Ю. М. Данченко, Н. І. Мальцева, Р. І. Назарова, Т. М. Обіженко Ю. В. Попов, Л. П. Снагощенко

 

ЗАДАЧІ ТА ВПРАВИ З ХІМІЇ

Навчальний посібник

для самостійної роботи студентів

будівельних вищих навчальних закладів

Рекомендовано

Міністерством освіти і науки України

як навчальний посібник для студентів будівельних

вищих навчальних закладів

 

Харків

«Міська друкарня»

 

ББК 38.36

З15

УДК 54(075)

 

Рекомендовано

Міністерством освіти і науки України

як навчальний посібник для самостійної роботи студентів

будівельних вищих навчальних закладів

(Лист1/11-8816 від 28.10.09)

Рецензенти:

І.М.В’юнік

докт.хім.наук, професор, зав. кафедрою неорганічної хімії

ХНУ ім. В.Н.Каразіна

Е.Б.Хоботова

докт.хім. наук, професор, зав. кафедрою хімії ХНАДУ

В.І.Булавін

канд. хім. наук, професор, зав. кафедрою загальної і неорганічної хімії

НТУ “ХПІ”

З15

Р.А.Яковлєва, Т.І.Уманська, В.І.Григор’єва, Ю.М.Данченко, Н.І.Мальцева, Р.І.Назарова, Т.М.Обіженко, Ю.В.Попов, Л.П.Снагощенко. «Задачі та вправи з хімії». Навчальний посібник для самостійної роботи студентів будівельних вищих навчальних закладів: «Міська друкарня».- Харків: 2010.- 183 с. Ил.: 10; табл.: 11; бібліогр.: 12 назв. ISBN

Збірник задач і вправ з хімії призначений для самостійної роботи студентів будівельних вузів. Посібник охоплює основні теми курсу: основні поняття і закони хімії, основні класи неорганічних сполук, основи термохімії та хімічної термодинаміки, хімічна кінетика, розчини, дисперсні системи, будова атома і періодична система Д.І.Менделєєва, окисно-відновні та електрохімічні процеси, корозія металів, хімія води.

У кожній темі стисло наведені теоретичні відомості, приклади виконання типових завдань і задачі для самостійного рішення. До складу посібника входить також довідковий матеріал та деякі теоретичні питання, винесені на самостійне вивчення.

ISBN

© Р.А.Яковлєва, Т.І.Уманська, В.І.Григор’єваЮ.М.Данченко, Н.І.Мальцева, Р.І.Назарова, Т.М.Обіженко, Ю.В.Попов, Л.П.Снагощенко, 2010

ЗМІСТ

 

