Page 1


ÓÄÊ 373.167.1 : 54 ÁÁÊ 24 ÿ721 À 72

Î á à â ò î ð å: À. Ý. Àíòîøèí — êàíäèäàò õèìè÷åñêèõ íàóê

À 72

Àíòîøèí À. Ý. ÅÃÝ 2014. Õèìèÿ. Ñäàåì áåç ïðîáëåì! / À. Ý. Àíòîøèí. — Ì. : ßóçà-ïðåññ, 2013. — 256 ñ. — (ÅÃÝ. Ñäàåì áåç ïðîáëåì). ISBN 978-5-99550-648-5  èçäàíèè â ñæàòîé ôîðìå èçëîæåíû îñíîâû ïðåäìåòà â ñîîòâåòñòâèè ñ äåéñòâóþùèìè îáðàçîâàòåëüíûìè ñòàíäàðòàìè è ìàêñèìàëüíî ïîäðîáíî ðàçîáðàíû íàèáîëåå ñëîæíûå ýêçàìåíàöèîííûå âîïðîñû ïîâûøåííîãî óðîâíÿ ñëîæíîñòè. Êðîìå òîãî, ïðèâîäÿòñÿ òðåíèðîâî÷íûå çàäàíèÿ, ñ ïîìîùüþ êîòîðûõ ìîæíî ïðîâåðèòü óðîâåíü óñâîåíèÿ ìàòåðèàëà. Ïðèëîæåíèå êíèãè ñîäåðæèò íåîáõîäèìûå ñïðàâî÷íûå ìàòåðèàëû ïî ïðåäìåòó. Èçäàíèå îêàæåò íåîöåíèìóþ ïîìîùü øêîëüíèêàì ïðè ïîäãîòîâêå ê ÅÃÝ ïî õèìèè, à òàêæå ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíî ó÷èòåëÿìè ïðè îðãàíèçàöèè ó÷åáíîãî ïðîöåññà.

ÓÄÊ 373.167.1 : 54 ÁÁÊ 24 ÿ721

ISBN 978-5-99550-648-5

© Àíòîøèí À.Ý., 2013 © Îôîðìëåíèå. ÎÎÎ «ßóçà-ïðåññ», 2013


ÎÒ ÀÂÒÎÐÀ Ýòà êíèãà ïðåäíàçíà÷åíà ïðåæäå âñåãî äëÿ øêîëüíèêîâ ñòàðøèõ êëàññîâ äëÿ ïîäãîòîâêè ê åäèíîìó ãîñóäàðñòâåííîìó ýêçàìåíó ïî õèìèè. ß áû õàðàêòåðèçîâàë åå êàê êíèãó äëÿ ïðàãìàòèêîâ, æåëàþùèõ ïîëó÷èòü íà ÅÃÝ ìàêñèìàëüíûé áàëë.  ïîñîáèè â ñæàòîé, ñïðàâî÷íîé ôîðìå èçëîæåí òåîðåòè÷åñêèé ìàòåðèàë â ñîîòâåòñòâèè ñ Ôåäåðàëüíûì êîìïîíåíòîì ãîñóäàðñòâåííûõ ñòàíäàðòîâ îñíîâíîãî îáùåãî è ñðåäíåãî (ïîëíîãî) îáùåãî îáðàçîâàíèÿ è îáÿçàòåëüíûì ìèíèìóìîì ñîäåðæàíèÿ ñðåäíåãî (ïîëíîãî) îáùåãî îáðàçîâàíèÿ ïî õèìèè. Êðîìå òîãî, ðàññìîòðåíû ñïåöèôèêàöèÿ êîíòðîëüíûõ èçìåðèòåëüíûõ ìàòåðèàëîâ è êîäèôèêàòîð ýëåìåíòîâ ñîäåðæàíèÿ è òðåáîâàíèÿ ê óðîâíþ ïîäãîòîâêè âûïóñêíèêîâ îáùåîáðàçîâàòåëüíûõ ó÷ðåæäåíèé äëÿ åäèíîãî ãîñóäàðñòâåííîãî ýêçàìåíà ïî õèìèè. Ïîñëå òåîðåòè÷åñêîãî ìàòåðèàëà îòäåëüíî ðàçáèðàþòñÿ íàèáîëåå ñëîæíûå çàäàíèÿ ïîâûøåííîãî (÷àñòü Â) è âûñîêîãî (÷àñòü Ñ) óðîâíåé ñëîæíîñòè.  êíèãå òàêæå ïðèâåäåíû çàäàíèÿ ÷àñòåé  è Ñ äëÿ ñàìîñòîÿòåëüíîé ðàáîòû. Âûïîëíåíèå ýòèõ çàäàíèé ïîìîæåò îöåíèòü óðîâåíü âàøèõ çíàíèé, îïðåäåëèòü, êàêèå òåìû ñëåäóåò ïîâòîðèòü. Èçäàíèå 2014 ãîäà ïðåòåðïåëî ñóùåñòâåííûå èçìåíåíèÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ êíèãàìè 2011—2013 ãîäîâ. Ïðåæäå âñåãî â òåîðåòè÷åñêîì ìàòåðèàëå ïî íåîðãàíè÷åñêîé è îðãàíè÷åñêîé õèìèè ïîÿâèëèñü ñâåäåíèÿ î ïîëó÷åíèè õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ è îñíîâíûõ êëàññîâ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ. Ïîëíîñòüþ ïåðåðàáîòàíû çàäàíèÿ êàòåãîðèè Ñ2 â ñîîòâåòñòâèè ñ ôîðìóëèðîâêàìè, ïðèíÿòûõ â ÅÃÝ ïî õèìèè 3


