Сборник егорова по химии егэ

Главная » Химия » Репетитор по химии. Под редакцией — Егорова А.С.

Настоящее пособие содержит теоретические основы курса химии в объеме, предусмотренном программами для углубленного изучения химии в средних общеобразовательных учебных заведениях, и соответствует требованиям, предъявляемым на едином государственном экзамене по химии. Для развития навыков в использовании теоретических знаний в пособии приводится большое число практических заданий с эталонами решений, а также 220 тестовых заданий с выбором ответа по всем изучаемым разделам курса. В пособии рассматриваются вопросы, связанные с ролью химии в биологии и медицине. Рекомендуется учащимся 10—11-х классов и слушателям факультетов довузовской подготовки, готовящимся к сдаче единого государственного экзамена по химии и поступлению в химические, медицинские и биологические высшие учебные заведения.

Химия, Современный курс для подготовки к ЕГЭ, Егоров А.С., 2013.

    Настоящее пособие содержит теоретические основы курса химии в объеме, предусмотренном программами для углубленного изучения химии в средних общеобразовательных учебных заведениях, и соответствует требованиям, предъявляемым на едином государственном экзамене по химии.
Для развития навыков в использовании теоретических знаний в пособии приводится большое число практических заданий с эталонами решений, а также 220 тестовых заданий с выбором ответа по всем изучаемым разделам курса.
В пособии рассматриваются вопросы, связанные с ролью химии в биологии и медицине.
Рекомендуется учащимся 10—11-х классов и слушателям факультетов довузовской подготовки, готовящимся к сдаче единого государственного экзамена по химии и поступлению в химические, медицинские и биологические высшие учебные заведения.

Что изучает химия.
Химия является одной из естественных наук, т. е. наук о природе.
Химия изучает вещества, их строение, свойства и превращения.
Превращения одних веществ в другие называются химическими реакциями.
Таким образом, «вещество» и «химическая реакция» — основополагающие понятия в химии.

Человек и окружающий его мир (живая и неживая природа) состоят из большого числа различных веществ. Например, важнейшими веществами, которые входят в состав организма человека, являются вода, соединения кальция — основа костной ткани, а также жиры, белки и углеводы. Земная атмосфера — это воздух, представляющий собой смесь газообразных веществ (-78% азота, -21% кислорода и около 1% других газов).

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:

Скачать книгу Химия, Современный курс для подготовки к ЕГЭ, Егоров А.С., 2013 — fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить эту книгу

Скачать
— pdf — Яндекс.Диск.

Дата публикации: 01.07.2018 11:35 UTC

Теги:

учебник по химии :: химия :: Егоров

А. С. Егоров

НОВЫЙ РЕПЕТИТОР ПО ХИМИИ

для подготовки

К ЕГЭ

Теоретические основы

Типовые задания с эталонами решении

Задания для самоконтроля

Тематические тесты

Издание четвертое

РОСТОВ-на-ДОНУ

Феникс

2019

УДК 373.167.1:54

ББК 24я729

КТК 444

Е30

Егоров А.С.

Е30 Новый репетитор по химии для подготовки к ЕГЭ / А.С. Егоров. — Изд. 4-е. — Ростов н/Д : Феникс, 2019. — 696, [1] с. : ил. — (Государственный экзамен).

ISBN 978-5-222-32159-1

Предисловие

С 1996 года издательством «Феникс» выпускается учебное пособие «Репетитор по химии (под редакцией А.С. Егорова)», получившее широкое признание и многократно переиздававшееся.

За прошедшие двадцать лет произошли существенные изменения в стандартах среднего образования по химии; обязательной формой итоговой аттестации выпускников школ стал единый государственный экзамен, заменивший вступительные экзамены в вузы.

Характер контрольно-измерительных материалов, предлагаемых на ЕГЭ по химии, год от года совершенствовался. В 2018 г. опубликованы «Кодификатор элементов содержания и требований к уровню подготовки выпускников образовательных организаций для проведения единого государственного экзамена по химии» и «Спецификация контрольно-измерительных материалов для проведения в 2018 г. ЕГЭ по химии». В соответствии с этими документами, структура и форма КИМов значительно изменена по сравнению с предыдущими годами. Так, из экзаменационных заданий исключены вопросы с выбором ответа, увеличена доля тестов «на установление соответствия между позициями двух множеств».

В настоящем пособии материалы для самоконтроля приведены в соответствие с современными требованиями на ЕГЭ по химии; учтены новые достижения науки (в частности, осуществленный в последние годы синтез новых химических элементов); по-новому представлен материал по органической химии.

Отличительными особенностями пособия являются:

простота и доступность изложения при сохранении необходимого научного уровня содержания курса химии;

наличие большого числа схем и таблиц, облегчающих восприятие изучаемого материала;

представление всех типов расчетных задач с эталонами решений;

возможность планомерного развития навыков самостоятельной работы, используя обширный дидактический материал (вопросы для самоконтроля, упражнения, расчетные задачи разной степени сложности, тематические тесты «на соответствие»). В пособии приводятся ответы к тестам и расчетным задачам; Содержащиеся в пособии «Приложения» включают:

тривиальные и исторические названия некоторых веществ;

сводную таблицу качественных реакций, используемых в неорганической и органической химии;

таблицу для определения молекулярных масс многих неорганических веществ.

Надеюсь, что это пособие поможет вам подготовиться к серьезным испытаниям на ЕГЭ по химии и добиться хороших результатов.

В качестве дополнительной литературы хотелось бы порекомендовать вам еще две небольших по объему книги:

Егоров А.С. Химия: справочник для подготовки к ЕГЭ. — Ростов н/Д: Феникс, 2018.

