Сдать полный ЕНТ
Русский
Сдать полный ЕНТ

Основные понятия химии

Конспект

Основные положения атомно-молекулярной теории:

1. Молекула – это наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами.

2. Молекулы находятся в постоянном хаотическом движении, называемом тепловым, и с повышением температуры скорость движения молекул увеличивается.

3. Молекулы различных веществ отличаются друг от друга массой, размерами, составом, строением и химическими свойствами.

4. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов , молекулы сложных веществ – из различных атомов

5. Атомом называется наименьшая частица химического элемента.

Химический элемент – совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра и электронной оболочкой.

Аллотропия – явление образования нескольких простых веществ одним элементом. Простые вещества, образованные одним и тем же элементом, называются аллотропными видоизменениями (модификациями). Они могут отличаться составом молекул:  – кислород, – озон, или структурой: – алмаз, графит, карбин.

6. Ионами называются заряженные частицы, состоящие из отдельных атомов или групп химически связанных атомов, имеющих избыток или недостаток электронов. Для атомов элементов-металлов характерно образование положительно заряженных ионов, т. е. катионов.

 

Для атомов элементов-неметаллов характерно образование отрицательно заряженных ионов, т. е. анионов.

 

Атом – это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного атомного ядра и отрицательно заряженных электронов (суммарный заряд которых равен нулю).

Массы атомов химических элементов чрезвычайно малы – от до

 

 

Относительной атомной массой химического элемента называется отношение массы его атома к массы изотопа углерода –

массы атома изотопа принята за атомную единицу массы (а. е. м.).

 

В соответствии с этим:

 .

Относительная атомная масса – величина безразмерная.

Моль – это количество вещества, содержащее столько структурных единиц (молекул, атомов, ионов, электронов, эквивалентов и т. д.), сколько содержится атомов в 0,012 кг изотопа углерода .

Число атомов (N) в 0,012 кг углерода (т. е. в 1 моль) легко определить, зная массу атома углерода –

 

Эта величина называется постоянной Авогадро.

Масса 1 моль вещества называется молярной массой (М), и она равна отношению массы этого вещества m к его количеству n.

 

Численное значение молярной массы (в г/моль) совпадает с относительной молекулярной, атомной или формульной массой данного вещества. Например,

масса относительная молярная

 

 

Основные законы стехиометрии

Стехиометрия – раздел химии, рассматривающий количественные (массовые, объемные) соотношения между реагирующими веществами.

Закон сохранения массы и энергии

Каждое химическое уравнение символизирует собой закон сохранения массы и энергии, который в уточненной формулировке гласит:

Суммарные массы и энергии веществ, вступающие в реакцию, всегда равны суммарным массам и энергиям продуктов реакции.

С позиций атомной теории этот закон вполне понятен. При химической реакции количество атомов до и после реакции остается одинаковым. Это видно из следующего примера:

 

Однако практически все химические реакции сопровождаются тепловыми эффектами. Реакции, которые идут с выделением теплоты, называются экзотермическими, а с поглощением тепла – эндотермическими. При нейтрализации любой сильной кислоты любым сильным основанием на каждый моль образующейся воды выделяется около 57,6 кДж теплоты. Правильнее эту реакцию записать как

,

откуда видно противоречие закону сохранения массы. По уравнению Эйнштейна, если при реакции выделяется энергия, то масса продуктов реакции должна быть меньше массы исходных веществ на величину, эквивалентную выделившейся энергии.

Вычислим это уменьшение для реакции:

  .

Ввиду исключительно большой величины квадрата скорости света в вакууме очень малые изменения массы ведут к колоссальному изменению энергии.

Таким образом, при химических реакциях, поскольку они сопровождаются энергетическими эффектами, в действительности происходит изменение массы.

Однако эти изменения настолько малы, что ими можно пренебречь. Ощутимые же изменения массы наблюдаются в ядерной химии и энергетике, где энергетические эффекты измеряются миллиардами килоджоулей.

