Министерство образования Российской Федерации

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНОЙ ЭКОЛОГИИ

Кафедра общей и физической химии

ПРОГРАММА, КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

И УПРАЖНЕНИЯ ПО НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Под редакцией проф., д-ра хим. наук В.С.Первова

Москва – 2000

ВВЕДЕНИЕ

В курсе «Неорганическая химия» студенты знакомятся с химическими свойствами простых и сложных веществ и методами получения важнейших из них в промышленности. При изложении материала широко используются теоретические основы химии, изучавшиеся в предыдущем семестре. Описание элементов дано в строгом соответствии с Периодической системой Д.И.Менделеева - основой изучения строения и свойств веществ. Лекционные и лабораторные занятия построены таким образом, что в начале приведено описание свойств элементов первой группы Периодической системы (и их соединений), затем второй, третьей и т, д. Заканчивается курс описанием свойств элементов восьмой группы.

Освоению обширного фактического материала по химии элементов Периодической системы и их соединений способствует принятый план построения каждой лекции и соответствующее ему расположение вопросов в настоящих методических указаниях;

1.Общая характеристика элементов группы.

2. Свойства простых веществ

3. Свойства соединений элементов группы.

4. Способы получения и применение простых веществ и важнейших соединений

Настоящие методические указания содержат программу курса «Неорганическая химия». При подготовке к проверочным работам и экзамену студенты должны ознакомиться с соответствующими заданию разделами программы, ответить на вопросы, выполнить упражнения и решить задачи по данной теме. При ответах на вопросы и решении задач следует использовать рекомендуемую литературу.

Все приведенные в методических указаниях вопросы, упражнения и задачи, кафедра использует при составлении билетов для контрольных работ, зачетов и экзаменов.

ПРОГРАММА ПО НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ КУРСА «ХИМИЯ»

ПЕРВАЯ ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Щелочные металлы (IA группа). Строение электронной оболочки атомов и особенности физических свойств. Общая характеристика химических свойств. Взаимодействие с кислородом (оксиды, пероксиды), с водородом и другими неметаллами, с водой и растворами кислот. Гидроксиды, их свойства. Гидроксид натрия, методы его получения. Карбонат натрия, аммиачно-хлоридный способ получения. Карбонат калия. Применение соединений щелочных металлов. Калийные удобрения. Получение щелочных металлов и их применение.

Медь, серебро, золото (ІВ группа). Строение электронной оболочки атомов и особенности физических свойств. Химические свойства: отношение к кислороду, воде и растворам кислот. Оксиды и Гидроксиды и их свойства. Комплексные соединения. Важнейшие соли: медный купорос, галогениды серебра. Получение металлов из руд.

ВТОРАЯ ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Бериллий, магний и щелочноземельные элементы (ПА группа). Строение электронной оболочки атомов. Гибридизация типа sp. Особенности физических свойств металлов ПА группы. Общая характеристика химических свойств. Взаимодействие с кислородом, водородом, азотом и другими неметаллами. Взаимодействие с водой, растворами кислот и щелочей. Оксиды и Гидроксиды и их получение. Известь гашеная и негашеная. Огнеупоры. Амфотерность оксида и гидроксида бериллия. Соли: хлориды, карбонаты, сульфаты. Гипс. Получение металлов и их применение. Сплавы бериллия и магния. Жесткость воды и методы ее устранения.

Цинк, кадмий, ртуть (IIВ группа). Строение электронной оболочки атомов. Физические и химические свойства. Отношение металлов к кислороду, воде, растворам кислот и щелочей. Оксиды и Гидроксиды. Соли: хлориды, сульфиды, сульфаты. Комплексные соединения. Получение металлов и их применение. Сплавы цинка. Амальгамы. Цинкование и кадмирование. Гальванические элементы. Токсичность ртути.

ТРЕТЬЯ ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Бор, алюминий, галлий, индий, таллий (ША группа). Строение электронной оболочки атомов. Гибридизация sp². Общие закономерности изменения физических и химических свойств.

Бор. Оксид бора, борные кислоты и их соли. Бура. Бориды и бороводороды. Получение бора. Применение бора и его соединений».