Егоров А.С., Аминова Г.Х. Химия: экспресс-репетитор для подготовки к ЕГЭ. — Ростов н/Д: Феникс, 2017.

В 2014 году исполнилось 180 лет со дня рождения великого русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева и 145 лет открытому им Периодическому закону.

Введение

Химия занимает центральное место в ряду естественных наук, поскольку она изучает элементы и образуемые ими соединения, которые составляют Вселенную. Миллионы неорганических и органических веществ существуют в природе или синтезированы человеком, и среди них такие, которые являются основой самой жизни.

Химия является центральной, фундаментальной наукой также и потому, что в любой отрасли человеческой деятельности, связанной с какими-либо проявлениями материального мира, неизбежно приходится сталкиваться со свойствами различных веществ — их прочностью, токсичностью, способностью взаимодействовать с другими веществами, а также с их изменениями при тех или иных условиях. Все это является предметом изучения химии.

Трудно переоценить практическую роль химии в нашей жизни. Химия создает новые материалы и разрабатывает новые химические методы, которые широко используются в различных областях человеческой деятельности. Проникновение химии в жизнь намного глубже, чем это следует из хорошо известной формулы: «Лучшие вещи для лучшей жизни — с помощью химии». Очень многие достижения научно-технического прогресса обязаны своим существованием успехам в развитии химии. Отметим лишь наиболее важные аспекты, иллюстрирующие, как «широко распростирает химия руки свои в дела человеческие» (М.В. Ломоносов).

Химия играет первостепенную роль в решении продовольственной проблемы. В мире производятся миллионы

тонн минеральных удобрений, повышающих плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур. С помощью разработанных химиками пестицидов (ядохимикатов) осуществляется борьба с сорняками, вредными насекомыми и другими вредителями растений. Химические методы используются для увеличения сроков хранения продукции растениеводства и животноводства. Представляется заслуживающей внимания и проблема создания искусственной пищи, которой совместно занимаются химики, биохимики, биологи и специалисты в области генной инженерии.

Все мы являемся свидетелями строительного бума. На наших глазах «вырастают» новые здания, разительно отличающиеся от тех, что строились еще лет десять- пятнадцать назад. Все это было бы невозможно, если бы химики не разработали строительные материалы нового поколения — разнообразные плиты, панели, покрытия, лаки, краски, шпатлевки и т.д., позволяющие не только повышать качество строительства, но и существенно сокращать его сроки.

Многогранна роль химии в развитии транспорта. Во-первых, в результате химической переработки нефти, осуществляемой на нефтехимических заводах, получаются все виды автомобильного топлива (бензин, керосин, дизельное топливо и др.). Во-вторых, без развития производства синтетического каучука и резины невозможно было бы удовлетворить потребность отрасли в автомобильных шинах. В-третьих, в автомобилестроении применяется множество полимерных и лакокрасочных материалов; при эксплуатации любого транспорта используются различные синтетические масла, антифризы (жидкости для охлаждения двигателей внутреннего сгорания в зимних условиях) и пр. И все это результат деятельности ученых-химиков и химиков-технологов.

Наше время называют веком компьютерных технологий. Однако создание современных компьютеров было бы невозможным без разработки тончайших хи- 6 мических методов создания новых полупроводниковых материалов.

Принято обвинять химиков в загрязнении окружающей среды. К сожалению, для этого есть основания, поскольку на многих химических производствах до сих пор не разработаны совершенные методы утилизации вредных отходов. Однако было бы несправедливым забывать, что именно химики вносят большой вклад в решение проблем экологии: разрабатывают методы очистки сточных вод, способы обезвреживания выхлопных газов автомобилей, новые безотходные технологии различных производств, экологически безвредные процессы получения энергии (например, водородная энергетика) и т. д.

Особую роль играет химия в проблемах, связанных с охраной здоровья. Достаточно зайти в любую аптеку и увидеть невероятный ассортимент различных лекарственных препаратов, чтобы понять, каково значение химии в фармации. Синтез новых медикаментозных средств — одно из наиболее бурно развивающихся направлений в органическом синтезе.

Производством новых лекарств роль химии в медицине не ограничивается. Трудно переоценить значение аналитической химии вообще и особенно современных физико-химических методов анализа (спектроскопия, хроматография, потенциометрия и др.) в диагностике заболеваний, контроле качества продуктов питания, питьевой воды, атмосферного воздуха. Понимание причин патологических процессов в организме, разработка методов профилактики заболеваний невозможны без глубокого, на молекулярном уровне рассмотрения явлений, происходящих в различных органах и тканях. Именно этим занимаются «дочерние» химические науки — биохимия и молекулярная биология. Несомненно, прав был М.В. Ломоносов, еще в XVIII в. утверждавший, что «медик без довольного познания химии совершен быть не может».

Говорить о роли химии в нашей жизни можно и дальше, однако уже из всего вышеизложенного ясно, что не только будущие медики, но и представители многих 7 других профессий могут считаться по-настоящему квалифицированными специалистами, если они понимают химические идеи, лежащие в основе их работы, и умеют при необходимости их использовать.

Но есть и еще одна, не менее важная причина для изучения химии. Будучи фундаментальной наукой, она развивает интеллект, а являясь неотъемлемой частью общечеловеческого культурного наследия, формирует широту взглядов и эрудицию.

Часть I

ОСНОВЫ

ОБЩЕЙ ХИМИИ

Раздел 1

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ

В первом разделе вы повторите основные положения атомно-молекулярной теории, понятия «атом», «молекула», «относительная атомная и относительная молекулярная массы», «моль» и «молярная масса», «валентность», закон постоянства состава вещества, закон сохранения массы, закон Авогадро.

При изучении этого раздела вы потренируетесь в расчетах по химическим формулам и химическим уравнениям.

