химия экзамен

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ ПО НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ ДЛЯ СТУДЕНТОВ I курса ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА

1. Химическая кинетика и термодинамика. Средняя и истинная (мгновенная) скорость реакции. Основные факторы, влияющие на скорость реакции. Закон действующих масс для элементарной стадии химической реакции. Химическая реакция как последовательность элементарных стадий (механизм реакции). Константа скорости реакции. Зависимость скорости химической реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса. Энергия активации, энергетический барьер, переходный активированный комплекс. Катализ, ферменты как биологические катализаторы. Задачи химической термодинамики. Термодинамические функции состояния: энтальпия, энтропия, энергия Гиббса. Направление протекания химических реакций в соответствии со значениями ΔН, ΔS, ΔG реакции. Условие самопроизвольного протекания реакций, соотношение энтальпийного и энтропийного вкладов в значение энергии Гиббса.

2. Химическое равновесие. Химическое равновесие как конечный результат самопроизвольного протекания обратимой реакции. Динамический характер химического равновесия. Признаки истинного равновесия. Закон действующих масс для химического равновесия: взаимосвязь равновесных концентраций. От чего зависит числовое значение константы равновесия? Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье. Связь изменения энергии Гиббса и константы равновесия реакции.

3. Растворы электролитов. Процессы, протекающие при образовании растворов. Растворение веществ с ионным типом связи. Гидратация ионов. Выделение кристаллогидратов из растворов солей. Отличие сильных электролитов от слабых. Понятие о сильных электролитах. Типы сильных электролитов. Активность ионов в растворе. Значение растворов сильных электролитов в природе. Отличие слабых электролитов от сильных. Типы слабых электролитов. Константы и степени диссоциации слабых электролитов. Закон разбавления Оствальда (связь константы и степени диссоциации). Зависимость степени диссоциации от концентрации слабого электролита. Вода как слабый электролит. Ионное произведение воды, его зависимость от температуры. Водородный и гидроксильный показатели растворов. Кислая, нейтральная и щелочная среда. Буферные растворы. Типы буферных растворов, их состав и действие. Значение буферных систем в природе.

4. Гидролиз солей. Гидролиз солей. Типы гидролиза (приведите примеры уравнений реакций гидролиза в сокращенной ионной и молекулярной форме). Необратимый гидролиз (примеры). Константа и степень гидролиза, их взаимосвязь. Зависимость степени гидролиза от природы соли, концентрации и температуры раствора.

5. Строение атома. Атом как электронейтральная частица Основные принципы квантовой теории строения вещества: представления о корпускулярно-волновом дуализме явлений микромира, принципе неопределенности, волновой функции. Понятие о квантовых числах. Главное квантовое число и энергетические уровни электрона в атоме. Орбитальное квантовое число, пространственная форма электронного облака. Расщепление энергетических уровней на подуровни, их обозначения. Магнитное квантовое число, его числовые значения. Квантовый характер взаимодействия электрона атома с внешним магнитным полем. Число орбиталей на энергетическом подуровне и их взаимное расположение. Спиновое квантовое число. Число электронов на орбитали. Принципы заполнения электронных орбиталей в основном состоянии: принцип минимума энергии, принцип Паули, правило Хунда. Электронные ёмкости орбиталей, подуровней и уровней атома. Основное и возбуждённые состояния атома (на примере элементов третьего периода). Электронные и электронно-структурные формулы элементов первого и второго периодов Периодической системы. Электронный остов и валентные уровни атома. Валентные способности атомов.

6. Периодический закон Д.И. Менделеева. Периодический закон Д.И. Менделеева в современной формулировке. Объяснение структуры Периодической системы исходя из энергетической последовательности подуровней многоэлектронных атомов. Понятие периода и его формирование по правилам В.М. Клечковского. Причины различной длины периодов. Расположение в структуре Периодической системы s-, p-, d-, f- элементов. Длинно- и короткопериодный варианты Периодической системы. Расположение в них металлов и неметаллов. Свойства атомов элементов: потенциал ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность. Периодический характер их изменения. Общие химические свойства элементов: металлические и неметаллические, кислотно-основные, окислительно-восстановительные и периодический характер их изменения. Геохимическая классификация химических элементов по Гольдшмидту. Распространенность химических элементов, понятие о кларках. Биогенные элементы: макро- и микроэлементы, необходимые для жизнедеятельности живой клетки.

