с ковалентными связями бывают двух типов. К первому принадлежат вещества с атомной кристаллической решеткой (алмаз С, кремний Si, кварц SiO₂). Они состоят из атомов, связанных друг с другом в бесконечный трехмерный каркас посредством ковалентных связей. Атомный каркас обладает высокой прочностью, поэтому атомные кристаллы имеют высокую твердость, они тугоплавки, нерастворимы в воде, не имеют запаха. Ковалентные вещества второго типа представляют собой молекулярные кристаллы, то есть имеют молекулярную кристаллическую решетку, в узлах которой находятся молекулы. Отдельные молекулы удерживаются друг около друга лишь посредством слабых межмолекулярных сил, поэтому молекулярные кристаллы легкоплавки и образующие их вещества при комнатной температуре представляют собой жидкости (вода, бром, серная кислота, бензол), газы (O₂, N₂, HCI, Cl₂, СН₃NН₂, СН₄) или легкоплавкие твердые вещества (C₁₈H₃₈, I₂, S₈). Часто они имеют запах.

Металлическая связь возникает в металлах. Она характеризуется притяжением частично ионизованных атомов металлов и валентных электронов, образующих единое электронное облако (электронный газ). Валентные электроны в металлах являются делокализованными и принадлежат одновременно всем атомам металла, свободно перемещаясь по всему кристаллу. Таким образом, связь является многоцентровой. В переходных металлах металлическая связь носит частично ковалентный характер, так как дополнена перекрыванием частично заполненных электронами s/-орбиталей предвнешнего слоя. Металлы образуют металлические кристаллические решетки.

Примером сильного межмолекулярного взаимодействия является водородная связь, образующаяся между атомом водорода одной молекулы и атомом с высокой электроотрицательностью (F, О, CI, N) другой. Примером водородной связи является взаимодействие молекул аммиака и воды Н₃N...ОН₂, метанола и воды СН₃ ОН....ОН₂, а также различных частей молекул белков, полисахаридов, нуклеиновых кислот.

Степень окисления — это условный заряд на атоме, вычисленный в предположении, что все связи являются ионными и что общие электронные пары смещены в сторону атома с большей электроотрицательностью. В простых веществах степень окисления элемента всегда равна нулю (Na, Fe, С, S₈)_, так как все связи — ковалентные неполярные или металлические и смещения электронной плотности не происходит. Атом с наиболее низкой степенью окисления в формуле вещества обычно записывается на последнем месте, хотя бывают и исключения (NН₃; NaOH). Она может иметь целочисленное значение или быть дробной.

Примеры:

Модели кристаллических решеток: (а) ионной (NaCI), (б) атомной (алмаз), (в) молекулярной (йод)

Задания для самостоятельной работы

1) Какой тип химической связи реализуется в простых веществах-металлах? неметаллах?

2) Какой тип химической связи реализуется в оксидах неметаллов? в оксидах типичных металлов?

3) Неизвестное вещество представляет собой белый кристаллический порошок без запаха, хорошо растворимый в воде, имеющий высокую температуру плавления. Какой тип кристаллической решетки имеет это вещество?

4) Какой тип химической связи характерен для органических веществ? Почему?

5) Имеет ли место водородная связь при взаимодействии молекулы воды с молекулой хлороводорода НСl, метана СН₄, четыреххлористого водорода CCl₄, аммиака NНз, фосфина РНз?

6) Какие из веществ имеют металлическую кристаллическую решетку: Fe, Fe₂O₃, Na, S, FeCl₃?

7) Какие из веществ имеют ионную решетку: Fe, Fe₂O₃, NaCI, SO₂, Fe(N0₃)₃, СНзСООNа?

8) В каких веществах реализуется ковалентная полярная связь: Na₂O, SiO₂, SO₃, SCI₂, K₂S0₄ СН₃COOH, CH₂O, KBr, Р₄, Р₂O₅?

9) Какой тип связи характерен для веществ, которые при комнатной температуре находятся в газообразном состоянии?

10) В каком из соединений азот находится в степени окисления +3: NO₂NF₃, KNO₂, N₂O₅, KNO₃?

11) Зная, что в силане SiH₄ кремний находится в степени окисления +4, ответьте на вопрос, какой из двух элементов — водород или кремний — имеет наибольшую электроотрицательность.

12) Могут ли в роли донора при образовании ковалентной связи по до-норно-акцепторному механизму выступать метан, аммиак, вода?

13) Определите степени окисления хлора в СlO₂, СIO₃^-, Cl₂O, HCI, НСIO₂, КСIOз.

14) Определите степени окисления азота в NO₂, NH₄⁺ , NO₃^-- , N₂O, N₂H₄, HNO₂, KNO₃.

Тестовые задания к модулю 7

Охарактеризуйте металлическую связь. Отметьте неправильное утверждение:

Образуется в сплавах металлов;
Осуществляется посредством общих электронных пар;
Обуславливает электропроводность металлов и сплавов;
Обуславливает пластичность металлов

Эталон: 2) P=4

В каком ряду указаны соединения с ионной связью:

KOH, HCI, KH;
KCI, LiCI, CH₃CI;
NH₄CI, CsF, K₂SO₄;
CsBr, RbCI, CCI₄

Эталон: 3) P=4

Укажите характеристику, которая неприменима для ковалентной связи:

Длина;
Энергия;
Свободная ориентация в пространстве;
Насыщаемость

Эталон: 3) P=4

В каком соединении имеется тройная ковалентная связь:

NH₃;
HCN;
P₄;
CO₂

Эталон: 2) P=4

Охарактеризуйте водородную связь. Отметьте неправильное утверждение:

Приводит к ассоциации молекул;
Слабее ионной связи;
Способствует понижению растворимости веществ в воде;
Приводит к понижению летучести веществ

Эталон: 3) P=4

В какой молекуле образовано наибольшее число ковалентных связей:

C₂H₆;
HCHO;
NH₃;
CHCI₃

Эталон: 1) P=4

Кристаллическая решетка какого вещества является решеткой атомного типа:

Алмаз;
Фторид кальция;
Йод;
Натрий

Эталон: 1) P=4

Какая частица имеет ковалентную связь, образованную по донорно – акцепторному механизму:

[CH₃NH₃]⁺;
CIO^-₃;
NH₃;
CH₃OH

Эталон: 1) P=4

Охарактеризуйте молекулярную кристаллическую решетку. Отметьте неправильное утверждение:

В узлах решетки находятся атомы;
Легко разрушается;
Образуется при переходе газов в твердое состояние;
Образуется при переходе жидкостей в твердое состояние

Эталон: 1) P=4

Какой фактор влияет на температуру кипения вещества:

Валентные углы в молекуле;
Число связей в молекуле между атомами;
Наличие водородной связи между молекулами;
Длина связей между атомами в молекуле

Эталон: 3) P=4

Охарактеризуйте s - связь. Отметьте неправильное утверждение:

Электронная плотность находится на линии, соединяющей центры атомов;
Более прочная по сравнению с водородной связью;
Образуется общей электронной парой;
Может быть образована только по обменному механизму

Эталон: 4) P=4

В каком соединении имеется ионная и ковалентная связь:

O₂;
NH₄CI;
CH₃OH;
Fe

Эталон: 2) P=4

Охарактеризуйте донорно – акцепторный механизм образования общей электронной пары. Отметьте неправильное утверждение:

Один из механизмов образования ковалентной связи;
Донор имеет неподеленную электронную пару;
Акцептор имеет свободную орбиталь;
Акцепторные свойства характерны для атома азота

Эталон: 4) P=4

При какой температуре разрушаются водородные связи в воде:

0⁰C;
4⁰C;
50⁰C;
100⁰C

Эталон: 4) P=4

В какой молекуле имеется две неопределенные пары электронов:

H₂O;
NH₃;
CI₂;
H₂

Эталон: 1) P=4

Какая молекула имеет пирамидальное строение:

NH₃;
C₂H₄;
C₂H₂:
HCI

Эталон: 1) P=4

Какое вещество имеет металлическую кристаллическую решетку:

Бронза;
CuO;
CuCI₂;
SiO₂

Эталон: 1) P=4

Химическая связь какого типа образуется между атомами с электронными конфигурациями 1s²2s²2p² и 1s²2s²2p⁵:

Ковалентная полярная;
Ковалентная неполярная;
Ионная;
Металлическая

Эталон: 1) P=4

Какое соединение имеет самую высокую температуру плавления:

H₂O;
KCI;
S₈;
C₆H₆

Эталон: 2) P=4

Отметьте неправильное утверждение:

Длина ковалентной связи равна расстоянию между ядрами атомов;
Энергия ковалентной связи определяется как энергия разрыва связи;
Ковалентная связь обладает направленностью;
Ковалентная связь образуется между атомами типичных металлов и неметаллов

Эталон: 4) P=4

Между одинаковыми неметаллами образуется связь:

Ионная;
Водородная;
Ковалентная неполярная;
Ковалентная полярная

Эталон: 3) P=4

Ионная связь имеет в соединении:

H₂SO₄;
CuSO₄;
CCI₄;
C₂H₅OH

Эталон: 2) P=4

Ионной связи нет в соединении:

H₂O₂;
Na₂O;
NH₄CI;
NaOH

Эталон: 1) P=4

В молекуле СО имеются только:

s - связи;
p - связи;
Одна s - и одна p - связь;
Одна s - и две p - связи

Эталон: 4) P=4

Укажите неполярную молекулу с полярными ковалентными связями:

HCN;
BF₃;
CI₂;
H₂O₂

Эталон: 2) P=4

Между разными неметаллами образуется связь:

Ковалентная неполярная;
Ионная;
Водородная;
Ковалентная полярная

Эталон: 4) P=4

Полярная ковалентная связь имеется в молекуле:

CO₂;
KI;
F₂;
H₂

Эталон: 1) P=4

Водородная связь образуется между молекулами:

HCHO;
C₂H₅OH;
CH₃OCH₃;
CH₃COCH₃

Эталон: 2) P=4

Между атомами S и O в молекуле SO₂ имеются только:

s - связи;
p -связь;
Одна s - и одна p - связь;
Одна s - и две p - связи

Эталон: 3) P=4

Укажите неполярную молекулу с полярными ковалентными связями:

BeF₂;
H₂;
CO;
CH₂CI₂

Эталон: 1) P=4

Между неактивными металлами и неактивными неметаллами образуется сязь:

Ковалентная полярная;
Ионная;
Металлическая;
Ковалентная неполярная

Эталон: 1) P=4

Металлическая связь имеется в соединении:

FeO;
FeCI₃;
Fe;
Fe(OH)₃

Эталон: 3) P=4

Полярной ковалентной связи нет в соединении:

H₂SO₄;
Na₂SO₄;
Na₂SO₃;
Na₂S

Эталон: 4) P=4

В молекуле BF₃ имеются только:

p - связи;
s - связи;
Одна s - и одна p - связь;
Одна s - и две p - связи

Эталон: 2) P=4

Укажите неполярную молекулу с полярными ковалентными связями:

CO;
F₂;
CH₄;
H₂S

Эталон: 3) P=4

Между активными металлами и активными неметаллами образуется связь:

Ковалентная полярная;
Ионная;
Металлическая;
Ковалентная неполярная

Эталон: 2) P=4

Неполярная ковалентная связь имеется в молекуле:

HCI;
NaCI;
SiF₄;
O₂

Эталон: 4) P=4

Водородная связь не образуется между молекулами:

H₂O;
HF;
H₂S;
HCOOH

Эталон: 3) P=4

В молекуле H₂O₂ имеются только:

s - связи;
p -связь;
Одна s - и одна p - связь;
Одна s - и две p - связи

Эталон: 1 P=4

Укажите неполярную молекулу с полярными ковалентными связями:

O₂;
HCI;
SO₂;
CO₂

Эталон: 4) P=4

Определите гибридизацию центрального атома в молекуле SF₆:

Sp;
Sp²;
Sp³;
Sp³d²

Эталон: 2) P=4

Расположение sp² – гибридных орбиталей:

Линейное;
Тригональное;
Тетраэдрическое;
Октаэдрическое

Эталон: 4) P=4

Угол между sp³ – гибридными орбиталями равен:

180^о;
120^о;
109^о28;
90^о

Эталон: 1) P=4

Соединение, орбитали всех атомов углерода которого находятся в sp² – гибридизации:

Хлоропрен;
Изопрен;
Этаналь;
Пентадиен – 1,3

Эталон: 3) P=4

Какую геометрическую форму имеет молекула NF₃?

Тетраэдрическую;
Угловую;
Треугольную;
Пирамидальную

Эталон: 4) P=4

Определите гибридизацию центрального атома в молекуле CO₂:

sp;
sp²;
sp³;
d² sp³

Эталон: 1) P=4

Расположение sp³ – гибридных орбиталей:

Линейное;
Тригональное;
Тетраэдрическое;
Октаэдрическое.

Эталон: 3) P=4

Угол между d² sp³ – гибридными орбиталями равен:

180^о;
120^о;
109^о28;
90^о

Эталон: 4) P=4

Соединение, орбитали всех атомов углерода которого находятся в sp – гибридизации:

Этилен;
Этин;
Пропин;
Этан

Эталон: 2) P=4

Какую геометрическую форму имеет молекула CO₂:

Линейную;
Угловую;
Треугольную;
Пирамидальную

Эталон: 1) P=4

Тематика докладов и рефератов по модулю 7

Плазма – четвертое состояние вещества.
Аморфные вещества в природе, технике, быту.
Грубодисперсные системы, их классификация и использование в профессиональной деятельности.
Косметические гели.
Применение суспензий и эмульсий в строительстве.
Вода как реагент и как среда для химического процесса.
Типы растворов.
Жизнь и деятельность С. Аррениуса.
Вклад отечественных ученных в развитие теории электролитической диссоциации.

Перечень рекомендуемой литературы

Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: 2006.
Шелинский Г.И., Юрова Н.М. Химия. 11 кл. – СПб.: Спец. Литература, 1999.
Бердоносов С.С. Введение в неорганическую химию: Конспект лекций для учащихся хим. кл. с углуб. изуч. химии. – М.: Мирос, 1995.
Химия в формулах. 8-11кл.: Справ. пособие/Авт.-сост. В.В. Еремин. – 2-е изд. – М.: Дрофа, 1998.

8 Модуль «Химические реакции»

Тема 8.1 Классификация химических реакций

Химические реакции – это процессы, при которых одни вещества превращаются в другие. Условная запись химической реакции – химическое уравнение.

Основные типы химических реакций в зависимости от характера протекающего процесса – реакции соединения, разложения, замещения и обмена:

Тип реакции	Пример
Соединения
Разложения
Замещения
обмена

Частный случай реакции обмена – взаимодействие кислот с основаниями с образованием воды – реакции нейтрализации.

В зависимости от теплового эффекта процесса различают экзотермические (с выделением тепла) и эндотермические (с поглощением тепла) реакции. В зависимости от фазового состояния веществ, участвующих в реакции, различают гомогенные и гетерогенные процессы. По признаку обратимости реакции классифицируются на обратимые и необратимые.

Признаками химической реакции считается растворение или образование нерастворимого или малорастворимого вещества, выделение газа, выделение или поглощение тепла, изменение цвета, появление запаха.

Окислительно-восстановительные называют реакции, в результате которых происходит перенос электронов от одних атомов к другим. Так как электронный перенос сопровождается изменением степени окисления, можно рассматривать окислительно–восстановительные как процессы, сопровождающиеся изменением степеней окисления некоторых атомов. Атом или ион, теряющий электроны, называют восстановителем, а процесс потери электронов- окислителем. Атом или ион, приобретающий электроны называют окислением, а процесс присоединения атомом или ионом электронов - восстановлением. В результате реакции окислитель восстанавливается, а восстановитель окисляется.

В качестве примера окислительно-восстановительной реакции рассмотрим взаимодействие оксида меди(II) с аммиаком: Cu O+NH₃®Cu+N₂+H₂O

Расставив степени окисления всех элементов, находим, что в результате реакции степени окисления меняются только у меди и азота:

3Cu⁺²+2N^-3®3Cu⁰+N⁰₂

Cu⁺² (CuO) – окислитель

Другой пример- восстановление оксида железа (III) угарным газом:

-окислитель

- восстановитель.

Окислительно-восстановительные реакции, в которых окислителем и восстановителем является один и тот же элемент, который в начале реакции находится в одной степени окисления , называют диспропорционированием.

К числу таких реакций принадлежит разложение пероксида водорода на воду и кислород:

Обратный случай, когда в результате реакции атомы одного и того же элемента, находящиеся в разных степенях окисления, приобретают одну промежуточную, называют сопропорционированием. Примером служит взаимодействие сернистого газа с сероводородом, приводящее к образованию серы:

Наиболее типичными окислителями являются (неметаллы с высокой электроотрицательностью – галогены, кислород, а так же соединения элементов в высших степенях окисления, такие как (KMnO₄, KNO₃, K₂Cr₂O₇, HNO₃, H₂SO₄ конц.) и восстановители (металлы, соединения в низких степенях окисления – HCl, H2S, SnCl2, FeCl2, CuCl, CrSO4, NH3, CO, некоторые неметаллы – водород, углерод, кремний).

Тема 8.2 Реакции ионного обмена. Гидролиз солей. Электролиз солей.

Реакции ионного обмена являются необратимыми реакциями и проходят до конца при определенных условиях, когда:

в результате реакции образуется мало диссоциирующее вещество – вода;
в результате реакции образуется какое-либо газообразное вещество;
в результате реакции образуется нерастворимое вещество, выпадающее в осадок.

Реакция обмена между ионами соли и молекулами воды с образованием слабого электролита называется гидролизом.

Гидролиз соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой, приводит к связыванию аниона в кислоту, реакция среды в этом случае становиться щелочной (pH>7):

в сокращенной ионной форме

Гидролиз соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой, приводит к связыванию катиона в гидроксид, реакция среды в этом случае становиться кислой (pH>7):

в сокращенной ионной форме

При гидролизе соли, образованной слабым основанием и слабой кислотой, связываются в нерастворимые или малорастворимые соединения как катион, так и анион, реакция обычно необратима, кислотность среды близка к нейтральной, зависит от степени диссоциации обоих образующих соединений:

Многие реакции гидролиза подобных солей необратимы – в случаях образования нерастворимого соединения или газа, удаляющегося из системы.

Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, гидролизу не подвергаются, в растворе существуют в виде ионов.

Кислотность среды – водородный показатель – десятичный логарифм молярной концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком: pH = -Ig C (H⁺). Качественно pH определяется с помощью кислотно-основных индикаторов – веществ, влияющих на окраску определенных интервалах значений pH.

	Цвет индикатора
	В кислой среде	В нейтральной среде	В щелочной среде
Лакмус	Красный	Фиолетовый	Синий
Фенолфталеин	Бесцветный	Бледно-малиновый	Малиновый
Метилоранж	Красный	Бледно-желтый	Желтый

Кислотность растворов солей увеличивается в ряду…

1) KCl, Na₂CO₃

2) CaCl₂, FeCl₃

3) CuSO₄, Na₂SO₄

4) NaCl, KBr

Кислотность растворов обусловлена наличием в них ионов водорода. При растворении соли, образованной сильной кислотой и сильным основанием, реакция среды не изменяется. При растворении соли, образованной слабой кислотой и сильным основанием, часть ионов водорода будет связано кислотным остатком, кислотность среды уменьшиться. При растворении соли, образованной сильной кислотой и слабым основанием, часть гидроксильных ионов будет связываться ионами металлов с образованием оснований, кислотность среды увеличится. Исходя из этого, для ряда солей KCl, Na2CO3 кислотность их растворов уменьшиться, для ряда CaCl₂, FeCl₃3 кислотность увеличиться, для ряда CuSO₄, Na₂SO₄кислотность уменьшиться, для ряда NaCl, KBr кислотность растворов не измениться.

Ответ: 2.

Лакмус изменяет окраску от красной в растворе первой соли к фиолетовой в растворе второй соли для набора …

1) ZnSO₄, K₃PO₄

2) AlCl₃, KСl

3) K₂S, K₂SO₄

4) NaNO₂, NaCl

Лакмус – индикатор, вещество, меняющее свою окраску при изменении кислотности среды. От красной в растворе первой соли к фиолетовой в растворе второй соли он изменит свой цвет, если для первой соли реакция будет кислой, а для второй нейтральной. Повторяя рассуждения предыдущего задания, можно сделать вывод, что это ряд AlCl₃, KСl – в растворе хлорида алюминия среда кислая, так как часть гидроксид-ионов связывается с алюминием, а хлорид калия образован сильной кислотой и сильным основанием и при его растворении кислотность среды не меняется. Проверим остальные предложенные наборы солей. Для солей ZnSO₄ и K₃PO₄ реакция среды измениться с кислой на щелочную, цвет лакмуса, соответственно, с красного на синий; K₂S и K₂SO₄– среда от щелочной измениться до нейтральной, цвет лакмуса – с синего до фиолетового; для солей NaNO₂ и NaCl цвет лакмуса не измениться. Предположение правильное.

Ответ:2

Электролиз растворов и расплавов солей.

Электролизом называют химические реакции, протекающие в растворах и расплавах электролитов под действием электрического тока. Катодом называют электрод, на котором происходит восстановление. При электролизе он заряжен отрицательно. Анодом называют электрод, на котором происходит окисление. При электролизе он заряжен положительно. Электролиз расплавов солей приводит к восстановлению металла на катоде и к окислению аниона кислотного остатка на аноде. Галогенид - ионы на аноде окисляются до простых веществ. В качестве примера рассмотрим электролиз расплава поваренной соли:

Рисунок 2 - Электролиз расплава поваренной соли.

Данный процесс (рис.2) используют в промышленности для получения металлического натрия. Заводской реактор устроен таким образом, что бы выделяющиеся вещества (натрий и хлор) не могли вступить в контакт друг с другом – это приводит к взрыву. Схема промышленного электролизера представлена на рис.3

Рисунок 3 - Схема промышленного электролизера для электролиза поваренной соли.

Анионы кислородсодержащих кислот при электролизе расплавов распадаются на оксид и кислород, а гидроксид – ионы - на воду и кислород:

Эл.ток

4NaOH = 4Na+2H₂O+O₂

При электролизе водных растворов в реакции часто участвуют также и молекулы воды, которые могут выступать как в роли окислителя (за счет атомов водорода в степени окисления +1)

так и в роли восстановителя (за счет кислорода в степени окисления –2)

Выделение водорода происходит при электролизе растворов активных металлов- щелочных, щелочноземельных и алюминия. Если металл , образующий соль, обладает низкой активностью , то при электролизе выделение водорода не наблюдается ,а на катоде образуется металл, например,

Выделение кислорода происходит при прохождении электрического тока через растворы солей кислородсодержащих кислот – нитратов, сульфатов, фосфатов, карбонатов, а также фторидов. При электролизе растворов хлоридов, бромидов, иодидов и сульфидов выделение кислорода не наблюдается, а происходит окисление анионов кислотных остатков, например:

Таким образом, электролиз раствора хлорида натрия приводит к выделению хлора, водорода и образованию гидроксида натрия:

Анод(+)2Cl^--2e^-®Cl₂

Эл.ток

2NaCl+2H2O®Cl2+H2+ 2NaOH.

Анод катод

Электролиз солей, образованных активным металлом и анионом кислородсодержащей кислоты, фактически сводится к разложению воды:

Эл.ток ( )

Анод катод

То же наблюдается и при электролизе растворов щелочей. Электролиз раствора сульфата меди (II) приводит к выделению кислорода , меди и образованию серной кислоты:

Эл.ток

2CuSO₄+2H₂O ® O₂+2H₂SO₄+2Cu

Анод катод

При использовании медного анода происходит растворение анода и выделение меди на катоде - это используется для очистки металла методом электролитического рафинирования. В некоторых случаях материал анода может участвовать в реакции. Такой анод ,называют активным в отличие от инертного, сделанного из графита или платины.

Электролиз растворов солей карбоновых кислот (электролиз по Колбе) приводит к их декарбоксилированию и образованию углеводородов:

Эл.ток

Анод катод

Тема 8.3 Скорость химических реакций, обратимость реакций, химическое равновесие

Скоростью химической реакции называют изменение концентрации одного из реагирующих веществ (или образующихся в процессе реакции) в единицу времени в данном объеме; для гомогенной реакции:

где Δn(B) – изменение количества В, моль, М – реакционный объем, л, Δt – промежуток времени, за который произошло изменение количества вещества, с, – изменение концентрации вещества В, моль/л.

Скорость реакции зависит от концентрации реагирующих веществ. Эта зависимость выражается законом действующих масс: скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, которые равны коэффициентам перед формулами веществ в уравнении реакции. Для реакции аА+bB+dD, протекающей в гомогенной среде, скорость прямой реакции выражением. Для гетерогенных процессов в уравнении в явном виде входят только компоненты, находящиеся в газовой или в жидкой фазе, хотя скорость реакции зависит от величины поверхности раздела фаз.

Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ – это связано с энергией активизации.

С увеличением температуры скорость химической реакции возрастает, это характеризуется температурным коэффициентом реакции: по закону Вант-Гоффа, при увеличении температуры на каждые 10 градусов скорость реакции возрастает в 2-4 раза:

где - температурный коэффициент Вант-Гоффа, который колеблется для разных реакций от 2 до 4.

Скорость реакции в газовой фазе или с участием (при образовании) газообразных веществ зависит от давления, так как возрастание давления эквивалентно повышению концентрации веществ, и наоборот.

Скорость гетерогенных реакций зависит т величины поверхности контакта: скорость реакции можно увеличить, увеличивая площадь поверхности (границы) раздела фаз – взаимодействие железных опилок с соляной кислотой пройдет быстрее, чем взаимодействие единого куска железа той же массы с кислотой той же концентрации.

Скорость реакции зависит от присутствия катализатора. Действие катализатора заключается в уменьшении энергии активации реакции.

Для увеличения скорости реакции в 81 раз (температурный коэффициент реакции равен 3), температуру газообразной смеси следует повысить на…

1) 20ᵒС

2) 30ᵒС

3) 40ᵒС

4) 50ᵒС

При увеличении температуры газообразной смеси на каждые 10ᵒС скорости протекающих в ней реакций увеличиваются в ( - температурный коэффициент реакции, ). Так как, то для увеличения скорости реакции в 81 раз температуру газообразной смеси следует повысить на 40ᵒС.

Ответ: 3.

При увеличении концентрации оксида углерода (II) в 2 раза скорость реакции увеличится

1) в 2 раза

2) в 4 раза

3) в 6 раза

4) в 8 раз

При такой формулировке вопроса речь идет о скорости прямой реакции (не смещении химического равновесия!). Скорость реакции определяется концентрациями газообразных и жидких реагирующих веществ: При увеличении концентрации оксида углерода (II) в 2 раза скорость реакции станет то есть, увеличится в 2 раза.

Ответ: 1

При повышении давления в 5 раз скорость реакции возрастет…

1) в 5 раза

2) в 10 раз

3) в 25 раз

4) в 125 раз

Скорость протекания реакции определяется концентрациями газообразных и жидких реагирующих веществ: Повышение давления в 5 раз равнозначно увеличению концентрации реагирующих веществ в 5 раз. Тогда скорость реакции будет определятся выражением Скорость реакции увеличится в 25 раз.

Ответ: 2

При повышении давления в 3 раза скорость реакции +уменьшиться…

1) в 3 раза

2) в 6 раз

3) в 9 раз

4) в 27 раз

Скорость протекания реакции определяется концентрациями газообразных и жидких реагирующих веществ: Понижение давления в 3 раз равнозначно понижению концентрации реагирующих веществ в 3 раз. Тогда скорость реакции будет определятся выражением Скорость реакции уменьшится в 27 раз.

Ответ: 4

Для обратимых реакций одновременно с прямой реакцией происходит обратная. Когда скорость прямой и обратной реакции равны, говорят о наступлении химического равновесия. Это динамическое равновесие, его можно смещать. Принцип Ле Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, оказать какое-либо воздействие, то в результате протекающих в ней процессов равновесие смеситься таким образом, чтобы оказанное воздействие уменьшить. Например, для реакции синтеза аммиака

вправо равновесие будет сдвигать увеличение концентрации водорода и (или) азота, уменьшение концентрации аммиака (отвод его из зоны реакции), увеличение давления (реакция идет с понижением давления – из 4 молей газообразных реагентов получается 2 моль продукта), понижение температуры (реакция экзотермическая, так как ΔH<0).

Катализаторы и ингибиторы не сдвигают химическое равновесие, так как ускорют или замедляют одновременно и прямую, и обратную реакции.

Равновесие реакции

Смещение равновесия в системе влево вызовет:

повышение температуры, повышение давления;
понижение температуры, понижение давления;
повышение температуры, понижение давления;
понижение температуры, повышение давления.

Химическим равновесием для обратной реакции называется такое состоянии системы, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции. Смещать химическое равновесие можно, изменяя концентрации реагирующих веществ, температуру, давление. Смещение равновесия влево – это в сторону обратной реакции. Поэтому для смещения равновесия влево необходимо понизить температуру и повысить давление.

Ответ: 4

Ослабить гидролиз сульфата меди возможности добавлением…

2)KOH

Гидролиз солей – взаимодействие с водой – обратимая реакция:

Ослабить гидролиз – значит сдвинуть равновесие в сторону исходных веществ. Этому способствует увеличение концентрации продуктов реакции, в данном случае – серной кислоты.

Ответ:3

Задания для лабораторно-практических работ

Лабораторный опыт: «Гидролиз солей»

Задание 1: Налейте в пробирку 2-3мл раствора хлорида алюминия, прилейте к нему 1-2мл раствора сульфида натрия. Какие изменения наблюдаются в растворе? Запах какого вещества ощущается? Объясните наблюдаемые явления и напишите уравнение реакции

Задание 2: Налейте в пробирку 2-4мл раствора хлорида железа (III), присыпьте немного порошка цинка. Наблюдайте выделение пузырьков газа. Объясните это явление и подтвердите необходимыми уравнения реакции.

Задания для самостоятельной работы

Что называют окислением, восстановлением, окислителем, восстановителем?
В каком из веществ сера не может выступать в качестве окислителя?

Na₂SO₄, H₂SO₄, Na₂S, S.

В каких веществах азот способен выступать в качестве восстановителя?

NaNo₃, NH₃, N₂, HNO₃.

В каком из веществ магний не может выступать в качестве окислителя?

Mg2SO₄, MgS, Mg, MgO

В каких веществах хлор способен выступать в качестве окилителя?

NaCLo_3, HCl, CL₂, NaCl.

Расставьте коэффициенты в следующем уравнении реакции. Укажите окислитель и восстановитель:

CaSO₄+H₂ CaS+H₂O

Расставьте коэффициенты в следующем уравнении реакции. Укажите окислитель и восстановитель:

KClO₃+P KCl+P₂O₅

Расставьте коэффициенты в следующем уравнении реакции. Укажите окислитель и восстановитель:

Fe2O3+C Fe+CO.

При электролизе водных растворов каких веществ происходит разложение воды на кислород и водород.

NaCl, CuSO₄, Na₂SO₄, AgNO₃, KNO₃.

При электролизе водных растворов каких веществ происходит разложение воды на кислород и водород.

NaOH, _MgSO4, MgCl₂, CH₃COONNa, KOH

Какие из приведенных реакций являются окислительно–востанновительными.

Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂

FeO+H₂SO₄=FeSO₄+H₂O

2FeCl2+Cl2=2FeCl3

FeCl₂+2NaOH=Fe(OH)₂+2NaCl

Какие из приведенных уравнений являются процессами окисления?

2Cl^-1 – 2e^— Cl₂⁰

S⁺⁴—2e^— S⁺⁶

P⁺³ -- 2e^—P⁺⁵

Cl₂⁰+2e^—2Cl^-1

В каких реакциях водород является окислителем?

2H₂+O₂=2H₂O

2Na+H₂=2NaH

Ca+H₂=CaH₂

3H₂+N₂=2NH₃

В каких реакциях углерод является окислителем?

С+O₂=2H₂O

CaO+3C=CaC2+CO

Ca+2C=CaC2

C+H₂SO₄конц=CO₂+2So₂+2H₂O

При электролизе какого вещества на катоде не происходит выделение водорода?

NaCl, CuCl₂, NaOH, HCl.

Тестовые задания к модулю 8

Какая реакция является окислительно – восстановительной:

Na₂O + H₂O®;
MnO₂ + HBr®;
CaO + CO₂®;
NH₃ + HNO₃®

Эталон: 2) P=4

Какая реакция ионного обмена не протекает до конца в водном растворе:

CuCI₂ + Ba(OH)₂®;
Na₂CO₃+HNO₃®;
Na₂SO₄+HBr®;
HCI+Ca(OH)₂®

Эталон: 3) P=4

Термохимическое уравнение горения ацетилена имеет вид:

C₂H₂ (_газ)+2,50₂(_газ)=H₂O(_газ)+2CO₂(_газ)+1300кДж.

Какое количество теплоты выделится при сгорании 1 м³ (н.у.)

58кДж;
580кДж;
5800кДж;
58000кДж

Эталон: 4) P=4

Отметьте неправильное утверждение. Обратимая химическая реакция:

Протекает в прямом и обратном направлении при одних и тех же условиях;
Приводит к установлению химического равновесия;
В равновесной смеси присутствуют исходные вещества и продукты реакции;
В состоянии равновесия масса исходного вещества в смеси равна массе продуктов реакции

Эталон: 4) P=4

Какое воздействие сместит влево равновесие реакции:

2SO₂(_газ)+O₂(_газ)_¬^®2SO₃(_газ)+Q;

Нагревание;
Введение катализатора;
Добавление О₂;
Удаление SO₃ из реакционной смеси

Эталон: 1) P=4

Укажите правильные характеристики реакции взаимодействия аммиака и кислорода, которая протекает в присутствии платины:

Необратимая, некаталитическая, разложение;
Окислительно – восстановительная, необратимая, экзотермическая;
Каталитическая, эндотермическая, обратимая;
Каталитическая, соединения, без изменения степеней окисления атомов

Эталон: 2) P=4

Отметьте неправильное утверждение:

Один и тот же катализатор может ускорять несколько различных химических реакций;
Одну и ту же реакцию могут ускорять несколько катализаторов различной природы;
Использование катализатора не может изменить продукты реакции;
Ферменты являются биохимическими катализаторами

Эталон: 3) P=4

Укажите коэффициент при окислителе в уравнении окислительно – восстановительной реакции:

Na₂SO₃+KMnO₄+H₂SO₄®Na₂SO₄+K₂SO₄+MnSO₄+H₂O:

Эталон: 2) P=4

Во сколько раз возрастает скорость химической реакции при повышении температуры от 0^оС до 50^оС, если температурный коэффициент реакции равен 2:

Эталон: 3) P=4

Во сколько раз уменьшиться скорость гомогенной химической реакции А+В®С, если концентрацию А уменьшить в 2 раза, а концепцию В уменьшить в 3 раза:

Эталон: 3) P=4

Какая реакция НЕ относится к реакциям замещения:

Взаимодействие соляной кислоты с металлами;
Взаимодействие железа с раствором соли меди;
Взаимодействие спиртов со щелочными металлами;
Гидролиз сахарозы.

Эталон: 4) P=4

Какая реакция ионного обмена не протекает в водном растворе:

NaCI+KNO₃®;
FeCI₂+NaOH®;
CuSO₄+Ba(NO₃)₂®;
KOH+HBr®

Эталон: 1) P=4

Термохимическое уравнение разложения известняка имеет вид:

CaCO_3(тв)®CaO_(тв)+CO_2(г)-178кДж.

Какое количество теплоты необходимо для получения 11,2 кг негашеной извести:

35,6 кДж;
71,2кДж;
17800кДж;
35600кДж

Эталон: 4) P=4

Отметьте неправильное утверждение:

Добавление катализатора смещает равновесие обратимой реакции вправо;
Катализатор ускоряет достижение состояния равновесия обратимой реакции;
Равновесие смещается вправо, если продукт реакции выводится из равновесной смеси;
Равновесие смещается вправо, если исходное вещество добавляется к исходной смеси

Эталон: 1) P=4

Какое воздействие сместит вправо равновесие реакции:

N₂ + O₂_¬^®2NO – Q:

Повышение давления;
Добавление NO;
Нагревание;
Понижение давления

Эталон: 3) P=4

Какой фактор уменьшает скорость гомогенной химической реакции:

Увеличение концентрации одного из исходных веществ;
Увеличение температуры;
Добавление ингибитора;
Добавление катализатора

Эталон: 3) P=4

С какой скоростью (моль/дм³,с) реагирует вещество А, если за 2 с его концентрация уменьшилась от 2,20 до 2,15 моль/дм³.

0,025;
0,25;
0,5;
1,075

Эталон: 1) P=4

Укажите коэффициент перед восстановителем в уравнении окислительно – восстановительной реакции

KNO₂ + KMnO₄ + H₂SO₄® KNO₃ + K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O:

Эталон: 4) P=4

Во сколько раз возрастет скорость химической реакции при повышении температуры от 20^оС до 40^оС, если температурный коэффициент реакций равен 2,5:

2,5;
5;
6,25;
50

Эталон: 3) P=4

Какую реакцию проводят в присутствии катализатора:

Разложение известняка;
Взаимодействие аммиака с хлороводородом;
Получение метанола из синтез – газа;
Получение серной кислоты из серного ангидрита

Эталон: 3) P=4

Укажите реакцию, которая является реакцией соединения и идет без изменения степеней окисления элементов:

S + O₂® SO₂;
2KNO₃® 2KNO₂ + O₂;
SO₂ + H₂O®H₂SO₃;
2AI(OH)₃® AI₂O₃ + 3H₂O

Эталон: 3) P=4

Реакция гидратации:

CH₂=CH₂ + H₂®C₂H₆;
CH₂= CH₂+H₂O®C₂H₅OH;
CH₂=CH₂+Br₂®C₂H₄Br₂;
CH₂=CH₂+HBr®C₂H₅Br

Эталон: 2) P=4

РеакцияC₂H₅Br+NaOH®CH₂=CH₂+NaBr+H₂O – этореакция:

Дегидрирования;
Дегидратация;
Дегалогенирования;
Дегидрогалогенирования

Эталон: 4) P=4

Реакция2AI + Fe₂O₃®2Fe + AI₂O₃:

Замещения;
Обмена;
Присоединения;
Разложения

Эталон: 1) P=4

Реакция, не являющаяся окислительно – восстановительной:

Ca + 2H₂O®Ca(OH)₂+H₂;
CaO+H₂O®Ca(OH)₂;
CaH₂+2HCI®CaCI₂+2H₂;
Ca+2HCI®CaCI₂+H₂

Эталон: 2) P=4

Поставьте коэффициенты в уравнении реакции:

Mg+H₂SO₄® MgSO₄+H₂S+H₂O. Укажите коэффициент перед окислителем

Эталон: 1) P=4

Эндотермическая реакция разложения:

C+H₂O=CO+H₂-Q;
N₂+O₂=2NO-Q;
CaCO₃®CaO+CO₂-Q;
2CO+O₂=2CO₂+Q

Эталон: 3) P=4

Эндотермический процесс:

Конденсация паров воды;
Образование льда из жидкой воды;
Горение водорода;
Плавление льда

Эталон: 4) P=4

Гомогенная реакция:

Fe(_T) + CuSO₄(p-p) = Cu(_T) + FeSO₄(p-p);
NaOH(p-p)+HCI(p-p)=NaCI(p-p) + H₂O(ж);
Zn(_T)+2HCI(p-p)=ZnCI₂(p-p) +H₂(г);
CaCO₃(_T)+2HCI(p-p)=CaCI₂(p-p)+H₂O(ж)+CO₂(г)

Эталон: 2) P=4

КлассифицируйтереакциюNaOH(p-p) + HCI(p-p) = NaCI(p-p) +H₂O(ж) +Qпо следующим пяти признакам:

А) Соединения, Б) замещения, В) разложения, Г) обмена;
Д) Окислительно – восстановительная, Е) не окислительно – восстановительная;
Ж) Экзотермическая, З) эндотермическая;
И) Гомогенная, К) гетерогенная;
Л) Необратимая, М) обратимая.

Ответ дайте в виде последовательности букв, соответствующих цифрам по порядку от 1 до 5.

БЕЖИМ 2) ГЕЖИЛ 3) ГДЖИЛ 4) ГЕЗИЛ

Эталон: 2) P=4

Укажите реакцию, которая является реакцией разложения и окислительно – восстановительной реакцией:

S + O₂®SO₂;
2KNO₃®2KNO₂+O₂;
SO₂+H₂O®H₂SO₃;
2AI(OH)₃®AI₂O₃+3H₂O

Эталон: 2) P=4

Реакция гидрогалогенирования:

CH₂=CH₂ + H₂®C₂H₆;
CH₂= CH₂+H₂O®C₂H₅OH;
CH₂=CH₂+Br₂®C₂H₄Br₂;
CH₂=CH₂+HBr®C₂H₅Br

Эталон: 4) P=4

Реакция C₂H₆®C₂H₂+H₂– это реакция:

Дегидрирования;
Дегидратация;
Дегалогенирования;
Дегидрогалогенирования

Эталон: 1) P=4

Реакция Fe+CuSO₄®Cu+FeSO₄:

Присоединения;
Разложения;
Замещения;
Обмена

Эталон: 3) P=4

Реакция, не являющаяся окислительно – восстановительной:

H₂O+SO₃®H₂SO₄;
2Na+2H₂O®2NaOH+H₂;
CH₄+CI₂®CH₃CI+HCI;
2Mg+O₂®2MgO

Эталон: 1) P=4

Поставьте коэффициент в уравнение реакции:

AI+HNO₃®AI(NO₃)₃+NH₄NO₃+H₂O:

Укажите коэффициент перед восстановителем:

Эталон: 3) P=4

Экзотермическая реакция соединения:

S+2HI=I₂+H₂S+Q;
H₂+I₂=2HI-Q
2Na+2H₂O=2NaOH+H₂+Q;
C₂H₄+H₂=C2H₆+Q

Эталон: 4) P=4

Экзотермический процесс:

Кипение воды;
Горение метана;
Обжиг известняка;
Плавление льда

Эталон: 2) P=4

Гетерогенная реакция:

CH₄(г)+2O₂(г)=CO₂(г)+2H₂O(г);
NaOH(р-р)+HCI(р-р)=NaCI(р-р)+H₂O(ж);
Zn(т)+2HCI(р-р)=ZnCI₂(р-р)+H₂(г);
H₂(г)+CI(г)=2HCI(г)

Эталон: 3) P=4

Классифицируйте реакцию H₂(г)+I₂(т)_¬^®2HI(г)-Qпо следующим признакам:

А) Соединения, Б) замещения, В) разложения, Г) обмена;
Д) Окислительно – восстановительная, Е) не окислительно – восстановительная;
Ж) Экзотермическая, З) эндотермическая;
И) Гомогенная, К) гетерогенная;
Л) Необратимая, М) обратимая.

Ответ дайте в виде последовательности букв, соответствующих цифрам по порядку от 1 до 5:

АДЖКМ 2) АЕЗКМ 3) АДЗКМ 4) АЕЗИМ

Эталон: 3) P=4

Укажите реакцию, которая является реакцией соединения и окислительно – восстановительной реакцией:

S+O₂®SO₂;
2KNO₃®2KNO₂+O₂;
SO₂+H₂O®H₂SO₃;
2AI (OH)₃®AI₂O₃+3H₂O

Эталон: 1) P=4

Реакция галогенирования:

1)CH₂=CH₂ + H₂®C₂H₆;

2) CH₂= CH₂+H₂O®C₂H₅OH;

3) CH₂=CH₂+Br₂®C₂H₄Br₂;

4) CH₂=CH₂+HBr®C₂H₅Br

Эталон: 3) P=4

РеакцияC₂H₅OH®CH₂=CH₂+H₂O – это реакция:
- Дегидрирования;
- Дегидратации;
- Дегалогенирования;
- Дегидрогалогенирования

Эталон: 2) P=4

РеакцияNH₄CI+AgNO₃®NH₄NO₃+AgCI¯
- Присоединения;
- Разложения;
- Замещения;
- Обмена

Эталон: 4) P=4

Реакция не являющаяся октслительно – восстановительной:
- Fe + 2HCI®FeCI₂+H₂;
- 2Fe + 3CI₂® 2FeCI₃;
- 2Fe(OH)₃®Fe₂O₃+3H₂O;
- Fe+CuSO₄®Cu+FeSO₄

Эталон: 3) P=4

Поставьте коэффициенты в уравнении реакции:

Zn+H₂SO₄→ZnSO₄+S+H₂O

Укажите коэффициенты перед восстановителем

Эталон: 4) P=4

Эндотермическая реакция соединения:
- C+H₂O=CO+H₂-Q;
- N₂+O₂=2NO-Q;
- 2CO+O₂=2CO₂+Q;
- CaCO₃=CaO+CO₂-Q

Эталон: 2) P=4

Экзотермический процесс:
- Конденсация паров йода;
- Кипение воды;
- Обжиг известняка;
- Плавление льда

Эталон: 1) P=4

Гетерогенная реакция:
- CH₄(г)+2O₂(г)=CO₂(г)+2H₂O(г);
- NaOH(р-р)+HCI(р-р)=NaCI(р-р)+H₂O(ж);
- H₂(г)+CI(г)=2HCI(г);
- CaCO₃(т)+2HCI(р-р)=CaCI₂(р-р)+H₂O(ж)+CO₂(г)

Эталон: 4) P=4

Классифицируйте реакцию:

3H₂(г) + N₂(г)_¬^®2NH(г) + Q

По следующим пяти признакам:

А) Соединения, Б) замещения, В) разложения. Г) Обмена;
Д) Окислительно – восстановительная, Е) не окислительно – восстановительная;
Ж) Экзотермическая, З) эндотермическая;
И) Гомогенная, К) гетерогенная;
Л) Необратимая, М) обратимая

Ответ дайте в виде последовательности букв, соответствующих цифрам по порядку от 1 до 5.

АДЖИМ 2) АЕЖИЛ 3) БДЖИМ 4) АЕЖИМ

Эталон: 1) P=4

Тематика докладов и рефератов по модулю 8

Электролиз растворов электролитов.
Электролиз расплавов электролитов.
Практическое применение электролиза: рафинирование, гальванопластика, гальваностегия.
История получения и производства алюминия.
Электролитическое получение и рафинирование меди.

Перечень рекомендуемой литературы

Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: 2006.
Шелинский Г.И., Юрова Н.М. Химия. 11 кл. – СПб.: Спец. Литература, 1999.
Бердоносов С.С. Введение в неорганическую химию: Конспект лекций для учащихся хим. кл. с углуб. изуч. химии. – М.: Мирос, 1995.
Химия в формулах. 8-11кл.: Справ. пособие/Авт.-сост. В.В. Еремин. – 2-е изд. – М.: Дрофа, 1998.
Леенсон И.А. Почему и как идут химические реакции. – М.:Мирос, 1995.
Зуева М.В. Растворы и процессы, в них происходящие. – М.: Лист, 1999.

9 Модуль «Металлы»

Металлы в Периодической таблице химических элементов Д.И. Менднлеева расположены слева и внизу относительно диагонали В – At в главных подгруппах, а также справа и вверху в побочных подгруппах. Металы первой группы – щелочные, второй – щелочно-земельные (кроме Be и Mg). Между основными металлами и неметалами расположены амфотерные металлы, соединения которых проявляют как кислотные, так и основные свойства. Неметаллов в природе известно около 20, остальные элементы – металлы. На внешнем энергетическом уровне металлы имеют 1-3 электрона, их количество обычно соответствует валентности металлов в соединениях. Способность атомов отдавать электроны и металлические свойства элементов по периоду уменьшаются, по подгруппе – увеличиваются с ростом порядкового номера элемента. Вступая в реакции, металлы обычно отдают свои валентные электроны, являясь восстановителями. Поэтому они реагируют с кислородом и другими неметаллами (окислителями), с кислотами-окислителями, с солями, содержащими менее активный металл, с водой (щелочные и щелочноземельные достаточно легко, большинство остальных – при высокой температуре). Со щелочами реагируют амфотерные металлы – образуются комплексные соединения металлов и водород.

Тема 9.1. Щелочные металлы, их соединения

Щелочные металлы расположены в главной подгруппе первой группы Периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева – Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Все металлы имеют 1 электрон на внешнем энергетическом уровне, малую электроотрицательность, относительно небольшую энергию ионизации.

С увеличением радиуса атома усиливаются восстановительные свойства – при взаимодействии с кислородом рубидий и цезий самовоспламеняются (образуются надпероксиды RbO₂), натрий и калий образуют пероксиды (Na₂O₂), литий образует оксид Li₂O.

С галогенами взаимодействие происходит с выделением большого количества тепла с образованием галогенидов металлов; с серой, азотом, водородом и другими неметаллами реакция происходит при нагревании с образованием сульфидов, нитридов, гидридов. Все щелочные металлы активно взаимодействуют с водой с выделением водорода. Аналогично происходит реакция с хлороводородной и разбавленной серной кислотами. Концентрированную серную кислоту щелочные металлы восстанавливают до сероводорода. При взаимодействии с азотной кислотой образуется ряд азотсодержащих продуктов. Щелочные металлы восстанавливают многие другие металлы из расплавов солей (эта реакция используется для получения некоторых металлов).

Получают щелочные металлы металлы (натрий, калий, литий) электролизом расплавов соответствующих хлоридов. Кроме того, калий можно получить действием натрия на хлорид калия, литий – при взаимодействии оксида лития с алюминием.

Важнейшие соединения щелочных металлов – оксиды, гидроксиды, соли (тривиальные названия приведены в таблице, они применяются достаточно широко).

NaOH	Едкий натр, каустическая сода
NaCl	Повареная соль, каменная соль, галит
Na₂CO₃	Кальценированная сода
NaHCO₃	Питьевая сода
Na₂CO₃ · 10H₂O	Кристаллическая сода
Na₂SO₄ · 10H₂O	Глауберова соль
NaNo₃	Чилийская селитра
Na₃[AlF₆]	Криолит
Na₂B₄O₇ · 10H₂O	Бура
KOH	Едкое кали
K₂CO₃	Поташ
KCl	Сильвин
KCl · NaCl	Сильвинит

Оксиды натрия и калия получают при восстановлении пероксида или гидроксида металлом. Гидроксиды образуются при взаимодействии металлов или их оксидов с водой, в промышленности их получают электролизом растворов соответствующих хлоридов. Натрий и калий образуют соли почти со всеми известными кислотами, большинство солей хорошо растворяется в воде. Сильвин и сильвинит – широко используемые калийные удобрения.

Качественные реакции на ионы щелочных металлов – соли натрия окрашивают пламя газовой горелки в желтый цвет, соли калия – в фиолетовый, лития – в карминово-красный.

Гидроксид калия в растворе реагирует по отдельности с веществами…
HNO₃, CuO, KNO₃
2) Zn, Ca(OH)₂, SO₂

3) Al, Zn(OH)₂, KH₂PO₄

4) CO₂, KHCO₃,CaO

KOH – это растворимое основание, поэтому:

В 1-ом ряду он не реагирует с CuOH (основной оксид) и KNO₃ (не происходит связывания ионов);

Во 2-ом ряду – с Ca(OH)₂ (основание);

В 4-ом ряду – с CaO (основной оксид).

Остаются вещества третьего набора. Составим уравнения реакций.

2KOH + 2Al + 2 H₂O → 2K[Al(OH)₄] +3H₂↑

2KOH + Zn(OH)₂ → K₂[Zn(OH)₄]

2KOH + KH₂PO₄ → K₃PO₄ + 2H₂O.

Решение верное. Ответ: 3.

Для цепочки превращений:

Na → NaOH → Na₂SO₄ → NaCl → NaNO₃

Реактивами соответсвенно будут…

O₂, CuSO₄, BaCl₂, AgNO₃
H₂O, CuSO₄, BaCl₂, AgNO₃
H₂O, K₂SO₄, NH₄Cl, AgNO₃
H₂O, BaSO₄, NH₄Cl, KNO₃

Первая реакция – взаимодействие металла с водой:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑

Для следующих реакций необходимо обеспечить вывод «ненужных» ионов из зоны реакции в виде нерастворимых соединений, так как все соли натрия (и калия) растворимы и будут оставаться в растворе. Возможно протекание следующих реакций:

NaOH + CuSO₄ → Na₂SO₄ + Cu(OH)₂↓

Na₂SO₄ + BaCl₂ → 2NaCl +BaSO₄↓

NaCl + AgNO₃ → NaNO₃+ AgCl↓.

Правильно перечислины реагенты во втором наборе веществ.

Ответ: 2

Сумма коэффициентов в реакции взаимодействия натрия с разбавленной серной кислотой:
12 2) 18 3) 22 4) 24

Концентрированную серную кислоту щелочные металлы восстанавливают преимущественно до сероводорода:

Na + H₂SO₄ → Na₂SO₄+ H₂S↑ + H₂O.

Применяя метод полуреакций, определяем коэффициенты.

Na⁰ + 1e^- → Na⁺8

SO₄^2-+10H⁺ + 8e^- → H₂S + 4H₂O 1

8Na⁰ + SO₄^2- +10H⁺ → 8Na⁺ + H₂S + 4H₂O

8Na +5H₂SO₄ = 4Na₂SO₄ + H₂S↑ +4H₂O.

Сумма коэффициентов – 8 + 5 + 4 + 1 + 4 = 22. Ответ: 3.

Тема 9.2. Щелочноземельные металлы, их соединения

В главной подгруппе второй группы Периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева расположены бериллий, магний и щелочноземельные металлы - кальций, стронций, барий, радий. на внешнем энергетическом уровне они имеют по 2 электрона, в соединениях обычно проявляют степень окисления +2. С возрастанием радиуса атома усиливаются металлические свойства, возрастают восстановительные свойства элементов. Все металлы являются химически активными, кальций и магний - сильные восстановители.

3BeO · Al₂O₃ · 6SiO₂	Берилл (изумруд, аквамарин)
MgCO₃	Магнезит
MgCO₃ · CaCO₃	Доломит
KCl · MgCl₂ · 6H₂O	Карналлит
MgCl₂ · 6H₂O	Бишофит
CaCO₃	Кальцит (известняк, мел, мрамор)
CaSO₄ · 2H₂O	Гипс
CaF₂	Флюорит
3Ca₃(PO₄)₂ · CaF₂	Фторапатит
CaO	Негашенная известь
Ca(OH)₂	Гашенная известь
MgO	Жженая магнезия

В природе встречаются в виде соединений - минералов, соединения магния содержатся в морской воде.

Все металлы этой подгруппы легко взаимодействуют с кислородом, серой, галогенами, водородом, азотом, углеродом, кремнием и другими неметаллами (некоторые реакции идут при нагревании), все (кроме бериллия) могут восстанавливать многие металлы из их оксидов и солей.

Бериллий и магний - только при нагревании, остальные металлы активно реагируют с водой при обычных условиях с образованием гидроксидов. Оксиды и гидроксиды магния и щелочноземельных металлов проявляют основные свойства. Гидроксиды щелочноземельных металлов растворимы в воде - являются щелочами. Бериллий и его соединения проявляют амфотерные свойства.

Качественная реакция для иона бария - при взаимодействии с анионом серной кислоты выпадение белого осадка, нерастворимого в кислотах (BaSO₄). Соединения металлов окрашивают пламя газовой горелки: кальций - в кирпично-красный цвет, стронций - в карминово-красный, барий - в желто-зеленый.

Получают элементы II группы преимущественно электролизом расплавов солей (хлоридов), реже - термическим восстановлением их соединений (более активным металлом или активированным углем).

Применяют магний и кальций в металлургии как восстановители при получении других металлов, в строительстве - кальций в виде гашенной и негашенной извести. Карбид кальция - реагент для получения ацетилена.

Наличие в воде соединений кальция и магния обуславливает жесткость воды. В жесткой воде плохо мылится мыло («качественная реакция»), при нагреве и кипячении такой воды образуется накипь. Временную – карбонатную – жесткость (Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂, Fe(HCO₃)₂) ликвидируют кипячением:

Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O

при добавлении соды.

Постоянную – некарбонатную – жесткость (CaCl₂, CaSO₄, MgCl₂, MgSO₄ и др.) удаляют путем добавления соды:

CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↑ + 2NaCl.

Свойства гидроксидов, образованных металлами главной подгруппы II группы, при увеличении заряда ядра атома изменяются следующим образом:
Щелочь → нерастворимое основание → амфотерный гидроксид
Амфотерный гидроксид → нерастворимое основание → щелочь
Кислота → амфотерный гидроксид → щелочь
основание → амфотерный гидроксид → кислота
Гидроксид бериллия проявляет амфотерные свойства, гидроксид магния является малорастворимым веществом, гидроксиды щелочноземельных металлов умеренно растворимы в воде – являются щелочами. Наиболее верная формулировка ответа - амфотерный гидроксид → нерастворимое основание → щелочь.

Ответ: 2.

Тема 9.3. Переходные металлы, их соединения

Главная подгруппа третьей группы начинается неметаллом – бором. Алюминий, галлий и индий – амфотерные металлы, таллий – металл. На внешнем энергетическом уровне они имеют 3 электрона – 2s-электрона и 1p-электрон. Свободные p-орбитали, достаточно близкие по энергии, позволяют электронам легко переходить в возбужденное состояние и в соединениях атомы прявляют степень окисления +3 (для таллия характерна также +1).

Алюминий (Al)

Алюминий – элемент 3-го периода и IIIА-группы Периодической системы, порядковый номер 13. Электронная формула атома [₁₃Al]3s²3p¹, степени окисления +III и 0.

По электроотрицательности (1,47) одинаков с бериллием, проявляет амфотерные (Кислотные и основные) свойства. В соединениях может находиться в составе катионов и анионов.

В природе – четвертый по химической распространенности элемент (первый среди металлов), находится в химически связанном состоянии.

Серебристо-белый, блестящий, легкий и пластичный металл. На воздухе покрывается матовой защитной пленкой Al₂O₃, весьма устойчивой и защищающей металл от коррозии; пассивируется в воде и концентрированной HNO₃ (образование той же оксидной пленки).

Реакционноспособный, сгорает на воздухе, при комнатной температуре реагирует с галогенами Cl₂, Br₂ и I₂, при нагревании – с фтором, серой:

4Al(порошок) + 3O₂(воздух) = 2Al₂O₃ (700⁰C)

2Al(порошок) + 3E₂ = 2AlE₃ (25⁰C, E = Cl, Br)

2Al(порошок) + 3I₂ = 2AlI₃(25⁰C, кат. – капля H₂O)

2Al + 3F₂ = 2AlF₃ (600⁰C)

2Al + 3S = Al₂S₃ (150-200⁰C)

Алюминий восстанавливает другие металлы из их оксидов (промышленно важный метод – алюминотермия):

8Al + 3(Fe^IIFe^III₂)O₄ = 4Al₂O₃ + 9Fe (> 2000⁰C)

термитная смесь

Амальгамированный алюминий, т.е. очищенный от оксидно пленки, энергично и с большим экзо-эффектом реагирует с водой:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃↓ + 3H₂↑ + 836кДж

Алюминий – сильный (типичный) восстановитель, в ряду напряжений стоит значительно левее водорода; вытесняет водород из разбавленных кислот HCl и H₂SO₄:

2Al + 6H⁺ = 2Al³⁺+ 3H₂↑

и, проявляя амфотерность, из концентрированного раствора щелочей (окислитель – вода):

2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑ (80⁰C)

Реагирует со щелочами в расплаве (также демонстрируя амфотерные свойства):

2Al + 6NaOH_(T)= 2NaAlO₂ + 3H₂ + 2Na₂O (450⁰C)

Взаимодействует с разбавленной азотной кислотой:

Al + 4HNO₃(разб.) = Al(NO₃)₃ + NO↑ + 2H₂O

и восстанавливает N^V до N^-^III в реакциях с очень разбавленной азотной кислотой и ее солями:

8Al + 18H₂O + 5KOH + 3 KNO₃ = 8K[Al(OH)₄] + 3NH₃↑ (кипячение)

(движущей силой этих реакций служит промежуточное выделение атомарного водорода H⁰, а во второй реакции – также и образование устойчивого гидроксокомплекса [Al(OH)₄]^-).

Получение алюминия в промышленности – электролиз Al₂O₃в расплаве криолита Na₃[AlF₆] при 950⁰С:

электролиз

2AlO₃ = 4Al³⁺+ 6O^2- 2 Al + 3O₂↑

Применяется как реагент в алюминотермии для получения редких металлов и термитной сварке стальных конструкций. Алюминий – важнейший конструкционный материал, основа легких коррозионо-стойких сплавов (с магнием – дуралюмин, или дюраль, с медью – желтая алюминиевая бронза, из которой чеканят мелкую разменную монету). Чистый албминий в больших количествах идет на изготовление посуды и электрических проводов.

Реакция среды при гидролизе сульфата алюминия

1)кислая 3)щелочная

2)нейтральная 4)соль гидролизу не подвергается

В водных растворах алюминиевые соли сильных кислот подвергаются гидролизу по схеме:

Al₂(SO₄)₃ → 2Al³⁺ + 3SO₄^2-,

Реакция среды в этих растворах кислая. Ответ: 1.

Химия элементов побочных групп

Элементы побочных подгрупп – металлы, у которых на внешнем энергетическом уровне находится 1-2 валентных электрона и происходит заполнение d- или f-подуровней, электроны которых также могут участвовать в образовании химической связи. Поэтому многие металлы побочных подгрупп могут проявлять в соединениях различные степени окисления, образовывать комплексные соединения.

Медь

Медь – химически малоактивный металл, не реагирует с водой, растворами щелочей и кислот. Характерные степени окисления - +1,+2. С кислородом взаимодействует при нагревании. Взаимодействует с кислотами, являющимеся сильными окислителями (азотной, концентрированной серной). Во влажной атмосфере, содержащей углекислый газ, поверхность меди покрывается обычно налетом основного карбоната меди Cu(OH)₂· CuCO₃(малахит).

Оксид меди (II) – вещество черного цвета, его получают сжиганием меди или нагреванием гидроксида. Гидроксид меди (II) – малорастворимый порошок голубого цвета, проявляет очень слабые основные свойства. Для меди (II) характерно образование комплексных ионов. Сульфат меди (II) – вещество белого цвета, а гидрат сульфата меди (II) – CuSO₄· 5H₂O (медный купорос) – имеет ярко-синюю окраску.

Соединения меди (I) малоустойчивы, легко окисляются до соединений меди (II), подвергаются диспропорционированию.

Образование налета малахита на медных статуях происходит под действием…

1)O₂ 2)O₂ + CO₂ + H₂O

3)CO₂+ H₂O 4)O₂ + CO₂

Окисление меди до малахита происходит по реакции:

Cu + O₂ + CO₂ + H₂O = Cu(OH)₂ · CuCO₃Ответ: 2.

Коррозия металлов

Коррозией называют разрушение металлов и сплавов под действием окружающей среды. При этом атомы металла из свободного состояния превращаются в положительно заряженные ионы, то есть претерпевают окисление. Окислителем часто является кислород воздуха.

Различают два основных вида коррозии – химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия происходит при взаимодействии металлов с сухими газами или жидкостями-неэлектролитами (бензином, маслом). Электрохимическая коррозия металлов происходит под действием растворов электролитов, которое сопровождается возникновением электрического тока. Электрохимическая коррозия железа (ржавление железа) приводит к окислению атомов железа кислородом воздуха.

Хотя ржавчина не имеет определенного состава, ее условно записывают в виде гидроксида железа (III).

В результате коррозии механические свойства и внешний вид изделия заметно ухудшаются, и оно рано или поздно приходит в негодность.

Задания для лабораторно-практических работ

Лабораторный опыт: Осуществите практически следующие превращения:

Задание 1: Железо ® Хлорид железа (II) ® Гидроксид железа (II) ® Гидроксид железа (III) ® Нитрат железа (III)

Задание 2: Алюминий ® Хлорид алюминия ® Гидроксид алюминия ® Алюминат натрия Сульфат алюминия

Практическое занятие

Задание 1: Дана смесь, состоящая из хлорида калия и сульфатат железа (III) . Проделайте опыты, при помощи которых можно определить хлорид – ионы и ионы железа. Напишите уравнения соответствующих реакций

Задание 2: Выданы вещества: сульфат меди, карбонат магния, гидроксид натрия, железо, соляная кислота, хлорид железа (III). Пользуясь этими веществами, получите:

а) гидроксид железа (III)

б) гидроксид магния

в) медь

Составьте уравнение реакций проделанных вами опытов

Задания для самостоятельной работы

Какие из перечисленных металлов: калий, железо, цинк, серебро, ртуть – реагируют (а) с водой, (б) с соляной кислотой, (в) с раствором сульфата меди(II)?
Назовите металл, который не реагирует с разбавленными кислотами , но способен вытеснить серебро из раствора нитрата серебра.
Какой из металлов наиболее энергично взаимодействует с водой: натрий, калий, кальций, алюминий?
Предложите способ получения гидроксида натрия из натрия.
Назовите металл, с помощью которого можно получить хром из оксида хрома(III) .Запишите уравнение реакции.
Какой из металлов: железо, алюминий, медь, магний – реагирует с водным раствором гидроксила натрия?
Какой из металлов: калий, кальций, цинк, литий – самовоспламеняется при хранение на воздухе?
Какой из металлов: железо, натрий, магний, цинк – легко режется ножом?
Какой из металлов : медь, вольфрам, алюминий, калий – наиболее распространен в природе?
Какой из элементов: кальций, хлор, натрий, медь,фтор – встречается в природе в фороме простого вещества?
Запишите уравнения реакций, соответсвующие схеме превращений

Al – AlCl₃ - X - Al₂O₃

Запишите уравнения реакций, соответствующие схеме превращений

Mg – MgS – X - MgO

Назовите вещество Х

Запишите уравнения реакций, соответствующие схеме превращений

FeS Fe₂O₃ X Fe(OH)₃

Запишите уравнения реакций, соответствующие схеме превращений
Na NaOH X NaNO₃

Тестовые задания к модулю 9

В каком ряду указаны элементы-металлы:

Al, Bi, Po;
Ni, P, Pt;
K, Cu, S;
B, Se, Be

Эталон: 1) P=4

Отметьте неправильное утверждение. В ряду металлов Li – Na–K:

Растут радиусы атомов;
Уменьшаются энергии ионизации атомов;
Падает химическая активность при взаимодействии с кислородом;
Увеличивается химическая активность при взаимодействии с водой

Эталон: 3) P=4

Дайте определение методу магнийтермии:

Разложение соединений магния при нагревании;
Получение магния из соединений;
Горение магния;
Использование магния в качестве восстановителя

Эталон: 4) P=4

Укажите реакцию, в результате которой может быть получен натрий:

Электролиз водного раствора NaBr;
Электролиз расплава NaCl;
Электролиз водного раствора NaOH;
Взаимодействие водного раствора NaCl с металлическим калием

Эталон: 2) P=4

Ионы какого металла обуславливают жесткость воды:

Эталон: 1) P=4

С какими веществами не реагируют щелочные металлы:

Метанол;
Фенол;
Октан;
Азот

Эталон: 3) P=4

В состав какого соединения входит калий:

Поташ;
Боксит;
Аммофос;
Пирит

Эталон: 1) P=4

Соединения какого металла проявляют амфотерные свойства:

Эталон: 4) P=4

С какой кислотой алюминий не реагирует в обычных условиях:

H₂SO_{4 (разб);}
HI;
HNO_{3 (разб)};
H₂SO_4(конц)

Эталон: 4) P=4

Укажите формулу пероксида металла:

CaO;
BaO₂;
PbO₂;
K₂O

Эталон: 2) P=4

Какие свойства присуще металлам? Отметьте неправильное утверждение:

Положительные степени окисления в соединениях;
Восстановительные свойства;
Высокие значения электроотрицательности;
Образование химической связи в простых веществах посредством общего электронного облака

Эталон: 3) P=4

Какой металл встречается в природе в свободном виде:

Эталон: 3) P=4

Каким методом получают алюминий из глинозема:

Восстановлением водорода;
Восстановлением углеродом;
Электролизом расплава;
Термическим разложением

Эталон: 3) P=4

Какой металл не взаимодействует с водой:

Эталон: 4) P=4

Укажите пару металлов, наиболее близких по химическим свойствам:

Li и Na;
Li и Be;
Rbи Ag;
Rbи Cs

Эталон: 4) P=4

В состав какого вещества входит алюминий:

Фосфорит;
Корунд;
Сильвинит;
Доломит

Эталон: 2) P=4

Как называются продукты, образующиеся при непосредственном взаимодействии щелочных металлов с углеродом и кремнием:

Карбонаты и силикаты;
Карбиды и силициды;
Карборунды и кремнеземы;
Карбины и силаны

Эталон: 2) P=4

Какой металлический элемент имеет наибольшую массовую долю в организме человека:

Калий;
Магний;
Алюминий;
Кальций

Эталон: 4) P=4

Укажите промышленный способ получения металлического кальция:

Электролиз раствора CaCl₂;
Электролиз расплава CaCl₂;
Действие алюминия на раствор СaCl₂;
Спекание СаО с углем

Эталон: 2) P=4

Металлические элементы являются:

Только s- элементами;
Только p- элементами;
Только s- и p- элементами;
s-, p-, d- и f- элементами

Эталон: 4) P=4

какие вещества образуются при растворении Fe₃O₄в соляной кислоте:

FeCl₂и FeCl₃;
FeCl₃и H₂;
FeCl₂и Cl₂;
FeCl₂и Н₂

Эталон: 1) P=4

Какой металл не взаимодействует с разбавленной серной кислотой:

Эталон: 1) P=4

Укажите пару амфотерных оксидов металлов:

MnOи ZnO;
CrO₃ и TiO;
Cu₂ O и NiO;
Cr₂O₃и Al₂O₃

Эталон: 4) P=4

Какая группа веществ используется как восстановители при получении металлов из оксидов:

C, SO₂, Kl;
Ca, I₂, S;
Al, CO, H₂;
Hl, Zn, Si

Эталон: 3) P=4

Укажите металл, являющийся d- элементом:

Эталон: 3) P=4

Какая группа металлов взаимодействует с разбавленной серной кислотой:

Цинк, серебро, золото;
Медь, олово, хром;
Железо, кальций, алюминий;
Платина, никель, магний

Эталон: 3) P=4

Какое природное вещество используется для получения железа:

Доломит;
Магнетит;
Малахит;
Боксид

Эталон: 2) P=4

Какое физическое свойство не присуще металлическому золоту:

Пластичность;
Высокая электропроводность;
Ковкость;
Серебристо-белый цвет

Эталон: 4) P=4

С каким веществом взаимодействует медь в обычных условиях:

FeSO₄;
HCl;
HNO₃;
H₂O

Эталон: 3) P=4

Какое соединение металла имеет голубую окраску:

CuSO₄×5H₂O;
K₂Cr₂O₇;
Fe (OH)₃;
KMnO₄

Эталон: 1) P=4

В каком соединении степень окисления металла равна + 3:

Na[Al (OH)₄];
NiSO₄;
MnO₂;
TiO

Эталон: 1) P=4

Какой металл используется для получения легких сплавов:

Медь;
Алюминий;
Железо;
Цинк

Эталон: 2) P=4

Укажите металлы, входящие в состав нержавеющей стали:

Железо, хром;
Вольфрам, молибден;
Железо, марганец;
Цинк, медь

Эталон: 1) P=4

Какой металл обладает наибольшей электропроводностью:

Железо;
Серебро;
Молибден;
Кальций

Эталон: 2) P=4

Укажите металл с наименьшей температурой плавления:

Эталон: 3) P=4

Какой металлический элемент входит в состав гемоглобина:

Эталон: 4) P=4

Какой металл относят к благородным металлам:

Серебро;
Рубидий;
Платина;
Хром

Эталон: 3) P=4

Какой металл не взаимодействует с азотной кислотой:

Эталон: 4) P=4

С какими веществами взаимодействует цинк:

Cu SO₄, H₂;
S, HBr;
HCl, CaO;
HNO₃, NaCl

Эталон: 2) P=4

Укажите сплав на основе железа:

Латунь;
Чугун;
Бронза;
Дюралюминий

Эталон: 2) P=4

Все элементы являются металлами:

K, Mn, F, Cu;
Se, Co, Al, Zn;
Sn, Ba, He, Sr;
Hg, Li, Ag, Mo

Эталон: 4) P=4

Электронное строение внешней оболочки металла:

1s²;
3s²3p¹;
2s²2p³;
3d¹⁰4s²4p⁵

Эталон: 2) P=4

Благородными металлами являются:

Ca, K, Na, Mg;
Fe, Co, Zn, Mo;
Ag, Pd, Pt, Au;
Sc, Y, La,Ce

Эталон: 3) P=4

Самый легкий металл:

Эталон: 1) P=4

Уменьшению электроотрицательности в ряду сходных элементов, как правило, соответствует увеличение:

Силы высших кислородных кислот;
Неметаллических свойств;
Энергии ионизации атома;
Металлических свойств

Эталон: 4) P=4

Не реагирует с водой даже при нагревании:

Эталон: 2) P=4

Хуже принимает электроны:

Mn²⁺;
Zn²⁺;
Mg²⁺;
Fe²⁺

Эталон: 3) P=4

Железо вытесняет водород из:

H₂SO_{4 (разб)};
H₂SO_{4 (конц)};
HNO_3(разб);
HNO_{3 (конц)}

Эталон: 1) P=4

Определите состав смеси двух металлов А и Б, которая частично растворяется в растворе соляной кислоты и полностью в концентрированном растворе серной кислоты на холоду:

Al, Cu;
Al, Zn;
Zn, Mg;
Mg, Cu

Эталон: 4) P=4

Цинковую пластину массой 16,7 г поместили в раствор сульфата никеля (II). Определите массу выделившегося на пластинке никеля, если масса пластинки стала равной 15,5г:

5,9 г;
11,8 г;
17,7 г;
23,6 г

Эталон: 2) P=4

Тематика докладов и рефератов по модулю 9

Аллотропия металлов.
Роль металлов в истории человеческой цивилизации.
История отечественной черной металлургии.
История отечественной цветной металлургии.
Современное металлургическое производство.
Роль металлов и сплавов в научно-техническом прогрессе.
Коррозия металлов и способы защиты от нее.

Перечень рекомендуемой литературы

Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: 2004.
Шелинский Г.И., Юрова Н.М. Химия. 11 кл. – СПб.: Спец. Литература, 2000.
Бердоносов С.С. Введение в неорганическую химию: Конспект лекций для учащихся хим. кл. с углуб. изуч. химии. – М.: Мирос, 1995.
Химия в формулах. 8-11кл.: Справ. пособие/Авт.-сост. В.В. Еремин. – 2-е изд. – М.: Дрофа, 1998.
Зуева М.В. Металлы и сплавы. – М.: Лист, 2000.

10 Модуль «Неметаллы»

Тема 10.1 Общая характеристика неметаллов по переодической системе. Свойства неметаллов и их соединений (окислительно-восстановительные свойства).

Элементы-неметаллы расположены в конце периодов и имеют электронную конфигурацию внешнего слоя, близкую к конфигурации ближайшего инертного газа или равную ей. Таким образом, до достижения этой конфигурации атомам элементов-неметаллов не хватает от нуля до четырех электронов, поэтому в химических реакциях они появляются окислителями. Для них характерны реакции с металлами:

CA+H₂=CaH₂

Ca+Cl₂=XaCl₂

2Ca+O₂=@CaO

Ca+s=CaS

3Ca+2P=Ca₃P₂

Ca+2C=CaC₂

Простые вещества-неметаллы, как правило, не обладают металлическим блеском, не проводят электрический тока, являются плохими проводниками тепла. Среди них есть газы (O₂, N₂, O₃), жидкости (Br₂), твердые вещества (C, P₄). Химическая связь в простых веществах – ковалентная неполярная, они имеют либо молекулярную, либо атомную кристаллические решетки.

Элемент водород начинает Периодическую систему – он имеет порядковый номер 1. Это самый легкий их химических элементов. Обладая уникальными свойствами, частично напоминающими свойства галогенов, частично - щелочных металлов, он оказывается расположенным. И в первой, и в VII группах Периодической системы. Водород – самый распространенный элемент Вселенной. На земле он уступает по распространенности кислороду, кремни. И некоторым другим элементам. Главное соединение водорода – вода. Также он содержится в природном газе, нефти, в некоторых минералах, в белках, жирах и углеводах.

При обычных условиях водород – газ, состоящий из двухатомных молекул. Он не имеет ни цвета, ни запаха, мало растворим в воде (1.82 мл в 100г воды при 20 ®). При сильном сжатии и охлаждении переходит в жидкое состояние. Жидкий водород кипит при 253®С.

Газообразный водород обладает рядом уникальных свойств. Благодаря маленькому радиусу атомы и молекулы водорода могут проникать через резину, стекло и даже через металлы. Некоторые металлы, например, платина и палладий, способны растворять значительные количества газообразного водорода. Водород в 14,5 раза легче воздуха , 100 л Водорода при 0®С весят всего 9г. Это самый легкий из газов и самое легкое вещество.

При комнатной температуре реагирует лишь с фтором, а на свету – с хлором, при нагревании – с кислородом, серой, азотом, углеродом:

H₂+X₂=2HX (X=F,CL),

2H₂+O₂=2H₂O,

H₂+S=H₂S,

3H₂+N₂=2NH_3.

При взаимодействии с щелочными и щелочноземельными металлами образует гибриды. Восстанавливает некоторые металлы из оксидов:

CuO+H₂=Cu+H₂O

И из солей:

Tl₂So₄+5H₂=2Tl+H₂S+4H₂O

В лаборатории получают действием цинка на разбавленные кислоты – серную или соляную:

Zn+H₂SO₄=ZNSO₄+H₂.

Реакцию обычно проводят в аппарате Киппа. Также образуется при действии растворов щелочей на цинк, кремний и алюминий, пр реакции щелочных и щелочноземельных металлов и их гибридов с водой. В промышленности получают электролизом воды, термическим разложением (пиролизом) углеводородов, в смеси с угарным газом – взаимодействием угля и природного газа с перегретым водяным паром (водяной газ, синтегаз). Применяется в синтезе аммиака, хлороводорода, и соляной кислоты, метилового спирта, получении некоторых металлов из оксидов, при гидрировании растительных жиров. В смеси с угарным газом (синтез – газ) используется для получения разнообразных органических веществ. Является перспективным топливом.

Углерод.

Углерод образует аллотропные модификации – алмаз, графит, карбин, фуллерены; углеродными материалами являются угли, кокс, сажа и др., стеклоуглерод. Углерод малоактивен, большинство реакций с его участием протекает при высокой температуре. Сгорая, углерод образует два оксида – CO и CO₂ (в избытки кислорода).

Взаимодействие углерода с металлами (при нагревании) приводит к образованию карбидов (CaC₂), углерод восстанавливает некоторые металлы из оксидов (карботермия).

Углерод в степени окисления -4 образует большинство органических соединений, валентность, равная 4 – в соединениях с металлами (карбиды).

Оксид углерода (II) – монооксид углерода, угарный газ CO – несолеобразующий, в воде растворим плохо, не взаимодействует ни с кислотами, ни со щелочами. Получают восстановлением диоксида углерода углем при нагревании, в лаборатории – действием концентрированной серной кислоты на муравьиную или щавелевую кислоты.

Монооксид углерода – сильный восстановитель, применяется для восстановления железных руд (Fe₂O₃). С некоторыми металлами образует прочные комплексы – карбонилы. Взаимодействие на свету в присутствии катализатора с хлором приводит к образованию фосгена COCl₂. При высокой температуре реагирует с NaOH – образуется формиат натрия.

Оксид углерода (IV) – диоксид углерода, углекислый газ CO₂ – не поддерживает горения («качественная реакция» на CO₂). При пониженной температуре (-76⁰С) переходит в жидкое, затем в твердое состояние – сухой лед. Это солеобразующий оксид, при растворении в воде образует угольную кислоту, проявляет кислотные свойства (взаимодействие с основными оксидами и гидроксидами с образованием карбонатов, в избытке газа – гидрокарбонатов). В промышленности диоксид углерода получают при сжигании угля или прокаливанием известняка, в лаборатории – вытеснение кислотами из карбонатов.

Качественная реакция на карбонаты – выпенивание раствора при добавлении кислот (выделение углекислого газа), при добавлении растворимой соли кальция – выпадение белого осадка карбоната кальция. При пропускании углекислого газа через известковую воду происходит ее помутнение (образование гидрокарбоната кальция).

Гидрокарбонат калия в растворе очищают от примеси карбоната калия, используя…

1)Ca(OH)₂ 2)HCl 3)BaCO₃ 4)CO₂

Очистить гидрокарбонат калия KHCO₃ от карбоната калия K₂CO₃ в растворе можно, используя CO₂, так как при пропускании диоксида углерода через смесь гидрокарбоната и карбоната калия протекает реакция

K₂CO₃ + CO₂ + H₂O → 2KHCO₃. Ответ: 4.

Азот

Молекула азота N₂ , образуется за счет обобществления трех пар электронов, то есть образуется 1 s-связь 2 π-связи. Тройная связь является прочной, в обычных условиях азот инертен. При нагревании взаимодействует с металлами с образованием нитридов (например, Ca₃N₂), с кислородом с образованием оксида азота (II), с водородом с образованием аммиака. В промышленности азот получают в основном сжижением воздуха, в лаборатории – термическим разложением нитрита аммония.

Азот образует оксиды всех степеней окисления. N₂O и NO – несолеобразующие оксиды, остальные – кислотные.

N₂O	Оксид азота (I), оксид диазота
NO	Оксид азота (II), монооксид азота
N₂O₃	Оксид азота (III), триоксид диазота
NO₂ (N₂O₄)	Оксид азота (IV), диоксид азота (тетраоксид диазота) – бурый газ
N₂O₅	Оксид азота (V), пентаоксид диазота

Азотная кислота реагирует по отдельности в растворе с веществами…

1)SiO₂, CaO, Na₂CO₃

2) SO₂, CuO, Zn

3)K₂SiO₃, P, BaCl₂

4)NaCl, KOH, ZnO

Азотная кислота не реагирует с оксидом кремния, так как он является кислотным оксидом, а также с хлоридом бария и натрия, так как все сочетания катионов и анионов в этом случае приводят к образованию растворимых солей, которые в растворе существуют в виде ионов. Относятся вещества второго набора. Проверим ответ, составив уравнения реакций. Азотная кислота окисляет диоксид серы и цинк, взаимодействует с оксидом меди с образованием соли и воды:

2HNO₃+ SO₂ → 2NO₂↑ + H₂SO₄;

10HNO₃ + 4Zn → N₂O + 4Zn(NO₃)₂ + 5H₂O;

(к)

2HNO₃ + CuO → Cu(NO₃)₂ + H₂O.

Ответ: 2.

Фосфор

Фосфор имеет несколько алотропных модификаций – черный, красный и белый (желтый) фосфор. В природе встречается в составе минералов фосфорита Ca₃(PO₄)₂, фторапатита 3Ca₃(PO₄)₂ и др. химическая активность фосфора значительно выше, чем азота. Фосфор реагирует со многими неметаллами (кислородом, серой, галогенами), в зависимости от соотношений реагентов образуются соединения фосфора (III) – избыток фосфора, или (V) – недостаток фосфора. При нагревании фосфора с металлами образуются фосфиды. При разложении некоторых фосфидов водой образуется фосфин PH₃ – газ, похожий по свойствам на аммиак, но являющийся более слабым основанием. Получают фосфор в промышленности из фосфорита, восстанавливая его углем в присутствии кремнезема. Кислородными соединениями фосфора являются кислотные оксиды фосфора (III) и фосфора (V) и соответствующие им кислоты фосфористая и фосфорная. Фосфористая кислота и ее соли – фосфиты – являются сильными восстановителями. Соединения фосфора в степени окисления +5 наиболее устойчивы, поэтому окислителями не являются. Фосфорная (ортофосфорная) кислота – кислота средней силы, легко диссоциирует по первой ступени, образует три ряда солей (средние соли – фосфаты, и кислые соли – гидрофосфаты, дигидрофосфаты). Получают фосфорную кислоту, растворяя в воде оксид фосфора (V) или действуя на фосфат кальция (фосфорит) серной кислотой.

Кислород

Кислород существует в виде двух простых соединений – кислород и озон. Химическая активность кислорода высока. В реакциях со всеми простыми веществами (кроме фтора) кислород выступает в роли окислителя, в результате образуются оксиды (реже – пероксиды). Кислород не реагирует непосредственно с галогенами, инертными газами, благородными металлами. Взаимодействие со сложными веществами (окисление, горение) приводит к образованию оксидов элементов и воды. Получают кислород в промышленности преимущественно из воздуха (сжижение и перегонка), в лабаратории – термическим разложением перманганата калия, бертолетовой соли, нитратов калия или натрия, перекиси водорода, а также электролизом воды.

Сера

Для серы характерен полиморфизм (сера ромбическая, миноклинная, пластическая и др.) В виде простого вещества сера может выступать в реакциях как восстановитель (с кислородом, с кислотами, являющимися сильными окислителями) и окислитель (с металлами, водородом).Сера взаимодействует с водными растворами щелочей – реакция диспропорционирования 3S + 6NaOH = 2Na₂S + Na₂SO₃ + 2H₂0.

Серу получают, очищая природную (самородную) серу от примесей или термическим разложением пирита FeS₂.

Низшую степень окисления сера проявляет в соединении с водородом – сероводороде. В химических реакциях сероводород проявляет себя как сильный восстановитель (обычно окисляется до S, иногда дальше). Водный раствор H₂S – слабая кислота, диссоциация проходит преимущественно по первой ступени. В водных растворах сероводородная кислота вступает в реакцию с солями, если образуется малорастворимый сульфид металла: качественная реакция на сероводород – выпадения черного осадка PbS. Получают сероводород взаимодействием с водородом или действием на сульфид железа (II) соляной кислотой.

Оксид серы (IV) – диоксид серы, сернистый газ – является кислотным оксидом, хорошо растворяется в воде, образуя гидрат (сернистую кислоту). Соединение серы (IV) – степень окисления +4 – проявляют окислительно-восстановительную двойственность. Восстановительные свойства - взаимодействия сульфитов с кислорода с образованием сульфатов, взаимодействия сернистого газа с галогенами (обесцвечивание бромной воды), с другими окислителями. Окислительные свойства – реакции с восстановителями:

SO₂ + 2H₂S = 3S + 2H₂O

Диоксид серы получают в промышленности в основном при обжиге сульфитов металлов, в лаборатории – сжиганием серы на воздухе, действием концентрированной серной кислоты на медь при нагревании или действием кислот на гидросульфиты.

Оксид серы (VI) – триоксид серы – получают, окисляя кислородом диоксид серы. Триоксид серы – кислотный оксид, реагируя с водой, образует серную кислоту. Разбавленная серная кислота реагирует с металлами (E⁰<0) с выделением водорода. Концентрированная кислота – сильный окислитель, при окислении металлов продуктами реакции являются SO₂, S, H₂S (в зависимости от активности металла и соотношении реагентов). Железо, алюминий, хром, серная кислота не окисляет за счет пассивации. Концентрированная серная кислота окисляет также неметаллы, сложные восстановители. Серная кислота взаимодействует с основными и амфотерными оксидами и гидроксилами с образованием сульфатов , в избытке кислоты – гидросульфатов. С солями в реакции обмена серная кислота вступает, если в результате реакции образуется нерастворимый осадок (BaSO₃ – качественная реакция) или газ (CO₂). При взаимодействии с водой серная кислота образует гидраты – на основаны ее осушительные свойства и способность обугливать многие органические соединения.

Диксид серы в лабораторных условиях получают при взаимодействии веществ…

1) FeS₂ и O₂

2)Al и H₂SO₄ (разб.)

3) K₂SO₃HNO₃ (конц.)

4) Cu и H₂SO₄ (разб.)

Известно, что в промышленных условиях диоксид серы .получают при обжиге сульфидов металлов, а в лабораторных условиях – действием концентрированной серной кислоты на медь при нагревании, сжиганием серы на воздухе или действием кислот не гидросульфиты. Из предложенного списка, таким образом, подходит последний вариант:

Cu + 2H₂SO₄ (конц.) "CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

Ответ: 4.

При нагревании 158 г перманганата калия получили 8,96 л кислорода. Массовая доля неразложившегося KMnO₄________. (Ответ запишите в %)

Уравнение реакции – термическое разложение перманганата калия, важнейший лабораторный способ получения кислорода:

2KMnO₄ = K₂MnO₄ + O₂#.

Из 2 моль перманганата калия получается 1 моль кислорода. По условию получилось 8,96 л, то есть -0,4 моль кислорода, значит, разложилось 0,8 моль KMnO₄, что составляет 126,4 г. Неразложившегося KMnO₄ осталось 158-126,4=31.6 г, или

Ответ:20

Галогены

Главную подгруппу VII группы Переодической таблицы химических элементов Д.И.Менделеева состовляяяют галогены – фтор, хлор, бром, йод, астат. Атомы галогенов имеют на внешнем энергетическом уровне 7 элементов. Атом фтора во всехсоеденениях проявляют степень окисления -1, является самым электроотрицательным элементом. Остальные атомы галогенов имеют свободную d-орбиталь, на которую возможен переход s- и p-электронов, и в соеденениях проявляют степени окисления -1 (HCl), +1(HClO), +3 (HСlO₂), +5 (HСlO₃), +7 (HСlO₄). В свободном состоянии галогены образуют простые двухатомные молекулы.

Галогены – сильные океслители, реакцилнная способность уменьшается от фтора к йоду: фтор вступает во многие реакции при комнатной температуре, йод часто при нагревании.

С водой фтор реагирует с выделением атомарного кислорода:

F₂+ H₂O = 2HF + O.

Растворы остальных галогенов в воде называют соответсвенно хлорной, бромной, йодной водой, при этом происходит реакция диспропорционирования:

Br₂ + H₂O = HBr + HBrO.

Взаимодействие с металлами приводит к образованию галогенидов, в атмосфере фтора многие металлы загораются, но на поверхности меди, никеля и некоторых других образуется защитная пленка и взаимодействия не проходит.

Галогены реагируют со многими неметаллами – водородом, фосфором, серой; фтор взаимодействует с некоторыми благоприятными газами. Взаимодействие хлора с водородом на свету – цепная реакция, протекающая по радикальному механизму.

Сильные окислительные свойства проявляются в способности галогенов вытеснять из солей галоген, расположенный ниже по подгруппе – фтор выделяет хлор, бром и йод, хлор – бром и йод, бром вытесняет йод из йодидов.

Галогены окисляют сложные вещества:

Cl₂ + SO₂ + H₂O = 2HCl + H₂SO₄.

В водных растворах галогены взаимодействуют со щелочами:

Cl₂ + 2NaOH = NaClO + H₂O.

при нагревании:

3Cl₂ + 2NaOH = 5NaCl + NaClO₃ + 3H₂O.

Получают в промышленности фтор электролизом расплавов фторидов, хлор – электролизом раствора хлорида натрия, бром и йод – пропуская хлор через растворы бромидов и йодидов. В лаборатории хлор получают, например, действием концентрированной хлороводородной кислоты на перманганат калия.

Галогеноводороды хорошо растворяются в воде, получающиеся кислоты проявляют свойства сильных кислот (кроме HF). Фтороводородная кислота (плавиковая) является слабой кислотой. Она взаимодействует с диоксидом кремния, входящим в состав стекла :

HF + SiO₂ = SiF₄ + 2H₂O,

поэтому ее нельзя хранить в стеклянных сосудах. Остальные галогеноводороды и соответствующие им кислоты и соли проявляют восстановительные свойства, которые усиливаются от хлора к йоду. Качественной реакцией на галогены является взаимодействие с нитратом серебра: AgCl – белый творожистый осадок. AgBr – светло-желтый, Agl – желтый.

Из кислородсодержащих соединений наибольшее применение нашли соеденения хлора.

Степень окисления	Формула кислоты	Название кислоты	Название соли
+1	HClO	Хлорноватистая	гипохлорит
+3	HClO₂	Хлористая	хлорит
+5	HClO₃	Хлорноватая	хлорат
+7	HClO₄	Хлорная	перхлорат

Хлорная и хлориновая – сильные кислоты. Все кислосодержащие соединения галогенов являются окислителями, наеболее сильные окислительные свойства проявляют хлорноватистая кислота и гипохлориды.

Примеры: Йодоводородная кислота реагирует по отдельности с веществами …

(CaOH)I, Cl₂, K[Al(OH)₄]
K₂HPO₄, ZnSiO₄,FeO
SO₂, K₂SiO₃, Pb(NO₃)₂
CO, Na₂SO₃, Br₂

Йодоводородная кислота не реагирует с сульфатом цинка, диоксидом серы, оксидом углерода (II). Проверим взаимодействие HI c вещесвами первого набора:

(CaOH)I + HI → CaI₂ + H₂O ;

Cl₂ + 2HI → 2HCl + I₂ ;

K[Al(OH)₄] + HI → Al(OH)₃ + KI + H₂O.

Решение верное. Ответ 1.

Бромная вода обесвечивается всеми веществами набора …

HCl, KOH, HI 2)Ca, C₂H₆, Cl₂
SO₂, Mg, C₂H₄ 4)C₂H₂, CO₂, KI

Галогены – сильные окислители, значит, бромная вода будет реагировать с диоксидом серы; они реагируют со многими металлами, а значит и с магнием; обесцвечивание бромной воды – качественная реакция на наличие в органическом соединении краткой связи.

То есть, бромная вода обесцвечивается веществами третьего набора.

Запишем реакции .

SO₂ + Br₂ + 2H₂O → H₂SO₄ + 2HBr ;

Mg + Br₂ → Mg Br_{2 ;}

C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂ .

Поверим остальные наборы. Бромная вода не обесцвечивается предельными углеводородами, кислотами, углекислым газом, значит, в 1, 2 и 4 наборах есть вещества, не попадающие в решение задачи.

Задания для лабораторно-практических работ

Лабораторный опыт: В пробирках даны твердые вещества. Определите, в какой пробирке находится каждое из веществ:

а) сульфат натрия, сульфид натрия, сульфит натрия

б) карбонат калия, сульфат калия, хлорид аммония

в) сульфат аммония, сульфат алюминия, нитрат калия

Практическое занятие:

Задание 1: Получите, соберите, распознайте кислород и проделайте опыты, подтверждающие его химические свойства. Запишите уравнения соответствующих реакций.

Задание 2: Получите, соберите, распознайте углекислый газ и проделайте опыты, подтверждающие его химические свойства. Запишите уравнения соответствующих реакций.
Задания для самостоятельной работы

Чем отличается строение атома и простых веществ неметаллов от металлов?
На основе периодической системы выявите закономерности, наблюдаемые при изменении окислительно-восстановительных свойств неметаллов.
Какие закономерности наблюдаются в изменении свойств кислотных оксидов в периодах и группах?
Укажите сходные и отличительные химические свойства серной и азотной кислот.
При взаимодействии концентрированной серной кислоты с железом степень окисления серы изменяется от +6 до +4. Составьте уравнение.
Почему нелетучие водородные соединения так резко отличаются от летучих водородных соединений?
Какие закономерности наблюдаются в изменении свойств летучих водородных соединений в периодах и группах? Охарактеризуйте их сущность.

Тестовые задания к модулю 10

Какую группу элементов относят к неметаллам:

Селен, барий, водород;
Кадмий, олово, иод;
Мышьяк, бор, кремний;
Полоний, бериллий, хлор

Эталон: 3) P=4

Укажите неметалл, для которого правильно указана высшая положительная степень окисления:

С⁺²;
As⁺³;
Se⁺⁶;
Cl⁺⁵

Эталон: 3) P=4

Химическая связь какого типа образуется при взаимодействии атомов двух различных неметаллов:

Металлическая;
Ионная;
Ковалентная полярная;
Ковалентная неполярная

Эталон: 3) P=4

Как называются двухэлементные соединения металлов с углеродом:

Карбонаты;
Карбиды;
Гидрокабонаты;
Карбины

Эталон: 2) P=4

С каким веществом взаимодействует бром с образованием летучего соединения:

H₂;
Fe;
Kl;
NaCl

Эталон: 1) P=4

Какой неметалл встречается в природе в свободном виде:

Хлор;
Бром;
Йод;
Сера

Эталон: 4) P=4

Какую общую формулу имеют гидриды щелочных металлов:

МеН;
МеН₂;
МеН₃;
Ме₂Н

Эталон: 1) P=4

Какой неметалл имеет наибольшую массовую долю в организме человека:

Эталон: 3) P=4

Какой гидроксид неметалла являются сильной кислотой:

H₂SO₃
H₃ PO₄;
HNO₂;
HClO₄

Эталон: 4) P=4

Какое вещество имеет окраску:

NO;
NO₂;
CO;
CO₂

Эталон: 2) P=4

Отметьте неправильное утверждение:

Неметаллических элементов меньше, чем металлических элементов;
На Земле самым распространенным элементом является неметалл кислород;
Типичными неметаллами являются галогены;
Неметаллами являются все р –элементы

Эталон: 4) P=4

Какие степени окисления может проявлять хлор в соединениях:

-1; +1, +5;
+1; +8;
+3, +4, +6;
0, +6, +7

Эталон: 1) P=4

Какой неметалл образует двухатомные молекулы при нормальных условиях:

Углерод;
Сера;
Йод;
Фосфор

Эталон: 3) P=4

Какое простое вещество имеет желтую окраску:

Алмаз;
Графит;
Сера пластическая;
Сера ромбическая

Эталон: 4) P=4

При взаимодействии с каким веществом сера проявляет окислительные свойства:

O_2;
Ca;
Cl₂;
HNO₃

Эталон: 2) P=4

Какой неметалл проявляет постоянную степень окисления в соединениях:

Бром;
Фосфор;
Кислород;
Фтор

Эталон: 4) P=4

Какую общую формулу имеют летучие водородные соединения неметалловV группы:

RH;
RH₂;
RH₃;
RH₅

Эталон: 3) P=4

Какие элементы-неметаллы входят в состав молекул белков:

S, H, O;
H; Cl, P;
O, N. Br;
N, C, F

Эталон: 1) P=4

Какое соединение является слабой кислотой:

H₂S;
HClO₄;
HI;
H₂SO₄

Эталон: 1) P=4

Молекула какого неметалла имеет наибольшую энергию связи:

Белого фосфора;
Ромбической серы;
Фтора;
Азота

Эталон: 4) P=4

Элемент, наиболее распространенный во Вселенной, - это:

Кремний;
Водород;
Азот;
Кислород

Эталон: 2) P=4

Укажите неверное высказывание. В главной подгруппе сверху вниз:

Заряд ядра увеличивается
Электроотрицательность уменьшается;
Число электронов на внешнем уровне увеличивается;
Неметаллические свойства ослабевают

Эталон: 3) P=4

Молекулярное строение имеет следующее простое вещество:

Р (белый);
Р (красный);
Графит;
Кремний

Эталон: 1) P=4

Твердым веществом при обычных условиях является:

Водород;
Бром;
Фтор;
Сера

Эталон: 4) P=4

Неметалл, проявляющий в реакциях только окислительные свойства:

Хлор;
Кислород;
Азот;
Фтор

Эталон: 4) P=4

Имеет наибольшую температуру кипения:

H₂Te;
H₂O;
H₂Se;
H₂S

Эталон: 2) P=4

Определите вещества X иY в следующей последовательности превращений:

O₂, H₂O Y

X HNO₃H₂SO₄

NO_2,S;
NO,SO₃;
N₂, Na₂SO₄;
NO₂, Na₂SO₄

Эталон: 1) P=4

Определите вещества X,Y в следующей схеме превращений:

S®X®H₂SO₃®Y®BaSO₄

H₂S, H₂SO₄;
H₂SO_4,H₂SO₄;
SO₂, H₂SO₄;
SO₃, BaSO₃

Эталон: 3) P=4

Какой газ отвечает следующим условиям: а) очень хорошо растворим в воде; б) реагирует с кислотами; в) не реагирует со щелочами

CO₂;
Cl₂;
NH₃;
SO₂

Эталон: 3) P=4

Определите массу хлора, который можно получить, действуя концентрированной соляной кислотой, содержащей 0,35 моль хлороводорода, на перманганат калия:

7,8;
4,7;
10,9;
1,8

Эталон: 1) P=4

Элемент наиболее распространенный на Земле, - это

Кислород;
Азот;
Водород;
Кремний

Эталон: 1) P=4

Укажите неверное высказывание. В периоде слева направо:

Радиус атома уменьшается;
Число электронных уровней увеличивается;
Окислительные свойства усиливаются;
Неметаллические свойства усиливаются

Эталон: 2) P=4

Атомное строение имеет следующее простое вещество:

Иод;
Кислород;
Азот;
Графит

Эталон: 4) P=4

Газом при обычных условиях является:

Бром;
Карбин;
Хлор;
Красный фосфор

Эталон: 3) P=4

В реакциях хлора с железом образуется:

Fe Cl;
FeCl₂;
FeCl₃;
feCl₄

Эталон: 3) P=4

наиболее сильная кислота:

HI;
HF;
HCl;
HBr

Эталон: 1) P=4

Определите вещества XиY в следующей последовательности превращений:

HNO₃ Y

S X BaSO₄

SO₂, Ba(NO₃)₂;
H₂S, Ba;
SO₂, Ba(OH)₂;
H₂SO₄, BaCl₂;

Эталон: 4) P=4

Определите вещества X,Y в следующей схеме превращений:

Br₂®X®NaBr®Y®I₂

KBr, Cl₂;
HBr, Br₂;
FeBr₃, Hbr;
KCl, Cl₂

Эталон: 2) P=4

Какой газ отвечает следующим условиям: а) бесцветный, тяжелее воздуха, не горюч; б) не обесцвечивает бромную воду; в) реагирует со щелочами с образованием кислых и средних солей:

CO₂;
Cl_2;
NH_3;
SO₂

Эталон: 1) P=4

Определите объем (н.у.) водорода, который можно получить при взаимодействии 201 мл воды металлическим натрием:

12,5л;
125 л;
25 л;
2,5 л

Эталон: 2) P=4

Элемент, не относящийся к неметаллам:

Сера;
Иод;
Аргон;
Бор

Эталон: 3) P=4

Укажите неверное высказывание. В главной подгруппе сверху вниз:

Радиус атома уменьшается;
Число электронных уровней увеличивается;
Окислительные свойства ослабевают;
Неметаллические свойства усиливаются

Эталон: 4) P=4

Атомное строение имеет следующее простое вещество:

Бром;
Бор;
Озон;
Сера

Эталон: 2) P=4

Жидкостью при обычных условиях является:

Бром;
Бор;
Озон;
Графит

Эталон: 1) P=4

Водород проявляет окислительные свойства при реакции с:

Натрием;
Хлором;
Азотом;
Кислородом

Эталон: 1) P=4

Наиболее прочная связь неметалл – галоген а молекуле:

HBr;
HCl;
HF;
HI

Эталон: 3) P=4

Определите вещества X и Y в следующей последовательности превращений:

NaOH Y

Si X Cu

Na₂SiO₃, CuO;
H₂, CuO;
H₂, Cu(OH)₂;
Na₂SiO₃, Cu(OH)₂

Эталон: 2) P=4

Определите вещества X,Y в следующей схеме превращений:

Si®X®SiH₄®Y®Na₂SiO₃

SiO₂, SiO₂;
H₂SiO₃, Mg₂Si;
Mg₂Si, H₂SiO₃;
Mg₂Si, SiO₂

Эталон: 4) P=4

Какой газ отвечает следующим условиям: а) слабо окрашен; б) не обесцвечивает бромную воду; в) реагирует со щелочами с образованием двух средних солей

CO₂;
Cl₂;
NH_3;
SO₂

Эталон: 2) P=4

Определите объем (н.у.) сероводорода, который можно получить при обработке 4,85г сульфида цинка избытком соляной кислоты:

1 л;
2,24 л;
11 л;
1,12 л

Эталон: 4) P=4

Тематика докладов и рефератов по модулю 10

Инертные или благородные газы.
Рождающие соли – галогены.
История шведской спички.
Химия неметаллов в моей профессиональной деятельности.
Современные методы обеззараживания воды.
Применение твердого и газообразного оксида углерода (IV).
Защита озонового экрана от химического загрязнения.
Минералы и горные породы как основа литосферы.
Серная кислота – «хлеб химической промышленности».
Использование минеральных кислот на предприятиях различного профиля.
Оксиды и соли как строительные материалы.
История гипса.
Поваренная соль как химическое сырье.
Многоликий карбонат кальция: в природе, в промышленности, в быту.

Перечень рекомендуемой литературы

Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: 2004.
Шелинский Г.И., Юрова Н.М. Химия. 11 кл. – СПб.: Спец. Литература, 2000.
Бердоносов С.С. Введение в неорганическую химию: Конспект лекций для учащихся хим. кл. с углуб. изуч. химии. – М.: Мирос, 1995.
Химия в формулах. 8-11кл.: Справ. пособие/Авт.-сост. В.В. Еремин. – 2-е изд. – М.: Дрофа, 1998.

11 Итоговые тестовые задания

1 курс

Укажите формулу частицы, в которой валентность атома азота равна трем:

HNO₃ ;
N₂_;
NH⁺₄_;
NO₂

Эталон: 2) P=4

Теория, указывающая на то, что органические вещества образуются под действием «жизненной силы»:

Теория радикалов;
Теория типов;
Структурная теория;
Учение о «витализме»

Эталон: 4) P=4

Какой вид связи характерен для молекул органических веществ:

Водородная;
Ионная;
Ковалентная сильнополярная;
Ковалентная малополярная

Эталон: 4) P=4

Какое соединение является первичным спиртом:

Пропанол-2;
Пропаналь;
Бутанол-1;
2-метилпропанол-2

Эталон: 3) P=4

Какое соединение относится к классу аминов:

Нитроэтан;
Анилин;
Этилнитрат;
Нитроцеллюлоза

Эталон: 2) P=4

Укажите свойство атомов элементов, которое находится в периодической зависимости от заряда ядра атома;

Число протонов в ядрах атомов;
Масса атомов;
Общее число электронов;
Число валентных электронов

Эталон: 4) P=4

Сколько ¦ - орбиталей находится на третьем энергетическом уровне:

Эталон: 1) P=4

Охарактеризуйте электронное строение атома хлора. Отметьте неправильное утверждение:

Два заполненных энергетических уровня;
На втором энергетическом уровне имеется 7 электронов;
В атоме 17 электронов;
В атоме 11 r - электронов

Эталон: 2) P=4

Какой элемент имеет на четвертом энергетическом уровне пять электронов:

Эталон: 4) P=4

Сколько p – электронов может максимально находиться на четвертом энергетическом уровне:

1) 1;

2) 3;

3) 6;

4) 32

Эталон: 3) P=4

Укажите электронную конфигурацию основного состояния атома, в ядре которого 21 протон и 25 нейтронов:
- 3d¹4s²;
- …3d⁵4s²;
- 4s²4p¹;
- …4d¹⁰5s⁰

Эталон: 1) P=4

Сколько элементов составляют шестой период:
- 18;
- 31;
- 32;
- 64

Эталон: 3) P=4

Укажите ряд соединений, в котором возрастают кислотные свойства:
- N₂0₅, P₂0₅, As₂0₅;
- HCI;
- HCIO₄, HBrO₄; HIO₄;
- HI; HCI; HF

Эталон: 2) P=4

Укажите общую формулу высшего оксида для элементов VI группы:
- R₂O₃;
- RO₃;
- RO₄;
- RO

Эталон: 2) P=4

Охарактеризуйте d – подуровень энергетического уровня. Отметьте неправильное утверждение:
- Имеется на третьем энергетическом уровне;
- Делится на пять орбиталей;
- Энергия 3d – подуровня меньше энергии 4s – подуровня;
- Максимальное число электронов на подуровне равно десяти

Эталон: 3) P=4

Отметьте правильное утверждение. У элементов одной группы с увеличением атомного номера:
- Убывают металлические свойства;
- Возрастают неметаллические свойства;
- Возрастает радиус атома;
- Возрастает число электронов на внешнем энергетическом уровне

Эталон: 3) P=4

Сколько ¦ - электронов может максимально находится на четвертом энергетическом уровне:
- 2;
- 10;
- 14;
- 28

Эталон: 3) P=4

Охарактеризуйте электронное строение атома аргона. Отметьте неправильное утверждение:
- Третий энергетический уровень завершен;
- Все электроны являются спаренными;
- В атоме шесть s – электронов;
- В атоме 18 электронов

Эталон: 1) P=4

Какой элемент имеет на четвертом энергетическом уровне восемь электронов:
- Ni;
- Kr;
- S;
- Fe.

Эталон: 2) P=4

В атоме какого элемента в основном состоянии есть неспаренные электроны:
- Zn;
- Xe;
- Sr;
- Ti

Эталон: 4) P=4

В каком ряду вещества перечислены в порядке возрастания основных свойств:

Аммиак, метиламин, этиламин;
Метиламин, фениламин, аммиак;
Пропиламин, аммиак, фениламин;
Этиламин, метиламин, нитрометан

Эталон: 1) P=4

При горении аминов выделяется:

Оксиды азота, углекислый газ и вода;
Азот, угарный газ и вода;
Оксиды азота, углекислый газ и водород;
Азот, углекислый газ и вода

Эталон: 4) P=4

Амин можно получить при действии на хлорид фениламмония:

Щелочью;
Кислотой;
Аммиачным раствором оксида серебра;
Водородом

Эталон: 1) P=4

Охарактеризуйте пептидную связь:

Ковалентная неполярная;
Ионная;
Ковалентная полярная;
Водородная

Эталон: 3) P=4

С какими веществами глицин образуется соль:

Кислотами и щелочами;
Аминокислотами;
Спиртами и кислотами;
Солями

Эталон: 1) P=4

Какое волокно является полиамидом:

Капрон;
Вискоза;
Лавсан;
Хлопок

Эталон: 1) P=4

На каком атоме углерода находится аминогруппа в молекулах природных аминокислот:

На первом;
На втором;
На третьем;
На четвертом

Эталон: 2) P=4

Чем отличаются дипептиды глицилаланин и аланилглицин:

Качественным составом;
Количесвенным составом;
Строением молекулы;
Продуктами гидролиза

Эталон: 3) P=4

Сколько известно природных аминокислот:

Около двадцати;
Более ста;
Около тысячи;
Более миллиона

Эталон: 1) P=4

Укажите высокомолекулярное вещество природного происхождения:

Полиэтилен;
Белок;
Жир;
Вискоза

Эталон: 2) P=4

Какой полимер получен в реакции полимеризации:

Капрон;
Фенолформальдегидная пластмасса;
Каучук;
Целлюлоза

Эталон: 3) P=4

Найдите степень полимеризации в молекуле полиэтилена с молярной массой 7000 г/моль:

25;
250;
500;
700

Эталон: 2) P=4

Укажите формулу элементарного звена полиэтилена:

С₂Н₄;
– СН₂ -;
– СН₂ – СН₂ -;
– СН₂ – СН₂ – СН₂ –

Эталон: 3) P=4

Наличие какой связи обуславливает возможность протекания реакции полимеризации:

Ковалентной неполярной;
Ковалентной полярной;
Ионной;
Кратной

Эталон: 4) P=4

При взаимодействии спиртов с карбоновыми кислотами образуются:

Простые эфиры;
Сложные эфиры;
Алкоголяты;
Соли

Эталон: 2) P=4

Найдите число изомеров состава С₃Н₈О:

Два;
Три;
Четыре;
Пять

Эталон: 2) P=4

Какой реактив используется при получении спиртов из галогеналканов:

Водный раствор щелочи;
Спиртовой раствор щелочи;
Раствор брома;
Водород

Эталон: 2) P=4

При взаимодействии с каким веществом от спирта отщепляется гидроксильная группа:

Муравьиная кислота;
Натрий;
Бромоводород;
Уксусная кислота

Эталон: 4) P=4

При окислении какого вещества получают в промышленности фенол:

Метилбензол;
Бензиновый спирт;
Гексан;
Кумол

Эталон: 4) P=4

Укажите функциональную группу альдегидов:

– ОН;
– СОН;
– СО;
- СООН

Эталон: 2) P=4

С каким веществом уксусная кислота реагирует с выделением газа:

Негашеная известь;
Гашенная известь;
Известняк;
Этанол

Эталон: 3) P=4

Какая кислота более сильная, чем уксусная кислота:

Пальмитиновая;
Кремниевая;
масляная;
муравьиная

Эталон: 4) P=4

Какое вещество является газом в обычных условиях:

Менатол;
Метаналь;
Метановая кислота;
Диэтиловый эфир

Эталон: 2) P=4

При растворении в воде 1 моль уксусного ангидрида можно получить:

1 моль уксусной кислоты;
0,5 моль уксусной кислоты
2моль уксусной кислоты
1моль уксусной кислоты

Эталон: 3) P=4

Какие кислоты могут вступать в реакцию этерификации:

Галогеноводородные;
Кислородсодержащие органические и неорганические кислоты;
Только высшие жирные кислоты;
Только муравьиная и уксусная кислота

Эталон: 2) P=4

Какой спирт входит в состав жиров:

Пропантриол-1,2,3;
Пропанол-1;
Этанол;
Этиленгликоль

Эталон: 1) P=4

Сколько моль кислоты нужно для полной этерификации 1 моль глюкозы:

1 моль;
3 моль;
5 моль;
6 моль

Эталон: 3) P=4

Какая группа присутствует в молекуле глюкозы в отличие от молекулы фруктозы:

Карбоксильная;
Гидроксильная;
Альдегидная;
Карбонильная

Эталон: 3) P=4

Два изомера отличаются друг от друга:

Качественным составом;
Количественным составом;
Строением молекулы;
Молярной массой

Эталон: 3) P=4

Два гомолога имеют одинаковый:

Качественный состав;
Количественный состав;
Физический состав;
Молярной массой

Эталон: 1) P=4

Масса молекулы алкана равна 142 а.е.м. Найти число атомов водорода в его молекуле:

Эталон: 3) P=4

Какой углеводород имеет наибольшую температуру плавления:

Пропан;
Бутан;
2-метилбутан;
Октан

Эталон: 4) P=4

Какое соединение является изомером 3-метил-3-этилпентана:

Гексан;
2,2,3-тетраметилбутан;
2,2-диметилоктан;
Нонан

Эталон: 2) P=4

Для алканов невозможна реакция:

Горения;
Полимеризации;
Замещения;
Изомеризации

Эталон: 2) P=4

В результате какой реакции уменьшается число атомов водорода в молекуле алкана:

Гидрирования;
Дегидрирования;
Дегидратации;
Изомеризации

Эталон: 2) P=4

Как изменяется массовая доля водорода в алкенах с увеличением молярной массы:

Увеличивается;
Уменьшается;
Не изменяется;
Изменяется произвольным образом

Эталон: 3) P=4

У какого алкена возможны цис- и танс-изомеры:

Пропен;
1,2-дихлорэтен;
Бутен-1;
Хлорэтен

Эталон: 2) P=4

Какой реактив используется для получения алкенов из галогеналканов:

Натрий;
Хлор;
Водный раствор щелочи;
Спиртовой раствор щелочи

Эталон: 4) P=4

Какое вещество обесцвечивает раствор брома:

Полипропилен;
Пропан;
Бутен-2
Трихлорметан

Эталон: 3) P=4

В результате реакции Лебедева получают:

Алкан;
Алкен;
Алкадиен;
Алкин

Эталон: 3) P=4

В молекуле какого соединения длина углерод-углеродной связи наименьшая:

Этан;
Этен;
Этин;
Бензол

Эталон: 3) P=4

Реакция гидратации ацетилена называется:

Реакцией Вюрца;
Рекцией Зинина;
Реакцией Кучерова;
Реакцией Марковникова

Эталон: 3) P=4

Муравьиный альдегид НСНО и этан С₂Н₆ отличаются:

Молекулярной массой;
Качественным и количественным составом;
Относительной плотностью по воздуху;
Всеми перечисленными факторами

Эталон: 2) P=4

Межклассовая изомерия характерна для

Н – бутана и 2- метилпропана;
1- хлорпропана и 2- хлорпропана;
Бутена- 2 и циклобутана;
Бутена- 1 и бутена- 2

Эталон: 3) P=4

Нормальный октан и 2,2,4- триметилпентан являются изомерами, для которых характерна:

Изомерия углеродного скелета;
Изометрия положения заместителя;
Межклассовая изомерия;
Пространственная изомерия

Эталон: 1) P=4

Основные свойства увеличивается в ряду:

NH₃®PH₃®AsH₃;
NH₃®AsH₃® PH_3;
PH₃ ®AsH₃ ®NH_3;
AsH₃ ®PH₃®NH₃

Эталон: 4) P=4

Теория, указывающая на то, что свойства органических веществ зависят не только от их качественного и количественного состава, но и от порядка соединения атомов в молекуле:

Теория радикалов;
Теория типов;
Структурная теория;
Учение о «витализме»

Эталон: 3) P=4

Нормальный пентан и 2,2 –диметилпропан отличаются:

Порядком соединения атомов в молекуле;
Количественным составом;
Молекулярной массой;
Качественным составом

Эталон: 1) P=4

Изомерия положения заместителя характерна для:

н- бутана и 2- метилпропана;
1- хлорпропана и 2- хлорпропана;
Бутена- 2 и циклобутана;
Бутена- 1 и бутена- 2

Эталон: 2) P=4

Цис-бутен-2 и транс-бутен-2 являются изомерами, для которых характерна:

Оптическая изомерия;
Изомерия положения заместителя;
Изомерия углеродного скелета;
Геометрическая изомерия

Эталон: 4) P=4

Сила кислот увеличивается в ряду:

HI® HBr ®HCI ®HF;
HF ®HI ®HBr ®HCI;
HF ®HCI ®HCI ®HBr ®HI;
HF ®HBr ®HCI ®HI

Эталон: 3) P=4

В нециклической форме глюкозы функциональные группы

Эталон: 2) P=4

Гомологами являются

1) С2H6 и С2H4

2) H — CH =O и СH3COOH

3) CH3 — CH2 — CH2 —OH и HO — CH2 — CH3

4) CH3 —NO2 и CH3 —NH2

Эталон: 3) P=4

Число изомеров среди веществ, формулы которых

CH3 — (CH2)2 —O —CH2CH3, CH3 —(CH2)3 — CHO,

HOOC—(CH2)3—CH3, C2H5 —COO—C2H5, равно

1) 1

2) 2

3) 3

4)4

Эталон: 2) P=4

-связь между атомами углерода имеется в молекуле

1)пентана

2)пропанола

3)циклопентана

4)пропена

Эталон: 4) P=4

Функциональную группу содержат молекулы

1)сложных эфиров

2)спиртов

3)альдегидов

4)карбоновой кислотой

Эталон: 3) P=4

Гомологом этана является

1)С2Н4

2)(СН2)3

3)С6Н6

4)СН3—СН2—СН3

Эталон: 4) P=4

Формула изомера пропионовой кислоты

Эталон: 2) P=4

Наиболее распространенный вид химической связи между атомами углерода в органических веществах

1)ионная

2)ковалентная неполярная

3)ковалентная полярная

4)металлическая

Эталон: 3) P=4

функциональную группу содержат молекулы

1)сложных эфиров

2)спиртов

3)альдегидов

4)карбоновых кислот

Эталон: 4) P=4

гомологом 2-метилпентена -1 является

3)СН3—(СН2)4 —СН3

4)СН3—СН2—СН=СН—СН3

Эталон: 2) P=4

Молекула какого вещества имеет наибольшую массу:

Пентан;
Белый фосфор;
Пероксид водорода;
Силан

Эталон: 2) P=4

Укажите схему реакции, относящейся к реакции ионного обмена в растворах электролитов:

CuCl₂+ NaOH ®;
CO₂+NaOH®;
NH₃+HCl®;
CuSO₄+Zn®

Эталон: 1) P=4

С каким веществом НЕ реагирует гидрокарбонат аммония:

Барий гидроксид;
Муравьиная кислота;
Калий гидроксид;
Кремниевая кислота

Эталон: 4) P=4

Укажите группу веществ, которые можно использовать для восстановления цинка из его оксида:

CO_{2 ,}Al, Mg;
O_2,CO, H_{2 ;}
SO₂, SO_3,C;
CO, H_2, C

Эталон: 4) P=4

Какая формула определяет максимальное число электронов N на энергетическом уровне атома со значением главного квантового числа n:

N=2n ;
N=n²^;
N=2 n²^;
N=4n ;

Эталон: 3) P=4

Суммарное число электронов в молекуле NO:

Эталон: 3) P=4

С каким веществом НЕ реагирует CO_2:

Магний;
Углерод;
Угарный газ;
Вода

Эталон: 3) P=4

Какой металл встречается в природе в свободном (самородном) виде:

Магний;
Алюминий;
Хром;
Медь

Эталон: 4) P=4

В результате какой реакции выделяется газ бурого цвета:

Al + H₂SO_{4 (разбавленная) ;}
Cu + HNO_{3 (концентрированная)}®;
Ag + HNO₃₍_{разбавленная)}®;
Fe + HNO_{3 (}_{разбавленная)}®

Эталон: 2) P=4

Укажите схему реакции замещения:

Sn+ CuSO₄ ®;
CaSO₃+ HCl ®;
CO + O₂ ®;
NH₃ + HNO₃®

Эталон: 1) P=4

Укажите схему реакции, в которой сера является восстановителем:

Ca + S ®;
I₂+ S ®;
Cl₂+ S ®;
C + S ®

Эталон: 3) P=4

Какое вещество используют при получении фосфора в промышленности:

PH₃;
Ca₃(PO₄)₂;
Ca (H₂PO₄)₂ ;
K₃PO₄

Эталон: 2) P=4

Что показывает номер периода в периодической системе элементов:

Число валентных электронов в атоме;
Число энергетических уровней в невозбужденном атоме, на которых имеются электроны;
Массовое число атома;
Число электронов на внешнем энергетическом уровне

Эталон: 2) P=4

В состав какого природного вещества входит магний:

Мирабилит;
Магнетит;
Доломит;
Кварц

Эталон: 3) P=4

Укажите металл, который образует только основной оксид:

Стронций;
Хром;
Бериллий;
Цинк

Эталон: 1) P=4

При термическом разложении 50 г CaCO₃ поглощается 90кДж теплоты. Какое количество теплоты (кДж) надо затратить для получения 112г негашеной извести:

90;
180;
360;
400

Эталон: 3) P=4

Укажите ряд, в котором все вещества реагируют с разбавленной серной кислотой:

CuCl_{2 ,}CuO, Fe;
Cu, CaCO₃, ZnO;
Cu(OH)₂, CuO, BaCl₂;
Hg, Na₂SO₃, NaNO₃;

Эталон: 3) P=4

Укажите формулу дигидроортофосфата:

NH₄H₂PO₄;
K₂H₂P₂O_7;
K₂HPO_4;
K₄P₂O₇

Эталон: 1) P=4

Укажите степень электролитической диссоциации (%), если из четырех моль растворенных молекул продиссоциировало 0,4 моль:
- 4;
- 10;
- 11;
- 40

Эталон: 2) P=4

2 курс

Неметалл, проявляющий в реакциях только окислительные свойства:
- Хлор;
- Кислород;
- Азот;
- Фтор

Эталон: 4) P=4

Укажите металл, являющийся d- элементом:

Эталон: 3) P=4

Эндотермическая реакция разложения:

C+H₂O=CO+H₂-Q;
N₂+O₂=2NO-Q;
CaCO₃®CaO+CO₂-Q;
2CO+O₂=2CO₂+Q

Эталон: 3) P=4

Полярная ковалентная связь имеется в молекуле:
- CO₂;
- KI;
- F₂;
- H₂

Эталон: 1) P=4

Водородная связь образуется между молекулами:
- HCHO;
- C₂H₅OH;
- CH₃OCH₃;
- CH₃COCH₃

Эталон: 2) P=4

Между атомами S и O в молекуле SO₂ имеются только:
- s - связи;
- p -связь;
- Одна s - и одна p - связь;
- Одна s - и две p - связи

Эталон: 3) P=4

Укажите неполярную молекулу с полярными ковалентными связями:
- BeF₂;
- H₂;
- CO;
- CH₂CI₂

Эталон: 1) P=4

Между неактивными металлами и неактивными неметаллами образуется сязь:
- Ковалентная полярная;
- Ионная;
- Металлическая;
- Ковалентная неполярная

Эталон: 1) P=4

Металлическая связь имеется в соединении:
- FeO;
- FeCI₃;
- Fe;
- Fe(OH)₃

Эталон: 3) P=4

Полярной ковалентной связи нет в соединении:
- H₂SO₄;
- Na₂SO₄;
- Na₂SO₃;
- Na₂S

Эталон: 4) P=4

В молекуле BF₃ имеются только:
- p - связи;
- s - связи;
- Одна s - и одна p - связь;
- Одна s - и две p - связи

Эталон: 2) P=4

Укажите неполярную молекулу с полярными ковалентными связями:
- CO;
- F₂;
- CH₄;
- H₂S

Эталон: 3) P=4

Между активными металлами и активными неметаллами образуется связь:
- Ковалентная полярная;
- Ионная;
- Металлическая;
- Ковалентная неполярная

Эталон: 2) P=4

Неполярная ковалентная связь имеется в молекуле:
- HCI;
- NaCI;
- SiF₄;
- O₂

Эталон: 4) P=4

Водородная связь не образуется между молекулами:
- H₂O;
- HF;
- H₂S;
- HCOOH

Эталон: 3) P=4

В молекуле H₂O₂ имеются только:
- s - связи;
- p -связь;
- Одна s - и одна p - связь;
- Одна s - и две p - связи

Эталон: 1 P=4

Укажите неполярную молекулу с полярными ковалентными связями:
- O₂;
- HCI;
- SO₂;
- CO₂

Эталон: 4) P=4

Определите гибридизацию центрального атома в молекуле SF₆:
- Sp;
- Sp²;
- Sp³;
- Sp³d²

Эталон: 2) P=4

Расположение sp² – гибридных орбиталей:
- Линейное;
- Тригональное;
- Тетраэдрическое;
- Октаэдрическое

Эталон: 4) P=4

Угол между sp³ – гибридными орбиталями равен:
- 180^о;
- 120^о;
- 109^о28;
- 90^о

Эталон: 1) P=4

Соединение, орбитали всех атомов углерода которого находятся в sp² – гибридизации:
- Хлоропрен;
- Изопрен;
- Этаналь;
- Пентадиен – 1,3

Эталон: 3) P=4

Какую геометрическую форму имеет молекула NF₃?
- Тетраэдрическую;
- Угловую;
- Треугольную;
- Пирамидальную

Эталон: 4) P=4

Определите гибридизацию центрального атома в молекуле CO₂:
- sp;
- sp²;
- sp³;
- d² sp³

Эталон: 1) P=4

Расположение sp³ – гибридных орбиталей:
- Линейное;
- Тригональное;
- Тетраэдрическое;
- Октаэдрическое.

Эталон: 3) P=4

Угол между d² sp³ – гибридными орбиталями равен:
- 180^о;
- 120^о;
- 109^о28;
- 90^о

Эталон: 4) P=4

Соединение, орбитали всех атомов углерода которого находятся в sp – гибридизации:
- Этилен;
- Этин;
- Пропин;
- Этан

Эталон: 2) P=4

Какую геометрическую форму имеет молекула CO₂:
- Линейную;
- Угловую;
- Треугольную;
- Пирамидальную

Эталон: 1) P=4

Эндотермический процесс:

Конденсация паров воды;
Образование льда из жидкой воды;
Горение водорода;
Плавление льда

Эталон: 4) P=4

Гомогенная реакция:

Fe(_T) + CuSO₄(p-p) = Cu(_T) + FeSO₄(p-p);
NaOH(p-p)+HCI(p-p)=NaCI(p-p) + H₂O(ж);
Zn(_T)+2HCI(p-p)=ZnCI₂(p-p) +H₂(г);
CaCO₃(_T)+2HCI(p-p)=CaCI₂(p-p)+H₂O(ж)+CO₂(г)

Эталон: 2) P=4

КлассифицируйтереакциюNaOH(p-p) + HCI(p-p) = NaCI(p-p) +H₂O(ж) +Qпо следующим пяти признакам:

А) Соединения, Б) замещения, В) разложения, Г) обмена;
Д) Окислительно – восстановительная, Е) не окислительно – восстановительная;
Ж) Экзотермическая, З) эндотермическая;
И) Гомогенная, К) гетерогенная;
Л) Необратимая, М) обратимая.

Ответ дайте в виде последовательности букв, соответствующих цифрам по порядку от 1 до 5.

БЕЖИМ 2) ГЕЖИЛ 3) ГДЖИЛ 4) ГЕЗИЛ

Эталон: 2) P=4

Укажите реакцию, которая является реакцией разложения и окислительно – восстановительной реакцией:

S + O₂®SO₂;
2KNO₃®2KNO₂+O₂;
SO₂+H₂O®H₂SO₃;
2AI(OH)₃®AI₂O₃+3H₂O

Эталон: 2) P=4

Реакция гидрогалогенирования:

CH₂=CH₂ + H₂®C₂H₆;
CH₂= CH₂+H₂O®C₂H₅OH;
CH₂=CH₂+Br₂®C₂H₄Br₂;
CH₂=CH₂+HBr®C₂H₅Br

Эталон: 4) P=4

Реакция C₂H₆®C₂H₂+H₂– это реакция:

Дегидрирования;
Дегидратация;
Дегалогенирования;
Дегидрогалогенирования

Эталон: 1) P=4

Реакция Fe+CuSO₄®Cu+FeSO₄:

Присоединения;
Разложения;
Замещения;
Обмена

Эталон: 3) P=4

Реакция, не являющаяся окислительно – восстановительной:

H₂O+SO₃®H₂SO₄;
2Na+2H₂O®2NaOH+H₂;
CH₄+CI₂®CH₃CI+HCI;
2Mg+O₂®2MgO

Эталон: 1) P=4

Поставьте коэффициент в уравнение реакции:

AI+HNO₃®AI(NO₃)₃+NH₄NO₃+H₂O:

Укажите коэффициент перед восстановителем:

Эталон: 3) P=4

Экзотермическая реакция соединения:

S+2HI=I₂+H₂S+Q;
H₂+I₂=2HI-Q
2Na+2H₂O=2NaOH+H₂+Q;
C₂H₄+H₂=C2H₆+Q

Эталон: 4) P=4

Экзотермический процесс:

Кипение воды;
Горение метана;
Обжиг известняка;
Плавление льда

Эталон: 2) P=4

Гетерогенная реакция:

CH₄(г)+2O₂(г)=CO₂(г)+2H₂O(г);
NaOH(р-р)+HCI(р-р)=NaCI(р-р)+H₂O(ж);
Zn(т)+2HCI(р-р)=ZnCI₂(р-р)+H₂(г);
H₂(г)+CI(г)=2HCI(г)

Эталон: 3) P=4

Классифицируйте реакцию H₂(г)+I₂(т)_¬^®2HI(г)-Qпо следующим признакам:

А) Соединения, Б) замещения, В) разложения, Г) обмена;
Д) Окислительно – восстановительная, Е) не окислительно – восстановительная;
Ж) Экзотермическая, З) эндотермическая;
И) Гомогенная, К) гетерогенная;
Л) Необратимая, М) обратимая.

Ответ дайте в виде последовательности букв, соответствующих цифрам по порядку от 1 до 5:

АДЖКМ 2) АЕЗКМ 3) АДЗКМ 4) АЕЗИМ

Эталон: 3) P=4

Укажите реакцию, которая является реакцией соединения и окислительно – восстановительной реакцией:

S+O₂®SO₂;
2KNO₃®2KNO₂+O₂;
SO₂+H₂O®H₂SO₃;
2AI (OH)₃®AI₂O₃+3H₂O

Эталон: 1) P=4

Реакция галогенирования:

1)CH₂=CH₂ + H₂®C₂H₆;

2) CH₂= CH₂+H₂O®C₂H₅OH;

3) CH₂=CH₂+Br₂®C₂H₄Br₂;

4) CH₂=CH₂+HBr®C₂H₅Br

Эталон: 3) P=4

РеакцияC₂H₅OH®CH₂=CH₂+H₂O – это реакция:
- Дегидрирования;
- Дегидратации;
- Дегалогенирования;
- Дегидрогалогенирования

Эталон: 2) P=4

РеакцияNH₄CI+AgNO₃®NH₄NO₃+AgCI¯
- Присоединения;
- Разложения;
- Замещения;
- Обмена

Эталон: 4) P=4

Реакция не являющаяся октслительно – восстановительной:
- Fe + 2HCI®FeCI₂+H₂;
- 2Fe + 3CI₂® 2FeCI₃;
- 2Fe(OH)₃®Fe₂O₃+3H₂O;
- Fe+CuSO₄®Cu+FeSO₄

Эталон: 3) P=4

Поставьте коэффициенты в уравнении реакции:

Zn+H₂SO₄→ZnSO₄+S+H₂O

Укажите коэффициенты перед восстановителем

Эталон: 4) P=4

Эндотермическая реакция соединения:
- C+H₂O=CO+H₂-Q;
- N₂+O₂=2NO-Q;
- 2CO+O₂=2CO₂+Q;
- CaCO₃=CaO+CO₂-Q

Эталон: 2) P=4

Экзотермический процесс:
- Конденсация паров йода;
- Кипение воды;
- Обжиг известняка;
- Плавление льда

Эталон: 1) P=4

Гетерогенная реакция:
- CH₄(г)+2O₂(г)=CO₂(г)+2H₂O(г);
- NaOH(р-р)+HCI(р-р)=NaCI(р-р)+H₂O(ж);
- H₂(г)+CI(г)=2HCI(г);
- CaCO₃(т)+2HCI(р-р)=CaCI₂(р-р)+H₂O(ж)+CO₂(г)

Эталон: 4) P=4

Классифицируйте реакцию:

3H₂(г) + N₂(г)_¬^®2NH(г) + Q

По следующим пяти признакам:

А) Соединения, Б) замещения, В) разложения. Г) Обмена;
Д) Окислительно – восстановительная, Е) не окислительно – восстановительная;
Ж) Экзотермическая, З) эндотермическая;
И) Гомогенная, К) гетерогенная;
Л) Необратимая, М) обратимая

Ответ дайте в виде последовательности букв, соответствующих цифрам по порядку от 1 до 5.

АДЖИМ 2) АЕЖИЛ 3) БДЖИМ 4) АЕЖИМ

Эталон: 1) P=5

Какая группа металлов взаимодействует с разбавленной серной кислотой:

Цинк, серебро, золото;
Медь, олово, хром;
Железо, кальций, алюминий;
Платина, никель, магний

Эталон: 3) P=4

Какое природное вещество используется для получения железа:

Доломит;
Магнетит;
Малахит;
Боксид

Эталон: 2) P=4

Какое физическое свойство не присуще металлическому золоту:

1) Пластичность;

Высокая электропроводность;
Ковкость;
Серебристо-белый цвет

Эталон: 4) P=4

С каким веществом взаимодействует медь в обычных условиях:

FeSO₄;
HCl;
HNO₃;
H₂O

Эталон: 3) P=4

Какое соединение металла имеет голубую окраску:

CuSO₄×5H₂O;
K₂Cr₂O₇;
Fe (OH)₃;
KMnO₄

Эталон: 1) P=4

В каком соединении степень окисления металла равна + 3:

Na[Al (OH)₄];
NiSO₄;
MnO₂;
TiO

Эталон: 1) P=4

Какой металл используется для получения легких сплавов:

Медь;
Алюминий;
Железо;
Цинк

Эталон: 2) P=4

Укажите металлы, входящие в состав нержавеющей стали:

Железо, хром;
Вольфрам, молибден;
Железо, марганец;
Цинк, медь

Эталон: 1) P=4

Какой металл обладает наибольшей электропроводностью:

Железо;
Серебро;
Молибден;
Кальций

Эталон: 2) P=4

Укажите металл с наименьшей температурой плавления:

Эталон: 3) P=4

Какой металлический элемент входит в состав гемоглобина:

Эталон: 4) P=4

Какой металл относят к благородным металлам:

Серебро;
Рубидий;
Платина;
Хром

Эталон: 3) P=4

Какой металл не взаимодействует с азотной кислотой:

Эталон: 4) P=4

С какими веществами взаимодействует цинк:
- Cu SO₄, H₂;
- S, HBr;
- HCl, CaO;
- HNO₃, NaCl

Эталон: 2) P=4

Укажите сплав на основе железа:
- Латунь;
- Чугун;
- Бронза;
- Дюралюминий

Эталон: 2) P=4

Все элементы являются металлами:
- K, Mn, F, Cu;
- Se, Co, Al, Zn;
- Sn, Ba, He, Sr;
- Hg, Li, Ag, Mo

Эталон: 4) P=4

Электронное строение внешней оболочки металла:
- 1s²;
- 3s²3p¹;
- 2s²2p³;
- 3d¹⁰4s²4p⁵

Эталон: 2) P=4

Благородными металлами являются:
- Ca, K, Na, Mg;
- Fe, Co, Zn, Mo;
- Ag, Pd, Pt, Au;
- Sc, Y, La,Ce

Эталон: 3) P=4

Самый легкий металл:
- Li;
- Na;
- K;
- Cs

Эталон: 1) P=4

Уменьшению электроотрицательности в ряду сходных элементов, как правило, соответствует увеличение:
- Силы высших кислородных кислот;
- Неметаллических свойств;
- Энергии ионизации атома;
- Металлических свойств

Эталон: 4) P=4

Не реагирует с водой даже при нагревании:
- Mg;
- Ag;
- Zn;
- Fe

Эталон: 2) P=4

Хуже принимает электроны:
- Mn²⁺;
- Zn²⁺;
- Mg²⁺;
- Fe²⁺

Эталон: 3) P=4

Железо вытесняет водород из:
- H₂SO_{4 (разб)};
- H₂SO_{4 (конц)};
- HNO_3(разб);
- HNO_{3 (конц)}

Эталон: 1) P=4

Определите состав смеси двух металлов А и Б, которая частично растворяется в растворе соляной кислоты и полностью в концентрированном растворе серной кислоты на холоду:
- Al, Cu;
- Al, Zn;
- Zn, Mg;
- Mg, Cu

Эталон: 4) P=4

Цинковую пластину массой 16,7 г поместили в раствор сульфата никеля (II). Определите массу выделившегося на пластинке никеля, если масса пластинки стала равной 15,5г:
- 5,9 г;
- 11,8 г;
- 17,7 г;
- 23,6 г

Эталон: 2) P=4

Имеет наибольшую температуру кипения:

H₂Te;
H₂O;
H₂Se;
H₂S

Эталон: 2) P=4

Определите вещества X иY в следующей последовательности превращений:

O₂, H₂O Y

X HNO₃H₂SO₄

NO_2,S;
NO,SO₃;
N₂, Na₂SO₄;
NO₂, Na₂SO₄

Эталон: 1) P=4

Определите вещества X,Y в следующей схеме превращений:

S®X®H₂SO₃®Y®BaSO₄

H₂S, H₂SO₄;
H₂SO_4,H₂SO₄;
SO₂, H₂SO₄;
SO₃, BaSO₃

Эталон: 3) P=4

Какой газ отвечает следующим условиям: а) очень хорошо растворим в воде; б) реагирует с кислотами; в) не реагирует со щелочами

CO₂;
Cl₂;
NH₃;
SO₂

Эталон: 3) P=4

Определите массу хлора, который можно получить, действуя концентрированной соляной кислотой, содержащей 0,35 моль хлороводорода, на перманганат калия:

7,8;
4,7;
10,9;
1,8

Эталон: 1) P=4

Элемент наиболее распространенный на Земле, - это
- Кислород;
- Азот;
- Водород;
- Кремний

Эталон: 1) P=4

Укажите неверное высказывание. В периоде слева направо:
- Радиус атома уменьшается;
- Число электронных уровней увеличивается;
- Окислительные свойства усиливаются;
- Неметаллические свойства усиливаются

Эталон: 2) P=4

Атомное строение имеет следующее простое вещество:
- Иод;
- Кислород;
- Азот;
- Графит

Эталон: 4) P=4

Газом при обычных условиях является:
- Бром;
- Карбин;
- Хлор;
- Красный фосфор

Эталон: 3) P=4

В реакциях хлора с железом образуется:
- Fe Cl;
- FeCl₂;
- FeCl₃;
- feCl₄

Эталон: 3) P=4

наиболее сильная кислота:
- HI;
- HF;
- HCl;
- HBr

Эталон: 1) P=4

Определите вещества XиY в следующей последовательности превращений:

HNO₃ Y

S X BaSO₄

SO₂, Ba(NO₃)₂;
H₂S, Ba;
SO₂, Ba(OH)₂;
H₂SO₄, BaCl₂;

Эталон: 4) P=4

Определите вещества X,Y в следующей схеме превращений:

Br₂®X®NaBr®Y®I₂

KBr, Cl₂;
HBr, Br₂;
FeBr₃, Hbr;
KCl, Cl₂

Эталон: 2) P=4

Какой газ отвечает следующим условиям: а) бесцветный, тяжелее воздуха, не горюч; б) не обесцвечивает бромную воду; в) реагирует со щелочами с образованием кислых и средних солей:
- CO₂;
- Cl_2;
- NH_3;
- SO₂

Эталон: 1) P=4

Определите объем (н.у.) водорода, который можно получить при взаимодействии 201 мл воды металлическим натрием:
- 12,5л;
- 125 л;
- 25 л;
- 2,5 л

Эталон: 2) P=4

Элемент, не относящийся к неметаллам:
- Сера;
- Иод;
- Аргон;
- Бор

Эталон: 3) P=4

Укажите неверное высказывание. В главной подгруппе сверху вниз:
- Радиус атома уменьшается;
- Число электронных уровней увеличивается;
- Окислительные свойства ослабевают;
- Неметаллические свойства усиливаются

Эталон: 4) P=4

Атомное строение имеет следующее простое вещество:
- Бром;
- Бор;
- Озон;
- Сера

Эталон: 2) P=4

Жидкостью при обычных условиях является:
- Бром;
- Бор;
- Озон;
- Графит

Эталон: 1) P=4

Водород проявляет окислительные свойства при реакции с:
- Натрием;
- Хлором;
- Азотом;
- Кислородом

Эталон: 1) P=4

Наиболее прочная связь неметалл – галоген а молекуле:
- HBr;
- HCl;
- HF;
- HI

Эталон: 3) P=4

Определите вещества X и Y в следующей последовательности превращений:

NaOH Y

Si X Cu

Na₂SiO₃, CuO;
H₂, CuO;
H₂, Cu(OH)₂;
Na₂SiO₃, Cu(OH)₂

Эталон: 2) P=4

Определите вещества X,Y в следующей схеме превращений:

Si®X®SiH₄®Y®Na₂SiO₃

SiO₂, SiO₂;
H₂SiO₃, Mg₂Si;
Mg₂Si, H₂SiO₃;
Mg₂Si, SiO₂

Эталон: 4) P=4

Какой газ отвечает следующим условиям: а) слабо окрашен; б) не обесцвечивает бромную воду; в) реагирует со щелочами с образованием двух средних солей
- CO₂;
- Cl₂;
- NH_3;
- SO₂

Эталон: 2) P=4

Определите объем (н.у.) сероводорода, который можно получить при обработке 4,85г сульфида цинка избытком соляной кислоты:
- 1 л;
- 2,24 л;
- 11 л;
- 1,12 л

Эталон: 4) P=4

12 Методические рекомендации по написанию реферата

Реферат — письменная работа по определенной научной проблеме, краткое изложение содержания научного труда или научной проблемы. Он является действенной формой самостоятельного исследования научных проблем на основе изучения текстов, специальной литературы, а также на основе личных наблюдений, исследований и практического опыта. Реферат помогает выработать способности самостоятельного научного поиска, грамотного и логического изложения избранной проблемы и способствует приобщению учащихся к научной деятельности.

План реферата характеризует его содержание и структуру. Он должен включать в себя:

введение, где обосновывается актуальность проблемы, ставятся цель и задачи исследования;
основная часть, в которой раскрывается содержание проблемы;
заключение, где обобщаются выводы по теме и даются практические рекомендации.

Введение включает в себя:

обоснование выбора темы (чем вызван первоначальный интерес к теме, чем тема привлекательна);
анализ источников литературы по теме;
цели и задачи реферата (сформулировать проблему и алгоритм её решения).

В основной части необходимо:

представить состояние избранной проблемы;
изложить различные точки зрения по избранной теме (отношение современников и более ранних исследователей, представителей различных научных направлений, взгляды ученых на спорные проблемы исследования);
раскрыть основные положения в соответствии с планом основной части;
главы основной части должны быть связаны по смыслу, каждая глава должна заканчиваться выводами, обоснованными фактами.

Выводы формулируются в основной части реферата согласно логике изложения. Вывод должен относиться к существу изложенного, вытекать из рассмотренных фактов, связей, не превышать их объема (не быть чрезмерно широкими), но и не оставлять часть фактов без внимания (не быть слушком узкими и неконкретными). При рассмотрении большого числа проблем сначала делаются частные выводы, затем общие. Перед тем, как распространить известный вывод на новые факты, необходимо первоначально этот вывод четко сформулировать. В тексте формулировки выводов они выделяются в абзац и начинаются словами: ”Итак…”, ”Таким образом…” и т.п.

В заключении необходимо:

в форме тезисов не более чем на 1-2 страницы сформулировать основные моменты реферата и соответствующие выводы;
дать оценку своей работы (достигнута ли цель, какие вопросы и по каким причинам, на ваш взгляд, не освещены);
сформулировать перспективы дальнейших исследований по данной проблеме.

Подбор литературы осуществляется учащимся в ходе подготовки и написания реферата. Подбор литературы производится учащимся самостоятельно, после подбора темы реферата. При этом необходимо обращаться к предметным каталогам и библиографическим справочникам. Можно использовать список литературы, рекомендованный преподавателем.

Работу следует начинать с изучения первоисточников, монографий, научно-исследовательской литературы, затрагивающих данную проблему. Взгляды наиболее видных ученых, политиков, руководителей должны быть кратко проанализированы и сопоставлены. В ходе написания реферата необходимо использовать справочные и печатные издания – энциклопедические, экономические и толковые словари, периодическую печать (газеты, журналы и прочее).

Список используемой литературы и других источников и сведений составляется в следующей последовательности:

законодательные акты
нормативные акты
специальные официальные справочники, экономическая литература и другие виды текстов
периодические издания с указанием года и места выпуска журнала и газеты.

Приложения следует оформлять как продолжение реферата на его последующих страницах или в виде отдельной книги, располагая приложения в порядке появления на них ссылок в тексте реферата.

Защита реферата

Защита реферата имеет цель: выявить

глубину знаний учащегося по избранной теме;
умение ориентироваться в проблеме исследования;
способности публичного выступления;
способность отвечать на дополнительные вопросы.

Защита состоит из краткого изложения учащимся основных положений реферата, обоснования выбора данной темы, целей исследования, наиболее существенных сторон темы и общих выводов. В конце своего сообщения учащийся отвечает на замечания мастера. При оценке реферата мастер учитывает как качество написания реферата, так и результаты его защиты. Реферат, получивший неудовлетворительную оценку при защите, подлежит доработке.

Критерии оценки

актуальность и степень разработанности темы;
использование источников, первоисточников, материалов эмпирических исследований по этой теме;
методическая грамотность;
самостоятельность и творческий подход;
корректность применяемых в исследовании методов и выводов исследования;
владение терминологией и стилем научного изложения;
правильность и аккуратность оформления;
качество сбора документального и статистического материала;
логика изложения, стилистическая грамотность.

Защита реферата оценивается по пятибалльной системе:

5 баллов – воспроизведение в полном объеме изученных фактов, законов, правил, способов действия; правильное использование нормативной, справочной и специальной литературы; логичный и мобильный рассказ, аргументированные умозаключения; профессионально грамотная речь учащегося.

4 балла – воспроизведение в полном объеме изученных фактов, законов, правил, способов действия; правильное использование нормативной, справочной и специальной литературы; логичный и мобильный рассказ, аргументированные умозаключения; профессионально грамотная речь учащегося; единичные и несущественные недочеты.

3 балла – воспроизведение в полном объеме изученных фактов, законов, правил, способов действия; правильное использование нормативной, справочной и специальной литературы; логичный и мобильный рассказ, аргументированные умозаключения; профессионально грамотная речь учащегося; наличие неоднократных существенных недочетов.

2 балла – грубые недочеты; неумение воспроизводить знания, аргументировать умозаключения, профессионально неграмотная речь.

Образец титульного листа к реферату представлен в приложении А.

13 Понятийно – терминологический словарь

-А-

Альдегиды – органические соединения, содержащие альдегидную группу СНО. Примеры альдегидов – формальдегид, ацетальдегид, бензальдегид, акролеин, ванилин. Получают окислением первичных спиртов и другими методами. Применяют в производстве полимеров, органическом синтезе, как душистые вещества.

Аминокислоты – класс органических веществ, содержащих карбоксильную и аминогруппы, т.е. являются соединениями со смешанными функциями. Являются структурными элементами, из которых строятся молекулы белков. Широко распространены в природе.

Амины – производные аммиака, в котором 1, 2, 3 атома водорода заменены на предельный радикал.

Ароматические соединения – соединения, в которых имеются двойные связи, разделенные двойными связями.

Атом – наименьшая частица в молекулах простых и сложных веществ, обладающая всеми свойствами этого элемента, обладающего энергией, способного отдавать или присоединять ее.

Атомная масса элемента – масса его атома, выраженная в углеродных единицах.

Аллотропия – явление, при котором многие химические элементы образуют не одно, несколько простых веществ.

Адсорбция – явление, при котором молекулы реагирующих веществ поглощаются поверхностью катализатора.

-В-

Валентность – свойство атомов данного элемента присоединять или замещать в соединении определенное число атомов другого элемента.

Водородная связь – это межмолекулярное взаимодействие за счет электростатических сил, приводит к образованию водородных комплексов с удивительными свойствами.

Взаимное влияние – зависимость свойств вещества от наличия атомов или групп атомов.

Вещество – то, из чего сделано (составлено) любое тело: атомы, молекулы, макроуровни.

-Г-

Гибридизация – перераспределение разных по форме электронных облаков.

Гидрогенизация – это присоединение водорода к органическим веществам.

Гомолог – соответственный, подобный.

Гомологический ряд – последовательность органических соединений с одинаковыми функциональными группами и однотипным строением, каждый член которого отличается от соседнего на постоянную структурную единицу.

-Д-

Диссоциация – процесс распада электролита на ионы под действием полярных молекул растворителя.

Длина связи – расстояние между атомами, при котором притяжение между атомами максимально.

-Ж-

Жиры – органическое соединение, нерастворимое в воде, маслянистое вещество, один из основных компонентов клеток и тканей.

-И-

Изомерия – явление существования веществ с одинаковым составом и молекулярной массой, но отличающихся по строению и свойствам.

Изомеры – органические соединения, имеющие одинаковый качественный и количественный состав, но разные строения и следовательно разные свойства.

-К-

Ковалентная связь – образование молекулы за счет общих электронных пар, образующихся электростатическими силами.

Кислоты – химические соединения, содержащие водород, дающие при реакции с основаниями соли.

Координационная связь (донорно-акцепторная) – ковалентная связь, возникающая между двумя атомами за счет неподеленной пары одного из них.

Катализатор – вещество, изменяющее скорость химической реакции, но не входящее в состав продуктов реакции.

Катализ – явление изменения скорости реакции в присутствии катализатора.

Концентрация раствора – содержание растворенного вещества в единице объема.

Крекинг – расщепление углеводородов, содержащихся в нефти на более мелкие и легкие.

-М-

Молекулярная масса – масса молекулы, выраженная в условных единицах.

Материя – основа всех реально существующих в мире свойств, веществ, связей.

-Н-

Неорганические вещества – химические соединения, образующиеся при физико-химических процессах в земной коре, однородны по составу и физическим свойствам.

Непредельные углеводороды – органические вещества, в молекулах которых атомы углерода не до предела насыщены атомами водорода, имеется одна двойная связь

Нефть – сложная смесь алканов, некоторых циклоалканов, аренов, а также кислородных, сернистых и азотных соединений.

-О-

Окисление – это химическая реакция соединения кислорода с другими веществами.

-П-

Превращение – изменение свойств, строения.

Предельные углеводороды – это органические соединения, вещества, содержащие углерод, наполненные им до предела и связанные с водородом простыми связями в открытые цепи или циклы, с общей формулой С_nH₂_n₊₂. Простейшим представителем их является горючий болотный газ – метан без цвета, без запаха.

Пиролиз – разложение химических соединений при нагревании.

Полимеризация – метод синтеза полимеров, при котором взаимодействие полимеров и олигамеров не сопровождается обычно выделением побочных низкомолекулярных соединений.

Полимеры – высокомолекулярные химические соединения, состоящие из однородных повторяющихся групп атомов.

Полипропилен – продукт полимеризации пропилена, получаемый в процессе синтеза высокомолекулярных химических соединений.

Полиэтилен – получаемое в процессе синтеза высокомолекулярное химическое соединение, основанное на бесцветном газе.

-Р-

Радикал – химически активные частицы, имеющие неспаренный электрон; они являются короткоживущими.

-С-

Структурная формула – порядок соединения атомов в молекуле.

Свойства – качество отличающее от другого, признак.

Состав – то, из чего состоит вещество (части по количеству и качеству).

Строение – взаимное расположение частей, структура, последовательность соединения частей в одно целое.

Спирты – органические соединения, в состав которых входят одна или несколько гидроксо-групп, соединенных с углеводородным радикалом.

-У-

Углеводород – органическое соединение, молекулы которого построены из атомов углерода и водорода.

-Х-

Химия – это наука о взаимных превращениях веществ на атомном молекулярном и макроуровнях.

-Э-

Электрон – мельчайшая частица, несущая отрицательный заряд.

Элемент – вид атомов, характеризующихся определенным зарядом ядра.

14 Литература

Основная:

Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. - М., 1981
Васильева Н.В., Смолина Т.А. Органический синтез. – М., 1986.
Верховский В.Н. Техника химического эксперимента в школе. – М., 1949.
Гара Н.Н., Зуева М.В. Контрольные и проверочные работы по химии. 10-11 классы. – М., 1997.
Глинка Н.Л. Общая химия. – М., 1980.
Гольдфарб Я.Л. Сборник задач и упражнений по химии. – М., 2000.
Ерохин Ю.М., Фролов В.И. Сборник задач и упражнений по химии с дидактическим материалом).- М.: Высшая школа, 1988.
Лидин Р.А., Аликберова Л.Ю., Логинова Г.П. Неорганическая химия в вопросах. – М., 1991.
Нентвиг Й. Химический тренажер: программированное пособие для средней школы. – М., 1986.
Новиков Ю.В. Охрана окружающей среды. // Учебное пособие для техникумов - М.: Высшая школа, 1987.
Потапов В.М., Чертков И.М. Проверь свои знания по органической химии. –М.,1986.
Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. – М., 1978.
Радецкий А.М. Дидактический материал по химии для 10-11 классов. – М.: Просвещение, 1999.
Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. химия 10 - 11 класс. – М., 2000.
Химия в таблицах. – М., 1999.
Цветков Л.А. Органическая химия. Учеб. Для учащихся 10-11 классов. – М., 1999.
Ягодин Г.А., Раков Э.Г., Третьякова Л.Г. Химия и химическая экология в решении глобальных проблем. – М.: Химия, 1988.

Дополнительная

Ахметов Н.С. Неорганическая химия. – М.: Просвещение,1987.
Бекер А.А., Агаев Т.В. Охрана и контроль загрязнения окружающей среды. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989.
Войткевич Г.В., Вронский В.А. Основы учения о биосфере. – М.: Просвещение, 1989.
Дорофеев А.И., Федотова М.И. Практикум по неорганической химии. – Л.: Химия,1990.
Курячая М.А. Химия созидающая, химия разрушающая. – М.: Знание, 1990.
Мокрис Дж. Химия окружающей среды. – М.: Химия, 1982.
Опаловский. Планета глазами химика. – М.: Наука, 1990.
Потапов В.М., Татаринчик С.М. Органическая химия. – М.: Химия, 1988.
Потапов В.М., Татаринчик С.М., Аверина А.В. Задачи и упражнения по органической химии. – М.: Химия, 1989.
Семенов И.Н., Максимов А.С., Макареня А.А. Химия и научно-технический прогресс. – М.: Просвещение, 1988.
Третьяков А.Д. Химия и современность. – М.: Просвещение,1985.
Хавминг Г. Тревога в 2000 году. – М.: Мысль,1990.
Хорват Л. Кислотный дождь. М.: Стройиздат,1990.
Возможности предотвращения глобальной экологической катастрофы. // Российский экономический журнал 1996 - №2 – С.84 – 91.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Образец титульного листа к реферату

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ СЕРВИСА

ЮЖНО – УРАЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

РЕФЕРАТ

по предмету «Химия»

на тему: «________________________________»

Выполнил(а):

уч-ся группы №___

_________________

(Ф.И.О.)

Проверил(а):

Преподаватель

_________________

(Ф.И.О.)

г.Челябинск, 2010г.

Добавить комментарий

JComments

ХИМИЯ Учебно-методическое пособие для учащихся (студентов)

Дополнительная

Добавить комментарий

Меню

Рекомендуемые статьи