ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Физические и химические свойства веществ, их разделение, выделение, очистка и идентификация. Химические реактивы, чистота, степени градации. Измерение количеств веществ, единицы (массовые, объемные, мольные).

2. Растворы, классификация, химический состав, составляющие, приготовление.

3. Способы выражения химического состава растворов, расчеты. Растворимость. Факторы, влияющие на растворимость.

4. Стехиометрия химических взаимодействий. Атомно-молекулярное учение (Дальтон). Химические элементы, символы. Химические формулы. Современное содержание стехиометрических законов.

5. Атомные, молекулярные и формульные массы. А.е.м. (у.е.). Моль. Число Авогадро. Валентность. Эквивалент. Закон эквивалентов. Нормальность.

6. Опыт Резерфорда. Планетарная модель строения атома Нагаоки-Резерфорда. Атомное ядро, характеристики. Нуклоны. Изотопы. Изобары. Электродинамическая несостоятельность планетарной модели. Спектроскопия. Представление о физике электромагнитного поля. Атомные спектры излучения. Квантовая концепция стационарных состояний атома. Соотношение Планка. Постоянная Планка.

7. Теория Бора. Энергетический уровень. Главное квантовое число. Радиус стационарной орбиты для одноэлектронного атома. Энергия электрона на стационарной орбите в одноэлектронном атоме. Волновое число. Уравнение Бальмера-Ридберга. Постоянная Ридберга. Атомный спектр водорода. Несостоятельность теории Бора.

8. Квантовомеханическое описание объектов микромира. Корпускулярно-волновой дуализм. Оптико-механическая аналогия. Соотношение де Бройля. Волновое уравнение, его решения. Принцип неопределенностей Хайзенберга.

9. Волновая функция. Плотность вероятности нахождения электрона в заданном месте пространства. Радиальная плотность вероятности. Атомные орбитали (АО). Граничная поверхность. Квантовые числа. Узловая поверхность. Атомные спин-орбитали (АСО). Принцип (запрет) Паули.

10. Строение многоэлектронных атомов. Одноэлектронное приближение. Эффективный заряд атомного ядра. Эффект межэлектронного взаимодействия в атоме. Экранирование. Эффект электронного проникновения. Энергетические диаграммы (электронно-графические структуры) атомов. Квантовые ячейки. Электронные формулы.

11. Энергетические уровни и подуровни. Правила Клечковского. Энергии АО. Принцип наименьшей энергии. Связь периодической системы и электронного строения атомов. Правило Хунда (принцип максимальной мультиплетности). Общие закономерности и аномалии в последовательности заполнения электронами атомных орбиталей. Электронные семейства элементов.

12. Атомные радиусы. Тенденции изменения атомных радиусов в горизонтальных и вертикальных рядах периодической системы. d- и f- сжатие.

13. Энергия (потенциал) ионизации, сродство к электрону. Электроотрицательность, закономерности изменения в горизонтальных и вертикальных рядах периодической системы, связь с электронными конфигурациями атомов.

14. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И.Менделеева, связь с электронным строением атомов. Валентные электроны. Переходные и непереходные элементы.

15. Оптические спектры молекул и составляющих их атомов. Химическая связь. Роль теории электронного строения атомов. Валентные электроны и валентные возможности атомов.

16. Ионная теория Косселя. Роль октетной электронной конфигурации. Электровалентность.

17. Роль электронной пары в образовании химической связи. Электронная теория химической связи Льюиса-Лэнгмюра. Роль неспаренных электронов. Свободные радикалы. Образование электронных пар. Валентность (ковалентность) по Льюису-Лэнгмюру.

18. Ковалентная связь. Полярные и неполярные молекулы. Полярность связи. Эффективный заряд. Диполь. Дипольный момент двухатомной молекулы. Ионная связь.

19. Механизмы образования ковалентной связи. Ковалентность. Основные и возбужденные состояния атомов. Промотирование электронов.

20. Перекрывание АО. s-связь. Валентные углы. p- и d-связь.

21. Строение молекул. ОВЭП (Джиллеспи). Химическое строение молекул. Центральный и периферические атомы (лиганды). Координационное число. Представление о локализованных валентных электронных парах (ЛВЭП). Валентные связанные (ВСЭП) и неподеленные (ВНЭП) электронные пары. Стерическое число (СЧ). Формы правильных симплексов для различных СЧ. Факторы, влияющие на величины валентных углов: взаимное отталкивание ВСЭП и ВНЭП, кратность связи, соотношение электроотрицательностей атомов и их размеры. Дипольные моменты молекул.

