Методические рекомендации и контрольные задания для студентов I курса заочного отделения фармацевтического факультета по курсу «Общая и неорганическая химия»

Скачать 0.62 Mb.

Название	Методические рекомендации и контрольные задания для студентов I курса заочного отделения фармацевтического факультета по курсу «Общая и неорганическая химия»
страница	2/6
Дата публикации	28.04.2013
Размер	0.62 Mb.
Тип	Методические рекомендации

userdocs.ru > Химия > Методические рекомендации

Содержание

Тематический план лекций по общей и неорганической химии
Автор, название, место издания, издательство, год издания учебной литературы, вид и характеристика иных информационных ресурсов
Автор, название, место издания, издательство, год издания учебной литературы, вид и характеристика иных информационных ресурсов
Методические рекомендации и указания к выполнению контрольной работы
2. Молярная масса М(х)
Фактор эквивалентности
Молярная масса эквивалента вещества Х
Количество вещества эквивалента
Способы выражения концентрации растворов
Алгоритм действия
Алгоритм решения задач с использованием законов Рауля
Алгоритм решения задач по определению «кажущейся» степени диссоциации (α)
Алгоритм действия
Нсоон) = 1,810

1 2 3 4 5 6

Тематический план лекций по общей и неорганической химии

Химическая термодинамика. Законы термодинамики (2 часа).

2. Свойства растворов (2 часа).

Водородный показатель среды. Протонная и электронная теории кислот и оснований (2 часа).

Тематический план лабораторно – практических занятий по общей и неорганической химии

Способы выражения концентрации растворов. Основы количественного анализа . Метод нейтрализации.(2 часа)
Энергетика химических процессов(2 часа).
Свойства растворов (2 часа).
Протолитическая теория кислот и оснований рН (2 часа).
Окислитетельно – восстановительные реакции (2 часа).
Комплексные соединения (2 часа).
Химия s,p – элементов (2 часа).
Химия d – элементов (2 часа).

Список литературы

а) основная литература

№ п/п	^ Автор, название, место издания, издательство, год издания учебной литературы, вид и характеристика иных информационных ресурсов
1	Ю.А. Ершов [и др.]; под ред. Ю.А. Ершова Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов : учебник - 3-е изд. - М. : Высшая школа, 2002. - 560 с

б) дополнительная литература

№ п/п	^ Автор, название, место издания, издательство, год издания учебной литературы, вид и характеристика иных информационных ресурсов
1	Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая школа. 2001.- 743 с
2	Ленский А.С. Введение в бионеорганическую и биофизическую химию. – М.: Высшая школа, 1989.
3	Глинка, Н. Л.Общая химия : учеб. пособие для вузов / Н. Л. Глинка; под ред. А. И. Ермакова. - 29-е изд., испр. - М. : Интеграл-Пресс, 2002.
4	Зеленин К.Н., Алексеев В.В. Химия общая и биоорганическая. – СПб: Элби-СПб, 2003.
5	Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия. – М., 1975.
6	Селезнев К.А. Аналитическая химия. – М., 1960.
7	А.Б.Бабков и др. Практикум по общей химии с элементами количественного анализа. – М., 1978.
8	Попков В.А., Пузаков С.А. Общая химия. М.: ГЭОТАР – Медиа, 2007.

^ Методические рекомендации и указания к выполнению контрольной работы

Студенты 1 курса фармацевтического факультета (заочная форма обучения) изучают общую и неорганическую химию в 1 и 2 семестрах. Общая и неорганическая которой базируется изучение последующих дисциплин (органическая, аналитическая, физическая, коллоидная, фармацевтическая химия и др.). Работа студента над курсом общей и неорганической химии включает самостоятельное изучение материала по учебникам и учебным пособиям с использованием справочной литературы, выполнение контрольных работ (применение теоретических знаний к решению расчетных задач, использование Периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева для характеристики свойств элементов и их соединений).

В период сессии студенты выполняют лабораторные работы, посещают лекции и сдают экзамен в соответствии с учебным планом. Всего студент заочного отделения фармацевтического факультета выполняет две контрольные работы. Каждая контрольная работа оценивается числом баллов 0 – 50. Контрольная работа считается выполненной, если за нее выставляется не менее 35 баллов.

