                  АНПОО «Кооперативный техникум Тамбовского облпотребсоюза»
Методическая разработка
САМОСТОЯТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ ПО ОБЩЕЙ ХИМИИ
по специальности
260807 «Технология продукции общественного питания»
(1 курс)
Преподаватель: Свиридова Т.Л.
2016 учебный год
Предмет «Химия» является расчетной дисциплиной. В результате изучения студент должен
знать свойства изучаемых веществ,
уметь использовать их в повседневной практике, но и
представлять, как и при каких условиях происходит превращение одних веществ в другие,
уметь производить расчеты.
С этой целью на уроках разбираются примеры решения расчетных задач, составление уравнений реакций, осуществление цепочек превращений.
Для дополнительной тренировки, а также работы с учебником, конспектом проводятся домашние самостоятельные работы, включающие разные варианты. Работа выполняется в тетради для контрольных работ, и оценка выставляется преподавателем.
Данные работы проводятся после изучения крупных разделов и тем, и служат подготовкой к рубежным контрольным работам, а также к промежуточной аттестации, которая заключается в виде тестовой контрольной работы.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА № 1
Основные химические понятия и законы химии
Цель:
Называть: вещества по их химическим формулам.
Объяснять: основные законы химии и состав веществ.
Характеризовать: качественный и количественный состав веществ.
Уметь:
Производить расчеты:
по химическим формулам;
уравнениям реакции.
Задание
Ответить на вопросы
Какое значение имеет закон сохранения массы в химической науке и практике?
Кто первый предвидел единство закона сохранения массы и закона сохранения и превращения энергии, и кто обнаружил взаимосвязь массы и энергии и обосновал это математически? Каково значение этих научных открытий?
Какими экспериментами в физике и химии доказана взаимосвязь массы и энергии?
Изучите следующую информацию:
Абсолютные массы отдельных атомов и молекул очень малы ( кг), поэтому в расчетах используют относительные атомные и молекулярные массы, которые соответственно обозначают Аr и Мr.
Значения Аr приведены в периодической системе элементов Д.И. Менделеева.
Масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы, называется относительной молекулярной массой вещества. Она численно равна сумме относительных атомных масс всех атомов, входящих в состав молекулы соединения. Подсчитывается относительная молекулярная масса по химической формуле вещества.
Например, Мr(Н2О) = 2Аr(Н) + Аr(O) = 2 1,0079 + 15,9994 =18,015218 .
Молекулярную массу (М) выражают в молях, а массу в граммах (килограммах).
В международной системе единиц СИ за единицу измерения количества вещества принят моль. Моль – это количество простого или сложного вещества, которое содержит 6,02  1023 структурных единиц (молекул, атомов, ионов, электронов, нейтронов, протонов), т. е. столько, сколько атомов содержится в 12 г изотопа углерода  C.
Пример 1.
Подсчитать относительную молекулярную массу и массу 1 моль соединений: Н2О, H2SO4.
Относительная молекулярная масса Мr,
а.е.м.
|
Молярная
масса М,
моль
|
Масса m моль,
г
|
Мr(Н2О) = 2Аr(Н) + Аr(O) = =21,0079 + 15,9994 =18,015218
|
18
|
 1моль18 = = 18 г
|
Мr(Н2SО4) = 2Аr(Н) + Аr(S) 4Аr(O) =21 + 32 + 4 16 = 98
|
98
|
1моль98= = 98 г
|
Химическая формула – условная запись качественного и количественного состава молекулы соединения. В формуле не отражены виды связи атомов в молекуле, структура молекулы. Графические формулы показывают порядок связи между атомами.
Схему анализа химической формулы рассмотрим на примере молекулы CO2.
Пример 2.
Формула
|
Состав
|
химическая
|
графическая
|
качественный
|
количественный
|
CO2
|
О = С = О
|
Молекула оксида углерода (IV) состоит из атома углерода и двух атомов кислорода
|
1 молекула, 1 моль (6 1023 молекул) содержит 1 моль атомов углерода и 2 моль атомов кислорода;
Мr = 44 а.е.м., М = 44 г/моль,
m = 44 г
|
Выражение реакции при помощи химических формул называется химическим уравнением. Уравнение составляется на основе закона сохранения массы веществ и показывает количественные и соотношения веществ, участвующих в химических реакциях.