22. Электронное строение молекул. Валентные схемы. Гибридизация АО.

23. МВС. Описание химической связи в молекуле водорода Хайтлером и Лондоном. Обменное взаимодействие. Потенциальные кривые. Эффективный заряд атомного ядра. Направленность и насыщаемость ковалентной связи. Ограниченность МВС.

24. ММО. МО-ЛКАО. Плотность перекрывания АО. Интеграл перекрывания. Связывающие (СМО), несвязывающие (НМО) и разрыхляющие (РМО) МО.

25. Энергетические диаграммы (электронно-графические структуры) молекулярных систем. Порядок связи. Магнитные свойства. Магнитный момент.

26. Химическая связь в атомных кристаллах. Представление о зонной теории. Валентная зона, зона проводимости, запрещенная зона. Металлы, полупроводники, диэлектрики.

27. Межмолекулярные взаимодействия (ММВ). Силы Ван-дер-Ваальса. Потенциальные кривые Леннарда-Джонса. Типы межмолекулярных взаимодействий. Эффекты Кеезома, Дебая и Лондона.

28. Водородная связь, межмолекулярная и внутримолекулярная. Особое положение и значение водородной связи.

29. Представление о химической термодинамике. Первый закон термодинамики. Термохимия. Закон Гесса и его применения. Энтальпийные диаграммы. Энергии связей.

30. Второй и третий законы термодинамики. Энтропия.

31. Определение направления самопроизвольного протекания и движущей силы химических процессов. Энергия Гиббса (свободная энтальпия) и ее составляющие.

32. Обратимые и необратимые реакции. Химическое равновесие. Активность. Константа равновесия, зависимость от температуры. Принцип Ле Шателье-Брауна.

33. Представление о химической кинетике. Скорость химической реакции, средняя и истинная. Формальная кинетика. Основной закон химической кинетики. Кинетические уравнения. Константа скорости, физический смысл. Порядок реакции (частный и общий). Кинетический аспект химического равновесия.

34. Зависимость скорости реакции от температуры. Представление о теории абсолютных скоростей реакций. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Предэкспоненциальный множитель, физический смысл. Правило Вант-Гоффа. Температурный коэффициент.

35. Представление о катализе. Катализ гомогенный и гетерогенный. Автокатализ. Применения катализа. Ингибирование.

36. Кислородные и водородные соединения. Оксиды и их гидратные формы. Кислоты и основания. Соли, классификация. Генетическая связь между классами неорганических соединений, способы получения, свойства.

37. Коллигативные свойства растворов. Законы Рауля. Конденсированное состояние вещества. Фазовые диаграммы. Диаграмма состояния воды. Эбуллиоскопическая и криоскопическая константы, физический смысл и размерность. Осмос, движущая сила. Осмотическое давление. Правило Вант-Гоффа. Обратный осмос. Методы определения молекулярных масс.

38. Растворы электролитов. Электролитическая диссоциация. Изотонический коэффициент. Физико-химическая теория растворов. Диэлектрическая проницаемость растворителя. Степень электролитической диссоциации, связь с изотоническим коэффициентом. Классификация электролитов по силе. Кажущаяся степень диссоциации. Активность (Льюис). Коэффициент активности. Понятие о теории Дебая-Хюккеля. Ионная сила. Солевой эффект.

39. Кислоты и основания. Кислотно-основные реакции. Протолитическая теория Бренстеда-Лаури. Протолитические превращения в растворах электролитов. Сопряженные протолитические пары кислота/основание. Теория Лукса – Флуда. Теория Усановича. Электронная теория кислотно-основных реакций Льюиса. Теория ЖМКО (Пирсон).

40. Химические равновесия в водных растворах слабых электролитов. Закон разбавлений Оствальда. Диссоциация (ионизация) воды (автопротолиз). Ионное произведение воды. Водородный и гидроксидный показатели.

41. Буферные растворы, их действие. Уравнение Хендерсона-Хассельбальха. Буферная емкость.

42. Гетерогенные равновесия. Произведение растворимости и растворимость. Смещение равновесия осадок Û насыщенный раствор.

43. Ионные реакции обмена в растворах электролитов. Правило Бертолле. Смещение равновесия в реакциях обмена. Разрушение комплексов и растворение осадков.

44. Кислотно-основные взаимодействия, гидролиз солей как частный случай протолитических превращений в водных растворах электролитов. Константа и степень гидролиза.

45. Окислительно-восстановительные реакции (ОВР). Степень окисления (электрохимическая валентность). Окисление и восстановление. Окислители и восстановители. Классификация ОВР. Составление уравнений ОВР.