Закон постоянства состава

Закон постоянства состава, сформулированный в 1808 г. Ж. Прустом, гласит:

Всякое чистое вещество, независимо от способов его получения, всегда имеет постоянный качественный и количественный состав.

Состав соединений с немолекулярной структурой (с атомной, ионной и металлической решеткой) не является постоянным и зависит от условий получения.

Закон постоянства состава не применим к жидким и твердым растворам .

Вещества постоянного состава называются дальтонидами (в честь Дальтона), а переменного состава – бертоллидами (в память Бертолле).

Состав дальтонидов выражается формулами с целочисленными стехиометрическими индексами , а бертоллиды – с дробными стехиометрическими индексами. Оксид ванадия (II) может иметь, в зависимости от условий получения, состав от до . Бертоллиды встречаются среди бинарных соединений оксидов, гидридов, сульфидов, нитридов, карбидов, силицидов и других неорганических веществ, имеющих кристаллическую структуру.

К бертоллидам относится оксид железа II, состав его изображен формулой  т. е. в зависимости от условий можно получить оксиды железа состава или .

Закон кратных отношений

Закон кратных отношений установлен 1803 году Джоном Дальтоном.

Если два элемента образуют между собой несколько соединений, то массы атома одного элемента, приходящиеся на одну и ту же массу атома другого элемента, относятся между собой как небольшие целые числа.

На примере оксидов азота – их 5

Масса кислорода на 1 г азота

Отношение массы кислорода, приходящейся на 1 г азота к

 

 

 

 

 

Или на примере оксидов серы:

1)

2)  

Закон эквивалентов

Эквивалент – это реальная или условная частица вещества, которая в данной кислотно-основной реакции эквивалентна одному катиону водорода, или в ОВР – одному электрону.

Фактор эквивалентности или  – число, равное той доле частицы , которая является эквивалентом вещества в данной реакции. 

рассчитывают на основании стехиометрических коэффициентов реакции.

Например: (1)

Масса 1 моль эквивалента, молярная масса эквивалента, равна произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества .

Количество моль-эквивалентов можно определить по формуле:

.

Молярная масса эквивалента и эквивалент элемента не являются постоянной величиной в соединении, а зависят от валентности или степени окисления элемента. Постоянными являются эквиваленты   

Если не учитывать конкретную химическую реакцию, то фактор эквивалентности и молярная масса эквивалентов сложных веществ рассчитываются по формулам:

 

 

Для кислот функциональной группой является ион водорода, для оснований – ион гидроксила, для солей – ион металла и т. д.

Для определения эквивалентной массы сложного вещества в реакции следует разделить его полную массу (М) на сумму замещенных радикалов

 

 

  1. для кислот: равен единице, деленной на основность кислоты, которая определяется числом ионов водорода;

  2. для оснований: равен единице, деленной на кислотность, равную числу гидроксогрупп, вступающих в реакцию;

  3. для солей: соли равен единице, деленной на произведение числа атомов металла в молекуле соли на степень окисления металла;

  4. для оксидов: равен единице, деленной на произведение числа атомов кислорода на степень окисления кислорода.

В 1792 г. немецким физиком Рихтером был сформулирован закон эквивалентов: массы реагирующих друг с другом веществ пропорциональны молярным массам их эквивалентов

 

Из математической записи закона эквивалентов следует, что количество моль-эквивалентов веществ в реакции равны между собой

Для реакций с участием газов используют молярный объем эквивалента – это объем, занимаемый 1 моль-эквивалентом газа.

Математическая запись закона через эквивалентный объем:

 

 

Газовые законы

Закон объемных отношений

Закон объемных отношений Гей-Люссака (1808 г.).

При постоянных давлении и температуре объемы реагирующих между собой газов, а также объемы газообразных продуктов реакции относятся как небольшие целые числа.

Например:

Отношение объемов равно:

 

Закон Авогадро

В 1811 году Амедео Авогадро сформулировал закон, согласно которому в равных объемах различных газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) содержится равное число молекул.

