ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический
университет»
Кафедра химии
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
для самостоятельной работы и контроля знаний (тестирование)
по теме «Основные понятия и законы химии» дисциплины «Химия» для студентов направлений подготовки бакалавров150100,150400, 210100, 221700, 223200
очной формы обучения
Воронеж 2012
Составители: канд. техн. наук В.В. Корнеева, канд. техн. наук А.Н. Корнеева, д-р техн. наук В.А. Небольсин
УДК 546
Методические указания для самостоятельной работы и контроля знаний (тестирование) по теме «Основные понятия и законы химии» дисциплины «Химия» для студентов направлений подготовки бакалавров 150100, 150400, 210200, 221700, 223200 очной формы обучения / ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. В.В. Корнеева, А.Н. Корнеева, В.А. Небольсин. Воронеж, 2012. 36 с.
Методические указания имеют цель – оказать помощь студентам самостоятельно восстановить, закрепить и углубить знания разделов, изучавшихся в курсе средней школы. Знания этой темы обязательно для понимания и возможности успешного освоения всех других разделов химии и физической химии.
Предназначены для студентов первого курсов.
Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе Microsoft Word 2003 и содержатся в файле «Основные понятия и законы химии 2012.doc».
Библиогр.: 4 назв.
Рецензент канд. физ.-мат наук, доц. О.И. Сысоев
Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. В.А. Небольсин
И
© ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный
технический университет», 2012
СОДЕРЖАНИЕ
-
Предисловие
2
1. Основные понятия химии
1.1. Определение химии
1.2. Атомно-молекулярная теория
1.3. Стехиометрические законы
1.4. Решение типовых задач
2. Спецификация теста по теме «Основные понятия и законы химии»
3. Варианты теста
2
2
2
6
11
20
21
Библиографический список
36
ПРЕДИСЛОВИЕ
В методических указаниях по теме: «Основные понятия и законы химии» дается небольшое теоретическое введение. Его следует обязательно проработать для успешного выполнения вариантов теста.
1. Основные понятия химии
1.1. Определение химии
Современная химия является одной из естественных наук, изучающих окружающий для нас мир, и представляет собой систему отдельных научных дисциплин: общей и теоретической химии, аналитической химии, физической химии, геохимии и т.д.
Химия – наука, изучающая процессы превращения веществ, сопровождающиеся изменением структуры и состава, зависимость свойств веществ от их состава и строения, условия и пути превращения одних веществ в другие.
Главным объектом химии как науки являются вещества и их превращения.
Вещество – материальное образование, состоящее из элементарных частиц, имеющих собственную массу, или массу покоя.
Превращение одних веществ в другие путем изменения состава и химического строения называется химической реакцией.
1.2. Атомно-молекулярная теория
Основные положения атомно-молекулярного учения были разработаны и впервые применены в химии великим русским ученым М.В. Ломоносовым. Сущность учения М.В. Ломоносова сводится к следующему:
1.Все вещества состоят из «корпускул» ( так М.В.Ломоносов называл молекулы)
2.Молекулы состоят из «элементов» (так М.В. Ломоносов называл атомы);
3.Частицы – молекулы и атомы – находятся в непрерывном движении. Тепловое состояние тел есть результат движения этих частиц;
4.Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных частиц – из различных атомов.
Атомно-молекулярное учение в химии окончательно утвердилось лишь в середине XIX в. на международном съезде химиков в г. Карлструэ в 1860 г., где были приняты основные определения понятий молекулы и атома.
Согласно современным знаниям, мы пользуемся следующими важнейшими понятиями:
Молекула – наименьшая частица денного вещества, обладающая его химическими свойствами. Химические свойства молекулы определяются ее состоянием и химическим строением.
Атом – элементарная частица химического элемента, входящая в состав молекул простых и сложных веществ. Химические свойства элемента определяются строением его атома. Отсюда следует определение атома, соответствующее современным представлением: атом – это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.
