Химия для иностранцев 2013. Учебное пособие для иностранных учащихся подготовительного отделения Харьков

• Название: Учебное пособие для иностранных учащихся подготовительного отделения Харьков
• Дата: 13.01.2019
• Размер: 1.45 Mb.
• Имя файла: Химия для иностранцев 2013.pdf
• Тип: Учебное пособие; #63551
• страница: 1 из 7

Министерство образования и науки, молодёжи и спорта Украины Харьковская национальная академия городского хозяйства
Т.Д. Панаётова, И.С. Зайцева ХИМИЯ Учебное пособие для иностранных учащихся подготовительного отделения) Харьков
ХНАГХ
2013

1 Министерство образования и науки, молодёжи и спорта Украины Харьковская национальная академия городского хозяйства Т. Д. Панаётова, И. С. Зайцева ХИМИЯ Учебное пособие для иностранных учащихся подготовительного отделения Харьков
ХНАГХ
2013

2 Химия Учебное пособие для иностранных учащихся подготовительного отделения / Т. Д. Панаётова, И. С. Зайцева. – Х. : ХНАГХ, 2013. – 95 с. Авторы Т.Д. Панаётова,
И.С. Зайцева Рецензенты О.А. Мураева, доц. кафедры химии ХНАГХ;
В.И. Рубцов, доц. кафедры физической химии ХНУ им. В.Н.Каразина Настоящее учебное пособие предназначено для иностранных учащихся подготовительного отделения. Пособие содержит объём учебной информации, необходимый для успешного продолжения образования в вузах Украины основные понятия и законы химии, периодический закон и структура периодической системы химических элементов, важнейшие классы неорганических соединений, типы химических реакций и закономерности их протекания, основные понятия химии растворов, сущность окисли- тельно-восстановительных реакций и понятия, связанные сними. Кроме основного материала в пособии приведены примеры решения типовых задач. Каждая тема включает контрольные вопросы, задания и задачи. Также приводится словарь основных терминов на русском, английском и французском языках. Содержание пособия соответствует программе по общей химии для подготовительных факультетов для иностранных граждан. Авторы выражают благодарность за помощь в оформлении учебного пособия С. А. Комыхову. Печатается как учебное пособие по решению Ученого совета академии, протокол № 5 от 28. 12. 2007 г.

3 Введение Химия – фундаментальная естественная наука, которая изучает окружающий мири имеет многогранные перспективы во всех направлениях развития научно- технического прогресса. Знания химии необходимы для плодотворной творческой деятельности современного специалиста во многих отраслях химии и химической технологии, биологии, медицине, сельском хозяйстве, строительстве и др. Основная цель преподавания дисциплины Химия на подготовительном отделении для иностранных граждан – подготовка учащихся к обучению в высших учебных заведениях Украины. Учебное пособие в краткой форме содержит основной материал по курсу общей химии основные понятия и законы химии, периодический закон и структура периодической системы химических элементов, состав, номенклатура, получение и свойства представителей важнейших классов неорганических соединений, типы химических реакций и закономерности их протекания, основные понятия химии растворов, сущность окислительно-восстановительных реакций и основные понятия, связанные сними. Кроме основного материала в учебном пособии приведены примеры решения типовых задач. Каждая тема включает содержательную часть, вопросы для самоконтроля, задания и задачи, выполнение которых дает возможность учащимся судить о степени усвоения изучаемого материала. В учебном пособии приводится словарь основных терминов на русском, английском и французском языках. Содержание пособия соответствует программе по общей химии для подготовительных факультетов для иностранных граждан.