7. Химическая связь. Типы химической связи: ковалентная, ионная, полярная, координационная, водородная. Приведите примеры веществ, в которых имеются связи перечисленных типов. Характеристики химической связи: электрический дипольный момент, степень ионности, направленность и насыщенность, энергия и длина связи. Метод валентных связей, его основные положения. Типы перекрывания электронных орбиталей: σ и π-связи. Кратные связи. Валентность в методе валентных связей. Валентность элементов первого и второго периодов.

8. Окислительно-восстановительные реакции. Степень окисления и правила её нахождения. Окислители и восстановители (приведите примеры). Классификация ОВР: межмолекулярные, внутримолекулярные (примеры). Определение молярной массы эквивалента веществ, участвующих в ОВР. Электродвижущая сила окислительно-восстановительных реакций. Значение окислительно-восстановительных процессов в природе.

9. Водород. Своеобразие строения атома водорода, физических и химических свойств этого элемента. Бинарные соединения этого элемента с электроотрицательными элементами (ковалентные гидриды), их поведение в водных растворах. Гидриды щелочных и щелочно-земельных металлов (ионные гидриды), их взаимодействие с водой. Водородная связь, ее значение в природе. Вода, геометрия и свойства ее молекулы. Структура льда и жидкой воды. Химические свойства воды. Вода как растворитель.

10. Общая характеристика элементов IА-подгруппы. Щелочные металлы как восстановители. Получение бинарных соединений щелочных металлов (гидридов, оксидов, нитрида лития, карбидов, фосфидов) и их взаимодействие с водой. Взаимодействие щелочных металлов с водой. Взаимодействие оксидов щелочных металлов с оксидом углерода (IV), оксидами кремния и серы. Гидроксиды натрия и калия. Растворимость солей щелочных металлов, гидролиз солей щелочных металлов по аниону (с примерами). Калийные удобрения.

11. Общая характеристика элементов IIА-подгруппы. Нахождение в природе соединений металлов IIА-группы. Особенности химических свойств бериллия, его амфотерность. Геометрия молекул галогенидов бериллия в газообразном состоянии. Амфотерность оксида и гидроксида бериллия. Химические свойства магния и кальция: образование бинарных соединений (гидридов, оксидов, галогенидов, карбидов, нитридов, сульфидов, фосфидов) прямым синтезом из простых веществ. Получение оксидов магния и кальция из карбонатов, их взаимодействие с водой и оксидом углерода (IV). Гидроксиды магния и кальция, их получение, растворимость, диссоциация. Взаимодействие бинарных соединений магния и кальция (сульфидов, нитридов, фосфидов, карбидов) с водой. Магний и кальций как биогенные элементы. Жесткость воды: общая, карбонатная, некарбонатная. Способы устранения жесткости воды.

12. Общая характеристика элементов IIIА-подгруппы. Отличие электронного строения атома бора от строения атомов других элементов подгруппы. Физические и химические свойства элементного бора. Бинарные соединения бора: гидриды (бораны), оксид, сульфид, нитрид. Особенности строения диборана, его взаимодействие с кислородом, водой, хлором. Взаимодействие с водой хлорида, оксида и сульфида бора. Ортоборная кислота: взаимодействие с водой, обезвоживание, нейтрализация. Метабораты и тетрабораты. Бор как биогенный элемент. Физические и химические свойства металлического алюминия: взаимодействие с кислородом и водой, кислотами и сильными основаниями. Амфотерность оксида и гидроксида алюминия. Применение алюминия и его соединений.

13. Общая характеристика элементов IVА-подгруппы. Аллотропные формы углерода. Метан: строение молекулы, горение, получение водяного газа, взаимодействие с хлором. Строение молекулы метана. Его взаимодействие с водяным паром, галогенами, кислородом. Оксиды углерода: получение, строение молекул. Взаимодействие оксида углерода (II) с оксидами железа, хлором, водородом. Токсическое действие оксида углерода (II) на человека и животных. Взаимодействие оксида углерода (IV) с магнием, водой, гидроксидом калия (получение средних и кислых карбонатов). Парниковый эффект. Угольная кислота: получение, диссоциация. Карбонаты и гидрокарбонаты: термическая устойчивость, гидролиз водных растворов. Кремний: взаимодействие кремния с магнием, кислородом, фтором, гидроксидом натрия. Гидриды кремния: физические и химические свойства (взаимодействие с кислородом, хлором и водой). Галогениды кремния: строение молекул, получение тетра фторида кремния из оксида кремния, получение гексафторокремневой кислоты и её солей. Оксид кремния: структурная единица его кристаллических модификаций, химические свойства. Ортокремневая кислота: строение молекулы, растворимость, получение силикагелей. Биологическое значение кремния и его соединений.

