Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

химия

.pdf
Скачиваний:
57
Добавлен:
31.05.2015
Размер:
5.19 Mб
Скачать

Щелочноземельные металлы и алюминий

Магний, свойства и соединения. Огнеупоры. Магнезиальное вяжущее вещество. Карбонат и гидрокарбонат магния, оксид и гидроксид магния. Природные соединения магния. Кальций. Природные соединения: известняки, мергели. Оксид и гидроксид кальция, получение, свойства и применение. Карбид, сульфат, карбонат, гидрокарбонат и силикат кальция, получение, свойства и применение.

Жесткость природных вод. Единицы измерения жесткости. Мето-

ды умягчения воды. Агрессивность воды.

 

 

Т

Алюминий, свойства и соединения. Природные соединения алю-

миния. Применение алюминия и его сплавов в строительстве.УЗа-

щита сплавов алюминия от коррозии.

 

Н

 

Б

 

Переходные металлы

 

 

Хром. Соединения хрома, их свойства. Природные соединения хрома. Применение хрома и его соединений.

Марганец. Соединения марганца,

 

 

а и применение. Окисли-

тельные свойства перманганатов.

 

 

 

е соединения марганца.

 

 

 

 

 

свойств

Железо, соединения железа, свойства

применение. Железные руды.

 

 

 

 

Природны

 

Чугун, сталь. Арматурные стали.

 

 

 

Никель, соединения,

ра и применение.

Медь и цинк, их соединения, свойства и применение.

 

 

 

о

 

 

 

Коррозия и методы борьбы с коррозией металлических строи-

тельных конструкций

свойств

 

 

 

 

 

арматуры.

 

 

 

 

и

 

 

углерода

 

Элементы группы

 

з

 

 

 

 

 

 

Углерод, нахождение в природе. Виды топлива, природный газ.

Оксиды углерода,ополучение, свойства и применение. Угольная ки-

слота ее соли.

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

, его полупроводниковые свойства. Оксид кремния (IV),

кремниевыКремний кислоты. Силикаты, их гидролиз и гидратация. Взаи-

Рмодействие извести с кремнеземом. Алюмосиликаты. Стекло и стекломатериал. Ситаллы. Фторсиликаты и их применение.

Неорганические вяжущие вещества

Физико-химические свойства вяжущих веществ. Воздушные и гидравлические вяжущие вещества. Гипсовые вяжущие вещества.

10

Ступенчатая дегидратация двухводного сульфата кальция. Полуводный сульфат кальция. Процессы схватывания и твердения, их физико-химическая природа.

Портландцемент, получение и процессы при его обжиге. Состав цементного клинкера и его взаимодействие с водой, процессы схватывания и твердения. Основные составляющие цементного камня.

Известь. Коррозия бетона и методы борьбы с ней. Взаимодействие составных частей цементного камня с водой. Сульфатная, угольнокислотная и магнезиальная коррозия. Технико-экономическое значение борьбы с коррозией бетона.

Органические полимеры в строительстве

У

 

 

Т

Получение полимеров. Реакции полимеризации. Полиэтилен, по-

Н

 

Б

 

 

липропилен, поливинилхлорид, полистирол. Процессы поликонденса-

ции. Фенолформальдегидные смолы, эпоксидные, фурановые смолы. Кремнийорганические полимеры. Битумы дегти. Пластобетоны.

Физико-химические свойства полимеров. Особенности внутрен-

 

й

него строения полимеров. Пластические массы. Полимерные по-

крытия и клеи.

и

Стойкость и старение различных полимерных материалов в ус-

 

 

 

 

 

 

 

р

ловиях длительной эксплуатации.

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

з

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

е

 

 

 

 

 

 

Р

 

 

 

 

 

 

 

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Знание химии необходимо для плодотворной творческой деятельности инженера любой специальности. Задача химической подготовки современного инженера заключается не в накоплении им фактических сведений о свойствах различных веществ, не в запоминании химикотехнологических рекомендаций, а в формировании у него химического мышления, помогающего решать вопросы качества, надежности и многообразные частные проблемы физико-химического направления.