4
1. Вещества. Свойства веществ. Физические и химические явления Химия изучает вещества и их превращения. Существует очень много веществ. Каждое вещество имеет свои свойства. Например, сахар имел. Это твердые вещества белого цвета. Они не имеют запаха. Сахар растворяется вводе. Мел вводе не растворяется. Сахар – сладкий. Мел – не имеет вкуса. Агрегатное состояние (твёрдое, жидкое, газообразное, цвет, запах, растворимость вводе это физические свойства вещества. Любое изменение в природе – это явление. Растворение сахара вводе, кипение воды, движение человека – это явления. Различают физические и химические явления. При физических явлениях новые вещества не образуются. Изменяются только отдельные свойства агрегатное состояние при кипении воды (вода жидкая превращается вводу газообразную, форма тела (кусок мела превращается в порошок. Сами вещества не изменяются. Это физические явления. Химические явления – это явления, при которых образуются новые вещества с новыми свойствами. Например, при горении серы выделяется теплота и образуется новое вещество - газ с неприятным запахом. Контрольные вопросы и задания Что изучает химия Какие свойства веществ вызнаете Опишите физические свойства следующих веществ воды, соли, серебра, золота. Что такое явления Какие вызнаете явления Какие это явления (физические или химические а) замерзание воды б) плавление железа в) горение спирта г) растворение магния в серной кислоте Что изменится, если а) кусок мела превратить в порошок б) расплавить металл. Атомно-молекулярное учение. Основные понятия и законы химии
2.1. Вещество → молекула → атом (химический элемент. Вещества состоят из молекул. Молекула – это самая маленькая частица вещества, которая сохраняет его химические свойства. Молекулы состоят из атомов. В природе существуют различные виды атомов, которые отличаются размером, массой, свойствами. Каждый отдельный вид атомов называется химическим элементом. Атом – самая маленькая частица химического элемента, который входит в состав молекулы. Химический элемент – это тип атомов, которые имеют определенные свойства и определенный положительный заряд ядра. К настоящему времени известно 117 химических элементов. Из них 94 обнаружены в природе, 23 получены искусственно в результате ядерных реакций. Первые 111 элементов имеют постоянные названия, остальные - временные. Каждый химический элемент имеет свой химический знак (символ. В таблице 1 приведены русские и латинские названия элементов, химические знаки и чтение их в формуле.

6 Таблица 1. Названия, химические знаки и относительные атомные массы некоторых элементов Химический знак элемента Латинское название элемента Русское название элемента Произношение химического знака Относительная атомная масса
Ag Argentum серебро
Аргентум 108
Al Aluminium алюминий Алюминий 27
As Arsenicum мышьяк
Арсеникум 75
Au Aurum золото
Аурум 197
Ba Barium барий Барий 137
Br Bromium бром Бром 80
C Carboneum углерод
Це 12
Ca Calcium кальций Кальций 40
Cl Chlorum хлор Хлор 35,5
Cr Chromium хром Хром 52
Cu Cuprum медь
Купрум 64
F Fluorum фтор Фтор 19
Fe Ferrum железо
Феррум 56
H Hydrogenium водород
Аш 1
Hg Hydrargyrum ртуть
Гидраргирум 201
I Iodum иод
Иод 127
K Kalium калий Калий 39
Li Lithium литий Литий 7
Mg Magnesium магний Магний 24
Mn Manganum марганец Марганец 55

7
N Nitrogenium азот
Эн 14
Na Natrium натрий Натрий 23
O Oxygenium кислород О 16
P Phosphorus фосфор
Пэ 31
Pb Plumbum свинец
Плюмбум 207
S Sulfur сера
Эс 32
Sb Stibium сурьма
Стибиум 122
Si Silicium кремний
Силициум 28
Sn Stannum олово
Станнум 119
Zn Zincum цинк Цинк 65 Атомы химических элементов входят в состав простых и сложных веществ. Простые вещества состоят из атомов одного элемента. Кислород, водород, фосфор, железо – простые вещества. Сложные вещества состоят из атомов разных элементов. Например, вода (НО) состоит из атомов разных элементов – водорода Ни кислорода О. Вода – это сложное вещество. Контрольные вопросы и задания Из чего состоят молекулы Что называют химическим элементом. Приведите пример. Какие вещества называют а) простыми б) сложными Приведите примеры. Напишите символы элементов кремния, фтора, кислорода, натрия, брома, хлора, магния, кальция, цинка. Назовите элементы, укажите их произношение Р, КН, С, S, Ag.

