ЗАНЯТИЕ № 14 (6 час

ЗАНЯТИЕ № 14 (6 час.)
Тема 21. Химические элементы, их классификация
Тема 22. Человек и биосфера
Тема 23. Общая характеристика s-элементов. Водород и его соединения.
ЦЕЛЬ:
-  Трактовать изменение величин атомных радиусов, энергии ионизации, электроотрицательности s-элементов и восстановительных свойств простых веществ с ростом их атомного номера.
- Объяснять жесткость воды и методы ее устранения.
 -Трактовать окислительно-восстановительную двойственность водород пероксида.
Профессиональная ориентация студентов
Водород как восстановитель применяется в фармацевтическом и токсикологическом анализе. Важнейшей и самой распространенной соединением водорода является вода. Вода играет особую роль в различных процессах жизнедеятельности человека.
Методика выполнения практической работы.
Тема 23. Общая характеристика s-элементов. Водород и его соединения.
Приборы и реактивы: штативы с пробирками, пипетки, шпатели, газоотводная трубка с пробкой, стеклянные палочки. Растворы хлоридная кислота (2н), калий перманганата (0,5 н), серная кислота (75%) (4 н), феррум (III) хлорид, калий роданид (0,01 н), КОН (2 н), цинк (гранулированный ), алюминий (гранулированный), CuO (порошок).
Работа 1. Получение водорода при взаимодействии цинка и кислоты.
В пробирку помещают 5 мл 2н раствора соляной кислоты и кусок цинка. Закрывают пробирку пробкой с газоотводной трубкой (кончик трубки должен быть оттянутым) (рис.1.). Когда реакция в пробирке пойдет достаточно энергично, поднести к кончику газоотводной трубки зажженную спичку и поджечь газ, который выделяется.
Написать уравнение реакции получения водорода. Что является окислителем в данном процессе? Можно для получения водорода из соляной кислоты заменить цинк другим металлом? Можно получить водород при взаимодействии цинка и разбавленной серной кислоты, концентрированной серной кислоты? Написать уравнения.
Работа 2. Получение водорода при взаимодействии алюминия и щелочи.
В цилиндрическую пробирку поместить 5 капель 2 н раствора едкого калия и кусочек алюминия. Закрыть отверстие пробирки пробкой с газоотводной трубкой (рис.1). Поджечь газ, выделившийся у конца газоотводной трубки. Написать уравнение реакции взаимодействия алюминия со щелочью в присутствии воды с образованием водорода и тетрагидроксоалюмината калия.

Рис. 1. Прибор для получения водорода
Работа 3. Восстановительные свойства молекулярного и атомарного водорода.
В пробирку поместить 3-4 капли 0,5 н раствора калий перманганата и 2 капли 75% серной кислоты. Во вторую пробирку поместить 3-4 капли 0,5 н раствора феррум (III) хлорида, 2 капли кислоты и 1 каплю 0,01 н раствора аммоний или калий роданида. В каждую пробирку через раствор пропустить водород (рис 2.). Изменяется ли окраска растворов? Какой газ выделяется в пробирках? Что происходит в пробирке с раствором калий перманганата при действии молекулярного и атомарного (в момент выделения) водорода? Написать уравнение реакции восстановления калий перманганата водородом в кислой среде. Что происходит в пробирке с раствором железа (III) хлорида при действии молекулярного и атомарного водорода? Написать уравнение реакции. Чем объясняется различие в восстановительных свойствах молекулярного и атомарного водорода?

 Рис. 2. Прибор для добывания водорода.
Работа 4. Восстановление водородом оксида меди (II)
Закрепить микро колбочку в штативе (рис.3) и наполнить ее на 2/3 объема 4 н серной кислотой. В сгиб газоотводной трубки поместить 1 микрошпатель порошка CuO. Бросить в микроколбу кусочек цинка и закрыть ее пробкой с газоотводной трубкой. Через 1-2 мин., Когда воздух витисниться водородом нагреть изгиб трубки с оксидом меди (II) на слабом огне. По какой внешнему признаку можно установить, что оксид меди превратился в металлическую медь? Написать уравнение реакции.