При решении задач и ответов на вопросы следует иметь в виду следующее:

Решение задач необходимо сопровождать пояснением. Математические расчеты обязательно доводить до конкретного числового ответа (необходимо возводить в степень, извлекать корни, вычислять логарифмы чисел и производить другие математические операции).
При решении задач на химическое равновесие и выражение константы равновесия следует подставлять значения равновесных концентраций веществ выраженных в моль/л.
В ионных уравнениях в виде молекул следует писать малорастворимые вещества, слабые электролиты, в том числе и комплексные ионы, газообразные вещества. При решении вопроса о растворимости веществ и силе электролитов пользоваться соответствующими справочными таблицами.
Окислительно – восстановительные реакции, протекающие в водных

растворах, уравниваются ионно – электронным методом, который рассматривает изменение реально существующих в растворах молекул и ионов. При составлении ионно – электронных схем процессов восстановления и окисления малорастворимые электролиты, слабые электролиты (малоионизированные ионы), газообразные вещества следует писать в молекулярной форме, кроме того надо учитывать рН среды.

При написании протолитических реакций в растворах электролитов

следует приводить ионные и молекулярные уравнения.

При выполнении заданий следует пользоваться справочными

таблицами по константам ионизации слабых электролитов,

произведениям растворимости и константам нестойкости комплексных

ионов.

Ответы на контрольные вопросы должны быть краткими но

исчерпывающими и сопровождаться теоретическими обоснованиями, формулами и уравнениями химических реакций. При ответе на теоретические вопросы не следует переписывать текст учебника.

Контрольная работа выполняется в тетрадях, при этом обязательны

поля не менее 5 см (для замечаний преподавателя).

Зачтенные работы представляются студентом на экзамене.
Все задачи следует решать в системе СИ.

Методические рекомендации по решению задач
I. Способы выражения концентрации растворов

Для решения задач необходимо знать следующие понятия и величины:

1. Количество вещества

1. Моль – количество вещества, содержащее столько реальных или условных частиц, сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода – 12. При использовании моля как единицы количества вещества следует учитывать какие именно реальные или условные частицы имеются ввиду.

^ 2. Молярная масса М(х) – масса 1 моль вещества. Например, молярная масса серной кислоты М(H₂SO₄)= 98 г/моль; молярная масса иона алюминия М(Al³⁺) = 27 г/моль

m (x)

3. Количество вещества: n(x) = M(x)

4. Число Авогадро. 1моль любого вещества содержит одинаковое число

частиц (реальных или условных). N_A = 6,02∙ 10²³ моль^-1
2. Количество вещества эквивалента

1. Эквивалент – это реальная или условная частица вещества х, которая эквивалентна одному иону водорода в обменной реакции или в окислительно – восстановительных реакциях эквивалентна одному электрону.

2. ^ Фактор эквивалентности – показывает, какая доля реальной частицы х эквивалентна одному иону водорода в обменной реакции или в окислительно – восстановительных реакциях эквивалентна одному электрону

Число, стоящее в знаменателе дроби – число эквивалентности – z

f_{экв (}_x₎ = 1/Z

Величина Z – всегда целое положительное число (1,2,3 и т.д.)

Фактор эквивалентности зависит от:

природы веществ;
стехиометрии реакций, в которых они участвуют – значение фактора эквивалентности может изменяться

а) определение фактора эквивалентности для различных классов соединений в обменных реакциях

кислоты

f_{экв кислоты} = 1/ основность

для HCl, Z =1, f_экв – 1

для H₂SO₄, Z = 2, f_экв – ½

для H₃ PO₄, Z = 3, f_экв – 1/3
а) H₂SO₄ + NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O

В этой реакции в молекуле H₂SO₄ замещается два атома водорода, следовательно, Z = 2, f_эквH₂SO₄ – ½

б) H₂SO₄ + NaOH = NaНSO₄ + H₂O

В этом случае в молекуле Na₂SO₄ замещается один атом водорода, Z =1,

f_эквH₂SO₄ – 1

Для фосфорной кислоты, в зависимости от реакции, значения факторов эквивалентности могут быть 1, ½, 1/3