ПЕРЕДМОВА.............................................................................................…
РОБОЧА ПРОГРАМА...............................................................................
I МОДУЛЬ................................................................................................…..
ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ТА ЗАКОНИ ХІМІЇ..........................................…..
Основні поняття та визначення...........................................................…….
Приклади виконання завдань.................................................................…...
Контрольні завдання...............................................................................…...
ОСНОВНІ КЛАСИ НЕОРГАНІЧНИХ СПОЛУК................................…...
Основні поняття та визначення.............................................................…...
Приклади виконання завдань................................................................……
Контрольні завдання............................................................................…….
ТЕРМОХІМІЯ ТА ТЕРМОХІМІЧНІ РОЗРАХУНКИ..........................…..
Основні поняття та визначення..........................................................……..
Приклади виконання завдань.............................................................……..
Контрольні завдання...............................................................................…..
ЕНТРОПІЯ. ЕНЕРГІЯ ГІББСА ТА НАПРЯМЛЕНІСТЬ ПРОЦЕСІВ……..
Основні поняття та визначення..................................................…………..
Приклади виконання завдань...............................................................…….
Контрольні завдання.....................................................................………….
ХІМІЧНА КІНЕТИКА...........................................................................……
Основні поняття та визначення............................................................……
Приклади виконання завдань................................................................……
Контрольні завдання................................................................................….. ХІМІЧНА РІВНОВАГА…………………………………………………… Основні поняття та визначення…………………………………………… Приклади виконання завдань …………………………………………….. Контрольні завдання ……………………………………………………….
II МОДУЛЬ..............................................................................................…..
РОЗЧИНИ. КОНЦЕНТРАЦІЇ РОЗЧИНІВ.............................................…..
Основні поняття та визначення..............................................................…..
Приклади виконання завдань.................................................................…...
Контрольні завдання.............................................................................……. ВЛАСТИВОСТІ РОЗЧИНІВ НЕЕЛЕКТРОЛІТІВ ………………………. Основні поняття та визначення ……………………………………….….. Приклади виконання завдань……………………………………………… Контрольні завдання………………………………………………………..
ЕЛЕКТРОЛІТИЧНА ДИСОЦІАЦІЯ. СТУПІНЬ ТА КОНСТАНТА ДИСОЦІАЦІЇ ………………………………………………………………
Основні поняття та визначення..............................................................…..
Приклади виконання завдань.................................................................…...
Контрольні завдання...............................................................................…... ІОННИЙ ДОБУТОК ВОДИ. ВОДНЕВИЙ ПОКАЗНИК………………... Основні поняття та визначення …………………………………………... Приклади виконання завдань …………………………………………….. Контрольні завдання ………………………………………………………
ІОННА РІВНОВАГА В ГЕТЕРОГЕННИХ СИСТЕМАХ. ДОБУТОК РОЗЧИННОСТІ....................................................……………..
Основні поняття та визначення..........................................................……..
Приклади виконання завдань............................................................………
Контрольні завдання.............................................................................……. РЕАКЦІЇ В РОЗЧИНАХ ЕЛЕКТРОЛІТІВ……………………………. … Основні поняття та визначення ………………………………………….. Приклади виконання завдань ……………………………………………... Контрольні завдання ……………………………………………………….
ГІДРОЛІЗ СОЛЕЙ..................................................................................…...
Основні поняття та визначення............................................................……
Приклади виконання завдань................................................................……
Контрольні завдання............................................................................…….. КОЛОЇДНІ РОЗЧИНИ …………………………………………………….. Основні поняття та визначення …………………………………………... Приклади виконання завдань …………………………………………….. Контрольні завдання ………………………………………………………
БУДОВА АТОМА.................................................................................…….
Основні поняття та визначення...........................................................…….
Приклади виконання завдань..............................................................…….
Контрольні завдання...........................................................................……... III МОДУЛЬ ……………………………………………………………….. ОКИСНО-ВІДНОВНІ РЕАКЦІЇ …………………………………………. Основні поняття та визначення ………………………………………….. Приклади виконання завдань ……………………………………………. Контрольні завдання ………………………………………………………
ГАЛЬВАНІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ.............................................................……..
Основні поняття та визначення.................................................………….. Приклади виконання завдань.........................................................………. Контрольні завдання........................................................................………. КОРОЗІЯ МЕТАЛІВ………………………………………………………. Основні поняття та визначення …………………………………………... Приклади виконання завдань …………………………………………….. Контрольні завдання……………………………………………………….. ЭЛЕКТРОЛІЗ РОЗПЛАВІВ І ВОДНИХ РОЗЧИНІВ ЕЛЕКТРОЛІТІВ………………………………………………….…………
Основні поняття та визначення......................................................………..
Приклади виконання завдань..........................................................………..
Контрольні завдання........................................................................……….. ТВЕРДІСТЬ ВОДИ………………………………………………………… Основні поняття та визначення ………………………………………….. Приклади виконання завдань …………………………………………….. Контрольні завдання ………………………………………………………
КАРБОНАТНА РІВНОВАГА. ФОРМИ ІСНУВАННЯ СО2 У ВОДІ………………………………………
Основні поняття та визначення.........................................................……...
Приклади виконання завдань............................................................………
Контрольні завдання..........................................................................………
СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ…………….…………… ДОДАТКИ …………………………………………………….…………… ДОДАТОК А. БУДОВА РЕЧОВИНИ……………………………………. ДОДАТОК Б. ТАБЛИЦІ …………………………………………………..
ТАБЛИЦІ ВАРІАНТІВ КОНТРОЛЬНИХ ЗАВДАНЬ…………………...

