Примерный перечень вопросов к экзамену. 1. Место химии в системе естественных наук

1. Место химии в системе естественных наук. Краткий исторический очерк развития химии. Материя и движение. Химическая форма движения материи. Основные химические понятия: атом, молекула, химический элемент, простое и сложное вещество, система, фаза.

2. Атомы и молекулы, их размеры, абсолютные и относительные массы. Моль – единица количества вещества. Молярная масса. Связь между массой, количеством вещества и объемом. Понятие эквивалента, эквивалентной массы, эквивалентного объема. Закон эквивалентов.

3. Основные положения атомно-молекулярного учения. Закон сохранения массы и энергии. Закон постоянства состава Пруста. Закон кратных отношений Дальтона.

4. Газовые законы. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона). Закон объемных отношений, закон Авогадро. Молярный объем. Относительная плотность газообразных веществ. Нормальные и стандартные условия.

5. Номенклатурные правила ИЮПАК названия неорганических веществ. Классификация неорганических веществ. Оксиды, гидроксиды, кислоты, основания, соли. Важнейшие химические свойства металлов, неметаллов, оксидов, оснований, кислот и амфотерных гидроксидов.

6. Строение атома. Модели строения атома, созданные на основе законов класической механики. Теория атома водорода по Бору. Квантово-механическая модель строения атома.

7. Квантовые числа (главное, орбитальное, магнитное, спиновое). Основные правила заполнения электронных оболочек атомов.

8. Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Формулировки периодического закона: современная и Д.И. Менделеева. Формы и структура периодической системы элементов. Физический смысл периодического закона, порядкового номера элемента, номера периода, номера группы.

9. Связь электронного строения атомов-элементов с их свойствами. Особенности электронных структур атомов элементов главных и побочных подгрупп. Элементы s-, p-, d- и f- семейств, их местонахождение в периодической системе. Изменение величин радиусов, энергий ионизации, сродства к электрону и электроотрицательностей элементов с ростом зарядов их ядер.

10. Периодичность изменения свойств элементов как проявление периодичности изменения электронных конфигураций атомов. Вторичная и внутренняя периодичность. Эффекты d- и f- сжатия. Значение периодического закона в развитии науки.

11. Ковалентная связь. Основные характеристики ковалентной связи: длина, энергия, валентный угол, полярность, направленность, насыщаемость. Эффективный заряд атома в молекуле и степень окисления.

12. Квантово-механическая модель образования ковалентной связи на примере молекулы водорода.

13. Метод валентных схем. Гибридизация атомных орбиталей, типы гибридизации и пространственная структура молекул. Механизмы образования ковалентной связи.

14. Метод молекулярных орбиталей (ММО). Метод линейной комбинации атомных орбиталей (ЛКАО). Связывающие и разрыхляющие МО. σ- и π- МО. Механизм образования МО для двухатомных молекул I и II периодов.

15. Метод молекулярных орбиталей (ММО). Энергетические диаграммы и электронные формулы молекул. Оценка энергии молекулярной структуры по ее энергетической диаграмме. Понятие порядка (кратности) связи. Гомоядерные и гетероядерные молекулярные структуры, образованные элементами I и II периодов.

16. Ионная связь: степень ионности, механизм образования, свойства ионной связи. Ионные радиусы. Поляризуемость и поляризующая способность ионов, их влияние на свойства вещества.

17. Металлическая связь. Механизм образования, понятие «электронного газа». Свойства металлической связи. Сравнение ковалентной, металлической и ионной связей.

18. Водородная связь. Механизм образования. Межмолекулярная и внутримолекулярная водородная связь. Влияние водородная связи на свойства веществ.

19. Невалентные силы сцепления. Понятие о ван-дер-ваальсовых силах. Взаимодействие диполь — диполь, диполь — индуцированный диполь, дисперсионное взаимодействие.

20. Понятие химической термодинамики. Основные термодинамические функции состояния системы: внутренняя энергия, энтальпия, энтрония, свободная энергия. Тепловые эффекты химических процессов. Понятие стандартной энтальпии образования веществ. Закон Гесса и следствия из него.

21. Понятие стандартной энтропии. Изменение энтропии системы при фазовых превращениях. Расчет изменения энтропии в ходе химических процессов. Понятие стандартной свободной энергии образования веществ. Расчет изменения свободной энергии и предсказание возможности протекания реакции при стандартных условиях.

22. Обратимые и необратимые химические реакции, химическое равновесие. Кинетическое условие химического равновесия. Константа химического равновесия. Закон действия масс для обратимых химических реакций. Способы смещения химического равновесия. Принцип Ле Шателье.

23. Понятие химической кинетики. Скорость гомогенной и гетерогенной химической реакции. Скорость истинная (мгновенная) и средняя. Факторы, влияющие на скорость химической реакции.

24. Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ. Закон действия масс, математическая запись, формулировка, его применение для гомогенной и гетерогенной систем.

25. Понятие константы скорости реакции, ее физический смысл, факторы ее определяющие. Зависимость скорости химической реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа, температурный коэффициент реакции.

26. Зависимость скорости химической реакции от природы реагирующих веществ. Понятие об активных молекулах. Энергия активации. Энергетические диаграммы хода реакций.

27. Катализ. Виды катализа: гомогенный, гетерогенный, микрогетерогенный. Катализаторы и ингибиторы. Механизм действия катализаторов. Влияние катализаторов на величину энергии активации.