основания

f_{экв основания}= 1/кислотность

для КОН Z =1, f_экв – 1

для Ca(OH)₂Z = 2, f_экв – ½

Фактор эквивалентности многокислотных оснований может меняться в зависимости от количества замещенных групп (также как и у кислот). Например, для Ca(OH)₂возможны значения f_экв – 1,1/2, для Al(OH)₃ – 1,1/2, 1/3
1_____________________

соли f_{экв(соли)} = заряд катиона∙ число атомов катионов
для KCl f_экв – 1

для Cr(NO₃)₃ f_экв -1/3

для Al₂(SO₄)₃ f_экв -1/6

Значение факторов эквивалентности для солей также зависит и от реакции, аналогично зависимости его для кислот и оснований.
б) определение f_экв веществ в ОВР

_____1___________

f_{экв(окислителя или восст – ля)}= число отданных, принятых электронов
а) MnO₄^- + 8H⁺ + 5е = Мn²⁺+ 4H₂O; f_экв(KMnO₄) = 1/5

б) MnO₄^- + е = MnO₄^2-; f_экв(KMnO₄) = 1
3. ^ Молярная масса эквивалента вещества Х – масса одного моля эквивалента этого вещества, равная произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества Х:

М (1/z х) = 1/z М(х) или М (f_эквХ) Х) = fэкв(Х)∙ М(Х) = М (1/z х)
а) H₂SO₄ +2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O

fэкв (NaOH) = 1, М(NaOH) = 40 г/моль; М (1 NaOH) = 40г/моль

fэкв (H₂SO₄) = 1/2; М(H₂SO₄) = 98 г/моль; М(1/2 H₂SO₄)= 49г/моль
б) H₂SO₄ + NaOH = NaНSO₄ + H₂O

fэкв (NaOH) = 1, М(NaOH) = 40 г/моль; М (1 NaOH) = 40г/моль

fэкв (H₂SO₄) = 1; М(H₂SO₄) = 98 г/моль; М( 1H₂SO₄) = 98 г/моль;

4.^ Количество вещества эквивалента:

m(X)

n(1/z X) = M(1/z X),

Закон эквивалентов:

Вещества реагируют пропорционально их эквивалентам:

С (1/z X) ∙V(X) = С (1/z Y) ∙ V(Y)
^ Способы выражения концентрации растворов
1.Массовая доля ω показывает отношение массы растворенного вещества m(x) к массе раствора:
m (x)

ω = m (р-р) m (x) ∙100%

ω (%) = m (р-р)
Массовую долю можно выражать в долях единицы или в %

Например, ω(x) = 0,1 или ω(x) =10%

2. Молярная концентрация С(х) – отношение количества вещества n(x), содержащегося в системе (например в растворе) к объему этой системы V

n (x)

С(х)= V ; моль/л Например, С(KCl) = 2,5 ∙10^-3моль/л
3.Молярная концентрация эквивалента С(1/z∙x) – отношение количества вещества эквивалента n(1/z∙x) содержащегося в системе (например в растворе) к объему этой системы V.

Единица измерения моль/л.

С(1/z ∙х)= n (1/z ∙x)

V ; Например, С(1/z NaCl) = 2,0 ∙10^-2 моль/л
4.Моляльная концентрация b(x) – отношение количества вещества n (x), содержащегося в системе (например в растворе) к массе растворителя m_р-ля. Единица измерения моль/кг

n (x)

b(x) = m_р-ля
5. Титр раствора Т (х) – масса вещества m (х), содержащаяся в 1 мл раствора. Единица измерения г/мл.
m (x)

Т (х) = V
6. Массовая концентрация Y(x) – отношение массы компонента, содержащегося в системе (растворе), к объему этой системы. Единица измерения г/л

m (x)

Y(x) = V

Молярная доля компонента - отношение количества вещества данного вещества к суммарному количеству вещества всех веществ в растворе

n (x)

N = n(cмесь)

Объемная доля компонента φ(Х) –

V(x)

φ(Х) = V(смесь)
дополнительные формулы:

m_р-ра

ρ_р-ра = V_р-ра г/мл

ω%∙ρ∙10

С_(х) = М(х) если не указан объем или масса раствора
m_р-ра = m_р-ля + m_в-ва
Задача1.Какую массу Na₂B₄O₇∙ 10H₂O и воды надо взять для приготовления 2 кг раствора с ω = 5%, в расчете на безводную соль.

