Программа по химии для поступающих

Программа по химии для поступающих
в Томский государственный университет
Теоретические основы химии
Предмет и задачи химии. Явления физические и химические. Место химии среди
естественных наук. Химия и экология. Основы атомно-молекулярного учения. Атомы.
Молекулы. Относительная атомная и относительная молекулярная масса. Моль - единица
количества вещества. Молярная масса. Стехиометрия: закон сохранения массы вещества,
постоянства состава. Химический элемент, простое вещество, сложное вещество.
Аллотропия. Символы химических элементов и химические формулы. Валентность и
степень окисления, заряды ионов. Составление химических формул по валентности
элементов.
Строение атома. Атомное ядро. Изотопы, изобары. Радиоактивные превращения.
Двойственная природа электрона. Понятие о квантовых числах. Атомные орбитали.
Строение электронных оболочек атомов (на примере элементов I, II, III, IV периодов
периодической системы). Электронные конфигурации атомов в основном и возбужденном
состояниях.
Открытие Д. И. Менделеевым периодического закона и создание периодической
системы. Современная формулировка периодического закона. Структура периодической
системы: большие и малые периоды, группы и подгруппы. Зависимость свойств
элементов (радиусов атомов и ионов, электроотрицательности) и образуемых ими
соединений от положения элемента в периодической системе.
Типы химических связей: ковалентная (полярная и неполярная), ионная,
водородная, металлическая. Длина и энергия связи. Механизмы образования ковалентной
связи. Примеры соединений со связями разных типов. Понятие о гибридизации атомных
орбиталей. Связь электронной структуры ковалентных молекул с их геометрическим
строением (на примерах соединений элементов второго периода). Агрегатные состояния
веществ. Зависимость перехода вещества из одного состояния в другое от температуры и
давления. Газы. Законы идеальных газов. Уравнение Менделеева - Клапейрона. Закон
Авогадро, молярный объем. Жидкости. Ассоциация молекул в жидкостях. Вещества
молекулярного немолекулярного строения. Твердые тела. Основные типы
кристаллических решеток. Зависимость свойств веществ от особенностей их
кристаллической решетки. Классификация химических реакций: реакции соединения,
разложения, замещения, обмена.
Окислительно-восстановительные реакции. Определение стехиометрических
коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций.
Тепловые эффекты химических реакций. Термохимические уравнения. Теплота
(энтальпия) образований химических соединений. Закон Гесса и следствия из него.
Скорость химических реакций.
Зависимость скорости от природы реагирующих веществ, концентрации,
температуры. Константа скорости химической реакции. Энергия активации. Катализ и
катализаторы.
Обратимость химических реакций. Химическое равновесие и условия его
смещения. Принцип Ле-Шателье. Константа равновесия, закон действующих масс для
равновесия.
Растворы. Растворимость веществ. Зависимость растворимости веществ от их
природы, температуры и давления. Тепловые эффекты при растворении. Способы
выражения содержания растворенного вещества в растворе (массовая доля, молярная
концентрация). Значение растворов в технике, сельском хозяйстве, быту.
Электролитическая диссоциация. Степень диссоциации. Сильные и слабые
электролиты. Ионные уравнения реакций. Свойства кислот, оснований и солей в свете
теории электролитической диссоциации. Понятие о протолитах. Электролиз водных
растворов и расплавов солей. Процессы, протекающие у катода и анода.
Неорганическая химия
На основании периодического закона абитуриенты должны уметь давать
сравнительную характеристику элементов по группам и периодам. Характеристика
элемента включает: электронную конфигурацию атома; возможные валентности и степени
окисления элемента в соединениях; формы простых веществ и основные типы
соединений, их физические и химические свойства, лабораторные и промышленные
способы получения; распространенность элемента в природе, практическое значение и
области применения его соединений. При описании химических свойств должны быть
отражены реакции с участием неорганических и органических соединений (кислотноосновные и окислительно-восстановительные превращения), а также качественные
реакции.
Неорганическое вещество. Классификация неорганических веществ. Основные
классы неорганических соединений, их названия (номенклатура), генетическая связь
между ними. Оксиды, классификация оксидов. Способы получения и свойства оксидов.
Основания, способы их получения и свойства. Щелочи, их получение, свойства,
применение. Кислоты, их общие свойства и способы получения. Классификация кислот.
Реакция нейтрализации. Соли средние, кислые и основные, их состав, названия,
химические свойства. Гидролиз солей. Кристаллогидраты.
Металлы, их положение в периодической системе, физические и химические
свойства. Металлы и сплавы в технике. Виды коррозии. Способы предупреждения
коррозии. Основные способы получения металлов. Электрохимический ряд напряжений
металлов.
Щелочные металлы, их характеристика на основе положения в периодической
системе и строения атомов. Оксиды, пероксиды, гидроксиды и соли щелочных металлов.
Калийные удобрения.
Общая характеристика элементов главной подгруппы II группы периодической
системы. Кальций, его соединения в природе. Жесткость воды и способы ее устранения.
Общая характеристика элементов главной подгруппы III группы периодической
системы. Алюминий, характеристика элемента и его соединений на основе положения в
периодической системе и строения атома. Амфотерность оксида и гидроксида алюминия.
Соединения алюминия в природе и в технике.
Медь, хром, железо - металлы побочных подгрупп. Железо, его оксиды и
гидроксиды, зависимость их свойств от степени окисления железа. Химические реакции,
лежащие в основе получения чугуна и стали. Роль железа и его сплавов в технике.
Водород, его физические и химические свойства. Взаимодействие с металлами,
неметаллами, оксидами, органическими соединениями. Получение водорода в
лаборатории и в технике, его применение.
Кислород, его химические и физические свойства. Аллотропия. Свойства озона.
Оксиды и пероксиды. Получение кислорода в лаборатории и в промышленности. Роль
кислорода в природе и применение его в технике. Вода. Строение молекулы воды.
Физические, химические свойства. Кристаллогидраты. Пероксид водорода.
Общая характеристика галогенов. Галогениды. Соединения галогенов в природе,
их применение. Хлор, его физические и химические свойства. Применение хлора.
Галогеноводороды. Хлороводород, его получение и свойства. Соляная (хлороводородная)
кислота и ее соли. Кислородсодержащие соединения хлора.
Общая характеристика элементов главной подгруппы VI группы периодической
системы химических элементов. Сера, ее физические и химические свойства.
Сероводород. Сульфиды. Оксиды серы (IV) и (VI), получение, свойства. Серная и
сернистые кислоты, их свойства; соли серной и сернистой кислот. Общие научные
принципы химического производства на примере промышленного получения серной
кислоты контактным способом.
Общая характеристика элементов главной подгруппы V группы периодической
системы химических элементов. Азот, его физические и химические свойства. Аммиак,
его промышленный синтез, физические и химические свойства. Соли аммония. Нитриды.
Оксиды азота. Азотная и азотистые кислоты и их соли. Азотные удобрения. Фосфор, его
аллотропные модификации, физические и химические свойства. Фосфин, фосфиды. Оксид
фосфора (V), орто-, мета- и дифосфорная кислоты и их соли. Фосфорные удобрения.
Общая характеристика элементов главной подгруппы IV группы периодической
системы химических элементов. Углерод, его аллотропные модификации. Химические
свойства углерода. Оксиды углерода (II) и (IV), их химические свойства. Угольная
кислота и ее соли. Карбиды кальция и алюминия. Кремний, его физические и химические
свойства. Силан. Силицид магния. Оксид кремния (IV). Кремниевая кислота и ее соли.
Соединения кремния в природе, их использование в технике. Методы исследования
объектов, изучаемых в химии.
Правила работы с веществами и оборудованием. Сведения о токсичности и
пожарной опасности изучаемых веществ.
Органическая химия
Характеристика каждого класса органических соединений включает особенности
электронного и пространственного строения соединений данного класса, закономерности
изменения физических и химических свойств в гомологическом ряду, номенклатуру, виды
изомерии. Характеристика конкретного соединения включает физические и химические
свойства, лабораторные и промышленные способы получения, области применения. При
описании химических свойств соединений необходимо учитывать реакции с участием как
радикала, так и функциональной группы, механизмы реакций замещения и
присоединения.
Теория химического строения органических соединений А. М. Бутлерова.
Зависимость свойств органических веществ от их строения. Виды изомерии. Электронная
природа химической связи в молекулах органических соединений, гомо- и
гетеролитические способы разрыва связей.
Предельные углеводороды (алканы и циклоалканы), их электронное и
пространственное строение (sp3 - гибридизация). Гомологический ряд предельных
углеводородов. Изомерия. Номенклатура алканов, их физические и химические свойства.
Механизм реакции галогенирования алканов. Применение в технике. Предельные
углеводороды в природе.
Этиленовые углеводороды (алкены), их электронное и пространственное строение
2
(sp - гибридизация, σ - и π - связи). Этилен. Номенклатура, изомерия, химические
свойства. Механизм реакции электрофильного присоединения по двойной связи. Правило
Марковникова. Получение и применение алкенов.
Понятие о циклических углеводородах.
Понятие о диеновых углеводородах, их строение, номенклатура. Сопряженные
диеновые углеводороды, особенности их химических свойств. Природный каучук, его
строение и свойства. Синтетический каучук.
Ацетиленовые углеводороды (алкины), их электронное и пространственное
строение (sp - гибридизация, тройная связь). Номенклатура. Получение ацетилена
карбидным способом, из метана, химические свойства, применение. Кислотные свойства
алкинов. Реакция Кучерова.
Ароматические углеводороды (арены). Бензол, электронное и пространственное
строение (sp2-гибридизация), химические свойства, механизм реакций электрофильного
замещения в бензольном кольце. Ориентирующее влияние заместителей. Промышленное
получение и применение бензола. Гомологи бензола. Понятие о взаимном влиянии атома
на примере толуола (реакции ароматической системы и углеводородного радикала).
Природные источники углеводородов: нефть, природный и попутный нефтяной
газы, уголь. Перегонка нефти. Крекинг нефтепродуктов. Продукты, получаемые из нефти,
их применение.
Спирты. Первичные, вторичные и третичные спирты. Номенклатура, строение,
химические свойства одноатомных спиртов. Промышленный синтез этанола и его
применение. Многоатомные спирты, номенклатура, особые свойства (этиленгликоль,
глицерин). Фенол, его строение, взаимное влияние атомов в молекуле. Химические
свойства фенола, сравнение со свойствами алифатических спиртов. применение фенола.
Альдегиды. Номенклатура, строение, физические свойства. Электронное строение
карбонильной группы. Химические свойства. Механизм реакции нуклеофильного
присоединения по карбонильной группе. Муравьиный и уксусный альдегиды, получение,
применение. Понятие о кетонах.
Карбоновые кислоты. Номенклатура, физические и химические свойства. Взаимное
влияние карбоксильной группы и углеводородного радикала. Предельные и непредельные
карбоновые кислоты. Главные представители одноосновных кислот: муравьиная (ее
особенности), уксусная, стеариновая, олеиновая.
Сложные эфиры. Строение, химические свойства. Реакция этерификации. Жиры
как представители сложных эфиров, их роль в природе, химическая переработка жиров
(гидролиз, гидрирование). Понятие о мылах.
Углеводы, их классификация. Моносахариды: рибоза, дезоксирибоза, глюкоза,
фруктоза. Их строение, физические и химические свойства, роль в природе. Циклические
формы моносахаридов. Сахароза, ее гидролиз. Полисахариды: крахмал и целлюлоза, их
строение, химические свойства. Биологическая роль углеводов. Значение углеводов в
природе.
Амины как органические основания, их строение, химические свойства.
Алифатические и ароматические амины, их реакция с водой и кислотами. Взаимное
влияние атомов в молекулах аминов. Первичные, вторичные и третичные амины. Анилин.
Получение анилина из нитробензола (реакция Н. Н. Зинина).
Аминокислоты, их строение, изомерия, амфотерность, химические свойства. a аминокислоты как структурные единицы белков. Структура белков, биологическая роль
белков. Понятие о нуклеиновых кислотах, их строение, биологическая роль. Реакции
полимеризации и поликонденсации.
Общие понятия химии высокомолекулярных соединений (ВМС): мономер,
полимер, элементарное звено, степень полимеризации (поликонденсации). Примеры
различных типов ВМС. Полиэтилен. Полипропилен. Искусственные и синтетические
волокна.
Примерный перечень типовых расчетных задач по химии
1. Вычисление массовых долей (процентного содержания) элементов в сложном
веществе по его формуле.
2. Вычисление массовой доли растворенного вещества в растворе, если известна
масса растворенного вещества и масса раствора.
3. Вычисление массы растворителя и массы растворенного вещества по известной
массовой доле растворенного вещества и массе раствора.
4. Вычисление массы по определенному количеству вещества.
5. Вычисление относительной плотности газообразных веществ.
6. Вычисление объема определенного количества газообразного вещества при
заданных условиях.
7. Вычисление массы газообразного вещества, занимающего определенный объем,
при заданных значениях температуры и давления.
8. Вычисление объема определенной массы газообразного вещества при нормальных
условиях.
9. Нахождение простейшей химической формулы вещества по массовым долям
элемента.
10. Вычисление массы продукта реакции по известным массам исходных веществ.
11. Вычисление массы продукта реакции по известной массе одного из вступивших в
реакцию веществ.
12. Вычисление выхода продукта реакции в процентах от теоретически возможного.
13. Вычисление массы (объема) продукта реакции по известной массе (объему)
исходного вещества, содержащего определенную долю примесей.
14. Вычисление массовой доли компонентов смеси на основе данных задачи.
15. Установление молекулярной формулы газообразного вещества по продуктам
сгорания.
Перечень практических заданий
1. Составление химических превращений (с уравнениями реакций) одних веществ в
другие с использованием генетической связи между классами соединений
(качественные задачи).
2. Написание
уравнений
реакций
между
веществами:
окислительновосстановительных, кислотно-основных и др.
Рекомендуемая литература
Основная
1. Габриэлян О.С. др. Химия. 8-11 классы: Учебник для общеобразовательных
учреждений. – М.: Дрофа, 1998-2002.
2. Гузей Л.С. и др. Химия 8-10 классы: Учебник для общеобразовательных
учреждений. – М.: Дрофа, 2001.
3. Цветков Л. А. Органическая химия: Учебник для 10 класса средней школы. 25-е
изд. – М.: Просвещение, 1988.
4. Химия: Справочные материалы / Под ред. Ю. Д. Третьякова. – М.: Астрель, 2002.
5. Кузьменко Н. Е., Магдесиева Н. Н., Еремин В. В. Задачи по химии для
абитуриентов. Курс повышенной сложности. – М.: Просвещение, 1992.
6. Кузьменко Н. Е., Еремин В. В., Попков В. А. Химия: Пособие для поступающих в
вузы. – М.: Дрофа, 1995.
7. Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А. Начала химии. Современный курс для
поступающих в вузы. – М.: Экзамен, 1998-2002.
8. Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А. Химия для школьников старших
классов и поступающих в вузы. – М.: Дрофа, 1995-2000; Мир и образование, 2002.
9. Химия. Большой справочник для школьников и поступающих в ВУЗы. – М.:
Дрофа, 1999-2001.
Дополнительная
1. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия: Учеб. Для 8-11 кл.сред.шк. – М.:
Просвещение, 1996-1998.
2. Фельдман Ф. Г., Рудзитис Г.Е. Химия: Учебники для 8 - 11 классов средней школы.
– М.: Просвещение, 1989 - 1993.
3. Фримантл М. Химия в действии: В 2 ч. – М.: Мир, 1991, 1998.
4. Кузьменко Н.Е., Еремин В.В. Химия. 2400 задач для школьников и поступающих в
ВУЗы. – М.: Дрофа, 1999.
5. Хомченко Г.П. Химия для поступающих в вузы. – М.: Высшая школа, 1988, 1993.
6. Кузьменко Н. Е., Чуранов С. С. Общая и неорганическая химия: Пособие для
поступающих в вузы и учащихся подготовительных курсов. – М.: Изд-во МГУ,
1977.
7. Хомченко Г. П., Хомченко И. Г. Задачи по химии для поступающих в вузы. М.:
Высшая школа, 1986.
8. Потапов В. М., Татаринчик С. Н, Органическая химия. – М.: Химия, 1989.
9. Рэмсден Э.Н. Начала современной химии. – Л.: Химия, 1989.
10. Оганесян Э.Т. Руководство по химии. – М.: Высшая школа, 1991.