14. Общая характеристика элементов VА-подгруппы. Молекулярный азот: особенности строения молекулы, получение, физические и химические свойства (взаимодействие с литием, кальцием, кислородом, водородом). Аммиак: строение молекулы, химические свойства. Электронодонорные свойства молекулы аммиака. Взаимодействие аммиака с щелочными и щелочноземельными металлами, галогенами, растворение в воде, взаимодействие с кислотами. Окисление аммиака: горение и каталитическое окисление. Соли аммония: термическая устойчивость, гидролиз водных растворов. Оксиды азота: получение, строение молекул, химические свойства. Азотная кислота: строение молекулы, получение, разложение, взаимодействие с неметаллами и металлами. Соли азотной кислоты (нитраты): термическое разложение. Азотистая кислота: строение молекулы, диссоциация, разложение. Соли азотистой кислоты (нитриты): окислительно-восстановительные свойства, гидролиз водных растворов, токсичность. Азотные удобрения: жидкий аммиак, аммиачная вода, хлорид аммония, сульфат аммония, мочевина, нитрат аммония, нитрат кальция. Получение, реакция водных растворов. Возможность использования на различных типах почв. Электронная и электронно-структурная формулы атома фосфора. Аллотропные модификации фосфора, различия в их химической активности. Химические свойства фосфора (взаимодействие с активными металлами, кислородом, галогенами, концентрированной азотной кислотой, концентрированным гидроксидом натрия). Бинарные соединения фосфора (монофосфин и дифосфин, галогениды фосфора). Строение молекул и химические свойства. Оксиды фосфора. Их химические свойства. Кислородсодержащие кислоты фосфора: фосфорноватистая, фосфористая и ортофосфорная. Строение молекул, диссоциация. Получение ортофосфорной кислоты. Соли ортофосфорной кислоты: фосфаты, гидрофосфаты, дигидрофосфаты, их гидролиз. Фосфор как основной элемент питания растений. Фосфорные удобрения: фосфоритная мука, простой и двойной суперфосфат, преципитат, аммофос. Получение, растворимость.

15. Общая характеристика элементов VIА-подгруппы. Молекулярный кислород и озон. Получение, строение молекул и химические свойства. Оксиды, пероксиды, надпероксиды. Периодическое изменение свойств высших оксидов s- и р-элементов и соответствующих им гидроксидов и кислот (на примере элементов третьего периода). Пероксид водорода: строение молекулы, разложение, диссоциация, окислительно-восстановительные свойства (примеры ОВР). Сера: кристаллические модификации. Сульфиды водорода: получение, строение молекул. Сероводородная кислота: диссоциация, соли. Гидролиз солей сероводородной кислоты. Восстановительные свойства сероводорода и сульфидов (примеры). Оксиды серы: получение, строение молекул, химические свойства. Сернистая и серная кислоты, их диссоциация, химические свойства. Сульфиты и сульфаты.

16. Общая характеристика элементов VIIА-подгруппы. Молекулярный фтор, строение молекулы, получение. Химические свойства фтора: взаимодействие с кальцием, кремнием, водой. Фтороводородная кислота: отличие от других галогеноводородных кислот, диссоциация, соли фтороводородной кислоты (фториды и гидродифториды). Молекулярный хлор. Химические свойства хлора. Бинарные соединения хлора с металлами и неметаллами, реакция водных растворов этих соединений (на примере хлоридов третьего периода). Хлороводород. Растворимость в воде, хлороводородная кислота как сильный электролит. Оксиды хлора, кислородсодержащие кислоты хлора, их окислительно-восстановительные и кислотные свойства.

Литература

1. Князев Д.А., Смарыгин С.Н. Неорганическая химия. М.: Дрофа, 2011

2. СмарыгинС.Н., Багнавец Н.Л., Дайдакова И.В. Неорганическая химия. Учебное пособие для самостоятельной работы студентов. Часть 1, теоретические основы. М.: Изд-во РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2011