Дано: Решение:

m_р-р = 2кг Na₂B₄O₇∙ 10H₂O_(ТВ) = Na₂B₄O_7(р-р) (ω=5%)

ω% = 5% = 0,05 Из реакции образования кристаллогидрата

М(2) = 382 г/моль Na₂B₄O₇ + 10H₂O = Na₂B₄O₇∙ 10H₂O следует:

М(1) = 202 г/моль (1) (3) (2)

m₍₂₎= ? m

m₍₃₎ = ? n(1) = n(2). Т.к n = M ; то

m(1)∙M(2)

m(1) /М(1) = m(2)/ М(2); m(2)= M(1)

m_в-ва

Из ω = m_р-р находим m(1) = m_р-р ∙ ω

m_р-р ∙ ω∙ М(2) 2кг∙0,05∙382г/моль

Следовательно: m(2) = M(1) = = 0,189 кг
m(3) = 2 кг – 0,189 кг = 1,811 кг

ответ: m(2) = 0,189 кг, m(3)= 1,811 кг
Задача На титрование 15 мл раствора H₂SO₄ с молярной концентрацией эквивалента С (1/2 H₂SO₄) 0,8 моль/л пошло 12 мл раствора КОН. Определить молярную концентрацию эквивалента КОН (С1/z КОН) в растворе.

Дано: Решение:

V(H₂SO₄) = 15 мл

С (1/2 H₂SO₄) = 0,8 моль/л H₂SO₄ + 2КОН = K₂SO₄ + 2H₂O

V(КОН) = 12 мл 1 2

(С1/z КОН) =?

Согласно закону эквивалентов:

n(1/z X₁) = n(1/z X₂), т.к.

n(1/z X₁) = C(1/z X₁)∙ V₁ = C(1/z X₂)∙ V₂

C(1/Z H₂SO₄) ∙ V (H₂SO₄)= (С1/z КОН)∙ V (КОН)

15 мл∙ 0,8мл

С1/zКОН) = 12 мл =1,04 моль/л

Ответ: молярная концентрация эквивалента раствора щелочи равна 1,04 моль/л
^ АЛГОРИТМ ДЕЙСТВИЯ

при решении задач на следствие из закона Гесса
Задача: Вычислить ∆Н^о реакции C₂H₅OH_(ж) + O_2(г) =СH₃COOH_(ж) + H₂O_(ж)

1 2 3 4

Дано: Решение: Из закона Гесса следует:

∆Н^о_обр.1.= - 278кДж/моль

∆Н^о_{реакции}= ∑ n ∆Н⁰_{обр(прод)}- ∑ n ∆Н⁰_{обр(исх)}

∆Н^о_обр.3= - 485 кДж/моль ∆Н^о_{реакции}= [1моль∙(- 485 кДж/моль) +1моль∙

(- 286 кДж/моль) ] - [1моль∙(-278 кДж/моль)]=

-493кДж

∆Н^о_обр.4 = -286 кДж/моль

∆Н^о реакции=?
^ Алгоритм решения задач с использованием законов Рауля
Задача: Вычислите температуру кипения раствора, содержащего 100 г С₁₂Н₂₂О₁₁ сахара в 750 г воды.

Алгоритм:	Решение:
1. Запишите все данные условия задачи в сокращенной форме	= 100 г = 750 г Δt_зам –?
2. Запишите формулу для решения задачи
3. Подставьте все значения в формулу для определения понижения t_зам(Δt_зам)
4. Определите t_зам раствора

Алгоритм решения задач с использованием закона Вант-Гоффа

Задача: Навеска неэлектролита массой 17,64 г была растворена в воде, а объем раствора доведен до 1 литра. Осмотическое давление оказалось равным 2,38·10⁵ Па при температуре 20^оС. Определите молярную массу неэлектролита.