Алюминий. Химические свойства: взаимодействие с кислородом, водой, растворами кислот и щелочей. Алюминотермия. Термит. Оксид и гидроксид алюминия. Корунд. Соли алюминия. Квасцы. Каолин, глина и бокситы. Получение металлического алюминия. Применение алюминия и его сплавов в технике.

ЧЕТВЕРТАЯ ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Углерод, кремний, германий, олово, свинец (IVA группа). Строение электронной оболочки атомов. Гибридизация типа sp³. Общие закономерности изменения химических свойств в ряду углерод – свинец.

Углерод. Углерод в природе. Аллотропические модификации углерода. Искусственные алмазы. Применение графита и активированного угля. Химические свойства углерода. Оксиды углерода, их свойства и применение. Карбонилы металлов. Угольная кислота и ее соли. Углеводороды: метан, этилен, ацетилен, бензол. Химическая связь в углеводородах. Природный газ. Сероуглерод. Четыреххлористый углерод. Цианистоводородная кислота и ее соли. Карбиды металлов, их свойства и применение.

Кремний. Кремний в природе. Естественные и искусственные силикаты. Получение кремния. Диоксид кремния. Кварц и кварцевое стекло. Силикагель. Кремневая кислота и ее соли. Растворимое стекло. Стекло, керамика, фарфор, цемент. Силициды металлов. Карборунд. Соединения кремния с водородом. Кремнийорганические соединения.

Германий, олово и свинец. Получение металлов из природных соединений. Химические свойства. Взаимодействие германия, олова и свинца с кислородом, водой, растворами кислот и щелочей. Амфотерность оксидов и гидроксидов. Окислительно-восстановительные свойства соединений олова и свинца. Водородные соединения. Свинцовый аккумулятор. Сурик. Соли олова и свинца.

Титан, цирконий, гафний (IVB группа). Строение электронной оболочки атомов. Физические свойства титана. Применение титана и его сплавов. Природные соединения и получение титана. Химические свойства. Взаимодействие с неметаллами (кислородом, водородом, азотом и др.). Диоксид, карбид и нитрид титана. Взаимодействие титана с водой, растворами кислот и щелочей. Химический характер оксидов и гидроксидов.

ПЯТАЯ ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Азот, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут (VA группа). Строение электронной оболочки атомов. Окислительно-восстановительные свойства элементов VA группы. Физические свойства. Аллотропические модификации фосфора. Методы получения азота и фосфора из природных источников и их применение в технике.

Азот. Строение молекулы. Химическая инертность азота. Взаимодействие азота с металлами. Нитриды и их применение. Аммиак. Физические свойства. Строение молекулы аммиака. Аммиак как лиганд в комплексных соединениях. Водный раствор аммиака. Соли аммония. Аммиакаты. Синтез аммиака из элементов - выбор условий. Окисление аммиака. Гидразин, гидроксиламин, азотистоводородная кислота. Устойчивость водородных соединений других элементов VA группы. Оксиды азота, их получение и свойства. Взаимодействие с водой и растворами щелочей. Азотная и азотистая кислоты. Синтез азотной кислоты. Ее химические свойства. Взаимодействие металлов и неметаллов с азотной кислотой. Соли азотной кислоты и их применение. Азотные удобрения.

Фосфор. Химические свойства фосфора. Оксиды фосфора. Кислотные свойства оксидов. Взаимодействие оксида фосфора (V) с водой. Фосфорные кислоты. Соли ортофосфорной кислоты и их гидролиз. Фосфорные удобрения и их получение.

ШЕСТАЯ ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Кислород, сера, селен, теллур, полоний (VIA группа). Строение электронной оболочки атомов. Изменение окислительных и восстановительных свойств в ряду кислород-теллур. Физические свойства. Аллотропия серы. Получение кислорода и серы из природных источников и области их применения.

Кислород. Строение молекулы. Взаимодействие кислорода с металлами и неметаллами. Озон. Получение и окислительные свойства озона. Вода. Строение молекулы. Свойства воды. Пероксид водорода. Электролитические свойства. Пероксиды. Окислительно-восстановительные свойства пероксидов.

Сера. Взаимодействие с металлами и неметаллами. Сероводород. Электролитические свойства сероводородной кислоты. Сульфиды. Оксиды серы, их получение, физические и химические свойства. Диоксид серы и сернистая кислота. Электролитические свойства сернистой кислоты и гидролиз ее солей. Окислительно-восстановительные свойства соединений серы (IV). Оксид серы (VI) и серная кислота. Получение серной кислоты и ее применение. Олеум. Взаимодействие серной кислоты с металлами. Сульфаты. Пиросерная, надсерная и тиосерная кислоты. Их строение и свойства.