 

ПЕРЕДМОВА

Приєднання освіти України до Болонської декларації у травні 2005 року та введення кредитно-модульної системи організації навчального процесу вимагає повної реорганізації системи самостійної роботи студентів і в першу чергу з хімії, як однієї з фундаментальних дисциплін. Від рівня і глибини засвоєння студентами курсу хімії залежить, у значній мірі, ефективність засвоєння багатьох інженерних та спеціально орієнтованих дисциплін.

Кредитно-модульна система передбачає перерозподіл навчального навантаження між аудиторними формами занять і самостійною роботою студентів на користь останньої (до 50% від загального об’єму кредиту). Для обґрунтованого та об’єктивного застосування європейської кредитно-трансферної і акумулюючої системи (ЕСТS) оцінювання по закінченню вивчення як окремих змістових модулів, так і всієї дисципліни необхідно розробити методичне забезпечення самостійної роботи з урахуванням всебічного охоплення матеріалу змістових модулів.

Робоча програма з дисципліни «Хімія», що вивчається в університеті, розроблена з урахуванням вимог, які пред’явлені до знань з хімії для студентів будівельних вузів. Вона направлена на постійну самостійну роботу студента. Ця робота включає: самостійне вивчення лекційного матеріалу, підготовку до лабораторних занять, самостійне вирішення певної кількості задач, підготовку до модульних контрольних робіт, а також самостійне вивчення тем, що не входять до лекційного курсу.

Усі види самостійної роботи студентів можна поділити на вивчення теоретичних питань і підготовку до практичної складової дисципліни. Одним з найкращих методів засвоєння, перевірки і закріплення теоретичного матеріалу є розв’язання задач.

Даний навчальний посібник включає 640 задач з усіх розділів, передбачених робочою програмою дисципліни “Хімія” для навчальних напрямків “Водні ресурси” та “Будівництво”. Кожному розділу передує стислий теоретичний вступ і розв’язання типових задач. Весь матеріал посібника умовно поділено на три змістових модуля відповідно до робочої програми. Усього передбачено 60 варіантів індивідуальних завдань, які містять усі типи задач згідно з теоретичним курсом. Кожний студент отримує свій варіант контрольних завдань.

Крім того посібник вміщує робочу програму курсу “Хімія” за напрямком “Водні ресурси” і додатки у вигляді таблиць і теоретичного матеріалу за темою “Будова речовини”. На думку авторів все це сприятиме плідній самостійній роботі студентів.

 

 

РОБОЧА ПРОГРАМА

 

Робоча програма складена на основі освітньо-професійної програми вищої школи за професійним напрямком “Водні ресурси”.

 

ВСТУП

 

Предмет хімії та її зв’язок з іншими науками. Основні проблеми сучасної хімії. Значення хімії у формуванні світогляду, у вивченні природи і розвитку техніки. Хімія і охорона навколишнього середовища.

 

1. ОСНОВНІ ЗАКОНИ І ПОНЯТТЯ ХІМІЇ

 

Основні положення атомно-молекулярної теорії. Агрегатні стани речовин. Основні закони хімії. Стехіометричні розрахунки. Закони газового стану. Класифікація та номенклатура хімічних сполук. Основні класи неорганічних сполук.

 

2. ЗАГАЛЬНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ ПЕРЕБІГУ ХІМІЧНИХ

РЕАКЦІЙ

 

2.1.Енергетика хімічних процесів

 

Основні поняття термодинаміки. Внутрішня енергія та ентальпія. Теплові ефекти хімічних реакцій. Теплоти утворення та згоряння хімічних сполук. Закони термохімії. Термохімічні розрахунки.

 

2.2. Напрямленість перебігу хімічних реакцій

 

Ентропія та ії зміна при хімічних процесах і фазових перетвореннях. Енергія Гіббса і енергія Гельмгольца. Критерій можливості і напрямленості хімічних процесів. Термодинамічні умови хімічної рівноваги.