8
2.2. Относительные атомные и молекулярные массы веществ. Расчеты по химическим формулам Масса атома – очень маленькая величина. Например, масса атома водорода 1,67 10
–27
кг. В химии используют относительную атомную массу А. Относительная атомная масса элемента равна отношению массы атома элемента к 1/12 массы атома углерода -12. Масса атома
C
12
равна кг. Одна двенадцатая массы атома углерода -12, равная
12 10 93
,
19 27
−
⋅
= 1,66·10
–27
кг, называется атомной единицей массы (а.е.м.). Относительная атомная масса элемента – это масса его атома, выраженная в атомных единицах массы
Ar(X) =
( )
( )
C
X
12 1
m
m
, где
m(X) – масса атома элемента Х, m(C) – масса атома углерода. Например, относительная атомная масса водорода Ar(H) =
27 27 10 66
,
1 10 67
,
1
−
−
⋅
⋅
= 1. Относительные атомные массы элементов приведены в таблице 1. Состав вещества можно выразить химической формулой при помощи химических знаков. Химическая формула показывает
1) из каких элементов состоит вещество (это качественный состав
2) сколько атомов каждого элемента входит в состав молекулы (это количественный состав. Например, формула H
2
O показывает, что
1) молекула воды состоит из атомов водорода и кислорода (это качественный состав вещества
2) в состав молекулы воды входят два атома водорода и один атом кислорода это количественный состав.

9
5 H
2
O
коэффициент
индекс
2 C
O
2
коэффициент
индекс
Чтение формул
H
2
O – аш-два-о
Na
2
SO
4
– натрий-два-эс-о-четыре
Ca(OH)
2
– кальций-о-аш-дважды
Al
2
(SO
4
)
3
– алюминий-два-эс-о-четыре-трижды Индекс – маленькая цифра, которая стоит ниже химического знака справа и показывает, сколько атомов данного элемента входит в состав молекулы. Коэффициент – большая цифра, которая стоит перед химическим знакомили формулой и показывает число отдельных атомов или молекул. НО – пять молекул воды С – два атома углерода О – одна молекула кислорода Относительная молекулярная масса вещества – это масса его молекулы, выраженная в атомных единицах массы Mr(XY) =
(
)
( )
C
XY
12 1
m
m
= Ar(X) + Ar(Y);
Mr
(X
a
Y
b
) =
(
)
( )
C
Y
X
12 1
b a
m
m
= aAr(X) + bAr(Y), где
Mr(XY) – относительная молекулярная масса вещества XY; Х, Ar(Y) – относительные атомные массы элементов X и Y. Например, Mr(H
2
O) = 2Ar(H) + Ar(O) = 2·1 + 1·16 = 18. По химической формуле можно вычислить массовую долю (%) каждого элемента в веществе. Пример. Определить массовую долю каждого элемента в карбонате кальция
(СаСО
3
).

10 Дано
CaCO
3
Ar(Ca) = 40
Ar(C) = 12
Ar(O) = 16 Решение.
ω =
Mr
nAr
ω – массовая доля элемента. n – число атомов элемента.
Mr(CaCO
3
) = 40 + 12 + 3 · 16 = 100
ω(Ca) =
100 40
= 0,4 или 40%
ω(C) =
100 12
= 0,12 или 12%
ω(O) =
100 16 3
⋅
=
100 48
= 0,48 или 48% Ответ
ω(Ca) = 40%, ω(C) = 12%, ω(O) = 48%.
ω(Ca) – ?
ω(C) – ?
ω(O) – ? Контрольные вопросы и задания
1. Что показывает а) химическая формула б) индекс в) коэффициент
2. Напишите формулы веществ, в которых содержится а) один атом серы и два атома кислорода б) два атома водорода, один атом серы и четыре атома кислорода в) один атом водорода, один атом азота и три атома кислорода. Прочитайте эти формулы.
3. Обозначьте химическими формулами а) аш-три-пэ-о-четыре; б) натрий-два-эс- о-четыре; в) купрум-о-аш-дважды; г) алюминий-два-эс-о-четыре-трижды; д) кальций- хлор-два.
4. Вычислите относительные молекулярные массы веществ Mg(NO
3
)
2
, Al
2
O
3
,
Ca
3
(PO
4
)
2 5. Определите массовую долю каждого элемента в веществе Ca
3
(PO
4
)
2