Следствия из закона Авогадро:

1. При одинаковых условиях 1 моль любого газа занимает одинаковый объем.

2. При н. у. (т. е. Р =101325 Па и Т = 273,15 К) 1 моль различных газов занимает объем 22,4 л. Такой объем называется молярным объемом газа и имеет размерность

, тогда количество вещества газа определяется по формуле

,

где – объем газа.

3. Отношение масс равных объемов различных газов равно отношению их молярных масс:

 

это отношение называется относительной плотностью первого газа по второму

 

Например, плотность кислорода по водороду: 

 

При использовании плотности по воздуху говорят о средней молярной массе воздуха , так как воздух является смесью газов

 

Объединенный газовый закон

1) закон Бойля–Мариотта: при постоянной температуре объем данного количества газа обратно пропорционален давлению, под которым он находится , т. е.

 

2) закон Гей-Люссака: при постоянном давлении изменение объема газа прямо пропорционально температуре т. е.

 

В химических расчетах при осуществлении перехода от нормальных условий или к нормальным используется выражение объединенного газового закона Бойля–Мариотта и Гей-Люссака:

 

Если в это выражение подставить значения соответствующие обьему 1 моль газа при н. у. становится постоянным для всех газов. Это соотношение обозначается R и называется универсальной газовой постоянной. Числовые значения R зависят от того, в каких единицах выражены объем и давление.

 

Подставляя соответствующие значения в формулу объединенного закона для любого газа количеством вещества 1 моль, получим:

 

с учетом R уравнение состояния идеального газа принимает вид:

 – для количества газа n = 1 моль

 – для количества газа n моль , тогда выражение уравнения состояния идеального газа, или иначе уравнение Клапейрона–Менделеева, имеет вид:

.



Вопросы
  1. Рассчитайте сумму коэффициентов в следующей реакции разложения: \(NaClO_2 \xrightarrow{t^0} NaCl+O_2\).

  2. В уравнении \(Ca(OH)_2 + H_2SO_4 \) → основная соль + ...  сумма коэффициентов равна

  3. Вычислите выход серебра, если при взаимодействии 20%-ного раствора глюкозы массой 90 г с аммиачным раствором оксида серебра выделилось серебро массой 2,16 г.

  4. При взаимодействии 5,6 л водорода и 4,48 л хлора (н. у.) образовалось газообразное вещество, которое растворили в 85,4 мл воды. Определите, какой газ в избытке. Вычислите массовую долю полученного в растворе вещества.

  5. Какое количество вещества гидроксида калия (в молях) требуется для нейтрализации 68 мл 24%-ного раствора соляной кислоты (р = 1,12 г/мл)?

  6. Какова масса 60%-ной серной кислоты, которая была получена из 300 кг пирита, состоящего из 90% дисульфида железа (II) \((FeS)\)?

  7. Формула оксида элемента Э, образующего хлорид состава \(ЭCl_5\)

  8. Сколько граммов йода получится при восстановлении 0,5 моль йодида калия избытком брома?

  9. Вычислите молярную концентрацию (моль/л) растворенного вещества в 250 мл раствора гидроксида кальция, содержащего 2,55 г гидроксид-ионов.

  10. Укажите реакцию замещения в следующей схеме превращений: \(Al(OH)_3{{t7}\over{1}}Al_2O_3{{эл.ток}\over{2}}Al{{HCl}\over{3}}AlCl_3{{+NaOH}\over{4}}Al(OH)_3{{t7}\over{5}}Al_2O_3\).

  11. В уравнении реакции взаимодействия концентрированной азотной кислоты с кальцием при образовании оксида азота (II) коэффициент перед формулой восстановителя равен

  12. При взаимодействии каких двух газов одинаковой плотности образуется песок и вода?

  13. К 2,24 л (н. у.) бутадиена-1,3 может присоединиться бром с максимальной массой

  14. Из 585 г хлорида натрия в присутствии \(H_2SO_4\)(к.) (при комнатной температуре) был получен хлороводород, который затем растворили в воде массой 1460 г. Вычислите массовую долю НСl (в %).