§ 1.1. Определение и предмет химии

Химия относится к естественным наукам.

• Химия — наука о веществах, их строении, свойствах и превращениях.

Все тела в природе состоят из веществ. Каждое вещество имеет определенные физические и химические свойства.

Физические свойства вещества — агрегатное состояние, плотность, растворимость, температура плавления, температура кипения, цвет, вкус, запах и др.

Существуют три агрегатных состояния веществ: твердое, жидкое и газообразное. При обычных условиях различные вещества находятся в разных агрегатных состояниях. Например:

сахар С12Н22ОП, соль NaCl, сера S, алюминий А1 — твердые вещества;

вода Н2О, бензол С6Н6, серная кислота H2SO4— жидкие вещества;

кислород О2, углекислый газ СО2, метан СН4 — газообразные вещества.

Любое вещество при изменении условий (например, температуры) может переходить из одного агрегатного состояния в другое.

Жидкая вода при 100 °C (температура кипения) превращается в пар (газообразное состояние), а при 0 °C (температура плавления, или температура кристаллизации) превращается в лед (твердое состояние).

Изменение агрегатного состояния вещества — это пример физических явлений.

Физические явления — это изменения формы или агрегатного состояния веществ, в результате которых не образуются новые вещества.

Химические свойства вещества — это способность данного вещества превращаться в другие вещества.

Превращения одних веществ в другие называются химическими реакциями, или химическими явлениями. В результате химических реакций всегда образуются новые вещества. Исходные вещества, которые вступают в химическую реакцию, называются реагентами, а новые вещества, которые образуются в результате химической реакции, называются продуктами реакции. Например, вода при высокой температуре (t°) превращается в водород и кислород:

2Н2О = 2Н2 + О2

Исходное Продукты вещество реакции (реагент)

Характерные признаки химических реакций

Вопросы, для контроля

Дайте определение химии как науки.

Что такое физические свойства вещества?

Какие агрегатные состояния веществ существуют?

Приведите примеры твердых, жидких и газообразных веществ.

Что такое физические явления?

Что такое химические свойства вещества?

Что называется химическими реакциями?

Что называется реагентами?

Что называется продуктами реакции?

Назовите характерные признаки химических реакций.

§ 1.2. Первоначальные сведения о строении атомов. Химические элементы

Все вещества образованы мельчайшими частицами, которые называются атомами.

Атомы имеют сложное строение.

В центре любого атома находится ядро. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов, которые имеют общее название — нуклоны (от англ, nucleus — ядро).

Протон — это частица, которая имеет положительный заряд. Заряд протона в условных единицах равен +1. Символ протона — 1р.

Нейтрон — нейтральная частица, заряд нейтрона равен 0. Символ нейтрона — оп.

Ядра атомов имеют положительный заряд, так как состоят из протонов с положительным зарядом и нейтральных нейтронов.

Вокруг ядра движутся электроны, которые имеют отрицательный заряд. Заряд электрона в условных единицах равен —1. Символ электрона — ё.

Протоны, нейтроны и электроны называются элементарными частицами.

Любой атом содержит равное число протонов и электронов, поэтому сумма положительных зарядов в атоме равна сумме отрицательных зарядов. Следовательно, атомы являются электронейтральными частицами.

Ядра различных атомов содержат разное число протонов и нейтронов.

Главной характеристикой любого атома является заряд ядра, который обозначается буквой Z и равен числу протонов.

Вид атомов с одинаковым зарядом ядер называется химическим элементом.

Каждый элемент имеет свое название и свой символ (знак).

В настоящее время известно более 100 химических элементов. Среди них есть элементы, которые встречаются в природе (примерно 90), и элементы, которые получают искусственным путем (более 20).

Каждый элемент имеет свое название и свой символ (химический знак). Символы элементов состоят из одной или двух букв латинского названия элементов и являются интернациональными. Названия элементов в каждом языке различны.

Например, элемент с русским названием водород имеет символ Н (читается «аш»), который является первой буквой латинского названия этого элемента — Hydrogenium. Элемент с русским названием хлор имеет символ С1 (читается «хлор»), который образован первой и третьей буквами латинского названия — Chlorum.

В табл. 1 содержатся русские и латинские названия важнейших химических элементов, их символы и произношение символов в химических формулах.

Таблица 1

Названия и символы важнейших химических элементов

С названиями и символами других химических элементов вы познакомитесь в ходе дальнейшего изучения курса химии.

Рассмотрим примеры произношения символов в химических формулах:

Н2О — «аш-два-о»

Са3(РО4)2 — «кальций-три-пэ-о-четыре-дважды»

NaCl — «натрий-хлор»

A12(SO4)3— «алюминий-два-эс-о-четыре-трижды» AgNOg — «аргентум-эн-о-три»

[Fe(OH)2]2S — «феррум-о-аш-дважды-дважды-эс»

Все химические элементы делятся на металлы и неметаллы (табл. 2). Причиной этого деления являются различия в строении атомов. Они будут рассматриваться при изучении соответствующей темы. Однако уже сейчас следует запомнить, какие элементы относятся к металлам и какие — к неметаллам.

Таблица 2

Деление химических элементов на металлы и неметаллы

Распространенность различных химических элементов в природе неодинаковая.

В земной коре наиболее распространенными элементами являются: кислород О («49%), кремний Si (« 27%), алюминий А1 (« 8%), железо Fe (« 5%), кальций Са, натрий Na, калий К, магний Mg, титан Ti, водород Н. Эти десять элементов составляют более 99% массы земной коры. Важнейшими элементами морской воды являются О, Н, Na, Cl, а живого вещества — О, С и Н.

Вопросы для контроля

Как называются частицы, которыми образованы все вещества?

Что находится в центре атома?

Из чего состоит ядро атома?

Какое общее название имеют протоны и нейтроны?

Чему равен заряд протона в условных единицах?

Какой заряд имеют ядра атомов? Почему?

Как называются частицы, которые движутся вокруг ядра атома?

Чему равен заряд электрона в условных единицах?

Какое общее название имеют протоны, нейтроны и электроны?

Почему атомы являются электронейтральными частицами?

Что является главной характеристикой любого атома?

Чему равен заряд ядра атома?

Что называется химическим элементом?

Сколько химических элементов известно в настоящее время?

Сколько химических элементов встречается в природе?

Сколько химических элементов получено искусственным путем?

На какие две группы делятся все химические элементы?

Какие химические элементы наиболее распространены: а) в земной коре; б) в морской воде?

Какие химические элементы являются важнейшими элементами живого вещества?

Тест № 1

Установите соответствие между символом элемента и его русским названием.

2. Установите соответствие между названием частицы и ее зарядом.

Установите соответствие между группой элементов и числом элементов-неметаллов в этой группе.

§ 1.3. Размеры атомов. Абсолютные и относительные атомные массы

Атомы различных элементов имеют разные размеры и разные массы.

Так как атомы имеют форму шара, их размеры характеризуются диаметром или радиусом.

Самый маленький атом — это атом водорода, его диаметр приблизительно равен 1 • 10-8 см, или 1 • Ю-10 м. Диаметр атома хлора равен ® 1,8 • 10-8 см и т. д.

Для выражения таких малых величин часто используются единицы длины, которые называются ангстремами (А) и нанометрами (нм):

1 А = 1О-10 м;1 нм = 10-9 м

В этих единицах диаметр атома водорода приблизительно равен 1 А, или 0,1 нм.

Массы атомов также являются очень малыми величинами.

Массы атомов, которые выражены в обычных единицах массы (кг или г), называются абсолютными атомными массами и обозначаются символом т.

а

Самую маленькую массу имеет атом водорода: тя(Н) = 1,67 • 10-27 кг = 1,67 • 10-24 г

Абсолютные массы атомов углерода и кислорода имеют следующие значения:

та(С) = 19,93 • 10-27 кг; та(О) = 26,67 • 10-27 кг

Использовать такие малые величины очень неудобно. Поэтому в химии вместо абсолютных атомных масс обычно используются относительные атомные массы.

За единицу атомных масс принимается 1/12 часть абсолютной массы атома углерода С. Если представить атом углерода в виде шарика и мысленно разделить его на 12 равных частей, то масса одной части и есть атомная единица массы (рис. 1).

Атомная единица массы (а. е. м.) — это 1/12 часть абсолютной массы атома углерода.

Зная абсолютную массу атома углерода, можно выразить а. е. м. в кг или в г:

1 а. е. м. = «ЬДО = 19,93-10-27кг. 10-27 кг =

12 12

= 1,66 — КГ24 г

Относительная атомная масса элемента — это число, которое показывает, во сколько раз абсолютная масса атома данного элемента больше 1/12 части абсолютной массы атома углерода, т. е. атомной единицы массы.

Относительная атомная масса обозначается символом Аг (индекс «г» — первая буква английского слова «relative» — относительный).

Относительная атомная масса элемента X равна:

Рассчитаем, например, относительные атомные мас

сы водорода и кислорода:

1,67 10~27кг

1,66 • 10“27кг

А (Н) = т-(Н>

1 а.е.м.

а,(О) =

1 а.е.м.

• 10~27кг

1,66 ■ 10“27кг

Таким образом, масса атома водорода приблизительно равна массе 1/12 части атома углерода, а масса атома кислорода приблизительно в 16 раз больше массы 1/12 части атома углерода.

Обратите внимание, что относительные атомные массы элементов, как и любые относительные величины, являются безразмерными.

Обычно используют приблизительные значения относительных атомных масс.

В табл. 3 даны приблизительные значения относительных атомных масс некоторых элементов.

Таблица 3

Относительные атомные массы некоторых химических элементов

Вопросы для контроля

Чем характеризуются размеры атомов?

Какие единицы длины используются для выражения диаметров или радиусов атомов?

Что называется абсолютной атомной массой?

Какие атомные массы обычно используют в химии?

Что принимают за единицу атомных масс?

Что такое относительная атомная масса химического элемента? Каким символом она обозначается?

Задания для самостоятельной работы

Диаметр атома хлора равен 1,8* 10-8 см. Выразите его в ангстремах и нанометрах.

Сколько ангстремов и нанометров в: а) 1 м? б) 1 см?

Рассчитайте, сколько атомных единиц массы в: а) 1кг; б) 1г.

Используя относительные атомные массы элементов (см. табл. 3), рассчитайте, во сколько раз масса атома меди больше массы: а) атома серы; б) атома кислорода; в) атома водорода.

§ 1.4. Молекулы. Химические формулы. Молекулярные массы. Элементный состав веществ

Атомы могут соединяться друг с другом. В результате этого соединения обычно образуются более сложные частицы — молекулы. Например:

Химические формулы

НС1

Н2О

Эти примеры показывают, что соединяться друг с другом могут атомы одного элемента и атомы разных элементов. Число атомов, которые соединяются друг с другом, может быть различным.

Состав любой молекулы можно выразить химической формулой.

Так, молекула водорода имеет формулу Н2. Число «2» в этой формуле показывает число атомов водорода в молекуле водорода.

Числа в химических формулах, которые показывают, сколько атомов данного элемента входит в состав молекулы, называются индексами.

Молекула хлороводорода имеет формулу НС1, так как она состоит из одного атома водорода и одного атома хлора. Молекула воды имеет формулу Н2О. Эта формула показывает, что молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

Молекула серной кислоты состоит из двух атомов водорода Н, одного атома серы S и четырех атомов кислорода О. Значит, формула молекулы серной кислоты — H2SO4.