Рис.3. Прибор для проведения восстановления водородом CuO.
1. оксид меди (II);
2. пробка с изогнутой стеклянной трубкой;
3. круглодонная колба.
Программа самоподготовки
Тема 21. Химические элементы, их классификация
Понятие о химических элементах, их классификация по происхождению, химическими свойствами, строением внешнего энергетического уровня, распространением в природе, значению для организма. Классификация биоэлементов, их содержание в организме. Связь физико-химических параметров элементов с их положением в периодической системе и содержанием в организме.
Тема 22. Человек и биосфера
Учение Вернадского о биосфере и биогеохимии. Понятие о миграции химических элементов. Связь эндемических заболеваний с особенностями биогеохимических провинций.
Человек и биосфера. Ноосфера. Технический прогресс и экология.
Тема 23. Водород и его соединения
Общая характеристика элемента. Особенности положения в ПСЭ. Водород как простое вещество. Особенности поведения водорода в соединениях с сильно-и слабополярнимы связями. Ионы водорода и гидроксония. Реакции водорода с кислородом, галогенами, металлами, оксидами. Характеристика и реакционная способность связи водорода с другими распространенными элементами.
Вода как важное соединение водорода, его физические и химические свойства. Аквакомплексов и кристаллогидраты. Дистиллированная, очищенная и апирогенная вода, получения и применения в фармации. Природные воды, экологические загрязнения воды, типы минеральных вод.
Пероксид водорода. Строение молекулы, получение, кислотно-основные и окислительно-восстановительные характеристики, использования в медицине и фармации.
Образцы тестовых заданий и ситуационных задач.
1. Одна из классификаций химических элементов основывается на строении их электронных оболочек. Согласно ей все элементы можно разделить на s-, p-, d-и f-элементы. Какие из приведенных элементов принадлежат к s-элементам?
* A. K, Ca, Ba
B. S, P, Cl
C. Be, Mg, S
D. Mn, Br, Mo
E. P, S, Cr
2. Вода с высокой жесткостью непригодна для использования в фармацевтической промышленности. Какие из приведенных веществ можно использовать с целью смягчения воды?
* A. Na₂CO₃, NaOH
B. CaCO₃, Ca(OH)₂
C. Na₃PO₄, CaCl₂
D. MgSO₄, H₂SO₄
E. Na₂CO₃, NaCl
3. Водород применяют в хроматографическом анализе фармпрепаратов. Какую из приведенных реакций используют в лаборатории для его получения:
* A.  ZnCl₂ + H₂®Zn + 2HCl
B.  CO + H₂®C + H₂O
C.  CO₂ + 4H₂®CH₄ + 2H₂O
D.  Fe₃O₄ + H₂®Fe + H₂O
E.  C + 2H₂®CH₄
1. Назовите общие свойства металлов, а также укажите их расположение в ПС Д.И. Менделеева.
2. Оксиды каких из перечисленных металлов:

а) восстанавливаются до металла водородом;
  б) разлагаются при нагревании.
Перечень металлов: Cd, Ca, Pd, Ni, Al, Ag, Cu, Na, Pt, Bi, Mg, Au.
3. Как изменяются атомные радиусы в металлов в пределах группы и периода? Ответ обоснуйте.
4. Назовите макро- и микроэлементы. Какие болезни развиваются при недостатке Ca, K, Fe?
5. Объясните, почему Д.И. Менделеев размещал водород в первой и в седьмой группах периодической ситемы.
6. Для наполнения  аэростатов в полевых условиях иногда пользуются взаимодействием гидрида кальция с водой. Сколько килограммов гидрида кальция необходимо потратить для наполнения  аэростата объемом 500м³ (считая условия нормальными)? Сколько необходимо для этого цинка и серной кислоты?
7. Допишите уравнение реакции и назовите продукты:
a) Ca + H₂ → б) H₂ + O₂ → в) H₂ + S → г) H₂ + N₂ → д) H₂ + F₂ →; е) H₂ + I₂ →.
8. Для получения водорода в лаборатории взяли 250 г раствора H₂SO₄. После того. Как вся кислота была потрачена, объем водорода который выделился был 6,15 л. (Измерения проводили при 27 ° С и давлении 1000 кПа). Определите массовую долю серной кислоты.
9. Допишите уравнения реакций:
а) H₂ + CuO →
б) H₂ + Ag₂SO₄ →
в) H₂ + Na₂SO₄ →
г) H₂ + BCl₃ →
д) H₂ + C + N₂ →
е) NaH + H + →
є) H₂ + WO₃ →
ж) H₂ + Li →
10. Какой с.о. имеет водород в гидридах? Как они классифицируются? Приведите примеры. Какой реакции можно получить гидрид лития? Напишите эту реакцию, а также реакцию взаимодействия гидрида лития с водой.
11. Изобразите пространственное строение молекулы воды. Покажите образования водородных связей. В каком состоянии гибридизации находится атом Кислорода. Ответ обоснуй с помощью электронно-графических формул.
12. С помощью уравнений реакций докажите, что вода является:
а) слабым электролитом;
б) амфотерным соединением.
13. Допишите уравнения реакций:
 а) CaH₂ + H₂O →;
б) Ca₃P₂ + H₂O →;
в) CaC₂ + H₂O →;
г) Ca₃N₂ + H₂O →;
д) CuSO₄ + H₂O →;
е) Na + H₂O →;
е) Fe + H₂O →;
ж) F₂ + H₂O →;
з) Cl₂ + H₂O →.
14. Назовите аномалии воды и объясните их.
15. Предложите реакции получения пероксида водорода гидролизом оксида бария и пероксомоносульфатнои кислоты.
16. Написать уравнение реакции взаимодействия Н₂О₂ с:
а) йодидом калия в присутствии соляной кислоты;
б) хлором;
в) сульфидом свинца с образованием сульфата свинца;
г) разложения при нагревании;
д) восстановление калий перманганата в кислой среде.
Окислителем или восстановителем является пероксид водорода в каждой реакции?
Студент должен знать:
1. Химические свойства водорода и его соединений.
Студент должен уметь:
1. Добывать водород
Источники информации:
а) Основные:
1. Левитин Е.Я., Бризицька А.М., Клюева Р.Г. Общая и неорганическая химия. - М.: книга, 2003. - 464 с.
2. Романова Н.В. Общая и неорганическая химия: Учебник. Для студ. высш. уч. закл. -ВТФ «Перун», 2004. - 480 с.
3. Рейтер Л.Г. Степаненко А.Н., Басов В.П. Теоретические разделы общей химии: Учебное пособие. - К.: Каравелла, 2003. - 344 с.
4. Ахметов Н.С. Общая и Неорганическая химия. - М.: Высшая шк., 2003. - 743 с.
5. Общая и неорганическая химия: В 2-х ч. / О.М.Степаненко, Л.Г.Рейтер, В.М.Ледовских, С.В.Иванов. - М.: Пед. Пресса, 2002. - Ч. И. - 520 с.
6. Каличак Я.М., Кинжибало В.В., Котур Б.Я. и др.. Химия. Задачи, упражнения, тесты: Учебное пособие. - М.: Мир, 2001. - 176 с.
7. Государственная Фармакопея Украины / Государственное предприятие «Научно-экспертный фармакопейный центр». - 1-е изд. - М.: РИРЕГ, 2001. - 556 с.
8. www.tdmu.edu.te.ua / education.php.
б) Дополнительные:
1. В. Гомонай, С. Мильович бионеорганической химии. - Ужгород: ОАО «Патент», 2006. - 200 с.
2. Телегус В.С., Бодак О.И., Заречнюк А.С., Кинжибало В.В. Основы общей химии - Под ред. В.С. Телегуса: Учебник - М.: Мир, 2000 - 424 с.
3. Ершов Ю.А. Попков А.С. Берлянд А.З. Книжник А.З. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. - М.: Высш. шк., 2000. - 560 с.

Автор: к.х.н., доц. Демид А.Е.

Обсуждены и утверждены на заседании кафедры
_____________ 2013 протокол № ___

Пересмотрены на заседании кафедры
_____________ 20__ г. протокол № ___