46. Электрохимические процессы. Электродный потенциал. Число Фарадея. Уравнение Нернста. Водородный электрод. Ряд напряжений.

47. Электролиз растворов и расплавов. Электролитическое рафинирование металлов. Коррозия металлов и борьба с ней.

48. Окислительно-восстановительные потенциалы. Уравнение Нернста. Таблица стандартных окислительно-восстановительных потенциалов, выводы из нее. Направление протекания ОВР. Константа равновесия окислительно-восстановительного процесса.

49. Вольт-эквивалент. Диаграммы Латимера. Диаграммы Фроста. Сопоставление окислительно-восстановительных свойств и устойчивости соединений элементов в разных степенях окисления.

50. рН-зависимые окислительно-восстановительные потенциалы. Диаграммы Пурбэ.

51. Координационная теория Вернера. Комплексообразователь. Лиганды, дентатность. Координационное число. Внутренняя и внешняя сферы комплекса. Классификация, номенклатура и изомерия комплексных соединений.

52. Диссоциация комплексных соединений (КС) в водных растворах. Константы нестойкости и устойчивости, ступенчатые и общие. Образование и разрушение КС: термодинамика и кинетика.

53. Химическая связь в КС с позиций метода валентных связей (МВС). Координационная связь, механизм образования. Донорно-акцепторная и дативная связь. Геометрическая форма комплекса. Типы гибридизации валентных орбиталей комплексообразователя. Спектрохимический ряд лигандов. Магнитные свойства комплексов. Факторы, определяющие устойчивость комплекса. Комплексы внутри- и внешнеорбитальные, низко- и высокоспиновые, инертные и лабильные. Кинетика и механизмы химических реакций комплексных соединений.

54. Теория кристаллического поля (ТКП). Расщепление d-орбиталей комплексообразователя в октаэдрическом и тетраэдрическом лигандном поле. Факторы, определяющие энергию расщепления. Образование спин-спаренных и спин-свободных комплексов. Энергия стабилизации кристаллическим полем (ЭСКП). Окраска комплексов. Химическая связь в КС с позиций метода молекулярных орбиталей (ММО).

55. Периодическая система элементов Д.И.Менделеева как основа химической систематики. Структура периодической системы, связь со строением атомов. Типические (по Менделееву) элементы. Общие закономерности и аномалии в изменении свойств элементов и их соединений. Степени окисления. Правило четности. Вторичная периодичность. Диагональное сходство. Горизонтальные и вертикальные аналогии. Внутренняя периодичность.

56. Инертные газы, строение, свойства. Химия фтор- и кислородсодержащих соединений ксенона. Представление об описании многоцентровых химических связей в теории гипервалентных связей.

57. Водород. Положение в периодической системе. Простое вещество. Химические свойства. Значение водородной связи.

58. Галогены, общая характеристика. Особенности фтора. Галогеноводороды: устойчивость, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства, способ получения. Галогениды, химическая связь, гидролиз.

59. Кислородсодержащие соединения галогенов, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства. Хлорная известь. Бертолетова соль.

60. Халькогены, общая характеристика. Простые вещества, строение и свойства. Катенация.

61. Халькогеноводороды: строение, устойчивость, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства. Халькогениды, химическая связь. Оксиды и сульфиды. Ангидриды и тиоангидриды. Тиосоли. Пероксосоединения. Полисульфиды.

62. Кислородсодержащие соединения серы. Сернистый ангидрид и сернистая кислота, окислительно-восстановительная двойственность. Тионилхлорид, получение, свойства, применение.

63. Тиосерная кислота и ее соли, строение и свойства. Серные гомоцепи. Политионовые кислоты и их соли.

64. Серный ангидрид и серная кислота. Фтор- и хлорсульфоновая кислоты. Сульфурилхлорид. Полисерные кислоты и их соли.

65. Пниктогены, общая характеристика. Азот, основные валентные состояния, окислительно-восстановительные превращения. Строение молекулы и особенности химии азота.

66. Азот в природе. Физико-химические аспекты проблемы связанного азота: термодинамика и кинетика. Особенности термодинамики и кинетики химической реакции синтеза аммиака из простых веществ. Получение и очистка азота. Ректификация воздуха.

67. Сравнение простых веществ, образованных элементами - пниктогенами: строение молекул, реакционная способность. Фосфор, основные валентные состояния, устойчивость, окислительно-восстановительные превращения, сравнение с азотом.

68. Пниктогеноводороды: строение, свойства, комплексующее действие. Аммиак и фосфин: устойчивость, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства. Соли аммония и фосфония, устойчивость.

69. Обзор водородных соединений азота. Гидразин, сравнение с пероксидом водорода и аммиаком, кислотность, устойчивость, свойства, производные. Гидроксиламин, сравнение с пероксидом водорода, аммиаком и гидразином, устойчивость, свойства, производные. Азотистоводородная кислота и ее соли.

70. Кислородные соединения азота, окислительно-восстановительные реакции, комплексы. Азотистая кислота и ее соли, строение, окислительно-восстановительная двойственность. Азотная кислота и ее соли, характер восстановления.

71. Соединения фосфора с водородом и кислородом, устойчивость. Оксиды фосфора. Фосфорноватистая кислота и гипофосфиты. Фосфористая кислота, таутомерия, производные. Фосфорные кислоты и их производные.

72. Кислородсодержащие соединения мышьяка, сурьмы и висмута, оксо- и гидроксоформы. Сравнение устойчивости, кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств соединений пниктогенов.

73. Соединения мышьяка, сурьмы и висмута с серой и галогенами, гидролиз. Тиосоли.

74. Подгруппа углерода, общая характеристика. Простые вещества, строение и свойства, особенности кристаллического состояния. Полиморфизм. Искусственные алмазы. Особенности химии углерода. Углеродные гомоцепи. Представление об органической химии. Карбиды.

75. Оксиды углерода, строение молекул, свойства. Угольная кислота и ее соли. Временная жесткость воды.

76. Особенности химии кремния, сравнение с углеродом. Силициды, сравнение с карбидами. Силаны и алканы, сравнение устойчивости, отношение к воде, окислительно-восстановительные свойства.

77. Кремниевый ангидрид, сравнение с угольным, свойства. Кремниевые кислоты и их соли. Силикаты и карбонаты, особенности гидролиза. Золи и гели кремниевых кислот. Силикагель. Особенности аморфного кремнезема и силикатов.

78. Кремний в природе. Алюмосиликаты. Цеолиты. Керамика. Цемент. Вяжущие вещества. Стекла. Стеклообразное состояние вещества. Кремнийорганические соединения. Силанолы. Силоксаны. Силиконы.

79. Германий, олово, свинец, основные соединения, сравнение их устойчивости кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств. Соединения элементов подгруппы углерода с галогенами, гидролиз.

80. Подгруппа бора, общая характеристика, сравнение с РЗЭ. Бор, координационные числа, особенности их стабилизации. Химия бора. Соединения с металлами, водородом, галогенами и кислородом, устойчивость, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства.

81. Борный ангидрид, борные кислоты и их производные, сравнение с аналогичными соединениями кремния. Бура: состав, строение, гидролиз. Применение соединений бора в химическом анализе. Особенности качественного и количественного анализа соединений бора.

82. Химия алюминия. Оксид алюминия и его роль. Кислотно-основные свойства соединений алюминия. Гидролиз солей. Полиядерные комплексы. Гелеобразование, сравнение с соединениями кремния. Алюминий в природе.

83. Галлий, индий и таллий, сравнение с РЗЭ. Особенности химии таллия, токсикология.

84. Оксосоединения 3р-элементов. Элемент-кислородные гетероцепи, устойчивость, оксополисоединения. Окислительно-восстановительные свойства оксосоединений 3р-элементов.

85. Щелочные металлы, общая характеристика. Простые вещества, свойства. Кислородные соединения. Диагональное сходство (литий-магний).

86. Подгруппа бериллия, общая характеристика, диагональное сходство, химическая связь в соединениях, сравнение со щелочными металлами. Оксиды, гидроксиды, их производные, кислотно-основные свойства. Комплексообразование. Разделение, выделение и очистка соединений, химический анализ. Жесткость воды, определение, способы устранения.

87. Особенности строения атомов переходных элементов, сравнение с непереходными. Изменение атомных радиусов и свойств в рядах и подгруппах переходных элементов. d- и f- сжатие. Комплексообразующая способность переходных элементов. Закономерности в изменении характерных степеней окисления переходных элементов в рядах и подгруппах, основные тенденции. Изменение устойчивости, окислительно-восстановительных и кислотно-основных свойств кислородных соединений переходных элементов и их производных.

88. РЗЭ. Общая характеристика. Лантаноиды и актиноиды, строение атома, свойства, внутренняя периодичность. Подгруппы титана и ванадия, общая характеристика.

89. Подгруппа хрома, общая характеристика. Простые вещества, кристаллическая структура, свойства. Хром, комплексные соединения, строение, значение. Гидратная изомерия. Кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства соединений хрома (II), (III) и (VI). Полисоединения. Пероксосоединения хрома. Аналитические реакции элементов подгруппы хрома. Сравнение устойчивости, окислительно-восстановительных и кислотно-основных свойств высших кислородных соединений элементов подгруппы хрома.

90. Подгруппа марганца, общая характеристика. Кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства соединений марганца (II), (III), (IV), (VI) и (VII). Окислительно-восстановительные превращения соединений марганца в различных средах, аналитические признаки и реакции. Сравнение комплексообразующей способности марганца и хрома. Сравнение устойчивости, кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств высших кислородных соединений элементов подгруппы марганца.

91. Железо, кобальт, никель. Толкование горизонтальных аналогий. Основные валентные состояния железа, кобальта и никеля, взаимные переходы между ними. Комплексные соединения, их значение, координационные числа, строение, сравнительная устойчивость, образование и разрушение, окислительно-восстановительные превращения и смена лигандного окружения, аналитические реакции.

92. Железо, кобальт, никель. Простые вещества, кристаллическая структура, свойства. Геохимическая характеристика железа, кобальта и никеля. Сплавы железа с углеродом. Фазовая диаграмма железо – углерод. Чугуны. Стали. Принципы легирования. Коррозия и борьба с ней. Современное состояние черной металлургии.

93. Устойчивость, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства соединений железа (II), (III) и (VI). Соли, ферриты, гидролиз. Ферраты. Сравнение кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств соединений двухвалентных и трехвалентных железа, кобальта и никеля.

94. Карбонилы переходных металлов, строение, свойства. Понятие о кластерах. Карбонильная очистка металлов. Ферроцен, получение, строение, свойства. Дибензолхром, строение. Комплексы переходных металлов с органическими лигандами.

95. Платиновые металлы и их комплексы. Кинетика и механизмы химических реакций комплексных соединений платиновых металлов. Сравнение химии железа, кобальта и никеля с химией платиновых металлов.

96. Подгруппа меди, общая характеристика, сравнение со щелочными металлами. Простые вещества, электрохимическая активность, свойства, применение. Переработка природного сырья. Основные валентные состояния, взаимные переходы между ними.

97. Cоединения одновалентных меди, серебра и золота, устойчивость, комплексы, строение, свойства. Аналитические реакции на альдегиды: реакции Фелинга и серебряного зеркала.

98. Соединения меди (II), сравнение с соединениями меди (I). Комплексные соединения, строение, свойства. Эффект Яна-Теллера. Аналитические реакции. Йодометрическое определение меди в водных растворах.

99. Химия серебра. Основные соединения. Серебрение. Галогенсеребряная фотография. Переработка серебряных отходов.

100. Химия золота. Принципы металлургии. Основные валентные состояния, взаимные переходы между ними. Кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства соединений золота. Комплексные соединения золота.

101. Подгруппа цинка, общая характеристика, сравнение со щелочноземельными металлами, химическая связь в соединениях. Простые вещества, электрохимическая активность, свойства, применение. Амальгамы. Токсикология цинка, кадмия и ртути. Техника безопасности при работе с цинком, кадмием, ртутью и их соединениями. Экологические проблемы загрязнения окружающей среды соединениями тяжелых металлов. Геохимическая характеристика цинка, кадмия и ртути. Переработка руд цинка, кадмия и ртути. Разделение, выделение и очистка металлов.

102. Оксид и гидроксид цинка, кислотно-основные свойства. Соли цинка, гидролиз. Цинкаты. Комплексные соединения цинка, строение, свойства.

103. Оксид и гидроксид кадмия, кислотно-основные свойства, сравнение с соединениями цинка. Комплексные соединения кадмия, строение, сравнение с соединениями цинка. Автокомплексообразование.

104. Химия ртути. Валентные состояния ртути, взаимные переходы между ними, особенности строения, природа химической связи.

105. Соединения ртути, свойства, применение. Сулема. Каломель.

106. Комплексные соединения ртути, координационные числа, сравнение с соединениями цинка и кадмия. Амидные производные ртути. Основание Миллона. Реакция Несслера.

107. Халькогениды переходных металлов, свойства, применение. Роль сульфидов в химическом анализе.

108. Обзор химии 3d-элементов. Сравнение кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств соединений двухвалентных хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, меди и цинка.

109. Качественный химический анализ неорганических веществ, методы, этапы подготовки. Дробный и систематический анализы водных растворов неорганических соединений. Аналитические группы, принципы классификации. Групповые реагенты.