Алгоритм:	Решение:
1. Запишите данные условия задачи в системе СИ	= 17,64∙10^-3 кг V_р-ра = 1·10^-3 м³ π_осм = 2,38·10⁵ Па Т = 273 + 20 = 293 К R =
2. Запишите исходную формулу для расчета молярной массы растворенного вещества
3. Подставьте все значения в формулу и определите M_в-ва	=180,4 г/моль

^ Алгоритм решения задач по определению «кажущейся» степени диссоциации (α)

Задача: При 0^оС осмотическое давление раствора карбоната натрия с концентрацией 0,1 моль/л равно 272,6 кПа. Определить «кажущуюся» степень диссоциации.

Алгоритм:	Решение:
1. Оформите сокращенную запись условия задачи	π_осм = 2,38·10⁵ Па Т = 273 + 0 = 273 К R = моль/л -?
2. Запишите формулу для определения изотонического коэффициента, исходя из условия задачи
3. Рассчитайте изотонический коэффициент и определите число частиц (N) для данного электролита	n = 3
4. Напишите формулу, связывающую изотонический коэффициент и «кажущуюся» степень диссоциации и определите α

Задача: Температура кипения раствора NH₄Cl, полученного растворением соли массой 1,07 г в 200 мл воды, равна 100,09^оС. Определить степень диссоциации (α %) соли в этом растворе.

Алгоритм:	Решение:
3. Рассчитайте изменение температуры кипения и моляльную концентрацию
4. Рассчитайте изотонический коэффициент и определите число частиц для данного электролита	N=2
5. Напишите формулу, связывающую изотонический коэффициент и «кажущуюся» степень диссоциации и определите α

^ АЛГОРИТМ ДЕЙСТВИЯ

при решении задач на вычисление рН раствора и концентраций ионов Н⁺и ОН
Задача 1. Вычислите рН раствора, если концентрация ионов водорода равна 7,410^-3 моль/л.

Решение: рН = -lg[H+⁺] = -lg(7,410^-3)=(-lg7,4)+ (-lg10^-3) = (-0,87) + (3) = 3-0,87 = 2,13.
Задача 2. Вычислите концентрации ионов [H+⁺] и [ОН] в растворе с
рН = 8,48.

Решение: Для нахождения концентрации ионов Н⁺ необходимо выполнить антилогарифмирование (найти число по логарифму): рН = -lg[H⁺] = 8,48;
-рН = lg[H⁺] = -8,48.

Представим число (-8,48) как алгебраическую сумму целой и дробной части (характеристики и мантиссы): - 8,48 = (-8)+(-0,48). Чтобы воспользоваться таблицей логарифмов, мантиссу необходимо сделать положительной. Для этого от характеристики отнимаем единицу, а к мантиссе эту единицу прибавляем: (-8) + (-0,48) =(-9)+(0,52); меняем слагаемые местами: 0,52 + (- 9). Находим в таблице (см. приложение) мантиссу 52 (или ближайшую к ней), проводим перпендикуляры влево и вверх от нее. Число, имеющее мантиссой 52, есть 33 (3 слева, 3 вверх). Так как характеристика числа 0,52 равна 0, то в целую часть найденного числа выделяем 0 + 1 = 1 цифру и ставим запятую: 3,3. Число (-9) есть логарифм числа 10^-9. Находим произведение полученных чисел: 3,310^-9.

Ответ: [H⁺] = 3,310^-9 моль/л; [ОН] =

= 310^-6 моль/л.
Задача 3. Определите концентрацию ионов ОН в растворе NН₄ОН
(С = 0,01 моль/л; К_д= 1,810^-5). Рассчитайте рН этого раствора.

Решение: NН₄ОН - слабый электролит и диссоциирует обратимо: NH₄OH  NH₄⁺ + OH.

В соответствии с законом Оствальда степень диссоциации равна:

;

концентрация ионов [ОН] == 0,010,0421 = 4,210^-4 моль/л

рОН = - lg[ОН] = - lg(4,210^-4) = 4 - 0,63 = 3,37; рН = 14 - 3,37 = 10,63.
Задача 4. Вычислите рН раствора NаОН ( = 0,08 %; плотность - 1 г/мл;

степень диссоциации - 1).

