Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия»
Е.И. Цыганова, Е.А. Гущина,
В.В. Медведева, В.Е. Лелеков
Х И М И Я НЕОРГАНИЧЕСКАЯ И АНАЛИТИЧЕСКАЯ
Учебное пособие для самостоятельной работы студентов
заочной формы обучения
Нижний Новгород
2018
УДК 541.(0.76.2)
Рецензент:
Зорин А.Д., доктор химических наук, профессор кафедры аналитической
химии Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачев-
ского
Цыганова, Е.И. и др.
Химия неорганическая и аналитическая: учебное пособие для самостоятельной работы студентов заочной формы обучения/ Е.И. Цыганова, Е.А. Гущина, В.В. Медведева, В.Е. Лелеков. ФГБОУ ВО Нижегородская ГСХА – Н. Новгород, 2018. - 146 с.
Учебное пособие «Химия неорганическая и аналитическая» представлено лабо- раторно-практическими работами, полностью соответствующими задаче – научить студентов заочной формы обучения естественно - биологического сельскохозяйственного вуза навыкам и приемам химического эксперимента. В пособие включены задания для самостоятельной работы, уровни требований к знаниям студентов, а также формы контроля успеваемости.
Пособие предназначено для студентов - бакалавров заочной формы обучения агрономического, зооинженерного, ветеринарного факультетов (направление подготовки ветеринарно-санитарная дисциплина); факультета перерабатывающих технологий; почвоведения, агрохимии и агропочвоведения, факультета лесного хозяйства, а также сту- дентов-специалистов ветеринарного факультета (квалификация - ветеринарный врач) на основании федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования Министерства образования и науки Российской Федерации.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Нижегородской госу-
дарственной сельскохозяйственной академии.
©ФГБОУ ВО Нижегородская ГСХА
©Цыганова Е. И., Гущина Е.А., Медведева В.В., Лелеков В.Е.
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение. ………………………………………………………………………………….. 5
Варианты контрольных заданий…………………………. …………………………….8
1. Теоретические основы неорганической химии………………………………………13
1.1. Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Строение вещества. …………………………………………………..13
1.1.1. Контрольные задания 1-10 , 11-20 ……………………………………………….20
1 .2. Количественные расчеты в химии…………………………………………………21 1.2.1. Контрольные задания 21-30…………………………………………………………23
1.3. Классы и номенклатура неорганических соединений………………………………23 1.3.1. Методические указания и уровень требований к знаниям студентов по теме…. 28
1.3.2. Контрольные задания 31-40………………………………………………………….28
1.4. Равновесия в растворах электролитов………………………………………………...29
1.4.1.Способы выражения концентрации растворов……………………………………..30
1.4.2.Контрольные задания 41-50…………………………………………………………..34
1.4.3.Контрольные задания 51-60…………………………………………………………..35
1.4.4.Лабораторная работа №1. Приготовление растворов заданной концентрации
из более концентрированного путем разбавления ……………………………………...36
1.4.5.Равновесия в растворах электролитов. Электролитическая диссоциация………..38
1.4.6.Электролитическая диссоциация воды. Водородный показатель………………….43
1.4.7.Кислотно-основное равновесие в биосистемах. Буферные растворы.…………….46
1.4.8.Контрольные задание 61-70, 71-80…………………………………………………..50
1.4.9.Лабораторная работа №2. Свойства буферных растворов……………….................51
1.4.10.Гидролиз солей……………………………………………………………………… 53
1.4.11.Контрольные задания 81-90………………………………………………………... 58
1.5. Окислительно-восстановительные процессы (редокс-процесы)………………….....60
1.5.1.Методические указания по теме……………………………………………………...64
1.5.2.Контрольные задания 91-100……………………………………………………….....65
1.5.3.Лабораторная работа №3. «Окислительно-восстановительные процессы»............ 65 2. Химия биогенных элементов и их соединений……………………………………….... 68 2.1. Методические указания по теме………………………………………………………..68 2.2. Водород, кислород и их соединения. Контрольные задания 101-110………………..68 2.3. Азот и его соединения. Контрольные задания 111-120…………………………….....70 2.4. Фосфор и его соединения. Контрольные задания 121-130…………………………....73 2.5. Сера и ее соединения. Контрольные задания 131-140………………………………...77
3
2.6.Металлы – макроэлементы и их соединения. Контрольные задания 141-150……….79
2.7.Металлы-микроэлементы, тяжелые металлы и их соединения.
Контрольные задания 151-160…………………………………………………………………82 3. Аналитическая химия ……………………………………………………………………….85 3.1. Количественный анализ…………………………………………………………………...85 3.2.Титриметрический анализ………………………………………………………………….86 3.2.1. Расчеты в титриметрическом анализе…………………………………..........................86 3.3. Метод нейтрализации……………………………………………………………………...90
3.3.1.Примеры решения задач по теме «Метод нейтрализации»…………………………....94
3.3.2.Лабораторная работа «Стандартизация раствора кислоты по тетраборату натрия»... 96
3.3.3.Лабораторная работа «Определение содержания щелочи в растворе»……………….99
3.3.4.Лабораторная работа «Определение кислотности квашеных овощей………………..99
3.3.5.Уровень требований по теме «Метод нейтрализации»……………………………....100
3.3.6.Контрольные задания 161-170 (метод нейтрализации)………….................................101 3.4. Методы окислительно-восстановительного титрования (редоксметрия)……………103
3.4.1.Перманганатометрия ……………………………………………………………………104
3.4.2.Примеры решения задач по теме «Перманганатометрия»……………………………106
3.4.3.Лабораторная работа «Стандартизация раствора перманганата калия»……………..108
3.4.4.Лабораторная работа «Определение содержания железа в растворе»……………….109
3.4.5.Уровень требований по теме «Перманганатометрия»……………………………….. 109
3.4.6.Иодометрия……………………………………………………………………………….110
3.4.7.Примеры решения задач по теме «Иодометрия»………………………………………113
3.4.8.Уровень требований по теме «Иодометрия»…………………………………………...115
3.4.9.Контрольные задания 171-180 (метод редоксметрии)………………………………....115
3.5.Комплексонометрия …………………………………………………………………….118
3.5.1. Примеры решения задач по теме «Комплексонометрия»……………………………..123 3.5.2. Лабораторная работа «Определение общей жесткости воды»………………………..125 3.5.3. Лабораторная работа «Определение содержания цинка в растворе»………………...127 3.5.4. Уровень требований по теме «Комплексонометрия»………………………………….127 3.5.5. Контрольные задания 181-190 (комплексонометрия) …………………………………128
3.6. Гравиметрический анализ………………………………………………………………...130 3.6.1. Примеры решения задач по теме «Гравиметрический анализ»……………………….133 3.6.2. Контрольные задания 191-200 (гравиметрический анализ)…………………………...134
Литература……………………………………………………………………………………….137
Приложения……………………………………………………………………………………...138
4
ВВЕДЕНИЕ
Курс «Химия неорганическая и аналитическая» занимает основополага-
ющее место в ряду фундаментальных химических дисциплин для подготовки спе-
циалистов высшего образования студентов естественно - биологического сель-
скохозяйственного вуза.
Курс профилирован - наибольшее внимание уделено изучению разделов,
знание которых необходимо студентам - бакалаврам и специалистам заочной формы обучения ветеринарного, агрономического, зооинженерного факульте-
тов, студентам факультета перерабатывающих технологий, почвоведения, агро-
химии и агроэкологии, а также факультета лесного хозяйства, объектом про-
фессиональной деятельности которых являются почвенные, агрохимические,
агроэкологические исследования и разработки, направленные на рациональное использование и сохранение агроландшафтов при производстве продукции рас-
тениеводства и животноводства; контроль за состоянием окружающей среды и соблюдением экологических регламентов производства и землепользования; аг-
роэкологическая оценка земель сельскохозяйственного назначения и обоснование методов их рационального использования; разработка экологически безопасных технологий производства продукции растениеводства и животноводства, вос-
производства плодородия почв, а также сельскохозяйственные, домашние, ла-
бораторные, дикие и промысловые животные, птицы, пчелы, рыбы, гидробионты и другие объекты морского и речного промысла, клеточные культуры, микро-
биологические и вирусные штаммы, сырье и готовая продукция животного и растительного происхождения, корма и кормовые добавки, места их заготовки и хранения.
Предметом блока «Химия неорганическая и аналитическая» являются тео-
ретические представления, составляющие фундамент химических знаний о свой-
ствах биологически важных элементов и их соединений применительно к прак-
тическим задачам специалистов вышеперечисленных специальностей. Данное ме-
тодическое пособие включает лабораторно-практические занятия, уровни требо-
5
ваний к знаниям студентов заочной формы обучения, задания для самостоятельной работы, а также формы контроля успеваемости.
Цель дисциплины «Химия неорганическая и аналитическая» в подготовке студентов-бакалавров и специалистов заочной формы обучения состоит в том, чтобы дать им теоретические, методологические и практические знания, формирующие современную химическую основу для изучения профилирующих учебных дисциплин и выполнения в будущем основных профессиональных задач в соответствии с квалификацией.
Задачи дисциплины:
дать выпускникам заочной формы обучения вышеперечисленных факультетов определенный объем знаний по неорганической и аналитической химии для успешного усвоения последующих химических, общебиологических и специальных дисциплин учебного плана подготовки бакалавров по выбранной специаль-
ности;
показать связь химических наук с другими дисциплинами; показать роль неорганической и аналитической химии в развитии современного естествознания, ее
значение для профессиональной деятельности специалиста;
привить студентам заочной формы обучения практические навыки, необхо-
димые для будущей профессиональной деятельности в подготовке, организации, выполнении химического лабораторного эксперимента, включая использование
современных приборов и оборудования, а также навыки грамотного и рацио-
нального оформления выполненных экспериментальных работ, обработки результатов эксперимента; навыки работы с учебной, монографической, справочной химической литературой.
Процесс изучения дисциплины «Химия неорганическая и аналитическая» направлен на формирование компетенций в соответствии с ФГОС ВО и ООП ВО
по направлениям подготовки бакалавров:
35.03.03 Агрохимия и агропочвоведение (Приказ Минобрнауки РФ № 1160 от 20.10.2015 г.);
38.03.07 Товароведение (Приказ Минобрнауки РФ № 1429 от 04.12.2015 г.);
6
35.03.04 Агрономия (Приказ Минобрнауки РФ № 1434 от 04.12.2015 г.);
35.03.07 Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции (Приказ Минобрнауки РФ № 1330 от 04.12.2015 г.);
35.03.08 Водные биоресурсы и аквакультура (Приказ Минобрнауки РФ №
1411 от 03.12.2015 г.);
36.03.02 Зоотехния (Приказ Минобрнауки РФ № 73 от 25.01.10 г.);
36.03.01 Ветеринарно-санитарная экспертиза (Приказ Минобрнауки РФ № 1516
от 01.12.2016 г.);
35.03.01 Лесное дело (Приказ Минобрнауки РФ № 1082 от 01.10.2015 г.),
и направлению подготовки специалистов:
36.05.01 Ветеринария (Приказ Минобрнауки РФ № 962 от 03.09. 2015 г.).
7
Варианты контрольных заданий
Каждый студент выполняет контрольную работу в соответствии с вариан-
том задания, определяемого по двум последним цифрам шифра зачетной книжки студента, из таблицы. Например, шифр 353, последние цифры 53. Следовательно,
студент в соответствии с цифрой 53 в левой колонке таблицы должен выполнить задания под следующими номерами: 3,13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83, 93,103, 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183, 193.
При изучении первой части курса «Химия неорганическая и аналитическая» сту-
дент выполняет десять заданий, выбирая их из первого и второго блоков – «Тео-
ретические основы неорганической химии» и «Химия биогенных элементов и их соединений». Выполняются контрольные задания из блока номеров 1-160.
При изучении второй части курса «Аналитическая химия биогенных эле-
ментов и их соединений» выполняются задания из номеров 161-200.
Доработка контрольной после проверки преподавателем является состав-
ной частью изучения материала. При доработке нет необходимости переписывать заново условия заданий и правильное решение других заданий. Вы должны вы-
слать на рецензию ту же контрольную работу, в конце которой делаете дополне-
ния в соответствии с замечаниями рецензента.
8
Послед- |
Номера задач для контрольных работ |
ние |
|
цифры |
|
|
|
1 |
2 |
|
|
00 |
1.11,21,31,41,51,61,71,81,91,101,111,121,131,141, 151,161,171.181,191 |
|
|
01 |
2,12,22,32,42,52,62,72,82.92,102,112,122,132,142,152,162,172,182,192 |
|
|
02 |
3,13,23,33,43,53,63,73.83,93,103,113,123,133,143,153,163,173,183,193 |
|
|
03 |
4,14,24,34,44,54,64,74,84,94,104,114,124,134,144,154,164,174,184,194 |
|
|
04 |
5,15,25,35,45,55,65,75,85,95,105,115,125,135,145,155,165,175,185,195 |
|
|
05 |
6,16,26,36,46,56,66,76,86,96,106,116,126,186,146, 156.166,176,186,196 |
|
|
06 |
7,17,27,37,47,57,67,77,87,97,107,117,127,137,147, 157,167,177,187,197 |
|
|
07 |
8,18,28,38,48,58,68,78,88,98,108,118,128,188,148,158,168,178,188,198 |
|
|
08 |
9,19,29,39,49,59,69,79,89,99,109,119,129,139,149,159,169,179,189,199 |
|
|
09 |
10,20,80,40,50,60,70,80,90,100,110,120,130,140,150,160,170,180,190,200 |
|
|
10 |
1,11,22,32,43,53,64,74,85,95,106,116,127,137,148,158,169,179,190,191 |
|
|
11 |
2,12,23,33,44,54,65,75,86,96,107,117,128,138,149,159,170,180,161,200 |
|
|
12 |
3,13,24,34,45,55,66,76,87,97,108,118,129,139,150,160,171,181,162,199 |
|
|
13 |
4,14,25,35,46,56,67,77,88,98,109,119,121,132,141,151,161,172,183,198 |
|
|
9
1 |
2 |
|
|
14 |
5,15,26,36,47,57,68,78,89,99,110,120,122,132,142,152,162,173,184,197 |
|
|
15 |
6,16,27,37,48,58,69,79,90,100,101,111,123,133,143,153,163,174,185,196 |
|
|
16 |
7,17,28,38,49,59,70,80,91,101,112,122,81,134,144,154,164,175,186,195 |
|
|
17 |
8,18,29,39,41,51,62,72,81,92,103,113,123,135,144,155,165,176,187,194 |
|
|
18 |
9,19,30,40,42,53,63,73,82,93,103,114,124,136,145,156,166,177,188,193 |
|
|
19 |
10,20,21,31,43,54,64,74,83,94,104,115,125,137,146,157,167,178,189,192 |
|
|
20 |
1,12,23,34,45,56,67,78,89,100,106,117,129,131,142,153,164,175,186,191 |
|
|
21 |
2,13,24,35,46,57,68,79,90,95,107,118,121,132,143,154,165,176,187,192 |
|
|
22 |
3,14,25,36,47,58,69,80,85,96,108,119,122,133,144,155,166,177,188,193 |
|
|
23 |
4,15,26,37,48,59,70,74,86,97,109,120,123,134,145,156,167,172,189,194 |
|
|
24 |
5,16,27,38,49,60,66,75,87,98,110,119,124,135,146,157,168,173,190,195 |
|
|
25 |
6,17,28,39,50,51,61,76,88,99,101,111,125,136,147,158,169,174,181,191 |
|
|
26 |
7,18,29,40,41,52,62,77,89,100,91,101,111,125,136,147,158,169,175,182, |
|
192 |
|
|
27 |
8,19,30,31,42,53,63,78,90,92,102,112,126,137,148,159,161,176,183,193 |
|
|
28 |
9,20,21,32,43,54,64,79,81,93,103,113,127,138,149,160,162,177,184,194 |
|
|
29 |
10,11,22,33,44,55,65,80,82,94,104,114,128,139,150,151,163,178,184,195 |
|
|
30 |
9,12,21,39,49,51,69,71,85,99,101,119,121,139,141,160,161,179,181,196 |
|
|
31 |
8,13,22,38,48,52,68,72,84,98,102,118,122,138,142,158,162,178,182,197 |
|
|
32 |
7,14,23,37,47,53,67,73,83,97,103,117,123,137,143,157,163,177,183,198 |
|
|
33 |
6,15,24,36,46,54,66,74,82,96,104,116,124,136,144,156,164,176,184,199 |
|
|
34 |
5,16,25,35,45,55,65,75,81,91,105,115,125,135,145,155,165,175,185,200 |
|
|
35 |
4,17,26,34,50,56,64,76,89,92,106,114,126,134,146,154,166,174,190,196 |
|
|
36 |
3,18,27,33,43,57,63,77,88,93,107,113,127,133,147,153,167,173,186,197 |
|
|
37 |
2,19,28,32,42,58,62,78,87,94,108,112,130,132,148,152,168,172,187,198 |
|
|
38 |
1,20,29,31,41,59,61,79,86,95,110,111,128,131,149,151,169,171,188,199 |
|
|
39 |
6,18,30,32,44,51,68,73,82,91,106,113,130,131,142,153,164,175,186,200 |
|
|
40 |
7,19,21,33,49,52,67,74,81,92,107,112,128,131,143,154,165,176,187,199 |
|
|
41 |
8,20,22,39,48,53,66,75,89,93,108,111,130,131,144,155,166,177,188,198 |
|
|
42 |
9,11,21,38,47,54,65,76,88,94,110,113,128,139,145,156,167,178,189,197 |
|
|
43 |
10,12,22,37,46,55,64,77,87,95,106,112,129,140,146,157,168,179,190,196 |
|
|
44 |
9,13,23,36,45,56,63,78,86,91,107,111,127,131,147,158,169,180,181,195 |
|
|
45 |
8,14,24,35,50,57,62,79,82,92,108,113,129,132,148,159,170,179,182,194 |
|
|
10