Существуют молекулы, в состав которых входит несколько одинаковых групп атомов. В формулах таких молекул эти группы атомов заключают в скобки, а индекс за скобками показывает число этих групп в молекуле. Например, формула Cu(NO3)2показывает, что эта молекула состоит из одного атома меди и двух групп атомов NO3, т. е. двух атомов азота и шести атомов кислорода.

Таким образом, химические формулы показывают качественный и количественный состав молекулы (из атомов каких элементов состоит молекула и сколько этих атомов в молекуле).

Согласно закону постоянства состава (Ж. Пруст, Франция, 1808 г.):

Каждое чистое вещество имеет постоянный качественный и количественный состав, который не зависит от способа получения вещества.

Так как вещество состоит из одинаковых молекул, то состав молекулы определяет состав всего вещества. Различия в химических свойствах веществ обусловлены различиями в составе и строении молекул, из которых состоят эти вещества. Поэтому можно сделать вывод:

Молекула — это наименьшая частица вещества, которая сохраняет его химические свойства.

Масса любой молекулы равна сумме масс образующих ее атомов. Если при расчете массы молекулы используются относительные атомные массы, то получается относительная молекулярная масса, которая обозначается символом Мг.

Например, относительная молекулярная масса воды Н2О равна

МДН2О) = АДН) +АДН) + АДО) =

= 2АДН) + АДО) = 2 • 1 + 16 = 18; относительная молекулярная масса сульфата железа (Ш) Fe2(SO4)3равна

Mr[Fe2(SO4)3] = 2Ar(Fe) + 3Ar(S) + 12АДО) =

= 2-56 + 3-32 + 12-16 = 400

Относительная молекулярная масса вещества Мг — это число, которое показывает, во сколько раз абсолютная масса молекулы данного вещества больше 1/12 части абсолютной массы атома углерода С.

Например, относительная молекулярная масса воды МДН2О) =18. Это значит, что масса молекулы воды в 18 раз больше 1/12 части массы атома углерода.

Относительные молекулярные массы, как и относительные атомные массы, являются величинами безразмерными.

По формуле вещества можно рассчитать массовую долю каждого химического элемента, который входит в состав вещества.

• Массовая доля (ю) химического элемента в данном веществе равна отношению относительной атомной массы данного элемента, умноженной на число его атомов в молекуле, к относительной молекулярной массе вещества:

<в(Х) =

Аг(Х)-п

Мг

где <в(Х) — массовая доля элемента X; АГ(Х) — относительная атомная масса элемента X; п — число атомов элемента X в молекуле вещества; Мг — относительная молекулярная масса вещества. Массовые доли обычно выражают в процентах:

®%(Х) = Аг(Х)’га • 100%

(1.4.2)

Мг

Рассчитаем, например, массовые доли водорода и кислорода в воде Н2О:

<»%(Н) = Аг(Н)’2 • 100% = — • 100% = 11,1%

МГ(Н2О)18

ю%(О) = 100% — <в%(Н) = 100% — 11,1% = 88,9 %.

Вопросы для контроля

Какие частицы обычно образуются в результате соединения атомов?

Чем можно выразить состав любой молекулы?

Что называется индексами в химических формулах?

Что показывают химические формулы?

Как формулируется закон постоянства состава?

Что такое молекула?

Чему равна масса молекулы?

Что такое относительная молекулярная масса?

Чему равна массовая доля данного элемента в данном веществе?

Тест № 2

Установите соответствие между формулой вещества и числом атомов в его молекуле.

Установите соответствие между формулой вещества и его относительной молекулярной массой.

Установите соответствие между формулой вещества и массовой долей азота (%) в этом веществе.

§ 1.5. Простые и сложные вещества. Аллотропия.

Химические соединения и смеси

Все вещества делятся на простые и сложные.

• Простые вещества — это вещества, которые состоят из атомов одного элемента.

В некоторых простых веществах атомы одного элемента соединяются друг с другом и образуют молекулы. Такие простые вещества имеют молекулярное строение. К ним относятся: водород Н2, кислород О2, азот N2, фтор F2, хлор С12, бром Вг2, йод 12. Все эти вещества состоят из двухатомных молекул. (Обратите внимание, что названия простых веществ совпадают с названиями элементов!)

Другие простые вещества имеют атомное строение, т. е. состоят из атомов, между которыми существуют определенные связи (их характер мы рассмотрим в разделе «Химическая связь и строение вещества»). Примерами таких простых веществ являются все металлы (железо Fe, медь Си, натрий Na и т. д.) и некоторые неметаллы (углерод С, кремний Si и др.). Не только названия, но и формулы этих простых веществ совпадают с символами элементов.

Существует также группа простых веществ, которые называются благородными газами. К ним относятся: гелий Не, неон Ne, аргон Аг, криптон Кг, ксенон Хе, радон Вп. Эти простые вещества состоят из химически не связанных друг с другом атомов.

Каждый элемент образует как минимум одно простое вещество. Некоторые элементы могут образовывать не одно, а два или несколько простых веществ. Это явление называется аллотропией.

• Аллотропия — это явление образования нескольких простых веществ одним элементом.

Разные простые вещества, которые образуются одним и тем же химическим элементом, называются аллотропными видоизменениями (модификациями).

Аллотропные модификации могут отличаться друг от друга составом молекул. Например, элемент кислород образует два простых вещества. Одно из них состоит из двухатомных молекул О2 и имеет такое же название, как и элемент — кислород. Другое простое вещество состоит из трехатомных молекул О3 и имеет собственное название — озон:

Кислород OQ-| Простые ве- — * шестая — ял.

Элемент кислород О

Озон О3

щества — аллотропные модификации кислорода

Кислород О2 и озон О3 имеют различные физические и химические свойства.

Аллотропные модификации могут представлять собой твердые вещества, которые имеют различное строение кристаллов. Примером являются аллотропные модификации углерода С — алмаз и графит.

Число известных простых веществ (примерно 400) значительно больше, чем число химических элементов, так как многие элементы могут образовывать две или несколько аллотропных модификаций.

Сложные вещества — это вещества, которые состоят из атомов разных элементов.

Примеры сложных веществ: НС1, Н2О, NaCl, СО2, H2SO4, Cu(NO3)2,С6Н12О6и т.д.

Сложные вещества часто называют химическими соединениями. В химических соединениях свойства простых веществ, из которых образуются эти соединения, не сохраняются. Свойства сложного вещества отличаются от свойств простых веществ, из которых оно образуется.

Например, хлорид натрия NaClможет образоваться из простых веществ — металлического натрия Na и газообразного хлора С12. Физические и химические свойства NaClотличаются от свойств Naи С12.

В природе, как правило, встречаются не чистые вещества, а смеси веществ. В практической деятельности мы также обычно используем смеси веществ. Любая смесь состоит из двух или большего числа веществ, которые называются компонентами смеси.

Например, воздух представляет собой смесь нескольких газообразных веществ: кислорода О2 (21% по объему), азота N2(78%), углекислого газа СО2 и др. Смесями являются растворы многих веществ, сплавы некоторых металлов и т. д.

Смеси веществ бывают гомогенными (однородными) и гетерогенными (неоднородными).

Гомогенные смеси — это смеси, в которых между компонентами нет поверхности раздела.

Гомогенными являются смеси газов (в частности, воздух), жидкие растворы (например, раствор сахара в воде).

• Гетерогенные смеси — это смеси, в которых компоненты разделяются поверхностью раздела.

К гетерогенным относятся смеси твердых веществ (песок + порошок мела), смеси нерастворимых друг в друге жидкостей (вода + масло), смеси жидкостей и нерастворимых в нем твердых веществ (вода + мел).

Жидкие растворы, которые являются важнейшими представителями гомогенных систем, мы будем подробно изучать в нашем курсе.

Важнейшие отличия смесей от химических соединений:

В смесях свойства отдельных веществ (компонентов)

сохраняются.

Состав смесей не является постоянным.

Вопросы для контроля

На какие два типа делятся все вещества?

Что такое простые вещества?

Какие простые вещества имеют молекулярное строение (названия и формулы)?

Какие простые вещества имеют атомное строение? Приведите примеры.

Какие простые вещества состоят из химически не связанных друг с другом атомов?

Что такое аллотропия?

Что называется аллотропными видоизменениями (модификациями)?

Почему число простых веществ больше числа химических элементов?

Что такое сложные вещества?

Сохраняются ли свойства простых веществ при образовании из них сложного вещества?

Что такое гомогенные смеси? Приведите примеры.

Что такое гетерогенные смеси? Приведите примеры.

Чем отличаются смеси от химических соединений?

Задания для самостоятельной работы

Напишите формулы известных вам:

а)простых веществ (5 примеров);

б)сложных веществ (5 примеров).

Разделите вещества, формулы которых приведены ниже, на простые и сложные: NH3, Zn, Вг2, Ш, С2Н5ОН, К, СО, F2, С1оН22‘

Элемент фосфор образует три простых вещества, отличающихся, в частности, цветом: белый, красный и черный фосфор. Чем являются эти простые вещества по отношению друг к другу?

§ 1.6. Валентность элементов. Графические формулы веществ

Рассмотрим химические формулы соединений некоторых элементов с водородом:

НС1 н2о

хлороводород вода

NH3

аммиак

сн4

метан

Как видно из этих примеров, атомы элементов хлора, кислорода, азота, углерода присоединяют не любое, а только определенное число атомов водорода (1, 2, 3, 4 атома соответственно).

Между атомами в химических соединениях существуют химические связи. Напишем формулы, в которых каждая химическая связь обозначается черточкой:

Н-С1

н-о-н

Такие формулы называются графическими.

Графические формулы веществ — это формулы, которые показывают порядок соединения атомов в молекулах и число связей, которые образует каждый атом.

• Число химических связей, которые образует один атом данного элемента в данной молекуле, называется валентностью элемента.

Валентность обозначается римскими цифрами: I, II, II, IV, V, VI, VII, VIII.

Во всех рассматриваемых молекулах каждый атом водорода образует одну связь; следовательно, валентность водорода равна единице (I).

Атом хлора в молекуле НС1 образует одну связь, его валентность в этой молекуле равна I. Атом кислорода в молекуле Н2О образует две связи, его валентность равна

Валентность азота в NH3равна III, а валентность углерода в СН4 — IV.

Некоторые элементы имеют постоянную валентность.

Элементы с постоянной валентностью — это элементы, которые во всех соединениях проявляют одинаковую валентность.

Элементами с постоянной валентностью I являются: водород Н, фтор F, щелочные металлы: литий Li, натрий Na, калий К, рубидий Rb, цезий Cs, франций Fr.

Атомы этих одновалентных элементов всегда образуют только одну химическую связь.

Элементы с постоянной валентностью II: кислород О, магний Mg, кальций Са, стронций Sr, барий Ва, цинк Zn.

Элементы с постоянной валентностью III — бор В и алюминий А1.

Большинство элементов имеют переменную валентность.

Элем.енты с переменной валентностью — это эле- м.енты, которые в разных соединениях могут иметь различные значения валентности*.

Следовательно, атомы этих элементов в разных соединениях могут образовывать различное число химических связей (табл. 4).

Таблица 4

Наиболее характерные значения валентности некоторых элементов

* Физический смысл валентности, причины существования элементов с постоянной и переменной валентностью мы рассмотрим после изучения теории строения атомов.

Для определения валентности таких элементов в каком-либо данном соединении можно использовать правило валентности.

Согласно этому правилу, в большинстве бинарных соединений типаAmBnпроизведение валентности элемента А (х) на число его атомов (т) равно произведению валентности элемента В (у) на число его атомов (п):

Х’ТП = у’п.

Определим, например, валентность фосфора в следующих соединениях:

х I

РН3 Валентность водорода постоянна и равна I х-1 = 1-3

х = 3

ill I

РН3

Фосфор в РН3 является трехвалентным элементом

X1 II

р2о5

Валентность кислорода постоянна и равна II х’ • 2 = 2 • 5

х’ = 5

V II

р2О5

Фосфор в Р2О5 является пятивалентным элементом

Используя правило валентности, можно составлять формулы бинарных соединений, т. е. определять индексы в этих формулах.

Составим, например, формулу соединения алюминия с кислородом. А1 и О имеют постоянные значения валентности, соответственно III и II:

ш II А1 О

Наименьшее общее кратное (НОК) чисел 3 и 2 равно 6. Разделим НОК на валентность А1:

6:3 = 2

и на валентность О:6:2 = 3

Эти числа равны индексам у символов соответствующих элементов в формуле соединения:

А12О3

Рассмотрим еще два примера.

Составить формулы соединений, которые состоят из:

а)семивалентного марганца и кислорода: VII II МПт°п

НОК чисел 7 и 2 равно 14 т = 14 : 7 = 2 п = 14 : 2 = 7

б)четырехвалентного кремния и водорода: IV I Sim Нп

НОК чисел 4 и 1 равно 4 m = 4 : 4 = 1 п = 4 : 1 = 4

Формула: Мп2О7Формула: SiH4

Обратите внимание, что в большинстве бинарных соединений атомы одного элемента непосредственно друг с другом не соединяются.

Напишем графические формулы всех соединений, которые мы рассматривали в этом параграфе:

Н—Н

Н ОО

О=Мп—О—Мп=О

й6

О=А1—О—А1=О

Сравните число черточек для каждого элемента с его валентностью, которая указана в тексте параграфа.

Раздел 13

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ

§ 13.1. Общая характеристика высокомолекулярных соединений (ВМС)

• ВМС (полимеры) — это вещества с очень большой молекулярной массой, молекулы которых содержат повторяющиеся группировки атомов.

Классификация

По способам получения:

По свойствам и применению:

а)пластмассы; б) эластомеры (каучуки, резины);

в)волокна.

Строение

Основные структурные понятия

Мономеры — низкомолекулярные вещества, из которых образуются молекулы полимеров.

Молекулы полимеров являются макромолекулами.

Структурное звено полимера — группа атомов, многократно повторяющаяся в макромолекуле полимера.

Степень полимеризации (га) — число, которое по

казывает, сколько молекул мономеров в макромолекулу полимера. Например:

соединяются

СН2=СН + СН2=СН + СН2=СН +

Стирол (винилбензол)Полистирол

Значения п: от нескольких сотен до сотен тысяч; п — величина не постоянная, макромолекулы одного полимера могут иметь различную длину, поэтому молекулярная масса полимеров — средняя величина:

Мг (полимера) = Мг (структурного звена) ■ пср Геометрическая (пространственная) структура

Содержание

Предисловие3

Введение5

Часть I. ОСНОВЫ ОБЩЕЙ ХИМИИ

Раздел 1.Основные понятия и законы химии9

§ 1.1.Определениеи предметхимии9

§ 1.2. Первоначальные сведения о строении атомов. Химические элементы11

Тест № 116

§ 1.3. Размеры атомов. Абсолютные и относительные атомные массы16

§ 1.4. Молекулы. Химические формулы. Молекулярные массы. Элементный состав веществ19

Тест № 223

§ 1.5. Простые и сложные вещества. Аллотропия. Химические соединения и смеси23

§ 1.6. Валентность элементов. Графические формулы веществ27

Тест № 331

§ 1.7.Моль. Молярная масса32

§ 1.8. Закон Авогадро. Молярный объем и относительные плотности газов. Уравнение Клапейрона—Менделеева37

§ 1.9. Закон сохранения массы веществ. Химические уравнения43

§ 1.10. Вывод химических формул. Расчеты по химическим формулам и уравнениям …47

Раздел 2. Классификация неорганических веществ. Состав, номенклатура и графические формулы оксидов, оснований, кислот и солей55

§ 2.1. Важнейшие классы неорганических веществ55

§ 2.2. Номенклатура, классификация и графические формулы оксидов58

§ 2.3. Номенклатура, классификация и графические формулы оснований63

§ 2.4. Классификация, номенклатура и графические формулы кислот.

Понятие об амфотерныхгидроксидах64

§ 2.5. Классификация, номенклатура

и графические формулысолей70

Тест №477

Раздел 3.Периодический закон и периодическая

система химических элементов Д.И. Менделеева. Строение атома. Химическая связь79

§ 3.1. Периодический закон и периодическая система химических элементов

Д. И. Менделеева79

Тест № 586

§ 3.2. Строение атома: физический смысл порядкового номера элемента, массовые числа атомов, изотопы87

§ 3.3. Строение электронной оболочки атома. Квантовые числа. Принцип Паули90

§ 3.4. Строение электронной оболочки атома. Заполнение орбиталей электронами. Электронные конфигурации атомов элементов I—IV периодов98

§ 3.5. Периодическая система химических элементов и электронное строение атомов105

Тест № 6112

§ 3.6. Зависимость свойств элементов от строения их атомов. Значение периодического закона и периодической системы элементов Д. И. Менделеева112

§ 3.7. Химическая связь и строение вещества. Ковалентная связь118

§ 3.8. Валентность элементов в ковалентных соединениях. Гибридизация орбиталей. Направленность ковалентной связи. Пространственное строение молекул128

§ 3.9. Донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи. Ионная, металлическая, водородная связи. Межмолекулярные взаимодействия. Типы кристаллических решеток135

Тест № 7145

§ 3.10. Степени окисления элементов146

Тест № 8151

Раздел 4. Классификация химических реакций и закономерности их протекания152

§ 4.1. Окислительно-восстановительные реакции. Важнейшие окислители и восстановители152

Тест № 9163

§ 4.2. Тепловые эффекты реакций164

§ 4.3. Скорость химических реакций. Понятие о катализе172

§ 4.4. Необратимые и обратимые реакции. Химическое равновесие179

§ 4.5. Общая классификация химических реакций185

Тест №10189

Раздел 5.Растворы. Электролитическая

диссоциация191

§ 5.1. Понятие о растворах. Процесс растворения. Растворимость веществ192

§ 5.2. Количественная характеристика состава растворов197

§ 5.3. Электролитическая диссоциация. Степень и константа диссоциации206

§ 5.4. Диссоциация кислот, оснований, амфотерных гидроксидов и солей в водных растворах215

§ 5.5. Диссоциация воды. Водородный показатель. Среды водных растворов электролитов219

Тест № 11224

§ 5.6. Реакции обмена в водных растворах электролитов. Ионные реакции и уравнения225

§ 5.7.Гидролиз солей230

Тест№ 12239

§ 5.8. Понятие о дисперсных системах. Коллоидныерастворы240

Часть II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Раздел 6. Важнейшие классы неорганических веществ, их свойства и способы получения246

§ 6.1. Оксиды и основания, их свойства и способы получения246

§ 6.2. Кислоты, их свойства и получение255

§ 6.3. Амфотерные гидроксиды, их свойства ….260

§ 6.4. Соли, их свойства и получение. Генетическая связь между важнейшими классами неорганических соединений263

Тест №13274

§ 6.5. Понятие о двойных солях и комплексных соединениях275

Раздел 7.Металлы и их соединения280

§ 7.1. Электрохимический ряд напряжений металлов (ряд стандартных электродных потенциалов)281

§ 7.2.Электролиз286

§ 7.3.Общая характеристика металлов293

Тест № 14302

§ 7.4. Металлы главных подгрупп I и II групп. Жесткость воды303

Тест № 15314

§ 7.5. Алюминий и его соединения315

Тест № 16322

§ 7.6. Железо и его соединения322

Тест № 17331

§ 7.7. Хром и его соединения332

§ 7.8. Важнейшие соединения марганца и меди338

Раздел 8. Неметаллы и их неорганические соединения344

§ 8.1. Общая характеристика неметаллов344

Тест № 18355

§ 8.2. Водород, его получение, свойства и применение. Пероксид водорода356

Тест № 19364

§ 8.3. Галогены. Хлор и его важнейшие соединения365

Тест № 20375

§ 8.4. Халькогены (элементы главной подгруппы VI группы). Кислород, его получение и свойства376

Тест № 21387

§ 8.5. Сера и ее важнейшие соединения387

Тест № 22403

§ 8.6. Общая характеристика элементов подгруппы азота. Азот. Аммиак. Соли аммония404

§ 8.7. Оксиды азота. Азотная кислота413

Тест № 23421

§8.8. Фосфор и его соединения423

Тест № 24434

§ 8.9. Углерод и его важнейшие неорганические соединения435

§ 8.10. Кремний и его важнейшие соединения …446

Тест № 25454

Часть III. ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Раздел 9. Основные теоретические положения органической химии456

§ 9.1. Важнейшие понятия органической химии456

§ 9.2. Классификация органических веществ. Гомологические ряды соединений469

§ 9.3. Типы изомерии органических соединений474

§ 9.4. Типы реакций в органической химии479

Тест № 26487

Раздел 10. Углеводороды490

§ 10.1. Классификация углеводородов490

§ 10.2. Алканы (парафины)491

Тест № 27500

§ 10.3. Циклоалканы (циклопарафины)501

§ 10.4. Алкены (олефины, этиленовые УВ)504

§ 10.5. Алкадиены511

§ 10.6. Алкины (ацетиленовые УВ)515

Тест № 28521

§ 10.7. Ароматические углеводороды. Бензол и его гомологи523

Тест № 29535

Раздел И. Кислородсодержащие органические соединения537

§ 11.1. Спирты (алкоголи)537

Тест № 30550

§ 11.2. Фенолы552

Тест № 31560

§ 11.3. Альдегиды562

Тест № 32571

§ 11.4. Карбоновые кислоты573

Тест № 33589

§ 11.5. Сложные эфиры. Жиры (триглицериды)591

Тест № 34598

§ 11.6. Углеводы600

Тест № 35621

Раздел 12. Азотсодержащие органические соединения624

§ 12.1. Амины624

§ 12.2. Аминокислоты634

Тест № 36642

§ 12.3. Белки (протеины)644

Раздел 13. Дополнительный652

§ 13.1. Общая характеристика

высокомолекулярных соединений (ВМС)652

§ 13.2. Вода, ее физические и химические свойства659

Тест № 37669

ПРИЛОЖЕНИЯ671

Тривиальные и исторические названия

некоторых химических веществ671

Качественные реакции675

Молекулярные массы неорганических

соединений681

Ответы к тестам682

Ответы на упражнения и задачи

для самостоятельной работы686

Егоров Александр Сергеевич

НОВЫЙ РЕПЕТИТОР ПО ХИМИИ для подготовки к ЕГЭ