Хром, молибден, вольфрам (VIB группа). Строение электронной оболочки атомов. Характерные степени окисления. Физические свойства и применение. Легированные стали.

Хром. Получение хрома. Оксид и гидроксид хрома (III). Их амфотерность. Применение оксида хрома (III). Окисление соединений хрома (III). Соединения хрома (VI): оксид хрома (VI), хромовая и двухромовая кислоты и их соли. Взаимное превращение хроматов и дихроматов. Окислительные свойства дихроматов.

СЕДЬМАЯ ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Водород. Строение атома и молекулы. Физические свойства. Растворимость водорода в металлах. Природные соединения и получение водорода. Изотопы водорода. Химические свойства водорода. Взаимодействие водорода с металлами. Гидриды. Соединения водорода с неметаллами.

Фтор, хлор, бром, йод, астат (VIIА группа). Строение электронной оболочки атомов. Окислительные свойства галогенов. Степени окисления. Строение молекул. Физические свойства. Получение галогенов в свободном виде и их применение. Химические свойства галогенов. Взаимодействие их с металлами и неметаллами.

Водородные соединения галогенов: получение, физические свойства. Электролитические свойства галогеноводородных кислот. Плавиковая кислота. Получение. Соли плавиковой кислоты: фториды и гидрофториды. Взаимодействие плавиковой кислоты с диоксидом кремния и стеклом. Соляная кислота. Получение и свойства. Соли. Восстановительные свойства галогенид-ионов в ряду: фторид-иодид.

Кислородные соединения галогенов. Соединения фтора с кислородом. Взаимодействие галогенов с водой и растворами щелочей. Кислородсодержащие кислоты хлора и их соли. Получение солей. Гипохлориты, хлорная известь, бертолетова соль, перхлорат аммония. Получение кислот. Устойчивость, электролитические и окислительные свойства кислот в ряду: хлорноватистая, хлористая, хлорноватая и хлорная кислоты. Оксиды хлора. Окислительные свойства кислородсодержащих соединений галогенов.

Соединения галогенов с неметаллами. Необратимый гидролиз галогенангидридов кислот.

Марганец, технеций, рений (VIIB группа). Строение электронной оболочки атомов.

Марганец. Возможные степени окисления. Особенности физических и химических свойств. Применение. Легирование сталей. Природные соединения и получение марганца. Взаимодействие марганца с неметаллами (кислородом, серой, фосфором), водой и растворами кислот. Оксиды и Гидроксиды марганца, их электролитические свойства. Диоксид марганца. Оксид марганца (VII), марганцевая кислота и ее соли. Окислительно-восстановительные свойства соединений марганца в разных степенях окисления. Перманганат калия как окислитель.

ВОСЬМАЯ ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон (VIIIА группа). Строение электронной оболочки атомов. Физические свойства. Нахождение в природе и применение благородных газов в технике. Соединения ксенона с фтором и кислородом. Их получение и свойства.

Железо, кобальт, никель, платиновые металлы (VШВ группа) Строение электронной оболочки атомов.

Железо, кобальт, никель. Степени окисления. Получение и применение. Доменный процесс. Взаимодействие металлов с кислородом, водой, кислотами. Оксиды и Гидроксиды. Окислительно-восстановительные свойства соединений металлов со степенью окисления II и Ш. Щелочной аккумулятор. Ферриты и ферраты. Комплексные соединения. Карбонилы металлов.

Платина. Физические и химические свойства. Каталитические свойства платины. Отношение к кислотам. Свойства оксидов и гидроксидов. Комплексные соединения. Получение и применение платины,

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ, УПРАЖНЕНИЯ И ЗАДАЧИ

ПЕРВАЯ ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

.

ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ (IА ГРУППА)

1. Общая характеристика элементов IA группы

1. Укажите сколько электронов и какого типа содержится на внешнем и соседнем с внешним уровнях электронной оболочки атомов элементов IA группы? К какому типу элементов (s, p, d или f) они относятся?

2. Распределите электроны по четырем квантовым числам в атоме калия.