Настоящая программа курса химии для инженерно-технических

(нехимических) специальностей высших учебных заведений составлена

 

 

 

 

 

 

 

У

в соответствии с современным уровнем химической науки и требования-

 

 

 

 

 

 

Т

ми, предъявляемыми к подготовке высококвалифицированных специа-

листов для народного хозяйства.

 

 

Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

Основной вид учебных занятий студентов-заочников - самостоя-

 

 

 

 

й

 

 

тельная работа над учебным материалом. По курсу химии она слагается,

 

 

 

задани

 

 

 

из следующих этапов: изучение материала по учебникам и учебным по-

собиям; выполнение

контрольных

 

 

и их защита; выполнение

 

 

кур

 

 

 

 

лабораторного практикума; индивидуальные консультации; посе-

щение лекций; сдача экзамена или зачета по всему курсу.

 

Работа с книгой.

Изучат

 

с химии рекомендуется по темам,

ь

 

предварительно ознакомившись с содержанием каждой из них по про-

 

 

и

грамме (расположение материалаокурса в программе не везде совпадает

 

указателе

 

с расположением его в учебнике). Изучая курс, пользуйтесь также

о

 

м в конце книги. При первом чтении не за-

предметным

 

 

держивайтесь на математических выводах, составлении уравнений реакций;пстарайтесь получить общее представление об излагаемых вопросах,еа также отмечайте трудные или неясные места. Внимательно прочитайт текст, напечатанный особым шрифтом. При повторном Ризучении темы усвойте все теоретические положения, математические зависимости и их выводы, а также принципы составления уравнений реакций. Вникайте в сущность того или иного вопроса, а не пытайтесь запомнить отдельные факты и явления. Изучение любого вопроса на уровне сущности, а не на уровне отдельных явлений способствует более глубокому и прочному усвоению материала. Чтобы лучше запомнить и усвоить изучаемый материал, надо обязательно иметь рабочую тетрадь и заносить в нее формулировки законов и основных понятий химии, новые термины и названия, формулы и уравнения

12

реакций, математические зависимости и их выводы. Во всех случаях, когда материал поддается систематизации, составляйте графики, схемы диаграммы, таблицы. Они облегчают запоминание и уменьшают объем конспектируемого материала.

Пока тот или иной раздел не усвоен, переходить к изучению новых разделов не следует.

Изучение курса должно сопровождаться выполнением упражне-

дент должен выполнить контрольную работу. Номер вариантаУконтрольного задания, обозначен двумя последними цифрами номера

ний и решением задач (см. список рекомендуемой литературы).

Контрольные задания. В процессе изучения курса химии сту-

студенческого билета (зачетной книжки). Например: номер зачетной

 

Т

 

книжки - 303026/65, значит, вариант контрольного задания - 65; или

номер студенческого

билета - 310126/105, значит, вариант

кон-

трольного задания -

Н

надо

05. К выполнению контрольной работы

приступать, когда будет изучена определеннаяБчасть курса и тща-

тельно разобраны решения примеров, приведенных перед текстами

 

й

 

 

и

 

задач к соответствующим темам контрольных заданий. Таблица

Решение задач и ответы на теоретическиер вопросы должны быть коротко, но четко обоснованы, за исключением тех случаев, когда

вариантов контрольных заданий приведена в конце пособия.

по существу вопроса

 

я мотивировка не требуется, например,

 

 

 

о

когда надо составить электронную формулу, написать уравнение

реакции и т.п. При

 

така

 

 

и задач нужно приводить весь ход реше-

ния и математические

преобразования.

 

решени

 

Контрольная работа должна быть аккуратно оформлена; для заме-

з

 

чаний рецензента надо оставлять широкие поля; писать четко и ясно;

номера и точноеоусловие задач переписывать в том порядке, в каком

они указаныепв задании. Работа должна быть датирована, подписана студентомР и представлена в университет на рецензирование.

Если контрольная работа не зачтена, ее надо выполнить второй раз в соответствии с указаниями рецензента и выслать на повторное

рецензирование вместе с незачтенной работой.