В качестве примера рассмотрим взаимодействие гидроксида калия с ортофосфорной кислотой:
Н3РО4 + 3КОН = К3РО4 + 3Н2О
Из уравнения видно, что 1 моль Н3РО4 (98 г) реагирует с 3 молями КОН (356 г). В результате реакции образуется 1 моль К3РО4 (212 г) и 3 моль Н2О (318 г).
Подписав под формулами веществ, принимающих участие в реакции, их количества
Н3РО4 + 3КОН = К3РО4 + 3Н2О
|
|
98
|
168 =
|
212
|
54
|
|
|
|
Видим, что масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции. Уравнение химической реакции позволяет производить различные расчеты, связанные с данной реакцией.
Пример 3.
Определим количество граммов К3РО4, которое получится при нейтрализации Н3РО4 42 г КОН.
n(КОН) = = 0,25 моль
|
1моль КОН реагирует по уравнению реакции с 1 моль К3РО4,
тогда
0,25 моль КОН реагирует с 0,25 молями К3РО4.
m = nМ
m (К3РО4) = 0,25 моль 212 г/моль= 53 г
|
В уравнении реакции коэффициенты перед газообразными веществами показывают не только соотношение масс реагирующих газов, но и объемные соотношения масс между ними. Это позволяет рассчитывать объемы участвующих в реакции газов непосредственно по уравнению, минуя вычисление массы газа.
Пример 4.
При взаимодействии металлического натрия с водой выделилось 280 мл водорода (условия нормальные). Сколько граммов натрия вступило в реакцию?
Запишем уравнение реакции взаимодействия натрия с водой:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
46г/моль 36 г/моль 80 г/моль 22,4 л/моль
n =
|
1моль Н2 образуется по уравнению реакции из 2 моль Na,
тогда
(Na) = 20,0125 моль = 0,025 моль, отсюда
m(Na) = n (Na)М(Na)
m(Na) = 0,025 23 = 0,575 г
|
n(H2) =  =0,0125 моль
|
Проведите примеры задач:
на вычисление молекулярной массы и молярной массы вещества по химическим формулам;
на расчеты по химическим уравнениям.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА № 2
Основные химические понятия и законы химии
Цель:
Называть: вещества по их химическим формулам.
Объяснять: основные законы химии и состав веществ.
Характеризовать: качественный и количественный состав веществ.
Уметь:
Производить расчеты:
по химическим формулам;
уравнениям реакции.
Задание
Изучите следующую информацию:
В FeS на один атом железа приходится один атом серы. Значит, в образовании FeS любой массы будет участвовать одинаковое число атомов железа и серы:
та(Fe) : та(S) = 56 а.е.м. : 32 а.е.м. = 56 г : 32 г = 7 : 4,
Аr(Fe) : Аr(S) = 56 : 32 = 7 : 4
В железе массой 7 г содержится столько атомов железа, сколько атомов серы содержится в сере массой 4 г. Если железа взять больше 7, число атомов железа превысить число атомов серы. Атомов серы не хватит на все атомы железа, и лишнее атомы железа в реакцию вступить не смогут. Если железа взять массой больше 7 г, число атомов железа превысит число атомов серы. Атомов серы не хватит на все атомы железа, и лишнее атомы железа вступить в реакцию не смогут. Если железа взять массой меньше 7 г, то не смогут вступить в реакцию все атомы серы.
Предположим, что для реакции взята смесь серы (4 г) и железа (10 г). Реакция всё равно произойдет. Сера по-прежнему израсходуется на образование сульфида железа вся, а железо по-прежнему пойдёт только 7 г, остальное железо массой 3 г останется не израсходованным. Вместо чистого сульфида железа получится смесь, состоящая из сульфида железа массой 4 г + 7 г = 11 г и железа массой 3 г, не вступившего в реакции. Если эту смесь растолочь в ступке, то из полученного порошка можно отделить неизрасходованное железо от сульфида железа магнитом.
Каким бы способом мы не получали сульфид железа, состав его окажется один и тот же: 4 массовые части серы на 7 массовых частей железа.
Состав любого сложного вещества один и тот же независимо от способа получения.
Пример 1. при сжигании магния из 3 г его получено 5 г оксида магния. Вычислить количественный состав оксида магния.
Решение. Определить количественный состав оксида магния – значит установить отношение масс магния и кислорода в оксиде магния. Нам известна масса магния, а массу кислорода мы узнаем, вычитая из массы оксида магния массу магния:
тО = 5 г – 3 г = 2 г
Следовательно, количественный состав оксида магния выражается отношением:
тMg – mO =3 г : 2 г = 3 : 2
Пример 2. При сжигании 9,7 г сульфида цинка получено 6,4 г оксида серы (IV), состав которой выражается отношением: mS : mO =1 : 1. Вымыслить количественный состав сульфида цинка.