Химическим элементом называется каждый отдельный вид атомов. Важнейшей характеристикой атома является положительный заряд его ядра, численно равный порядковому номеру элемента в периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Значение заряда ядра служит отличительным признаком для различных видов атомов, что позволяет дать более точное определение понятия элемента.
Химический элемент – это определенный вид атомов с одинаковым, положительным зарядом ядра.
Массы атомов чрезвычайно малы. Однако современные методы исследования позволяют их определять с большой точностью. Так, масса атома водорода составляет 1,674·10 -27, кислорода – 2,667·10 -26, углерода – 1,993·10 -26 кг.
В химии традиционно применяют не абсолютные значения масс, а относительные. За единицу относительных масс с 1961 года принята атомная масса (сокращенно а.е.м.), представляющая собой 1/12 массы атома углерода – 12, т.е. изотопа углерода 12 С.
Относительная атомная масса химического элемента есть величина, равная отношению массы атома элемента к 1/12 массы атома углерода 12 С.
Относительную атомную массу элемента обозначают Аr .
Так,
Относительная атомная масса – одна из основных характеристик химического элемента. Современные значения атомных масс приведены в периодической системе элементов Д.И.Менделеева.
Относительная молекулярная масса, так же как и атомная, выражается в атомных единицах массы (а. е. м.).
Относительная молекулярная масса вещества есть величина, равная отношению средней массы молекулы вещества к 1/12 массы атома углерода 12 С.
Относительную молекулярную массу обозначают Мr. Она численно равна сумме относительных атомных масс всех атомов, входящих в состав молекулы вещества, и легко подсчитывается по химической формуле вещества. Например, Мr (Н2О) будет слагаться из
2Аr (Н) = 2·1,00797 = 2,01594
Аr (О) = 1·15,9994 = 15,9994.
М
r
(Н2О) = 18,01524 ~
18,0
Относительная молекулярная масса показывает, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше 1/12 массы атома углерода – 12.
Моль. В международной системе единиц (СИ) за единицу количества вещества принят моль. Моль – это количества вещества, содержащее столько структурных единиц (молекул, атомов, ионов, электронов и др.), сколько содержится атомов в 0,012 кг изотопа углерода – 12.
Зная массу одного атома углерода 12 С(1,993 .10 -26 ), вычисляют число атомов NА в 0,012 кг углерода:
1/моль
Число частиц в 1 моль любого вещества одно и то же. Оно равно 6,02·1023 и называется постоянной Авогадро (обозначается NА, размерность 1/моль). Очевидно, что в 2 моль углерода будет содержаться 2·6,02·1023 атомов, а в 3 моль – 3·6,02·1023 атомов и т.д.
Молярная масса. Обычно ее обозначают буквой М. Молярная масса – величина, равная отношению массы вещества к количеству вещества. Она имеет размерность килограмм на моль или грамм на моль. Молекулярную массу вещества легко вычислить, зная массу молекулы. Так, если масса молекулы воды равна 2,99·10-26 кг, то молекулярная масса М(Н2О) =-2,99·1023 кг 6,02·1023 1/моль = 0,018 кг/моль, или 18 г/моль.
В общем случае молекулярная масса вещества (грамм на моль), численно равна относительной атомной или относительной молекулярной массе этого вещества. Например, относительные атомные и молекулярные массы С, Fe, O2, Н2О соответственно равны 12, 56, 32, 18, а их молярная масса составляет соответственно 12, 56, 32, 18 г/моль.
Масса и количество вещества – понятия разные. Масса выражается в килограммах (граммах), а количество вещества – в молях. Между массой вещества (m, г), количества вещества (n, моль) и молярной массой (М, г/моль) существуют простые соотношения:
m = n M, (1)
n = m/M, (2)
M = m/n, (3)
По этим формулам легко вычислить массу определенного вещества или определить количество вещества (молей) в известной массе его, или найти молярную массу вещества.