ÅÃÝ. ÕÈÌÈß. ÑÄÀÅÌ ÁÅÇ ÏÐÎÁËÅÌ

2012—2013 ãîäîâ ñ ó÷åòîì ïðàêòè÷åñêèõ ðåçóëüòàòîâ, ïîêàçàííûõ ó÷àñòíèêàìè ýòèõ ýêçàìåíîâ. Îòäåëüíî ðàññìîòðåíû îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíûå ðåàêöèè îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ (ñîñòàâíàÿ ÷àñòü çàäàíèé êàòåãîðèè Ñ3). Ìàêñèìàëüíîå êîëè÷åñòâî áàëëîâ íà ýêçàìåíå ìîæíî ïîëó÷èòü, ïðàâèëüíî îòâåòèâ íà çàäàíèÿ êàòåãîðèè Ñ1— Ñ5, à òàêæå êàòåãîðèè Â4—Â8. Äëÿ ýòîãî íóæíî òâåðäî çíàòü õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà âàæíåéøèõ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, à òàêæå îñíîâíûõ êëàññîâ íåîðãàíè÷åñêèõ è îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ. Òåîðåòè÷åñêîãî ìàòåðèàëà, ïðèâåäåííîãî â ðàçäåëàõ 1—3, äëÿ ýòîãî âïîëíå äîñòàòî÷íî. Õî÷åòñÿ ïîä÷åðêíóòü, ÷òî äàííîå ïîñîáèå íå ïîäìåíÿåò ñóùåñòâóþùèå ó÷åáíèêè è ó÷åáíûå ïîñîáèÿ (â ïåðâóþ î÷åðåäü, ðåêîìåíäîâàííûå Ðîñîáðíàäçîðîì è ÔÈÏÈ), à ëèøü äîïîëíÿåò èõ, ïîýòîìó íàðÿäó ñ äàííîé êíèãîé ðåêîìåíäóþ ïîëüçîâàòüñÿ ëèòåðàòóðîé, ñïèñîê êîòîðîé ïðèâåäåí â êîíöå êíèãè. Çà ïîñòîÿííóþ ïðàêòè÷åñêóþ ïîìîùü, ïîääåðæêó è âíèìàíèå îãðîìíîå ñïàñèáî Ò.Â. Êèñåëåâîé. Îòäåëüíàÿ áëàãîäàðíîñòü ìîèì äðóçüÿì è êîëëåãàì: ïðîôåññîðàì È.Â. Ðûáàëü÷åíêî, À.È. Êî÷åðãèíó, Ñ.À. Ëåðìîíòîâó, Ê.Â. Òóãóøîâó, äîöåíòàì Þ.Í. Ðåéõîâó, À.Ñ. Øåñòàêîâó, à òàêæå êàíäèäàòàì òåõíè÷åñêèõ íàóê À.Â. Ñèìíàíñêîìó, Í.Å. Âàóëèíó. ß áóäó ïðèçíàòåëåí ÷èòàòåëÿì çà ëþáûå çàìå÷àíèÿ è ïîæåëàíèÿ, êîòîðûå ìîæíî ïðèñûëàòü ïî ýëåêòðîííîé ïî÷òå veis444@mail.ru. À. Ý. Àíòîøèí


Ðàçäåë 1. ÎÑÍÎÂÛ ÒÅÎÐÅÒÈ×ÅÑÊÎÉ ÕÈÌÈÈ 1.1. Àòîì, ìîëåêóëà, âåùåñòâî Àòîì — ýëåêòðîíåéòðàëüíàÿ ÷àñòèöà, ñîñòîÿùàÿ èç ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííîãî ÿäðà è îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûõ ýëåêòðîíîâ. Àòîìíîå ÿäðî ñîñòîèò èç ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö ïðîòîíà è íåéòðîíà; âîêðóã àòîìíîãî ÿäðà ïî çàìêíóòûì îðáèòàëÿì äâèãàþòñÿ ýëåêòðîíû. Ïðîòîí (ð) — ýëåìåíòàðíàÿ ÷àñòèöà ñ îòíîñèòåëüíîé ìàññîé 1,00728 àòîìíîé åäèíèöû ìàññû (à.å.ì.) è çàðÿäîì +1 óñëîâíóþ åäèíèöó. Íåéòðîí (n) — ýëåìåíòàðíàÿ íåéòðàëüíàÿ ÷àñòèöà ñ îòíîñèòåëüíîé ìàññîé 1,00866 àòîìíîé åäèíèöû ìàññû. ×èñëî íåéòðîíîâ â ÿäðå N îïðåäåëÿþò ïî ôîðìóëå: N = A — Z, ãäå À — ìàññîâîå ÷èñëî, Z — çàðÿä ÿäðà, ðàâíûé ÷èñëó ïðîòîíîâ (ïîðÿäêîâîìó íîìåðó). _ Ýëåêòðîí (å ) — ýëåìåíòàðíàÿ ÷àñòèöà ñ ìàññîé 1/1836 à. å. ì. è óñëîâíûì çàðÿäîì –1. ×èñëî ýëåêòðîíîâ â àòîìå ðàâíî çàðÿäó ÿäðà àòîìà.  òàáëèöå 1 ïðèâåäåíû ýëåêòðîííûå êîíôèãóðàöèè àòîìîâ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ ïåðâûõ ÷åòûðåõ ïåðèîäîâ. Õèìè÷åñêèé ýëåìåíò — ñîâîêóïíîñòü àòîìîâ ñ îïðåäåëåííûì çíà÷åíèåì (âåëè÷èíîé) çàðÿäà ÿäðà. Èçîòîïû — àòîìû îäíîãî è òîãî æå ýëåìåíòà, ñîäåðæàùèå â ñâîèõ ÿäðàõ îäèíàêîâîå ÷èñëî ïðîòîíîâ, íî ðàçëè÷íîå ÷èñëî íåéòðîíîâ. Ìîëåêóëà — íàèìåíüøàÿ ýëåêòðîíåéòðàëüíàÿ ÷àñòèöà âåùåñòâà, ñïîñîáíàÿ ê ñàìîñòîÿòåëüíîìó ñóùåñòâîâàíèþ è îáëàäàþùàÿ åãî õèìè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè. 5


6

3

2

1

Ïåðèîä

3 Li 4 Be 5B 6C 7N 8O 9F 10 Ne 11 Na 12 Mg 13 Al 14 Si 15 P 16 S 17Cl 18 Ar

2 He

1H

Ýëåìåíò

1s1 1s2 1s22s1 1s22s2 1s22s22p1 1s22s22p2 1s22s22p3 1s22s22p4 1s22s22p5 1s22s22p6 [Ne] 3s1 [Ne] 3s2 [Ne] 3s23p1 [Ne] 3s23p2 [Ne] 3s23p3 [Ne] 3s23p4 [Ne] 3s23p5 [Ne] 3s23p6

Ýëåêòðîííàÿ ôîðìóëà

4

Ïåðèîä

36 Kr

35 Br

34 Se

33 As

32 Ge

31Ga

30 Zn

29 Cu

28 Ni

27Co

26 Fe

25 Mn

24 Cr

23 V

22 Ti

21 Sc

20 Ca

19 K

Ýëåìåíò

Ýëåêòðîííàÿ ôîðìóëà

[Ar]4s1 [Ar]4s2 [Ar]3d14s2 [Ar]3d24s2 [Ar]3d34s2 [Ar]3d54s1 [Ar]3d54s2 [Ar]3d64s2 [Ar]3d74s2 [Ar]3d84s2 [Ar]3d104s1 [Ar]3d104s2 [Ar]3d104s24p1 [Ar]3d104s24p2 [Ar]3d104s24p3 [Ar]3d104s24p4 [Ar]3d104s24p5 [Ar]3d104s24p6

Ýëåêòðîííàÿ ôîðìóëà àòîìîâ ïåðâûõ ÷åòûðåõ ïåðèîäîâ

Òàáëèöà 1

ÅÃÝ. ÕÈÌÈß. ÑÄÀÅÌ ÁÅÇ ÏÐÎÁËÅÌ


ÐÀÇÄÅË 1. ÎÑÍÎÂÛ ÒÅÎÐÅÒÈ×ÅÑÊÎÉ ÕÈÌÈÈ

Âåùåñòâî — ëþáàÿ ñîâîêóïíîñòü àòîìîâ è ìîëåêóë. Ïðîñòîå âåùåñòâî îáðàçóþò îäèíàêîâûå àòîìû (íàïðèìåð, H2 , N2). Ñëîæíîå âåùåñòâî îáðàçóþò àòîìû äâóõ è áîëåå âèäîâ (íàïðèìåð, H2 SO4 , NH3). Ñâîéñòâà âåùåñòâ (òåìïåðàòóðû ïëàâëåíèÿ è êèïåíèÿ, ïëîòíîñòü, öâåò è ò.ä.) îòíîñÿòñÿ ê ñîâîêóïíîñòè àòîìîâ. Èç ìîëåêóë ñîñòîÿò âåùåñòâà â ãàçîîáðàçíîì è ïàðîîáðàçíîì ñîñòîÿíèè.  òâåðäîì ñîñòîÿíèè èç ìîëåêóë ñîñòîÿò ëèøü âåùåñòâà, êðèñòàëëè÷åñêàÿ ðåøåòêà êîòîðûõ èìååò ìîëåêóëÿðíóþ ñòðóêòóðó. Ýòî ïðàêòè÷åñêè âñå îðãàíè÷åñêèå âåùåñòâà, áîëüøèíñòâî íåìåòàëëîâ, óãëåêèñëûé ãàç è âîäà. Ó íèõ ñðàâíèòåëüíî íèçêèå òåìïåðàòóðû ïëàâëåíèÿ è êèïåíèÿ.  óçëàõ âåùåñòâ ñ àòîìíûìè êðèñòàëëè÷åñêèìè ðåøåòêàìè íàõîäÿòñÿ îòäåëüíûå àòîìû, ñîåäèíåííûå ìåæäó ñîáîé î÷åíü ïðî÷íûìè êîâàëåíòíûìè ñâÿçÿìè. Äëÿ ýòèõ âåùåñòâ õàðàêòåðíû âûñîêàÿ ïðî÷íîñòü, âûñîêèå òåìïåðàòóðû ïëàâëåíèÿ (íàïðèìåð, àëìàç, äèîêñèä êðåìíèÿ).  óçëàõ âåùåñòâ ñ ìåòàëëè÷åñêèìè êðèñòàëëè÷åñêèìè ðåøåòêàìè íàõîäÿòñÿ èîíû, ìåæäó êîòîðûìè äâèãàþòñÿ ýëåêòðîíû, îáùèå äëÿ âñåãî îáðàçöà. Ýòî îáóñëîâëèâàåò îáùèå äëÿ ìåòàëëîâ ñâîéñòâà: âûñîêóþ ýëåêòðî- è òåïëîïðîâîäíîñòü, õàðàêòåðíûé ìåòàëëè÷åñêèé áëåñê.  óçëàõ âåùåñòâ ñ èîííûìè êðèñòàëëè÷åñêèìè ðåøåòêàìè íàõîäÿòñÿ èîíû. Èõ îáðàçóþò âåùåñòâà ñ èîííîé ñâÿçüþ. Ê òàêèì âåùåñòâàì îòíîñÿòñÿ ñîëè, íåêîòîðûå îêñèäû è ãèäðîêñèäû ìåòàëëîâ. Âåùåñòâà ñ èîííîé ðåøåòêîé îòëè÷àþòñÿ ñðàâíèòåëüíî âûñîêîé òâåðäîñòüþ è ïðî÷íîñòüþ, îíè òóãîïëàâêè è íåëåòó÷èå. Óñâîåíèå ó÷åáíîãî ìàòåðèàëà ïî äàííîé òåìå íà ÅÃÝ ïðîâîäÿò ñ ïîìîùüþ òåñòîâ êàòåãîðèè À (áàçîâûé óðîâåíü).

1.2. Ïåðèîäè÷åñêèé çàêîí Ñóùåñòâóþò äâå ôîðìóëèðîâêè Ïåðèîäè÷åñêîãî çàêîíà õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ: êëàññè÷åñêàÿ è ñîâðåìåííàÿ. Êëàññè÷åñêàÿ ôîðìóëèðîâêà (â èçëîæåíèè åãî ïåðâîîòêðûâàòåëÿ Ä.È. Ìåíäåëååâà): ñâîéñòâà ïðîñòûõ òåë, à 7


ÅÃÝ. ÕÈÌÈß. ÑÄÀÅÌ ÁÅÇ ÏÐÎÁËÅÌ

òàêæå ôîðìû è ñâîéñòâà ñîåäèíåíèé ýëåìåíòîâ íàõîäÿòñÿ â ïåðèîäè÷åñêîé çàâèñèìîñòè îò âåëè÷èí àòîìíûõ âåñîâ ýëåìåíòîâ. Ñîâðåìåííàÿ ôîðìóëèðîâêà: ñâîéñòâà ïðîñòûõ âåùåñòâ, à òàêæå ñâîéñòâà è ôîðìû ñîåäèíåíèé ýëåìåíòîâ íàõîäÿòñÿ â ïåðèîäè÷åñêîé çàâèñèìîñòè îò çàðÿäà ÿäðà àòîìîâ ýëåìåíòîâ (ïîðÿäêîâîãî íîìåðà). Ãðàôè÷åñêèì èçîáðàæåíèåì Ïåðèîäè÷åñêîãî çàêîíà ÿâëÿåòñÿ Ïåðèîäè÷åñêàÿ ñèñòåìà ýëåìåíòîâ, êîòîðàÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé åñòåñòâåííóþ êëàññèôèêàöèþ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, îñíîâàííóþ íà çàêîíîìåðíûõ èçìåíåíèÿõ ñâîéñòâ ýëåìåíòîâ îò çàðÿäîâ èõ àòîìîâ. Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûìè èçîáðàæåíèÿìè Ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìû ýëåìåíòîâ Ä. È. Ìåíäåëååâà ÿâëÿþòñÿ êîðîòêàÿ è äëèííàÿ ôîðìû.

1.3. Õèìè÷åñêàÿ ñâÿçü Õèìè÷åñêàÿ ñâÿçü — ýëåêòðîñòàòè÷åñêîå âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó ýëåêòðîíàìè è ÿäðàìè, ïðèâîäÿùåå ê îáðàçîâàíèþ ìîëåêóë. Õèìè÷åñêóþ ñâÿçü îáðàçóþò âàëåíòíûå ýëåêòðîíû. Ó s- è p-ýëåìåíòîâ âàëåíòíûìè ÿâëÿþòñÿ ýëåêòðîíû âíåøíåãî ñëîÿ, ó d-ýëåìåíòîâ — s-ýëåêòðîíû âíåøíåãî ñëîÿ è d-ýëåêòðîíû ïðåäâíåøíåãî ñëîÿ. Ïðè îáðàçîâàíèè õèìè÷åñêîé ñâÿçè àòîìû äîñòðàèâàþò ñâîþ âíåøíþþ ýëåêòðîííóþ îáîëî÷êó äî îáîëî÷êè ñîîòâåòñòâóþùåãî áëàãîðîäíîãî ãàçà. Äëèíà ñâÿçè — ñðåäíåå ðàññòîÿíèå ìåæäó ÿäðàìè äâóõ õèìè÷åñêè ñâÿçàííûõ ìåæäó ñîáîé àòîìîâ. Ýíåðãèÿ õèìè÷åñêîé ñâÿçè — êîëè÷åñòâî ýíåðãèè, íåîáõîäèìîå äëÿ ðàçðûâà õèìè÷åñêîé ñâÿçè, êîãäà âåùåñòâî íàõîäèòñÿ â ãàçîâîé ôàçå. Èçâåñòíû ÷åòûðå îñíîâíûõ òèïà õèìè÷åñêîé ñâÿçè: êîâàëåíòíàÿ, èîííàÿ, ìåòàëëè÷åñêàÿ è âîäîðîäíàÿ. Êîâàëåíòíîé íàçûâàþò õèìè÷åñêóþ ñâÿçü, îáðàçîâàííóþ çà ñ÷åò îáðàçîâàíèÿ îáùåé ýëåêòðîííîé ïàðû. Åñëè ñâÿçü îáðàçóåò ïàðà îáùèõ ýëåêòðîíîâ, â ðàâíîé ìåðå ïðèíàäëåæàùàÿ îáîèì ñîåäèíÿþùèìñÿ àòîìàì, òî åå íàçûâàþò êîâàëåíòíîé íåïîëÿðíîé ñâÿçüþ. Ýòà ñâÿçü ñóùåñòâóåò, íàïðèìåð, â ìîëåêóëàõ H2 , N2 , O2 , F2 , Cl2 , 8


ÐÀÇÄÅË 1. ÎÑÍÎÂÛ ÒÅÎÐÅÒÈ×ÅÑÊÎÉ ÕÈÌÈÈ

Br2 , I2 . Êîâàëåíòíàÿ íåïîëÿðíàÿ ñâÿçü âîçíèêàåò ìåæäó îäèíàêîâûìè àòîìàìè, à ñâÿçóþùåå èõ ýëåêòðîííîå îáëàêî ðàâíîìåðíî ðàñïðåäåëåíî ìåæäó íèìè.  ìîëåêóëàõ ìåæäó äâóìÿ àòîìàìè ìîæåò ôîðìèðîâàòüñÿ ðàçëè÷íîå ÷èñëî êîâàëåíòíûõ ñâÿçåé (íàïðèìåð, îäíà â ìîëåêóëàõ ãàëîãåíîâ F2 , Cl2 , Br2 , I2 , òðè — â ìîëåêóëå àçîòà N2). Êîâàëåíòíàÿ ïîëÿðíàÿ ñâÿçü âîçíèêàåò ìåæäó àòîìàìè ñ ðàçíîé ýëåêòðîîòðèöàòåëüíîñòüþ. Îáðàçóþùàÿ åå ýëåêòðîííàÿ ïàðà ñìåùàåòñÿ â ñòîðîíó áîëåå ýëåêòðîîòðèöàòåëüíîãî àòîìà, íî îñòàåòñÿ ñâÿçàííîé ñ îáîèìè ÿäðàìè. Ïðèìåðû ñîåäèíåíèé ñ êîâàëåíòíîé ïîëÿðíîé ñâÿçüþ: HBr, HI, H2 S, N2 O è ò. ä. Èîííîé íàçûâàþò ïðåäåëüíûé ñëó÷àé êîâàëåíòíîé ïîëÿðíîé ñâÿçè, ïðè êîòîðîé ýëåêòðîííàÿ ïàðà ïîëíîñòüþ ïåðåõîäèò îò îäíîãî àòîìà ê äðóãîìó è ñâÿçàííûå ÷àñòèöû ïðåâðàùàþòñÿ â èîíû. Ñòðîãî ãîâîðÿ, ê ñîåäèíåíèÿì ñ èîííîé ñâÿçüþ ìîæíî îòíåñòè ëèøü ñîåäèíåíèÿ, äëÿ êîòîðûõ ðàçíîñòü â ýëåêòðîîòðèöàòåëüíîñòè áîëüøå 3, íî òàêèõ ñîåäèíåíèé èçâåñòíî î÷åíü ìàëî. Ê íèì îòíîñÿò ôòîðèäû ùåëî÷íûõ è ùåëî÷íîçåìåëüíûõ ìåòàëëîâ. Óñëîâíî ñ÷èòàþò, ÷òî èîííàÿ ñâÿçü âîçíèêàåò ìåæäó àòîìàìè ýëåìåíòîâ, ðàçíîñòü ýëåêòðîîòðèöàòåëüíîñòè êîòîðûõ ñîñòàâëÿåò âåëè÷èíó áîëüøå 1,7 ïî øêàëå Ïîëèíãà. Ïðèìåðû ñîåäèíåíèé ñ èîííîé ñâÿçüþ: NaCl, KBr, Na2 O. Ìåòàëëè÷åñêîé íàçûâàþò õèìè÷åñêóþ ñâÿçü ìåæäó ïîëîæèòåëüíûìè èîíàìè â êðèñòàëëàõ ìåòàëëîâ, êîòîðàÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ â ðåçóëüòàòå ïðèòÿæåíèÿ ýëåêòðîíîâ, ñâîáîäíî ïåðåìåùàþùèõñÿ ïî êðèñòàëëó ìåòàëëà. Àòîìû ìåòàëëîâ ïðåâðàùàþòñÿ â êàòèîíû, ôîðìèðóÿ ìåòàëëè÷åñêóþ êðèñòàëëè÷åñêóþ ðåøåòêó.  ýòîé ðåøåòêå èõ óäåðæèâàþò îáùèå äëÿ âñåãî ìåòàëëà ýëåêòðîíû (ýëåêòðîííûé ãàç). Âîäîðîäíàÿ ñâÿçü áûâàåò ìåæìîëåêóëÿðíîé è âíóòðèìîëåêóëÿðíîé.  îáùåì âèäå ìåæìîëåêóëÿðíàÿ âîäîðîäíàÿ ñâÿçü — ýòî ñâÿçü ìåæäó ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííûì àòîìîì âîäîðîäà îäíîé ìîëåêóëû è îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûì àòîìîì (Î, N, F) äðóãîé ìîëåêóëû. 9


ÅÃÝ. ÕÈÌÈß. ÑÄÀÅÌ ÁÅÇ ÏÐÎÁËÅÌ

Âíóòðèìîëåêóëÿðíàÿ âîäîðîäíàÿ ñâÿçü âîçíèêàåò, åñëè â ìîëåêóëå îäíîâðåìåííî èìåþòñÿ ãðóïïû ñ äîíîðíîé è àêöåïòîðíîé ñïîñîáíîñòÿìè. Èìåííî âíóòðèìîëåêóëÿðíûå âîäîðîäíûå ñâÿçè èãðàþò îñíîâíóþ ðîëü â îáðàçîâàíèè ïåïòèäíûõ öåïåé, êîòîðûå îïðåäåëÿþò ñòðîåíèå áåëêà. Íàïðèìåð, â âîäå âîäîðîäíàÿ ñâÿçü âîçíèêàåò áëàãîäàðÿ ýëåêòðîñòàòè÷åñêîìó è äîíîðíî-àêöåïòîðíîìó âçàèìîäåéñòâèþ ìåæäó àòîìîì âîäîðîäà è àòîìîì êèñëîðîäà, êîòîðûé êîâàëåíòíî íå ñâÿçàí ñ äàííûì àòîìîì âîäîðîäà. Îáîçíà÷àþò âîäîðîäíóþ ñâÿçü òðåìÿ òî÷êàìè:

Ýíåðãèÿ âîäîðîäíîé ñâÿçè íà ïîðÿäîê íèæå ýíåðãèè êîâàëåíòíîé ñâÿçè. Êðîìå âîäû, âîäîðîäíûå ñâÿçè ñóùåñòâóþò, íàïðèìåð, âî ôòîðîâîäîðîäå, àììèàêå, ñïèðòàõ, êàðáîíîâûõ êèñëîòàõ. Óñâîåíèå ó÷åáíîãî ìàòåðèàëà ïî äàííîé òåìå íà ÅÃÝ ïðîâîäÿò ñ ïîìîùüþ òåñòîâ êàòåãîðèè À (áàçîâûé óðîâåíü).

1.4. Ãàçîâûå çàêîíû Çàêîí Àâîãàäðî: â ðàâíûõ îáúåìàõ ðàçëè÷íûõ ïðè îäèíàêîâûõ óñëîâèÿõ ñîäåðæèòñÿ îäèíàêîâîå ìîëåêóë. Ñëåäñòâèÿ èç çàêîíà Àâîãàäðî: îäèíàêîâîå ÷èñëî êóë ðàçíûõ ãàçîâ ïðè îäèíàêîâûõ óñëîâèÿõ áóäåò ìàòü îäèíàêîâûé îáúåì. 10

ãàçîâ ÷èñëî ìîëåçàíè-


ÐÀÇÄÅË 1. ÎÑÍÎÂÛ ÒÅÎÐÅÒÈ×ÅÑÊÎÉ ÕÈÌÈÈ

Ïðè íîðìàëüíûõ óñëîâèÿõ (í.ó., òåìïåðàòóðà 0 îÑ (273 Ê), äàâëåíèå 1,013.105 Ïà (1 àòì., 760 ìì. ðò. ñò.)) ìîëü ëþáîãî ãàçà çàíèìàåò îáúåì 22,4 ë. Ýòîò îáúåì íàçûâàþò ìîëÿðíûì îáúåìîì ãàçà. Ïëîòíîñòè ãàçîâ ïðè îäèíàêîâûõ âíåøíèõ óñëîâèÿõ íàõîäÿòñÿ â òàêîì æå ñîîòíîøåíèè, êàê è èõ ìîëåêóëÿðíûå ìàññû. Îòíîñèòåëüíîé ïëîòíîñòüþ ãàçà À ïî ãàçó Â, DB (A) íàçûâàþò îòíîøåíèå ìàññû îïðåäåëåííîãî îáúåìà îäíîãî ãàçà ê ìàññå òàêîãî æå îáúåìà äðóãîãî ãàçà â îäíèõ è òåõ æå óñëîâèÿõ: DB (A) = M(A)/M(B). Ñðåäíÿÿ ìîëÿðíàÿ ìàññà âîçäóõà ðàâíà 29 ã/ìîëü. Ïëîòíîñòü ëþáîãî ãàçà ïî âîçäóõó ðàâíà Mr/29.

1.5. Êëàññèôèêàöèÿ è îáùèå ñâîéñòâà îñíîâíûõ êëàññîâ íåîðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ Íåîðãàíè÷åñêèå âåùåñòâà êëàññèôèöèðóþò ïî ðàçëè÷íûì êëàññèôèöèðóþùèì ïðèçíàêàì. Ïî õèìè÷åñêîìó ñîñòàâó èõ äåëÿò íà ïðîñòûå è ñëîæíûå. Ïðîñòûìè íàçûâàþò âåùåñòâà, êîòîðûå îáðàçóþò àòîìû îäíîãî è òîãî æå õèìè÷åñêîãî ýëåìåíòà; ñëîæíûìè — âåùåñòâà, êîòîðûå îáðàçóþò àòîìû äâóõ è áîëåå õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ. Ïðîñòûå âåùåñòâà äåëÿò íà ìåòàëëû è íåìåòàëëû. Ìåòàëëàìè íàçûâàþò ïðîñòûå âåùåñòâà, êîòîðûå îáëàäàþò õàðàêòåðíûìè ìåòàëëè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè, à èìåííî âûñîêîé ýëåêòðî- è òåïëîïðîâîäíîñòüþ è ìåòàëëè÷åñêèì áëåñêîì. Ïðîñòûå âåùåñòâà, êîòîðûå îáðàçóþò àòîìû ýëåìåíòîâíåìåòàëëîâ, ïðè íîðìàëüíûõ óñëîâèÿõ òàêèìè ñâîéñòâàìè íå îáëàäàþò.  Ïåðèîäè÷åñêîé òàáëèöå Ä. È. Ìåíäåëååâà íåìåòàëëû ðàñïîëîæåíû â ãëàâíûõ ïîäãðóïïàõ ñïðàâà ââåðõó îò óñëîâíîé äèàãîíàëè, ïðîâåäåííîé ÷åðåç áîð è àñòàò.  ãëàâíûõ ïîäãðóïïàõ ñëåâà îò ýòîé äèàãîíàëè è âî âñåõ ïîáî÷íûõ ïîäãðóïïàõ ðàñïîëàãàþòñÿ ìåòàëëû. 11


ÅÃÝ. ÕÈÌÈß. ÑÄÀÅÌ ÁÅÇ ÏÐÎÁËÅÌ

Îêñèäàìè íàçûâàþò êëàññ õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, ñîñòîÿùèé èç êàêîãî-ëèáî ýëåìåíòà è êèñëîðîäà ñî ñòåïåíüþ îêèñëåíèÿ –2. Îêñèäû êëàññèôèöèðóþò òàê. Íåñîëåîáðàçóþùèìè, èëè áåçðàçëè÷íûìè, íàçûâàþò îêñèäû, íå ïðîÿâëÿþùèå íè îñíîâíûå, íè êèñëîòíûå ñâîéñòâà, íàïðèìåð N2 O, NO, CO. Cîëåîáðàçóþùèìè íàçûâàþò ãðóïïó êèñëîòíûõ, îñíîâíûõ è àìôîòåðíûõ îêñèäîâ. Êèñëîòíûå îêñèäû îáðàçóþò íåìåòàëëû è íåêîòîðûå ìåòàëëû â âûñøèõ ñòåïåíÿõ îêèñëåíèÿ. Èõ õàðàêòåðíûå ñâîéñòâà: âçàèìîäåéñòâèå ñ îñíîâíûìè îêñèäàìè ñ îáðàçîâàíèåì ñîëåé; ñ îñíîâàíèÿìè ñ îáðàçîâàíèåì ñîëåé è âîäû; ñ âîäîé ñ îáðàçîâàíèåì êèñëîò (òîëüêî åñëè êèñëîòû ðàñòâîðèìû â âîäå). Êðîìå òîãî, êèñëîòíûå îêñèäû ìîãóò ó÷àñòâîâàòü â îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíûõ ðåàêöèÿõ. Ïðèìåðû êèñëîòíûõ îêñèäîâ: CO2 , SiO2 , N2 O3, NO2, N2 O5, SO2 , SO3, Cl2 O5, Cl2 O7. CrO3, Mn2 O7. Íèæå ïðèâåäåíû íåêîòîðûå ðåàêöèè, èëëþñòðèðóþùèå ñâîéñòâà êèñëîòíûõ îêñèäîâ: SO3 + H2 O = H2 SO4 , SO3 + NaOH = NaHSO4 , SO3 + 2NaOH = Na2 SO4 + H2 O, 2SO3 = 2SO2 + O2 , SO3 + 2KI = K2 SO3 + I2 , SiO2 + 2NaOH = Na2 SiO3 + H2 O, SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2 O, SiO2 + CaO = CaSiO3, SiO2 + Na2 CO3 = Na2 SiO3 + CO2 . Îñíîâíûå îêñèäû îáðàçóþò ìåòàëëû â íèçøèõ ñòåïåíÿõ îêèñëåíèÿ. Íàèáîëåå èçâåñòíûå èç íèõ: Li2O, Na2O, K2O, MgO, CaO, BaO, HgO, Ag2O. 12


ÐÀÇÄÅË 1. ÎÑÍÎÂÛ ÒÅÎÐÅÒÈ×ÅÑÊÎÉ ÕÈÌÈÈ

Èõ õàðàêòåðíûå ñâîéñòâà: ðåàêöèè ñ êèñëîòíûìè îêñèäàìè ñ îáðàçîâàíèåì ñîëåé è ñ êèñëîòàìè ñ îáðàçîâàíèåì ñîëåé è âîäû, íàïðèìåð: 3MgO + P2 O5 = Mg3 (PO4)2 , MgO + H2 SO4 = MgSO4 + H2 O. Íåêîòîðûå îñíîâíûå îêñèäû ðåàãèðóþò ñ âîäîé ñ îáðàçîâàíèåì îñíîâàíèé. Ýòà ðåàêöèÿ ïðîõîäèò â òîì ñëó÷àå, åñëè ïðîäóêò ðåàêöèè ðàñòâîðèì â âîäå: Na2O + H2O = 2NaOH. Àìôîòåðíûìè íàçûâàþò îêñèäû, êîòîðûå ïðîÿâëÿþò êàê îñíîâíûå, òàê è êèñëîòíûå ñâîéñòâà â çàâèñèìîñòè îò äðóãîãî ðåàãåíòà. Íàèáîëåå èçâåñòíûå àìôîòåðíûå îêñèäû Al2O3, Cr2O3, ZnO, BeO, PbO, SnO. Ðÿä îêñèäîâ, íàïðèìåð CuÎ, Fe2 O3, ïðîÿâëÿåò àìôîòåðíûå ñâîéñòâà ñ ïðåîáëàäàíèåì îñíîâíûõ. Àìôîòåðíûå îêñèäû âçàèìîäåéñòâóþò êàê ñ êèñëîòàìè, òàê è ñ îñíîâàíèÿìè ñ îáðàçîâàíèåì ñîëåé è âîäû èëè êîìïëåêñíûõ ñîåäèíåíèé: ZnO + 2HBr = ZnBr2 + H2O, Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4], Cr2O3 + 2KOH = 2KCrO2 + H2O. Ñ âîäîé àìôîòåðíûå îêñèäû íå âçàèìîäåéñòâóþò. Îñíîâàíèÿìè íàçûâàþò êëàññ õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, êîòîðûå ñîñòîÿò èç êàòèîíà ìåòàëëà èëè èîíà àììîíèÿ è îäíîé èëè íåñêîëüêèõ ãèäðîêñèëüíûõ ãðóïï, ñïîñîáíûõ ê çàìåùåíèþ íà àíèîíû. ×èñëî ãèäðîêñèëüíûõ ãðóïï îïðåäåëÿåò êèñëîòíîñòü îñíîâàíèÿ. Ùåëî÷àìè íàçûâàþò ðàñòâîðèìûå â âîäå îñíîâàíèÿ. Ñèëüíûå îñíîâàíèÿ: ãèäðîêñèäû ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH è ãèäðîêñèä áàðèÿ: Ba(OH)2 . Îñíîâàíèÿ ñðåäíåé ñèëû: Ca(OH)2 , Sr(OH)2 . Ñëàáûå îñíîâàíèÿ: âñå íåðàñòâîðèìûå â âîäå ãèäðîêñèäû ìåòàëëîâ è ãèäðàò àììèàêà. 13


ÅÃÝ. ÕÈÌÈß. ÑÄÀÅÌ ÁÅÇ ÏÐÎÁËÅÌ

Âñå îñíîâàíèÿ ëåãêî ðåàãèðóþò ñ êèñëîòàìè (ðåàêöèÿ íåéòðàëèçàöèè) è êèñëîòíûìè îêñèäàìè ñ îáðàçîâàíèåì ñîëåé è âîäû: 2LiOH + H2 SO4 = Li2 SO4 + 2H2 O, 2NaOH + CO2 = Na2 CO3 + H2 O. Îñíîâàíèÿ ìîãóò âñòóïàòü â ðåàêöèþ ñ êèñëûìè ñîëÿìè: NaHCO3 + NaOH = Na2 CO3 + H2 O. Ùåëî÷è ïðè ñïëàâëåíèè ñ àìôîòåðíûìè îêñèäàìè äàþò ñîëü è âîäó: 2KOH + Cr2 O3 = 2KCrO2 + H2 O. Ùåëî÷è ìîãóò âñòóïàòü â ðåàêöèè îáìåíà ñ ñîëÿìè, åñëè â ðåçóëüòàòå ýòîé ðåàêöèè îáðàçóåòñÿ îñàäîê, íàïðèìåð: Ba(OH)2 + Li2 SO4 = BaSO4 + 2LiOH. Íåðàñòâîðèìûå â âîäå îñíîâàíèÿ, à òàêæå ãèäðîêñèä ëèòèÿ ïðè íàãðåâàíèè ðàçëàãàþòñÿ íà îêñèä è âîäó: Mg(OH)2 = MgO + H2 O. Êèñëîòàìè íàçûâàþò êëàññ õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, êîòîðûå ñîäåðæàò â ñâîåì ñîñòàâå îäèí èëè íåñêîëüêî êàòèîíîâ âîäîðîäà, ñïîñîáíûõ çàìåùàòüñÿ íà àòîìû ìåòàëëîâ, è àíèîíîâ êèñëîòíûõ îñòàòêîâ. Íåîðãàíè÷åñêèìè êèñëîòàìè íàçûâàþò âåùåñòâà, ìîëåêóëû êîòîðûõ ïðè ýëåêòðîëèòè÷åñêîé äèññîöèàöèè â âîäíîé ñðåäå îòùåïëÿþò ïðîòîíû, â ðåçóëüòàòå ÷åãî â ðàñòâîðå îáðàçóþòñÿ ãèäðîêñîíèé-êàòèîíû Í3 Î+ è àíèîíû êèñëîòíûõ îñòàòêîâ À–: HA + H2 O L H3 O+ + À–. Èñêëþ÷åíèå ñîñòàâëÿåò áîðíàÿ êèñëîòà Â(ÎÍ)3, êîòîðàÿ àêöåïòèðóåò ãèäðîêñèä-èîíû ÎÍ–, â ðåçóëüòàòå ÷åãî â âîäíîì ðàñòâîðå ñîçäàåòñÿ èçáûòîê ãèäðîêñîíèé-êàòèîíîâ: Â(ÎÍ)3 + 2Í2 Î L [Â(ÎÍ)4]–+Í3 Î+. 14


ÐÀÇÄÅË 1. ÎÑÍÎÂÛ ÒÅÎÐÅÒÈ×ÅÑÊÎÉ ÕÈÌÈÈ

Èìåííî ïîýòîìó ôîðìóëó H3BO3 è ñîîòâåòñòâåííî íàçâàíèå áîðíàÿ êèñëîòà ïðèìåíÿòü íå ðåêîìåíäóåòñÿ, ïîñêîëüêó âñå òðè àòîìà âîäîðîäà ìîëåêóëû Â(ÎÍ)3 íå ÿâëÿþòñÿ êèñëîòíûìè, ò. å. íå ïîäâåðãàþòñÿ êèñëîòíîé äèññîöèàöèè ïî Àððåíèóñó èëè êèñëîòíîìó ïðîòîëèçó ïî Áðåíñòåäó. Îñíîâíîñòüþ êèñëîòû íàçûâàþò ÷èñëî ñïîñîáíûõ çàìåùàòüñÿ íà ìåòàëë àòîìîâ âîäîðîäà â åå ìîëåêóëå. Ïî îñíîâíîñòè êèñëîòû äåëÿò íà îäíî-, äâóõ- è òðåõîñíîâíûå, íàïðèìåð HBr, H2 S è H3PO4 ñîîòâåòñòâåííî.  çàâèñèìîñòè îò ýëåìåíòíîãî ñîñòàâà êèñëîòû äåëÿò íà áåñêèñëîðîäíûå è êèñëîðîäíûå, íàïðèìåð HBr è H2 SO3. Êèñëîòíûé îñòàòîê — ýòî ñòðóêòóðíûé ýëåìåíò ìîëåêóëû êèñëîòû, êîòîðûé âûñòóïàåò êàê åäèíîå öåëîå â õîäå õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé. Âñå êèñëîòû âñòóïàþò â ðåàêöèþ ñ îñíîâàíèÿìè ñ îáðàçîâàíèåì ñîëåé è âîäû (ðåàêöèÿ íåéòðàëèçàöèè), ñ îñíîâíûìè è àìôîòåðíûìè îêñèäàìè ñ îáðàçîâàíèåì ñîëåé è âîäû, íàïðèìåð: 2ÍCl + MgO = MgCl2 + H2 O, HI + LiOH = LiI + H2 O, H2 SO4 + FeO = FeSO4 + H2 O, 6HBr + Al2 O3 = 2AlBr3 + 3H2 O. Âîäíûå ðàñòâîðû ñèëüíûõ êèñëîò âñòóïàþò â ðåàêöèþ ñ ìåòàëëàìè, êîòîðûå ñòîÿò â ðÿäó íàïðÿæåíèé ìåòàëëîâ ëåâåå âîäîðîäà ñ îáðàçîâàíèåì ñîëè è âûäåëåíèåì âîäîðîäà: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑. Èñêëþ÷åíèåì ÿâëÿåòñÿ àçîòíàÿ êèñëîòà â ëþáîé êîíöåíòðàöèè è êîíöåíòðèðîâàííàÿ ñåðíàÿ êèñëîòà.  ýòèõ ñëó÷àÿõ âîäîðîä íå âûäåëÿåòñÿ, à ïðîèñõîäèò âîññòàíîâëåíèå àòîìîâ àçîòà è ñåðû ñîîòâåòñòâåííî. Ñèëüíûå êèñëîòû âûòåñíÿþò áîëåå ñëàáûå êèñëîòû èç èõ ñîëåé. Ïðè ýòîì îáðàçóåòñÿ íîâàÿ êèñëîòà è íîâàÿ ñîëü: Na2 S + 2HBr = 2NaBr + H2 S↑. 15

ЕГЭ-2014. Химия. Сдаем без проблем!  
Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you