  15. Массовая доля полученного вещества в растворе, образованном при взаимодействии 4,6 г натрия с 200 мл воды, равна

  16. Какова масса 40% раствора гидроксида натрия, требуемого для полного осаждения из раствора соли, полученной при взаимодействии 11,2 л (н. у.) хлора с 11,2 г железа?

  17. Чему равна массовая доля кислорода в оксиде фосфора (V), \(P_2O_5\)?

  18. Определите степень окисления хрома в соединении \(Fe(CrO_2)_2\).

  19. Изомеры – это вещества, отличающиеся друг от друга

  20. Рассчитайте массовую долю примесей (в %) в оксиде, если технический оксид меди (II) массой 200 г обработали водородом при нагревании и получили 128 г меди.

  21. Масса гидроксида натрия, необходимая для реакции с 24,5 г ортофосфорной кислоты, чтобы продуктом был дигидрофосфат натрия, равна

  22. Вычислите массовую долю (%) карбоната натрия в растворе, если при взаимодействии 212 г раствора карбоната натрия с соляной кислотой получили диоксид углерода (н. у.) объемом 11,2 л.

  23. При взаимодействии 142 г иодметана с 50 г металлического натрия образуется этан объемом (н. у.)

  24. Сколько воды и 20% раствора соляной кислоты (г) необходимо для приготовления 320 г 10% раствора соляной кислоты?

  25. Какой объем (мл) 2%-ной хлороводородной кислоты с плотностью 1 г/мл потребуется для нейтрализации 100 мл 1 М раствора гидроксида бария?

  26. Смесь алюминия и меди массой 54 г была обработана раствором соляной кислоты, при этом выделилось 33,6 л газа. Определите массовую долю меди в смеси (%).

  27. Какую массу чугуна можно получить из 1 т железной руды (\(Fe_2O_3\)) с 4 % примесей (если содержание железа в полученном чугуне составляет 96%)?

  28. Чему равно число атомов в 2 молях аргона?

  29. На первой ступени гидролиза хлорида магния образуется соль, тип и молярная масса которой (г/моль)

  30. Масса вещества \(X_4\) из 0,25 моль \(FeS_2 \) в результате превращений \(FeS_2\xrightarrow{+O_2}X_1{{+O_2}\over{V_2O_5}}X_2\xrightarrow{+H_2O}X_3{{+FeO}\over{-H_2O}}X_4\) равна

  31. При взаимодействии 2,7 г алюминия с соляной кислотой выделится водород объемом (н. у.)

  32. При нагревании 10,7 г хлорида аммония с 4 г гидроксида натрия образовался аммиак количеством

  33. При пропускании оксида углерода (IV) объемом 44,8 л (н. у.) через раствор, содержащий 513 г гидроксида бария, образуется осадок массой

  34. Объем (м\(^3\), н. у.) воздуха (20% кислорода), необходимый для полного сжигания 11,2 м\(^3\) (н. у.) З-метилбутадиена-1,2, равен

  35. При растворении 0,01 моль \(Al_2(SO_4)_3\cdot 18H_2O\)  в 1 моль воды процентное содержание полученной безводной соли в растворе будет равно

  36. Определите формулу оксида двухвалентного элемента, для растворения 4 г которого потребовалось 25 г 29,2% раствора НСl.

  37. Какой объем газов образуется при обработке продуктов соляной кислотой, если 14 г железа сплавили с 6,4 г серы?

  38. Формула высшего оксида RО не характерна для

  39. В каком соединении степень окисления кислорода равна (+2)?

  40. Название соединения \(NaHSO_4\)

  41. Для получения из оксида какого элемента может быть применена алюминотермия?

  42. Высшая степень окисления +4 характерна для 

  43. Через концентрированный NaOH пропустили смесь газов \(SO_2+CO_2+NO_2+NH_3+Cl_2\). Определите молекулярную массу газа, обнаруженного на выходе.

  44. Какой элемент представлен в схеме превращений \(Э(NO_3)_2\rightarrow ЭO\rightarrow ЭSO_4\rightarrow Э(OH)_2?\)

  45. Чему равна масса \(O_2 \) при взаимодействии 4,48 л фтора (н. у.) с водой?

  46. Для получения 100 г 98% ортофосфорной кислоты необходим фосфорный ангидрид массой

  47. По уравнению\(Fe_2O_3+3C=2Fe+3CO\) из 120 г \(Fe_2O_3\) образовалось 67,2 г железа. Выход железа составляет

  48. Во сколько раз 10 л 2-метилбутадиена-1,3 тяжелее 10 литров водорода (н. у.)?

  49. Известно, что из 1 кг смеси углеводородов, содержащей 20% изопрена, получено 0,06 кг каучука. Выход изопренового каучука равен

  50. В 340 г пероксида водорода и в воде массой Х (г) содержится одинаковое количество моль атомов кислорода. Чему равен Х?

  51. Выход щелочи при взаимодействии 3,01 · 10\(^{23}\) атомов калия с избытком воды составил 90%. Масса продукта реакции равна

  52. Для полного осаждения соли, полученной при взаимодействии 13 г цинка с 98 г 10% раствора серной кислоты, необходим 20% раствор хлорида бария массой

  53. В цепочке превращений  \(Al_4C_3\xrightarrow{+H_2O}X_1\xrightarrow{+Cl_2(свет)}X_2\xrightarrow{+2Na,CH3Cl}X_3\) масса 0,3 моль вещества \(X_3 \) равна

  54. Для сжигания 15,6 г арена, в составе которого 92,3% углерода и 7,7% водорода (по массе), необходим объем кислорода, равный

  55. Какой тип реакции между аммиаком и фосфорной кислотой?

  56. Сумма коэффициентов в уравнении, схема которого  \(Al_2S_3+H_2O\rightarrow Al(OH)_3+H_2S\)

  57. Какую группу металлов можно получить только электролизом расплава?

  58. 0,7 г двухвалентного металла при взаимодействии с кислотой образуют 280 мл водорода. Определите металл.

  59. Рассчитайте сумму всех коэффициентов правой части уравнения: \(KMnO_4+HBr\rightarrow Br_2+KBr+MnBr_2+H_2O\).

  60. При взаимодействии 60 мл 0,1 М раствора серной кислоты с магнием выделится водород, количество которого равно

  61. При взаимодействии 23 молей оксида азота, NO, и 10 молей кислорода образовался оксид азота, \(NO_2\), объем (н. у.) которого равен

  62. При сжигании углеводорода образуются \(CO_2 \;и \;H_2O\) в мольном соотношении 4:5. Молекулярная формула вещества

  63. Определите металл, строение внешнего энергетического уровня которого – ...4d\(^{10}\)5s\(^1\).

  64. Электронная конфигурация атома рубидия

  65. Для получения 354 г никеля по уравнению реакции NiO + С —> СО + Ni необходим двухкратный избыток углерода массой

  66. Укажите связь, образованную по донорно-акцепторному механизму.

  67. 0,6 г водорода потребовалось для восстановления 15,2 г оксида трехвалентного металла. Какой этот металл? 

  68. 100 мл йодоводородной кислоты потребовалось для полного осаждения серебра из 170 г 1%-ного раствора \(AgNO_3\). Молярность раствора НI равна

  69. При взаимодействии железной пластинки с раствором, содержащим 0,8 г сульфата меди (II), в раствор перешло Х число атомов железа. Определите число Х. 

  70. Известно, что после кипячения 200 г раствора хлорида натрия массовая доля соли увеличилась с 10% до 16%. Рассчитайте массу испарившейся воды.

  71. Масса вещества \(X_4\) из 0,5 моль \(FeS_2\) в результате превращений  \(FeS_2\xrightarrow{+O_2}X_1{{+O_2}\over{V_2O_5}}X_2\xrightarrow{+H_2O}X_3{{+CuO}\over{-H_2O}}X_4\) равна

  72. При взаимодействии 2 молей оксида алюминия и 294 г серной кислоты образуется соль, количество которой равно

  73. Чему равна молярная масса газа с плотностью по водороду 18?

  74. При взаимодействии 8,8 г двухвалентного металла с водой выделяется 2,24 л (н. у.) водорода. Какой это металл?

  75. При сгорании 100 кг угля с массовой долей углерода 96% образовался оксид углерода (IV), который далее пропустили через гидроксид бария. Чему равна масса осадка?

  76. В каких схемах реакций образование связей протекает по

    донорно-акцепторному механизму? 

    \(1. \ Ca+H_2\rightarrow 2.C_6H_6+Cl_2\rightarrow 3.PH_3+HCl\rightarrow \)

    \(\rightarrow 4.C_2H_4+H_2O\rightarrow 5.CH_3NH_2+HNO_3\rightarrow6.NH_3+H_2O\rightarrow\)

  77. Определите массовую долю вещества в полученном растворе, если к 200 г 20%-го водного раствора гидроксида натрия добавили 6,2 г оксида натрия.

  78. Определите количество моль оксида меди массой 1200 г.

  79. Какой объем занимают 22 г углекислого газа при нормальных условиях?

  80. Чему равна масса кислорода объемом 22,4 л (н. у.)?

  81. В результате окисления 3 молей алюминия серной кислотой (разб.) выделяется водород объемом (н. у.)

  82. Чему равна масса 11,2 л азота при нормальных условиях?

  83. Объем 16,0 г оксида серы (IV) при н. у. равен

  84. 2 моль ортофосфата кальция тяжелее 2 моль дигидроортофосфата кальция на

  85. Чему равна масса образовавшейся воды, если известно, что 8 г водорода и 8 г кислорода смешали и подожгли?

  86. К карбонату калия массой 69 г добавили раствор соляной кислоты массой 73 г. Объем выделившегося газа (н. у.) равен

  87. Масса 67,2 л кислорода (при н. у.) равна

  88. Масса соли, полученной при пропускании диоксида углерода (IV) (н .у.) объемом 2,24 л через раствор, содержащий 8 г гидроксида натрия, равна

  89. Для получения 71 г пентаоксида дифосфора (V) по реакции \(4P+5O_2=2P_2O_5\) необходим кислород массой

  90. Чему равна масса смеси меди и железа, если известно, что при ее обработке соляной кислотой выделилось 4,48 л газа (н. у.), а при действии концентрированной азотной кислоты – 8,96 л газа (н. у.)?

  91. Отношение массы растворенного вещества к массе раствора равно величине

  92. Термопластичность – это

  93. Для растворения 80 г оксида железа (III) требуется соляная кислота количеством

  94. Известно, что после кипячения 180 г раствора сульфата калия массовая доля соли увеличилась с 10% до 15%. Рассчитайте массу испарившейся воды.

  95. Известно, что после кипячения 300 г раствора нитрата кальция массовая доля соли увеличилась с 10% до 15%. Рассчитайте массу испарившейся воды.

  96. При растворении 320 г меди в концентрированной серной кислоте образуется сульфат меди (II) количеством

  97. Порядок соединения атомов в молекулах характеризует 

  98. Молярная масса 98 г/моль соответствует веществу

  99. Молярная масса 78 г/моль соответствует веществу

  100. Масса, количество вещества и число молекул диоксида серы объемом 67,2 л

  101. Объем, количество вещества и число молекул сероводорода массой 68 г

  102. Одинаковую массу имеют 0,2 моль

  103. Одинаковое число частиц содержат

  104. Масса, количество вещества и число молекул сероводорода объемом 11,2 л

  105. Объем, количество вещества и число молекул пропана массой \(132\) г 

  106. Относительная молекулярная масса 98 соответствует соединению с формулой

  107. Скорость гомогенной экзотермической реакции увеличивается при

  108. Количество электронов равно 10 e– у атомов и частиц

  109. Атом или частица содержит 8 электронов на внешней оболочке

  110. 14 электронов содержат

Сообщить об ошибке