 

2.3. Хімічна кінетика

 

Швидкість хімічних реакцій та фактори, що на неї впливають. Закон діючих мас. Залежність швидкості реакції від температури. Енергія активації хімічної реакції.

2.4. Хімічна рівновага

 

Оборотні і необоротні реакції. Кінетичні уявлення про хімічну рівновагу. Константа рівноваги. Зміщення хімічної рівноваги. Принцип Ле Шательє.

 

3. РОЗЧИНИ. ДИСПЕРСНІ СИСТЕМИ

 

3.1. Розчини неелектролітів

 

Характеристика розчинів та способи вираження їхнього складу. Колігативні властивості розчинів.

 

3.2. Розчини електролітів

 

Електролітична дисоціація. Ступінь і константа дисоціації. Реакції в розчинах електролітів. Електролітична дисоціація води. Іонний добуток води. Водневий показник. Поняття про індикатори. Гідроліз солей.

 

3.3. Гетерогенні дисперсні системи

 

Класифікація дисперсних систем. Стан речовини на межі поділу фаз. Адсорбція. Емульсії, суспензії, колоїдні розчини. Кінетична та агрегативна стійкість дисперсних систем. Коагуляція. Гелі.

 

 

4. БУДОВА АТОМІВ І ВИДИ ХІМІЧНОГО ЗВ’ЯЗКУ

 

4.1. Будова атома і систематика хімічних елементів

 

Квантово-механічна модель атома. Будова багатоелектронних атомів. Періодичний закон та періодична система елементів Д.І.Менделєєва.

 

4.2. Хімічний зв’язок і будова молекул

 

Основні види та характеристики хімічного зв’язку. Ковалентний та іонний зв’язки. Будова молекул. Міжмолекулярний зв’язок.

 

 

5. ОКИСНО-ВІДНОВНІ РЕАКЦІЇ. ОСНОВИ ЕЛЕКТРОХІМІЇ

 

5.1. Окисно-відновні реакції

 

Окисно-відновні реакції, їхня класифікація. Найважливіші окисники та відновники. Методи складання рівнянь окисно-відновних реакцій.

 

 

5.2. Електрохімічні процеси

 

Поняття про електродні потенціали. Стандартний водневий електрод і воднева шкала потенціалів.

Гальванічні елементи. Електрорушійна сила гальванічного елемента. Електроліз. Послідовність електродних процесів. Закони Фарадея.

 

5.3. Корозія металів

 

Основні види корозії. Хімічна корозія. Електрохімічна корозія. Методи захисту металів від корозії.

 

 

6. ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТАЛІВ І НЕМЕТАЛІВ

 

6.1. Загальна характеристика неметалів

 

Залежність властивостей неметалів від їхнього положення в періодичній системі елементів Д.І.Менделєєва. Неметали як прості речовини. Хімічні властивості неметалів. Неорганічні сполуки Карбону. Карбонатна рівновага природних вод. Форми існування СО₂ у воді.

 

6.2. Загальна характеристика металів

 

Залежність властивостей металів від їхнього положення в періодичній системі елементів Д.І.Менделєєва. Метали як прості речовини. Хімічні властивості металів. Сплави. Поширення в природі й одержання металів.

 

 

СПЕЦІАЛЬНІ РОЗДІЛИ ХІМІЇ

 

7.1. Хімічні елементи і матеріали, які використовують у будівництві.

 

7.1.1. Метали підгрупи берилію та їхні сполуки.

 

Магній та його сполуки. Кальцій та його сполуки. Твердість природних вод. Вапняні та гіпсові в’яжучі.

 

7.1.2. Кремній та його сполуки

 

Оксиди Силіцію. Силікатні кислоти. Солі силікатних кислот: силікати, алюмосилікати. Портландцемент. Взаємодія мінералів цементного клінкеру з водою. Корозія бетону. Методи захисту бетону від корозії.

 

7.2. Хімія та екологія

 

Технічний прогрес і екологічні проблеми. Роль хімії у вирішенні екологічних проблем. Продукти горіння палива і захист повітряного басейну від забруднень. Охорона водного басейну. Характеристика стічних вод. Методи очищення вод.

 

 

I МОДУЛЬ