Решение. Вычисляем массу серы, содержащейся в полученном оксиде серы (IV). Из приведенного состава оксида серы (IV) следует, что Масса серы и масса кислорода в ней одинаковы. Поэтому:
mS = 6,4 г : 2 = 3,2 г
Вычисляем массу цинка по разности массы сульфида цинка и массы серы:
mZn =9,7 – 3,2 г = 6,5 г
Следовательно, количественный состав сульфида цинка выражается отношением:
mZn : mS =6,5 г : 3,2 г = 6,5 : 3,2
Приведите примеры задач:
на закон сохранения массы вещества
на закон постоянства состава вещества.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА № 3
Периодический закон и периодическая система Д.И.Менделеева в свете современных представлений о строении атома
Цель:
химические элементы первых четырех периодов по их положению в периодической системе Д. И. Менделеева и строение их атомов; свойства высших оксидов химических элементов, а также соответствующих им гидроксидов, исходя из положения в периодической системе Д. И. Менделеева.
зависимость свойств химических элементов от заряда ядер атомов и строения атомных электронных оболочек;
закономерности изменения свойств химических элементов, расположенных: а) в одном периоде; б) в главной подгруппе периодической системе Д. И. Менделеева;
причины сходства и различия в строении атомов химических элементов одного периода и одной главной подгруппы периодической системы Д. И. Менделеева.
Уметь:
Электронно-графические формулы распределения электронов в атомах химических элементов первых четырех периодов.
Задание
Изучите следующую информацию:
Современная теория строения атомов показывает, что электронная структура невозбужденного атома однозначно определяется зарядом ядра. Электронную конфигурацию определяют:
принцип наименьшей энергии, запрет Паули;
В соответствии с принципом наименьшей энергии заполнение энергетических уровней происходит в следующем порядке:
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s ≤ 3d < 4p < 5s ≤ 4d ≤ 5p < 6s ≤ 4f ≤ 5d < 6p и т.д.
Из правила Хунда следует, что орбитали заполняются вначале по одному (электронная плотность при таком заполнении будет наиболее равномерной); спины электронов параллельны.
При распределении электронов в атоме следует хорошо уяснить, что порядковый номер элемента в периодической системе определяет заряд атома и количество электронов. Номер периода равен количеству энергетических уровней, по которым распределены электроны, а номер группы – количеству валентных электронов.
Пример
Приведите распределение электронов (графическую формулу) атома N по энергетическим уровням, подуровням и орбиталям.
Азот имеет 7 порядковый номер и находится во 2-ом периоде. Значит у атома азота:
количество электронов – 7.
Распределение электронов по энергетическим уровням (электронная формула) следующее:
|
на первом уровне – 2 электрона (1s2),
на втором уровне – 5 электронов (2s22р3)
|
Для атома азота графическое изображение распределения электронов по орбиталям выглядит следующем образом:
-
где, n – номер энергетичекого уровня;
-
|
– свобдная орбиталь;
|
|
|
|
– одноэлектронная орбиталь;
|
|
|
|
– двухэлектронная орбиталь.
|
Пользуясь периодической системой Д.И.Менделеева:
а) укажите для атома элемента алюминия число протонов и нейтронов в ядре;
б) определите положение элемента в периодической системе (период, группа, подгруппа);
в) сколько электронов у атома этого элемента? Дайте распределение электронов атома элемента алюминия по уровням, подуровням и орбиталям в нормальном и возбужденном состоянии;
г) Укажите максимальную валентность этого элемента. К какому семейству относится этот элемент. Является ли элемент алюминий металлом или неметаллом?
д) Напишите формулы оксидов и гидроксидов этого элемента.
Пользуясь периодической системой Д.И.Менделеева:
а) укажите для атома элемента натрия число протонов и нейтронов в ядре;
б) определите положение элемента в периодической системе (период, группа, подгруппа);
в) сколько электронов у атома этого элемента? Дайте распределение электронов атома элемента алюминия по уровням, подуровням и орбиталям в нормальном и возбужденном состоянии;
г) Укажите максимальную валентность этого элемента. К какому семейству относится этот элемент. Является ли элемент натрий металлом или неметаллом?
д) Напишите формулы оксидов и гидроксидов этого элемента. Какие типы связей реализуются в этих соединениях?
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА № 4
Химическая связь. Строение вещества
|