Исправления следует выполнять в конце тетради, а не в рецензированном тексте.

Контрольная работа, выполненная не по своему варианту, преподавателем не рецензируется и не зачитывается.

13

Лабораторные занятия. Для глубокого изучения химии как науки, основанной на эксперименте, необходимо выполнить лабораторный практикум. Он развивает у студентов навыки научного экспериментирования, исследовательский подход к изучению предмета, логическое химическое мышление.

Лабораторный практикум выполняется студентами в период ла-

бораторно-экзаменационной сессии.

Консультации. Если у студента возникают затруднения при изучении курса, следует обращаться за письменной консультацией индивидуально к преподавателю, рецензирующему контрольную ра-

У

боту, или за устной консультацией на кафедру химии БНТ(к. 11 А. 5 этаж.).

Экзамен (зачет). К сдаче экзамена (зачета) допускаются студен-

ты, которые выполнили контрольное задание и все лабораторные ра-

 

 

 

 

Н

 

 

 

 

Б

боты. Экзаменатору студенты предъявляют зачетную книжку и за-

чтенную контрольную работу.

 

 

й

 

 

и

 

Программа

 

 

р

 

 

о

 

 

 

Содержание курса и объем требований, предъявляемых студенту

т

 

 

 

 

при сдаче экзамена, определяет программа по химии для инженерно-

технических (нехимических) специальностей, утвержденная Ученым

Советом БНТУ.

 

и

 

 

 

з

 

 

о

 

 

п

 

 

е

 

 

 

Р

 

 

 

 

1. ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Неорганические соединения могут классифицироваться как по

составу,

так и по свойствам. По составу они подразделяются на

п р о с т ы е

вещества, состоящие из атомов одного и того же элемента

2, СЬ, 02 , Na, Zn, Fe, Не), и сложные вещества, которые состоят из атомов разных элементов (С02, КОН, Na2S04, HN03).

Классификация основных классов

 

У

неорганических соединений

 

 

 

 

 

 

 

Неорганические

 

 

Т

 

вещества

 

 

 

 

 

Н

 

 

 

 

Б

 

 

Оксиды - бинарные соединения

й

 

 

элементов с кислородом. Об-

 

и

 

 

 

щая формула оксидов ЭхОу. Название оксидов состоит из слова «ок-

сид» плюс название

а рв родительном падеже единственного

числа. Если элемент проявляет переменную степень окисления, то в

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

элемент

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

скобках дополнительно указывают степени окисления элемента:

 

 

 

з

 

 

 

 

 

 

S02 и S03 соответственно оксиды серы (IV) и (VI).

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Li2 0 - оксид лития

 

 

В2 0

3

- оксид бора

ВеО -

 

оксид бериллия

MgO - оксид магния

 

 

 

С0

2

-

оксид углерода (IV)

А1203

-

оксид алюминия

МпО - оксид марганца (И)

Сг03

- оксид хрома (VI)

Сг203

-

оксид хрома (III)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ZnO - оксид цинка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SnO -

 

оксид олова (II)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЬО -

оксид свинца (II)

15

СВОЙСТВА ОКСИДОВ

 

 

Основные

Кислотные

 

 

CuO + H2S04 = CuS04 + Н2 0;

С02 + Ва(ОН)2 = ВаС03 | + Н2 0;

Na2 0 +Н20 = 2NaOH'

S03 + Н2 0 = H2 S04 ;

 

 

CaO + С02 = СаСОз /

С02 + NaOH = NaHC03 .

 

Амфотерные

У

 

А1203 +Na2C03 = 2NaA102+C02',

Al2 03 +2Na0H = 2NaA102 2

0;

А1203 + 6HCI = 2А1С13 +ЗН2 0;

Al2 03 +2Na0H + 3H20 =

 

ZnO + 2НС1 = ZnCl2 + Н 2 0;

= 2Na[Al(OH)4] i

 

 

 

ZnO + 2 NaOH + H2 0 =

 

 

= Na2[Zn(OH)4],

 

 

Химический характер оксидов приведен в табл. 1.1.Т

 

 

Б

 

 

Основания - химические соединения, которые в растворе диссо-

циируют с образованием гидроксид ионов (ОН"). Название оснований

 

й

 

 

состоит из слова "гидроксид" плюс название металла в родительном падеже. Если металл проявляет переменную степень окисления, то в

скобках после названия металла указывается степень его окисления.