28. Роль энтропийного, энтальпийного факторов и температуры в оценке возможности и полноты протекания химических процессов. Уравнение Гиббса.

29. Краткая характеристика и классификация дисперсных систем. Определение и классификация растворов. Жидкие растворы. Растворение как физико-химический процесс. Изменение энтальпии и энтропии при растворении веществ.

30. Виды растворов, способы выражения их состава: массовая и мольная доли, молярная, моляльная и нормальная концентрация, титр. Растворимость веществ (жидких, твердых, газообразных) в воде. Коэффициент растворимости. Понятие насыщенного и пересыщенного растворов. Зависимость растворимости веществ в воде от температуры, давления, природы растворяемого вещества.

31. Электролиты и неэлектролиты. Сильные и слабые электролиты. Теория электролитической диссоциации С. Аррениуса. Механизм диссоциации веществ с разным типом химической связи. Растворы электролитов, степень и константа диссоциации, их связь. Закон разбавления Оствальда.

32. Диссоциация воды. Константа диссоциации воды. Водородный показатель, его значение и расчет для растворов сильных и слабых кислот и оснований.

33. Гидролиз солей и способы смещения равновесия реакций гидролиза. Обратимый и необратимый гидролиз.

34. Гидролиз солей различных типов. Степень и константа гидролиза.

35. Условия образования и растворения осадков. Произведение растворимости. Направленность обменных реакций в растворах электролитов.

36. Окислительно-восстановительные реакции, основные окислители и восстановители. Классификация окислительно-восстановительных реакций.

37. Электролиз растворов и расплавов солей. Законы электролиза. Применение электролиза.

38. Гальванический элемент, процессы в нем. Окислительно-восстановительный потенциал, ЭДС и направление течения окислительно-восстановительных реакций. Ряд стандартных электродных потенциалов.

39. Комплексные соединения. Координационная теория А. Вернера. Строение комплексных соединений. Внешняя и внутренняя сфера комплексов. Лиганды. Номенклатура комплексных соединений. Значение комплексных соединений.

40. Способы получения комплексных соединений. Поведение комплексных соединений в растворах. Первичная и вторичная диссоциация. Константа нестойкости и константа устойчивости комплексных соединений.

41. Предмет и задачи аналитической химии. Связь аналитической химии с другими науками.

42. Особенности аналитических реакций и способы их выполнения.

43. Требования к аналитическим реакциям, их чувствительность и селективность.

44. Дробный и систематический анализ.

45. Макро-, полумикро-, микро- и ультрамикроанализ.

46. Общая характеристика катионной первой группы.

47. Реакции катиона натрия.

48. Реакции катиона калия.

49. Реакции катиона аммония.

50. Реакции катиона магния.

51. Анализ смеси катионов первой аналитической группы.

52. Общая характеристика катионов второй группы. Действие группового реагента.

53. Реакции катиона бария.

54. Реакции катиона кальция.

55. Анализ смеси катионов второй и первой аналитических групп

56. Общая характеристика катионов третьей группы. Действие группового реагента.

57. Реакции катиона алюминия.

58. Реакции катиона железа (II)

59. Реакции катиона железа (III)

60. Реакции катиона марганца.

61. Реакции катиона цинка.

62. Реакции катиона кобальта.

63. Анализ смеси катионов первой, второй и третьей аналитических групп.

64. Классификация анионов. Особенности их обнаружения.

65. Первая аналитическая группа анионов.

66. Вторая аналитическая группа анионов.

67. Третья аналитическая группа анионов.

68. Анализ смеси анионов первой, второй и третьей аналитических групп.

69. Сущность гравиметрического анализа, области его применения. Подготовка вещества к гравиметрическому анализу. Выбор величины навески. Растворение анализируемого вещества.

70. Осаждение. Условия осаждения кристаллических и аморфных осадков. Фильтрование.

71. Соосаждение. Промывание осадка. Высушивание и прокаливание осадков.

72. Вычисления в гравиметрическом анализе.

73. Сущность кислотно-основного титрования, определяемые вещества и стандартные растворы метода.

74. Индикаторы кислотно-основного титрования. Выбор индикатора.

75. Сущность комплексонометрического титровании, определяемые вещества и стандартные растворы метода.

76. Индикаторы метода комплексонометрии. Принцип их действия.

77. Сущность метода перманганатометрии, определяемые вещества и стандартные растворы метода. Приготовление стандартного раствора перманганата калия. Преимущества и недостатки метода перманганатометрии.

78. Сущность метода хроматометрии, определяемые вещества и стандартные растворы метода. Преимущества и недостатки метода хроматометрии.

79. Сущность метода йодометрии, определяемые вещества и стандартные растворы метода. Крахмал как индикатор йодометрического титрования. Преимущества и недостатки метода йодометрии.

80. Значение физико-химических методов анализа.

Пример экзаменационного билета по дисциплине «Неорганическая и аналитическая химия»

1. Место химии в системе естественных наук. Краткий исторический очерк развития химии. Материя и движение. Химическая форма движения материи. Основные химические понятия: атом, молекула, химический элемент, простое и сложное вещество, система, фаза.

2. Сущность метода перманганатометрии, определяемые вещества и стандартные растворы метода. Приготовление стандартного раствора перманганата калия. Преимущества и недостатки метода перманганатометрии.

Задача

Сколько граммов HCI содержится в 300 мл 10 %-ного раствора (p =1,03 г/мл)?