11
2.3. Моль. Молярная масса В химии используют понятие количество вещества (υ). Единицей количества вещества является моль. Моль – это количество вещества, которое содержит столько молекул, атомов, ионов, электронов или других структурных единиц, сколько атомов содержится в г изотопа углерода Моль – это количество вещества, которое содержит 6,02·10 23
структурных единиц (атомов, молекул и др. 1 моль воды (НО) содержит 6,02·10 23
молекул воды число, равное 6,02·10 23
моль, называют числом Авогадро и обозначают Молярная масса вещества – это масса одного моля, которую выражают в граммах на моль (г/моль). М – молярная масса вещества, г/моль
m
– масса вещества, г
υ – количество вещества, моль. Пример. Сколько молекул содержится вводе массой г Сколько атомов всех элементов содержится вводе массой г Дано
m
(H
2
O) = г
υ
m
M
=
,
⇒
M
m
=
υ
;
M
(H
2
O) = 2·1 + 16 = 18 г/моль.
18 9
=
υ
= 0,5 моль
N
(H
2
O) – ?; N(H) – ?;
N
(O) – ? моль вещества содержит 6,02·10 23
молекул (N
A
= 6,02·10 23
моль – число Авогадро моль
–1
·0,5моль = 3,01·10 23
;
N
(O) = 6,02·10 23
моль
· моль = 3,01·10 23
;
N
(H) = 6,02·10 23
моль
–1
·0,5моль·2 = 6,02·10 23

12 Ответ N(H
2
O) = 3,01·10 23
молекул N(O) = 3,01·10 23
атомов
N
(H) = 6,02·10 23
атомов. Контрольные вопросы и задания
1. В каких единицах выражают количество вещества
2. Что такое моль
3. Чему равна молярная масса вещества
4. Какое количество вещества составляет а) NaOH массой 80 г б) H
2
SO
4
массой 4,9 г
5. Сколько молекул содержится а) вводе массой 36 г б) в CaCO
3
массой 10 г
6. Какая масса H
2
SO
4
содержит столько молекул, сколько их содержится вводе массой 9 г
2.4. Понятие валентности. Химические уравнения Чтобы правильно написать формулу вещества, нужно знать валентности элементов. Валентность – это способность атомов данного элемента присоединять определенное число атомов других элементов. Атом водорода всегда присоединяет только один атом другого элемента. Поэтому валентность водорода всегда равна единице. Если атом присоединяет один атом водорода, то этот элемент имеет валентность один (одновалентен. Если атом присоединяет два атома водорода, то его валентность равна двум (двухвалентен. Например, в веществе НС – хлор одновалентен в веществе H
2
S – сера двухвалентна. Некоторые элементы имеют постоянную валентность. Например, H, Li, Na, K всегда одновалентны, Mg, Ca, Ba, Zn всегда двухвалентны, Al – трехвалентен. Многие элементы имеют переменную валентность. Например, железо может

13 иметь валентность два (FeO) и три (Fe
2
O
3
). Валентность обозначают римской цифрой над химическим знаком элемента
I
I
Cl
H
,
II
2
I
S
H
или в скобках после названия элемента Fe (II), Fe (III). Если вещество состоит из двух элементов Аи В, валентности которых соответственно равны m и n, то произведение валентности на число атомов одного элемента равно произведению валентности на число атомов другого элемента, те. сумма единиц валентности всех атомов одного элемента равна сумме единиц валентности атомов другого элемента. Для вещества y
n x
m
B
A
: m·x = n·y. Валентность одного элемента можно определить по формуле, если известна валентность другого элемента. Например, в соединении
3
II
m
O
S
m·1 = 2·3, m = 6. Валентность серы равна шести. В соединении
3
II
2
m
O
Fe m·2 = 2·3, m = 3. Валентность железа равна трем. Если мы знаем валентности, то можем составить формулу вещества. Например, запишем формулу соединения железа (III) с кислородом. Запишем химические символы железа (Fe) и кислорода (О, а над символами поставим валентности этих элементов
II
III
O
Fe , затем переместим вниз и крест-накрест значения валентностей, записав их в виде индексов
III Теперь сделаем проверку сумма единиц валентности всех атомов одного элемента равна сумме единиц валентности атомов другого элемента (
y n
x m
B
A
: m·x = n·y) 3·2
= 2·3. Значит, формула Fe
2
O
3
составлена правильно. Фактически задача сводится к поиску наименьшего общего кратного для валентностей двух элементов. Запишем формулу соединения серы) с кислородом Для чисел 6 и 2 наименьшее общее кратное – 6. Поэтому хи уху правильно написанная формула. (S
2
O
6
– неправильно написанная формула. Контрольные вопросы и задания Определите валентность элементов в соединениях
P
2
O
5
, N
2
O
3
, PH
3
, HBr, CH
4
, PbO
2
, NH
3
, SiH
4
, CO
2 Назовите элемент, который в соединении с кислородом имеет максимальную валентность SO
2
, K
2
O, Cr
2
O
3
, P
2
O
5
, MgO. Напишите формулы соединений а) углерода (IV) с хлором (I); б) кальция
(II) с кислородом (II); в) алюминия (III) с серой (II); г) кремния (IV) с кислородом (II).
2.5. Химические реакции Химическая реакция – превращение одного или нескольких исходных веществ (реагентов) в продукты реакции, которые отличаются от исходных веществ составом или строением. Химическая реакция изображается уравнением реакции. Например
CuO + 2HCl = CuCl
2
+ H
2
O реагенты
→ продукты При химической реакции происходит только перегруппировка атомов реагентов в молекулы продуктов. Число атомов каждого элемента и масса каждого атома остаются неизменными дои после реакции. В процессе химической реакции атомы новых элементов не образуются. Именно этим объясняется закон сохранения массы веществ, который был установлен русским ученым МВ. Ломоносовым. Общая масса веществ, которые вступают в химическую реакцию, равна общей массе веществ, которые образуются в результате реакции. Химические реакции записывают с помощью химических уравнений и схем, содержащих формулы исходных веществ (левая часть уравнения) и продуктов реакции

15 правая часть уравнения. В химических уравнениях, в отличие от схем, число атомов каждого элемента одинаково в левой и правой частях, что отражает закон сохранения массы. Это достигается расстановкой перед формулами коэффициентов
Mg + O
2
→ MgO – схема реакции
2Mg + O
2
= 2MgO – уравнение реакции В схеме реакции между левой и правой частями ставят стрелку (
→), а в химическом уравнении – знак равенства (=). Приведенное уравнение читают так два-магний плюс о-два равняется два- магний-о. Уравнение 2Fe(OH)
3
+ 3H
2
SO
4
= Fe
2
(SO
4
)
3
+ 6H
2
O читается так два-феррум-о-аш-трижды плюс три-аш-два-эс-о-четыре равняется феррум-два-эс-о-четыре-трижды плюс шесть-аш-два-о. Контрольные вопросы и задания Что показывает химическое уравнение Что содержит а) левая, б) правая часть уравнения Что показывает а) индекс, б) коэффициент Расставьте коэффициенты в схемах реакций, прочитайте уравнения а) P + O
2
→ P
2
O
5
; б) Al(OH)
3
+ HCl
→ AlCl
3
+ H
2
O; в) Fe
2
(SO
4
)
3
+ NaOH
→ Fe(OH)
3
+ Na
2
SO
4
; г) CO + O
2
→ CO
2
; д) Ca(OH)
2
+ H
3
PO
4
→ Ca
3
(PO
4
)
2
+ H
2
O.

16