 

 

 

 

 

 

 

 

р

 

Число гидроксид ионов определяет кислотность основания:

 

 

 

 

 

 

аммония

 

NaOH - гидроксид натри

(однокислотноеи

основание);

Мп(ОН)3

- гидроксид марганца (III) (трехкислотное основание);

 

 

 

 

 

т

 

 

Fe(OH)2 - гидроксид железа (II) (двухкислотные основания);

 

 

 

 

и

 

.

 

NH4OH - гидроксид

 

 

 

 

 

 

з

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

е

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

Sr(OH)2 - гидроксид стронция

А1(ОН)з =

H3AIO3 = НАЮ2 + Н2 0

Ва(ОН)2 - гидроксид бария

гидроксид

ортоалюми-

 

метаалю-

алюминия

ниевая

 

миниевая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по количеству

 

 

 

кислота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОН-

- групп

 

 

 

 

однокислотные

 

двухкислотные

трехкислотные

NaOH,

 

 

 

Са(ОН)2;

 

 

Т

 

 

 

 

А1(ОН)з •

КОН;

 

 

 

Ва(ОН)2.

 

Сг(ОН)з.У

NH4OH.

 

 

 

 

 

 

 

Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

Таблица 1.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Химический характер оксидов и соответствующих

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

им оснований кислот

 

 

 

 

 

1

 

оГ

 

 

р

й

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

Степень окислени: элемента

 

Формулао сила

Форма основани кислоты

 

 

Химически

характер оксидов элементов

 

 

 

Основной

Амфотерный

Кислотный

 

 

 

 

 

 

т

+1

 

 

Э 2 0

 

 

 

 

 

 

 

 

Э(ОН)

оLi, Na, К, Rb

 

 

CI, Br

 

 

 

 

 

з

 

 

Cs, Fr, Tl,

 

-

 

+2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭО

Э(ОН)2

 

Mg, Ca, Sr, Ba,

 

 

 

 

 

 

 

 

и Cd, V, Cr, Mn, Re, Be, Zn, Cu, Ge,

-

 

 

 

п

 

 

 

Fe, Co, Ni

 

Sn, Pb, Pt, Pd

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+3

 

 

Э2 03

Э(ОН)3,

 

 

 

 

Au, Al, Ga, In

 

 

е

оЭО(ОН)

 

Y, La, Ac, Tl,

Sc, Sb, Cr, Fe,

B, N, P, As

Р

 

 

 

 

 

Ce, Bi, V, Mn,

Ni, Co

 

 

Э02

 

 

 

 

 

 

 

 

+4

 

 

Э(ОН)4,

 

 

 

 

Ce, Ge, Sn, Pb,

C, Si, S, Se,

 

 

 

 

 

ЭО(ОН)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ti, Zr, Hf, V,

 

Те

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mn, Re, Pt

 

+5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Э2 05

Э(ОН)5,

 

 

 

 

 

 

N, P, V, As,

 

 

 

 

 

ЭО(ОН)з,

 

 

-

 

Nb, Та

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sb

 

 

 

 

 

Э02 (0Н)

 

 

 

 

 

 

+6

 

 

Э03

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Э02(ОН)2

 

 

-

 

-

 

S, Se, Те, Cr,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mo, W, Re

+7

 

 

э 2 0 7

ЭОз(ОН)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CI, I, Mn, Re

tm+L

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

^ГГ,

 

 

 

 

 

 

 

 

Os, Ru, Xe

17

СВОЙСТВА ОСНОВАНИЙ

 

КОН +НС1 = КС1 + н2о;

 

 

Са(ОН)2 + С02 = СаС03 | + Н 2 0 ;

 

2NaOH + CuS04 = Cu(OH)2| + Na2S04:

 

Cu(0H)2 = Cu0 + H20;

 

 

Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2Zn02

+ 2H20 ;

У

Zn(OH)2 + 2HC1 = ZnCl2 + 2H

2 0 •

 

Zn(OH>2+2NaOH= Na2[Zn(OH)4].

Кислоты - химические соединения, содержащие атомыТводорода, способные замещаться атомами металлов. С позиций теории электро-

Химический характер оснований приведен в табл. 1.1.

литической диссоциации к кислотам относятся вещества, способные

диссоциировать в растворе с образованием ионов водородаН

(ГТ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

й

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

H J B OJ -

р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НВ03 - мстаборная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ортоборна

одиоосновше

двухойювняе

 

 

 

 

 

H^CCJ-j - угольная

 

 

HjS -сероводородная

 

тHNO3-азотная

 

 

На

 

H2S04

HjBOj

HCN - циадаводородная

 

HNOj - азотистая

 

 

HNO3

 

H3S

H3P04

 

 

 

 

иНзРО«-о|>тофосфорная HGTJ

 

HjC03

H3AS04

 

 

 

 

НРСЬ - мсгафосфорная

 

 

 

 

 

 

 

з

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

HjPCb - фосфористая

 

 

 

 

 

 

НМгЮ4 - марганцовая

 

 

 

 

 

 

Н2СЮ4

- хромовая

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

HjS04-серная

 

 

 

 

 

 

 

 

H2S03 - сернистая

 

 

 

 

 

 

е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HOCI - хлорноватистая

 

 

 

 

 

 

HCIOj - хлористая

 

 

 

 

 

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HClOj- хлорноватая

 

 

 

 

 

 

 

 

НСЮ4 - хлорная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СН3СООН - уксусная

 

 

 

 

H2SiO^ - кремниевая

18

Название кислот производят от названия элементов, которые их образовали. В случае бескислородных кислот к названию элемента добавляют слово "водородная". НС1 - хлороводородная, H2S - сероводородная, HCN - циановодородная. Если элемент образует две

к и с л о р о д с о д е р ж а щ и е к и с л о т ы

(H2SO4 и H2SO3), т о их названия от-

личаются окончанием: (н)ая и - (н)истая. Первое соответствует ки-

слотам, в которых элемент, образовавший кислоту, находится в

 

У

высшей степени окисления, второе соответствует кислотам, в кото-

рых элемент находится в

промежуточной степени окисления

(НЫ+50з - азотная, HN+302 - азотистая). Количество атомов водоро-

да, которые способны замещаться на атомы металла, определяет

основность кислоты (НС1 -

одноосновная, H2SO4 - двухосновная,

Н3РО4 - трехосновная) .

 

Б

Т

В зависимости от числа молекул воды приходящихся на один

моль кислотного оксида к названию кислоты прибавляетсяН

пристав-

 

й

 

 

ка орто-, или мета-. При максимальном количестве воды добавляет-

 

и

 

 

 

ся приставка орто- а при минимальном количестве воды приставка

мета-. Кислота Н3РО4, в которой на одну молекулу фосфорного ан-

гидрида Р2С>5 приходятся три молекулы воды, называется ортофос-

форной, а кислота НРОз - метафосфорной.

 

 

 

р

 

 

СВОЙСТВА КИСЛОТ

 

 

 

о

НС1 + NaOH = NaCl + тН 2 0;

2НС1 + BaO = BaCI2 + Н2 0;

2НС1 + Zn = ZnCI2 + H 2 | ;

 

H 2 S 0 4 + C u O = C11SO4 + H 2 0 ;

 

 

и

 

H2S04 + K2Si03 = H2Si03 j + K2S04.

H2S04 + 2КОН = K2SO4 + 2Н20;

 

з

 

 

Химический характер кислот приведен в табл. 1.1.

о

 

 

 

Соли - сложные вещества, которые являются продуктами пол-

п

 

 

 

ионов водорода кислоты ионами

ного или частичного замещения

металлаРеили гидроксид ионов основания кислотными остатками. Одним из способов получения солей является взаимодействие кислот и оснований.

19