Ршение: Молярная концентрация раствора NаОН равна:

.

Так как степень диссоциации = 1, [ОН] = 0,02 моль/л;

рОН = - lg[ОН] = -lg(0,02) = -lg(210^-2) = 2 - 0,3 = 1,7; рН = 14 - рОН = 14 1,7 = 12,3.
Задача 5. Вычислите молярную концентрацию раствора муравьиной кислоты (рН = 3;

К_д^ (НСООН) = 1,810^-4).

Решение.

НСООН  НСОО + Н⁺;

Так как рН = 3, то [Н⁺] = 10^-3;

= = 5,510^-5 моль/л

Задача 6. Вычислите рН среды, константу и степень гидролиза раствора КNО₂ (С = 0,05 моль/л).

Решение: КNО₂ - соль слабой кислоты и сильного основания.

Для расчета рН воспользуемся формулой:

По таблице (см приложение) определяем рК азотистой кислоты:

рК = 3,4; рН = 7 + 1/23,4 + 1/2lg(0,05) = 7 + 1,7 + 1/2(-1,3)= 8,7 - 0,65 = 8,05.

Константу гидролиза определяем по формуле:

Вычисляем степень гидролиза:

,

или: 2,2510^-5100% = 2,2510^-3%.
Гетерогенные процессы и равновесия

Задача 1. В 2 литрах раствора при 20 С содержится 0,326 г сульфата кальция. Определить ПР этой соли.

Алгоритм	Решение
1. Определить массу сульфата кальция в литре раствора.	2 л – 0,326 г 1 л х г х = 0,163 г
2. Рассчитать молярную концентрацию сульфата кальция.
3. Написать уравнение диссоциации и определить концентрации ионов.	[Ca²⁺] = [SO₄^2-] = [CaSO₄] = 1,1910^-3 моль/л
4. Рассчитать ПР.	ПР(CaSO₄) = [Ca²⁺][SO₄^2-] = (1,1910^-3)² = 1,41610^-6

1 2 3 4 5 6

	Методические указания и контрольные задания для студентов заочного... Химия: Методические указания и контрольные задания для студентов заочного отделения. /Составители: Г. В. Маврин. Набережные Челны:...		Контрольная работа №1 Контрольные задания для студентов 1 курса заочного... Контрольные задания по физике №1 предназначены для студентов 1 курса заочного отделения специальности 260807 и содержат
	Контрольная работа №1 Контрольные задания для студентов 1 курса заочного... Контрольные задания по математике №1 предназначены для студентов 1 курса заочного отделения специальности 260807 и содержат		Контрольная работа №2 Контрольные задания для студентов 1 курса заочного... Контрольные задания по математике №2 предназначены для студентов 1 курса заочного отделения специальности 260807 и содержат
	Методические указания по курсу «Финансовый менеджмент» для студентов... Методические указания для практических занятий по курсу «Финансовый менеджмент» разработаны в соответствии с программой курса для...		Методические указания для студентов 1 курса заочного отделения по... Методические указания для студентов 1 курса заочного отделения юридического факультета (2 семестр). – Казань: Издательство Института...
	Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального... Методические указания, решение типовых задач и контрольные задания для студентов заочного обучения зооинженерного факультета		Пояснительная записка Контрольные задания по биологии предназначены... Контрольная работа составлена в 20 вариантах одинаковой сложности, которые включают в себя задания по темам учебного курса
	Методические указания к компьютерной программе по контролю самостоятельной... Ниспо и заочного отделения зоинженерного факультета по специальности 1-74 03 01 «Зоотехния»		Экзаменационные тесты для зимней экзаменационной сессии студентов... Какие документы формируют договорно-правовую базу таможенного союза в области санитарных мер

Методические рекомендации и контрольные задания для студентов I курса заочного отделения фармацевтического факультета по курсу «Общая и неорганическая химия»

Тематический план лекций по общей и неорганической химии

Похожие: