Программа изучения химии в X и XI классах

Докт.хим.наук С.С.Бердоносов, канд.хим.наук С.С.Чуранов, канд.хим.наук А.Н.Григорьев, канд.хим.наук Н.А.Добрынина, канд.хим.наук Н.Б.Казеннова, канд.хим.наук Г.Н.Куприянова, канд.хим.наук И.В.Морозов, канд.хим.наук Г.В.Прохорова

ОБЪЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Приведенная ниже программа рассчитана на двухгодичное об­учение учащихся в 1—х и 11-х классах средней школы. Предполагается, что учащийся, который ранее два года изучал химию в соответствии с базовой школьной программой, намерен углубить и расширить знания этого предмета и в дальнейшем собирается продолжить свое химическое образование и по состоянию здоровья может стать химиком. Программа ставит своей целью дать учащимся углубленные знания о химической науке и основам некоторых химических производств, привить учащимся навыки безопасного проведения типичных химических экспериментов, воспитать у учащихся навык самостоятельной работы с наиболее распространенной химической литературой, химическими справочниками и энциклопедиями.

Главная задача программы состоит в том, чтобы обеспечить у учащихся после ее усвоения достаточно высокий уровень химических знаний, который в дальнейшем позволит успешно изучать химию в вузе. Представление о "достаточно высоком уровне", конечно же, всегда условно. Поэтому авторы при составлении программы опирались не только на различные методические и учебные материалы, опубликованные в отечественной и зарубежной литературе (программы аналогичных курсов, учебники, учебные пособия и т. д.), но и на собственный эмпирический опыт (как преподавательский, так и научно-исследовательский), на свое понимание задач современной химии, ее важнейших проблем и экспериментальных возможностей.

Еще одна задача, которую призвана решить данная программа, состоит в следующем. Как показывает многолетний опыт, учащиеся, поступающие в химические классы, имеют весьма различную подготовку по химии (как и по физике, математике, другим дисциплинам). Поэтому возникает проблема выравнивания уровня химической подготовки этих учащихся, что и призвана решить данная программа. Она составлена таким образом, чтобы дать возможность всем старательным учащимся химических классов как можно скорее выйти на требуемый уровень.

Наконец, у программы есть и еще одна задача. Многие учащиеся, поступившие в химический класс, часто имеют неверное представление о соотношении эмпирических и неэмпирических знаний в химии, о соотношении химии и других естественных дисциплин, а также математики. Очевидно, что при современной практически сплошной математизации химии, широком внедрении в химию различных физических методов, тесном переплетении химии и биологии с самого начала обучения химии важное внимание должно уделяться и этим дисциплинам. Программа призвана продемонстрировать тесную взаимосвязь химии с указанными дисциплинами.

Существенная проблема при изучении химии в химических классах, выпускники которых будут продолжать свое образование в химическом вузе, состоит в том, чтобы избежать механического перенесения в среднюю школу вузовского материала. Существует довольно большой соблазн расширить школьную химическую программу, сделать ее интереснее за счет включения разделов вузовских учебников. Такое расширение может, однако, привести к последующему падению интереса к изучению химии уже студентов-химиков (у них складывается впечатление, что "это мы уже проходили, это мы знаем"). Казалось бы, возможное решение проблемы состоит в том, чтобы соответственно изменить программу изучения химии в вузе. Однако это нереально. Учащиеся после завершения школьного обучения поступают в разные вузы, к тому же в одном и том же химическом вузе при низком конкурсе абитуриентов, который наблюдается в последние 10-15 лет, уровень студентов весьма различен, и, при слабой материальной оснащенности вузов, создание с 1-го курса специальных программ пока оказывается не более чем благим намерением. Поэтому рассмотренная программа составлена таким образом, чтобы повторения вузовских программ в ней были минимальны.

Построение курса следующее: 1-ый год обучения отводится повторению пройденного ранее, овладению основами общей химии (первое полугодие) и основами неорганической химии (второе полугодие). Первые три четверти второго года обучения отведены изучению основ органической химии, последняя четверть общему повторению пройденного. Предполагается, что учащийся сдает зачет в конце первого полугодия 1-го года обучения по курсу "Введение в общую химию", в конце 1-го года — экзамен по пройденному, в конце второго года обучения — экзамен по всему курсу химии. Между 1-ым и 2-ым годом обучения учащийся получает подготовку по основам химического анализа (в рамках производственной практики).

Для проведения занятий выбрана лекционно-семинарская система, причем семинары и практические занятия проводятся с группами учащихся не более 12-13 человек. Все уроки по химии в школе сдвоены (каждое лекционное и семинарское занятие продолжается по 2 учебных часа, практическое занятие —4 учебных часа).

Распределение занятий по выделенным на их проведение часам следующее:

Первый год обучения (учебных недель 35, всего за год 245 часов).

1. Лекции, каждая по 2 ч в неделю, всего 45 лекций, 90 ч.

2. Семинары, каждый по 2 ч, всего 35 семинаров, 70 ч.

3. Практические занятия, всего 62 ч.

Второй год обучения (учебных недель 34, всего за год 238 часов).

Занятия в первой-третьей четвертях:

1. Лекции, каждая по 2 ч, всего 34 лекции, 68 ч.

2. Семинары, каждый по 2 ч, 37 семинаров, 74 ч.

3. Практические занятия, всего 60 ч.

Занятия в четвертой четверти:

1.Семинары, каждый по 2 ч, всего 16 семинаров, 32 ч.

2. Экзамен, 4 ч.

На изучение аналитической химии отведены 15 занятий по 4 ч каждое (занятия проводятся в первые три недели июня).

Кроме изучения программного материала, учащиеся участвуют в научных встречах с учеными, инженерами-химиками, готовят выступления(сопровождающиеся демонстрацией опытов) по переходным металлам, пишут рефераты по какой-либо актуальной проблеме химии (например "Мой способ очистки астраханского природного газа от сероводорода"), готовят сочинение на иностранном языке "Я и мой химический класс") на 3-4 страницы из школьной тетради, участвуют в конкурсе "Занимательная задача", участвуют в другой внеклассной химической работе.

Содержащийся в предлагаемой программе материал условно можно подразделить на 2 типа. К первому относится тот, который учащиеся должны усвоить на уровне воспроизведения и активного владения, ко второму — материал, который сообщается на лекциях или семинарах для ознакомления и усвоение которого в дальнейшем не контролируется (в программе этот материал выделен курсивом). Материал второго типа включен в программу для обеспечения цельности изложения.

В программе названия разделов выделены жирным шрифтом. Названия подразделов подчеркнуты. Факультативный (не обязательный) материал выделен курсивом. В перечне демонстраций приведены только важнейшие. Имеется в виду, что на занятиях постоянно используются таблицы, графики, схемы, демонстрируются образцы веществ, химических соединений, о которых идет речь.

*  *  *

Данная программа составлена с учетом опыта преподавания химии в химических классах школы №171 г. Москвы (работает с 1974 г.) и в вечерней двухгодичной школе Юного химика (работала при химическом факультете МГУ в 1970-2003 г.г.). Автор разделов "Введение в химию" и "Введение в неорганическую химию" С.С.Бердоносов, авторы раздела "Введение в органическую химию" С.С.Чуранов и Н.Б.Казеннова, авторы раздела "Работы в практикуме по неорганической химии" А.Н.Григорьев, Н.А.Добрынина, Г.Н.Куприянова, И.В.Морозов, автор раздела "Практикум по аналитической химии" канд.хим.наук Г.В.Прохорова. Общая редакция всей программы выполнена С.С.Бердоносовым.

X класс (всего 245 ч)

I. ВВЕДЕНИЕ В ХИМИЮ

РАЗДЕЛ I. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА

(4 учебные недели)

1. Химический элемент, атом, строение атома. Простое и сложное вещество. Атом. Молекула. Химические элементы, их символы. Атомы. Доказательства реальности атомного строения вещества. Символы химических элементов и нуклидов.

Разграничение понятий "химический элемент" и "простое вещество". Простые и сложные вещества. Вещества с молекулярным и немолекулярным строением. Понятие о молекулах и формульных единицах.

Строение атома. Электронные оболочки и ядра. Состав ядер, нейтроны и протоны. Ядерные силы. Дефект массы. Ядра стабильные и радиоактивные. Альфа-, бета- и гамма-превращения. Нуклиды. Изотопы. Атомная единица массы. Масса отдельных атомов и атомная масса элемента. Химическая неразличимость изотопов. Использование меченых атомов в химических исследованиях.

2.Электронные оболочки атомов. Двойственная природа (дуализм) электрона. Проблема описания поведения электрона в атоме. Приближенность описания состояния электрона в атоме, принцип Гейзенберга. Невозможность указания координаты электрона в атоме и расположения электронных "слоев" в пространстве. Понятие об электронной оболочке, энергетическом уровне, подуровне, электронной орбитали. Спин электрона. Принцип Паули, правило Гунда. Многоэлектронные системы. Порядок заполнения электронами оболочек и уровней.

3. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И.Менделеева. История открытия. Использование Д.И.Менделеевым накопленных ранее знаний о элементах и свойствах веществ. Формулировка закона. Группы и периоды. Строение электронных оболочек атомов и периодическая система элементов Д. И. Менделеева. Историческая и современная нумерация групп. Значение периодического закона и периодической системы Д.И.Менделеева (историческое и современное). Графические представления периодической системы (длинный и короткий варианты).

4. Химическая связь. Разграничение понятий "химическая" и "физическая" (ван-дер-ваальсова) связь, условность разграничения. Два крайних типа химической связи — ионная и ковалентная. Основные особенности ионной связи. Энергия ионизации, сродство к электрону. Типичные особенности свойств ионных соединений. Цикл Габера - Борна. Основные особенности ковалентной связи. Роль неспаренных электронов. Полярная ковалентная связь. Донорно-акцепторная связь. Типичные особенности свойств соединений с ковалентной и полярной ковалентной связью. Краткое понятие о водородной связи. Химическое соединение. Химическая реакция. Сохранение массы при протекании химической реакции.

Различные подходы к описанию химической связи. Простейшее знакомство с методами валентных связей и молекулярных орбиталей. Модель минимальной энергии отталкивания электронных пар около атома (модель Гиллеспи). Основные преимущества и недостатки приближенных методов. Электронные формулы молекул. Формулы, передающие порядок связи атомов в соединении. Составление схем заполнения электронами молекулярных орбиталей двухатомных молекул. Электроотрицательность. Шкала электроотрицательности Л.Полинга.

Демонстрации. Горение сурьмы в хлоре - возникновение химических связей. Иодкрахмальная реакция — отсутствие новых химических связей.

5. Молекулы. Существование веществ с молекулярным строением, особенности их свойств. Молекулярная масса, ее экспериментальное определение. Простейшие и молекулярные формулы. Графическое изображение молекулярных формул. Электронные формулы простейших молекул. Графические и структурные формулы.

Закон Авогадро. Моль, мольный объем. Постоянная Авогадро, способы ее определения. Основные особенности строения газообразных, жидких и твердых веществ. Понятия "газ" и "пар". Кристаллические решетки твердых тел. Элементарные ячейки решеток. Аллотропия и полиморфизм.

Демонстрации. Испарение пахучих веществ: иода, аммиака. Испарение воды, ацетона. Поведение при нагревании поваренной соли и стеариновой кислоты.

РАЗДЕЛ II. ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ. ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

(2 учебные недели)

1. Основы химической кинетики. Понятие о химической системе. Фаза. Гомогенные и гетерогенные химические реакции. Скорость химической реакции. Зависимость скорости химической реакции от природы реагирующих веществ, от концентрации реагентов, от температуры и наличия катализатора. Константа скорости реакции. Краткое понятие о механизме реакции. Элементарная стадия реакции. Порядок реакции. Реакции простые и сложные. Закон действующих масс, условия его применимости. Причины сильной зависимости скоростей большинства реакций от температуры. Энергия активации. Уравнение Аррениуса, правило Вант-Гофа. Понятие об активных молекулах. Диаграмма пути реакции. Гетерогенные реакции. Роль границы раздела фаз и диффузии к границе и от границы в кинетике реакций.

Катализ и катализаторы. Гомогенный и гетерогенный катализ. Активаторы и ингибиторы. Значение катализа в химии, биохимии.

Демонстрации. Реакция образования бурого газа из оксида азота(II) и кислорода воздуха. Образование хлорида аммония при встречной диффузии аммиака и хлороводорода. Разложение пероксида водорода в отсутствие и в присутствии оксида марганца(IV).

2. Тепловые эффекты химических реакций. Реакции эндо- и экзотермические. Знак теплового эффекта. Энтальпия. Закон сохранения энергии при протекании химических реакций. Зависимость тепловых эффектов химических реакций от природы реагирующих веществ, их массы, температуры, аллотропных модификаций и агрегатного состояния. Стандартные условия для записи термохимических уравнений. Закон Гесса. Теплоты образования химических соединений, определение теплот образования по таблицам.

Демонстрации. Растворение в воде серной кислоты, роданида и нитрата аммония.

3. Химическое равновесие. Системы равновесные и неравновесные. Микро- и макрохарактеристики системы. Обратимые и необратимые химические реакции. Динамический характер равновесия. Критерий достижения равновесия. Константа равновесия. Влияние внешних условий на смещение равновесия. Принцип Ле Шателье. Изменение внутренней энергии и упорядоченности расположения частиц при протекании химических реакций. Энтропия. Энергия Гиббса.

Демонстрации. Образование роданида железа при смешивании растворов хлорида железа(III) и роданида аммония. Усиление окраски при добавлении избытка реагентов, ослабление при нагревании. Исчезновение окраски при приливании раствора фторида натрия.

РАЗДЕЛ III. ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ. ПОВЕДЕНИЕ ВЕЩЕСТВ

В РАСТВОРАХ

(6 учебных недель)

1. Растворы. Истинные и коллоидные растворы, взвеси, эмульсии. Отличия растворов от химических соединений. Жидкие и твердые истинные растворы. Соединения переменного состава как твердые растворы.

Водные растворы. Факторы, влияющие на скорость растворения. Растворимость веществ. Зависимость растворимости от температуры, описание этой зависимости с точки зрения принципа Ле Шателье. Тепловые эффекты растворения.

Насыщенный, ненасыщенный и пересыщенный растворы. Способы выражения содержания растворенного вещества в растворе (мольная доля, массовая доля, молярная концентрация, содержание вещества в 1 мл раствора — титр). Растворимость твердых веществ в жидкостях. Растворимость газов, зависимость растворимости газов от давления.

Демонстрации. Растворение в холодной и горячей воде кусков сахара и сахарной пудры. Роль перемешивания. Пересыщенные растворы тиосульфата натрия, их кристаллизация при внесении затравки. Растворение в воде хлороводорода; фонтан в колбе.

2. Электролиты в водных растворах. Экспериментальное обнаружение электропроводности растворов электролитов. Неэлектролиты. Причины появления ионов в растворе в случае растворения ионных соединений и соединений с полярной связью. Степень диссоциации, константа диссоциации. Зависимость степени диссоциации от концентрации растворенного вещества и температуры. Сильные и слабые электролиты. Написание полных и кратких ионных уравнений.

Понятие о ПР. Растворы малорастворимых в воде солей — сильных электролитов. Расчет значений ПР малорастворимых соединений по данным о растворимости. Определение возможности выпадения осадка при смешении растворов реагентов, образующих соединение с низким значением ПР.

Равновесие при диссоциации молекул воды. рН раствора. Ионное произведение воды, его зависимость от температуры. Понятие о рН водного раствора, "рН-ная" и не "рН-ная" области растворов. Связь между концентрацией ионов Н⁺ и рН раствора, переход от [H⁺] к рН и наоборот.

Демонстрации. Испытание электропроводности различных растворов с помощью цепи, включающей последовательно соединенную электрическую лампочку. Наблюдение изменения степени диссоциации уксусной кислоты при ее разбавлении водой. Образование осадка сульфата бария при смешении растворов различных реагентов, содержащих ионы Ba²⁺ и SO₄^2-. Демонстрация индикаторной бумаги и рН-метра.

3. Кислоты и основания. Диссоциация в воде кислот и оснований. Сильные и слабые кислоты и основания. Вывод о силе кислородсодержащей кислоты на основе анализа ее формулы. Диссоциация многоосновных кислот и многоосновных оснований. Константа диссоциации. Особенности поведения ионов Н⁺ в водных растворах, ион гидроксония.

Протонная теория кислот и оснований Бренстеда. Теория кислот и оснований Льюиса. Возможные определения понятий "кислота" и "основание". Важнейшие химические свойства кислот и оснований. Реакция нейтрализации как реакция переноса протона. Способы получения кислот и оснований. Амфотерные гидроксиды.

Демонстрации. Демонстрации твердых и жидких кислот, растворов щелочей, реакций кислот и оснований.

4. Соли. Гидролиз солей. Соли средние, кислые и основные. Гидролиз солей в водных растворах. Написание ионно-молекулярных уравнений гидролиза. Гидролиз обратимый и необратимый. Усиление и подавление гидролиза с позиций принципа Ле Шателье. Ступенчатый характер гидролиза многозарядных ионов.

Важнейшие химические свойства солей. Способы получения солей. Различные методы классификации солей.

Демонстрации. Гидролиз в растворах карбоната натрия, хлорида аммония, нитрата свинца. Усиление гидролиза нитрата свинца при подщелачивании раствора и ослабление гидролиза при подкислении раствора. Усиление гидролиза при вливании раствора хлорида железа (III) в кипящую воду.

5. Коллоидные растворы. Получение коллоидных растворов гидроксида железа (III) и кремниевой кислоты. Устойчивость коллоидных растворов. Коагуляция коллоидов. Золи и гели. Коллоидные растворы в биологических объектах, в природе и в технике.

Демонстрации. Получение коллоидных растворов и их коагуляция. Эффект Тиндаля.

6. Оксиды. Возможные определения термина "оксид". Оксиды соле- и несолеобразующие. Подразделение солеобразующих оксидов на основные, кислотные и амфотерные. Изменение свойств оксидов одного элемента в зависимости от степени окисления атомов другого элемента. Типичные свойства оксидов и способы их получения. Применение важнейших оксидов. Пероксиды, отличия свойств пероксидов от свойств оксидов.

Генетическая связь между оксидами, кислотами, основаниями и солями.

Демонстрации. Демонстрации образцов различных оксидов.

РАЗДЕЛ IV. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ.

ХИМИЯ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

(5 учебных недель)

1. Понятие о степени окисления. Методика определения степеней окисления. Разграничение понятий "степень окисления" и "валентность". Реакции, протекающие с изменением степеней окисления участвующих в них атомов, реакции окисления и восстановления. Важнейшие окислители и восстановители.

Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций. Нахождение коэффициентов в этих уравнениях методом электронного и электронно-ионного баланса. Реакции диспропорционирования. Реакции окисления-восстановления в технике, в живых организмах.

2. Электродные потенциалы. Ряд стандартных потенциалов. Стандартные условия. Простейший электрохимический элемент. Электродные полуреакции. Катод и анод электрохимического элемента. Понятие о стандартных потенциалах. Ряд стандартных потенциалов. Зависимость потенциала от концентрации, от температуры.

Демонстрации. Гальванический элемент с различными катодами и анодами. Солевой мостик. Возникновение электрического тока в гальваническом элементе.

3. Электролиз. Процессы при электролизе водных растворов солей хлорида меди, иодида калия, сульфата калия, других кислородсодержащих солей активных металлов, щелочей, растворов кислот (простейшие случаи). Роль кислотности среды при электролизе. Краткое понятие об электролизе с активным анодом. Электролиз расплавов. Использование электролиза в технике для получения и очистки металлов, получения активных неметаллов, создания защитных покрытий.

Демонстрации. Электролиз водных растворов хлорида меди, бромида калия, сульфата калия, хлорида натрия, раствора гидроксида натрия.

II. ВВЕДЕНИЕ В НЕОРГАНИЧЕСКУЮ ХИМИЮ

РАЗДЕЛ I. ХИМИЯ НЕМЕТАЛЛОВ

(10 учебных недель)

1. Водород, вода. История открытия водорода. Распространенность на Земле, в космосе. Характеристика атомов водорода. Двойственное положение водорода в периодической системе. Молекула водорода, ее особенности. Физические свойства водорода. Промышленные и лабораторные методы получения. Важнейшие лабораторные методы очистки. Проблема осушки газов, возможности ее решения в случае водорода. Химические свойства водорода. Гидриды. Применение водорода. Перспективы водородной энергетики.

Вода, строение ее молекул, особенности строения в твердом состоянии. Физические и химические свойства. Очистка воды, водоподготовка. Значение воды в жизни и деятельности человека. Пути сбережения водных ресурсов, проблема нехватки пресной воды.

Пероксид водорода. Особенности строения молекул. Важнейшие физические и химические свойства, области применения.

2. Группа №17 периодической системы ─ галогены. Общая характеристика. Положение в периодической системе элементов. Особенности строения электронных оболочек атомов. Важнейшие степени окисления. Галогены в природе. Важнейшие минералы, содержащие хлор и фтор.

Фтор. История открытия. Характеристика основных особенностей атома и молекулы. Важнейшие физические и химические свойства. Плавиковая кислота, ее главные особенности. Фториды. Применение фтора, плавиковой кислоты и фторида кальция.

Хлор. История открытия. Характеристика атома и молекулы. Важнейшие физические и химические свойства. Получение в промышленности и в лаборатории. Правила безопасного обращения. Методы обнаружения в воздухе лаборатории. Химические свойства. Хлорная вода. Взаимодействие хлора с неметаллами. Хлороводород. Соляная кислота, ее получение, важнейшие свойства, применение. Соли соляной кислоты — хлориды, их применение. Кислородные соединения хлора. Хлорноватистая кислота, гипохлориты, их окислительные свойства. Хлорная известь, получение и важнейшие свойства, применение. Хлористая, хлорноватая и хлорная кислоты, тенденция в изменении их свойств. Реакции хлора с металлами. Применение хлора и его соединений. Качественная реакция на хлорид-ион. Воздействие хлорид-иона на окружающую среду.

Бром. История открытия. Важнейшие физические и химические свойства. Бромоводородная кислота, бромиды. Взаимодействие брома с растворами щелочей. Кислородные соединения брома, броматы. Правила безопасного обращения с бромом.

Иод. История открытия. Физические свойства. Восстановительные  и окислительные химические свойства иода. Иодоводородная кислота, иодиды. Взаимодействие иода с растворами щелочей. Иодная кислота, особенности свойств. Иодкрахмальная реакция и ее практическое использование.

Демонстрации. Получение хлора действием сильных окислителей на концентрированную соляную кислоту. Получение хлороводорода действие серной кислоты на хлорид натрия. Обнаружение хлора в воде с помощью иодкрахмальной индикаторной бумаги. Взаимодействие брома с раствором соды. Взаимодействие раствора иодида калия и раствора сульфата меди (II).

3. Группа №16 периодической системы. Общая характеристика. Особенности строения электронных оболочек атомов. Важнейшие степени окисления. Главные тенденции в изменении химических свойств от кислорода к теллуру.

Кислород. История открытия. Распространенность в природе. Характеристика атома кислорода. Аллотропия кислорода, особенности строения молекул О₂ и О₃. Важнейшие физические свойства кислорода. Кислород как окислитель. Реакции кислорода с простыми и сложными веществами. Получение кислорода в промышленности и лаборатории. Важнейшие методы очистки кислорода. Значение кислорода для жизни и деятельности человека. Применение кислорода в технике.

Озон. Важнейшие физические и химические особенности. Способы получения озона. Ядовитые свойства озона, правила безопасного с ним обращения. Роль озонового слоя в атмосфере; меры, предпринимаемые для его сохранения.

Сера. Распространенность в природе, природные соединения серы. Особенности строения молекул, аллотропия серы. Важнейшие физические. Получение серы в промышленности. Важнейшие химические свойства, реакции серы с металлами и неметаллами. Использование серы в народном хозяйстве.

Соединения серы (+2). Сероводород, его кислотные свойства. Техника безопасного обращения с сероводородом. Сероводород в природе, проблема очистки природного газа от сероводорода. Сульфиды и гидросульфиды.

Соединения серы (+4). Оксид серы (+4), способы получения, важнейшие физические и химические свойства. Очистка промышленных выбросов от сернистого газа, кислотные дожди. Применение оксида серы (+4) и его производных — солей сернистой кислоты (сульфитов и гидросульфитов). Практическое значение гидросульфита кальция. Проблема очистки сточных вод от этого реагента.

Соединения серы (+6). Оксид серы (+6), его важнейшие физические и химические свойства, промышленное производство. Серная кислота, ее важнейшие физические и химические свойства. Правила безопасного обращения. Качественная реакция на сульфат-ион. Взаимодействие с металлами разбавленной и концентрированной серной кислоты. Производство серной кислоты. Контактный метод. Роль контакта-катализатора. Особенности поглощения оксида серы (+6) раствором. Основные области применения серной кислоты. Сульфаты и гидросульфаты. Термическое разложение сульфатов. Олеум, его краткие характеристики.

Демонстрации. Получение кислорода каталитическим разложением пероксида водорода. Горение в чистом кислороде металлов. Обнаружение с помощью иодкрахмальной индикаторной бумаги озона в газе, прошедшем через зону электрического разряда. Горение сероводорода, обнаружение в продуктах горения сернистого газа. Восстановительные свойства оксида серы(+4) в реакции с подкисленным раствором ванадата натрия или аммония. Обугливающее действие серной кислоты, распознавание по этому свойству разбавленных растворов серной кислоты среди других разбавленных растворов кислот.

4. Элементы группы №15 периодической системы. Общая характеристика. Особенности строения электронных оболочек атомов. Возможные степени окисления. Главные тенденции в изменении химических свойств от азота к висмуту.

Азот. История открытия. Распространенность в природе. Характеристика атома азота, особенности строения и свойства молекулы N₂. Важнейшие физические свойства. Получение азота в промышленности и в лаборатории. Важнейшие химические свойства. Нитриды. Соединения азота с водородом, кислородом.

Аммиак. Особенности строения молекул, важнейшие физические свойства. Основные свойства аммиака, их природа. Химические реакции с участием аммиака как основания и как восстановителя. Получение аммиака в промышленности. Оптимальные условия синтеза аммиака. Водный раствор аммиака. Ион аммония и соли аммония, их химические свойства, отношение к нагреванию. Гидролиз иона аммония. Качественное обнаружение иона аммония. Каталитическое и некаталитическое окисление аммиака кислородом.

Кислородные соединения азота. Оксиды азота, их краткая характеристика, строение молекул и химические свойства. Проблема очистки выхлопных газов автомобилей от оксидов азота. Азотистая кислота, нитриты. Азотная кислота, строение молекулы. Важнейшие физические и химические свойства. Дымящая и концентрированная азотная кислота. Окислительные свойства азотной кислоты. Особенности взаимодействия азотной кислоты с металлом. Важнейшие методы промышленного производства азотной кислоты. Соли азотной кислоты — нитраты. Термическое разложение нитратов.

Азотные удобрения. Важнейшие жидкие и твердые азотные удобрения.

Фосфор. История открытия. Природные соединения фосфора. Аллотропия фосфора. Особенности строения и свойств белого и красного фосфора. Свечение белого фосфора при окислении кислородом. Правила безопасного обращения с белым фосфором. Реакции фосфора с металлами и неметаллами. Фосфины. Фосфиды. Оксиды фосфора. Фосфорные кислоты, их строение и свойства. Ортофосфорная кислота, фосфаты. Метафосфорная кислота. Качественная реакция на фосфат-ион. Кислоты, содержащие атом фосфор в степени окисления ниже +5, и их соли.

Фосфорные удобрения. Важнейшие фосфорные удобрения. Проблема обесфторивания фосфорных удобрений. Экстракционная и термическая фосфорная кислота.

Демонстрации. Получение азота нагреванием концентрированного раствора хлорида аммония и нитрата натрия. Взаимодействие аммиака с хлороводородом. Термическое разложение солей аммония, содержащих анион - неокислитель и анион - окислитель. Получение оксида азота(+2) при взаимодействии меди и разбавленной азотной кислоты. Взаимодействие полученного оксида с кислородом воздуха. Взаимодействие нитрозных газов с водой в стеклянном цилиндре. Термическое разложение нитратов натрия и свинца. Особенности горения фосфора.

5. Элементы группы №14 периодической системы. Общая характеристика. Особенности строения электронных оболочек атомов. Возможные степени окисления. Главные тенденции в изменении химических свойств от углерода к свинцу.

Углерод. Распространенность в природе. Характеристика атома углерода. Основное и возбужденное состояния. Возможности sp, sp² и sp³-гибридизаций. Аллотропные модификации. Сажа, аморфный уголь. Физические свойства алмаза и графита. Другие модификации углерода. Сажа как адсорбент, важнейшие физико-химические особенности адсорбции. Взаимодействие угля с металлами и неметаллами. Карбиды, особенности их состава и строения. Соединения включения графита (графитиды).

Оксиды углерода. Оксид углерода(II), особенности строения и свойства молекулы СО. Химические свойства оксида углерода(II) как восстановителя. Токсичность оксида углерода(II), правила безопасного обращения. Карбонилы. Оксид углерода(IV), строение молекулы, важнейшие физические и химические свойства. Угольная кислота, карбонаты. Качественная реакция на карбонат-ион. Взаимное превращение кислых и средних карбонатов в природе. Материалы, отвечающие названию "сода". Сода питьевая, кристаллическая, кальцинированная. Получение соды в промышленности. Практическое использование. Основные типы топлива. Условия полного сжигания топлива. Проблемы охраны окружающей среды при сгорании твердого и жидкого топлива.

Кремний. Распространенность в природе. Характеристика атома кремния. Важнейшие физические и химические свойства кремния. Силициды. Кремнезем, его строение. Кварц. Химические свойства оксида кремния(IV). Кремниевые кислоты, особенности их строения. Силикаты. Силикатная промышленность. Производство керамики, стекла, цемента.

Демонстрации. Восстановление меди из ее оксида с помощью угольного порошка. Адсорбция сажей бурого газа, чернил. Получение кальцинированной соды прокаливанием пищевой соды.

6. Бор.Общая характеристика, важнейшие физические и химические свойства. Сходство с кремнием как иллюстрация диагонального сходства элементов в периодической системе Д.И.Менделеева. Причины такого сходства.

7. Инертные (благородные) газы. Общая характеристика. Важнейшие физические и химические свойства. Получение и применение инертных газов.

РАЗДЕЛ II. ХИМИЯ МЕТАЛЛОВ

(6 учебных недель)

1. Общая характеристика металлов. Особенности химических связей в металлах. Металлическая связь. Краткое знакомство с зонной теорией строения металлов. Положение металлов в периодической системе элементов. Общность физических и химических свойств. Возможные классификации металлов.

2. Щелочные металлы. Краткая история открытия. Положение в периодической системе. Особенности строения электронных оболочек атомов. Важнейшие физические и химические свойства. Тенденция изменения свойств в группе щелочных металлов. Оксиды и пероксиды. Гидроксиды щелочных металлов. Техника безопасного обращения с щелочными металлами, их оксидами, пероксидами и щелочами. Обнаружение щелочных металлов методом пламенной фотометрии. Соединения натрия и калия в природе. Калийные удобрения.

3. Металлы группы №2 периодической системы. История открытия. Положение в периодической системе. Особенности строения электронных оболочек атомов. Тенденции изменения свойств в группе. Магний и щелочные металлы: кальций, стронций, барий. Важнейшие физические и химические свойства. Оксид и гидроксид магния. Оксид и гидроксид кальция, их практическое применение. Карбонат и гидрокарбонат кальция. Гипс. Применение соединений кальция.

Жесткость воды. Карбонатная и некарбонатная жесткость, временная и постоянная жесткость. Способы умягчения воды. Ионный обмен, иониты. Обработка воды при ее подготовке в промышленности.

Демонстрации. Наблюдение учащимися взаимодействия с водой кусочков лития, натрия, калия, магния и кальция. Составление описания наблюдений, анализ наблюдаемых эффектов.

4. Алюминий. Краткая история открытия. Особенности строения электронной оболочки атома. Природные соединения алюминия. Получение алюминия. Важнейшие физические и химические свойства алюминия. Защитная поверхностная пленка оксида. Искусственное создание утолщенной пленки (анодирование алюминия). Оксид и гидроксид алюминия. Амфотерность гидроксида алюминия. Алюминотермия. Промышленное производство алюминия. Применение алюминия и его сплавов.

Демонстрации. Взаимодействие алюминия с растворами соляной кислоты и гидроксида натрия. Удаление оксидной пленки с поверхности металла в водной среде.

5. Переходные металлы четвертого периода ванадий – цинк. Положение в периодической системе, особенности строения оболочек атомов в сравнении со строением атомов непереходных металлов. Важнейшие тенденции в изменении физических и химических свойств. Карбонилы.

Ванадий. Строение электронной оболочки атома. Важнейшие физические и химические свойства. Характерные степени окисления, свойства отвечающих им оксидов и гидроксидов. Получение и применение ванадия.

Хром. Особенности строения электронной оболочки атома. Важнейшие физические и химические свойства. Соединения хрома (+2), (+3) и (+6). Оксиды хрома, отвечающие этим степеням окисления, тенденция в изменении их кислотно-основных свойств. Гидроксид хрома (+3), его амфотерный характер. Хромовая и дихромовая кислоты, хроматы и дихроматы. Комплексные соединения хрома. Окислительные свойства соединений хрома (+6). Применение хрома и его соединений.

Марганец. Строение электронной оболочки атома. Важнейшие физические и химические свойства. Характерные степени окисления, свойства отвечающих им оксидов и гидроксидов. Получение и применение марганца.

Железо. Распространенность в природе, важнейшие руды железа. Особенности строения электронной оболочки атома. Кристаллические модификации железа. Важнейшие физические и химические свойства. Соединения железа в степенях окисления +2 и +3, оксиды и гидроксиды железа, отвечающие этим степеням окисления. Комплексные соединения железа (II) и железа (III). Качественные реакции на ионы железа Fe²⁺и Fe³⁺. Возможности получения соединений железа (+6) и (+8). Применение железа и его соединений.

Кобальт. Строение электронной оболочки атома. Важнейшие физические и химические свойства. Степени окисления +2 и +3, свойства отвечающих им оксидов. Гидроксид кобальта(II). Соли кобальта. Получение и применение кобальта.

Никель. Строение электронной оболочки атома. Важнейшие физические и химические свойства. Степени окисления +2 и +3, свойства отвечающих им оксидов. Гидроксид никеля (II). Диметилглиоксим никеля. Получение и применение никеля

Медь. Особенности строения электронной оболочки атома. Важнейшие физические и химические свойства. Соединения меди в степенях окисления (+1) и (+2), оксиды, отвечающие этим степеням окисления. Гидроксид меди(II), его химические свойства. Купраты. Комплексные соединения меди(I) и меди(II). Применение меди и ее соединений.

Цинк. Особенности строения электронной оболочки атома. Важнейшие физические и химические свойства. Оксид и гидроксид цинка. Средние и основные соли цинка. Комплексные соединения цинка. Применение цинка и его соединений.

6. Другие переходные металлы: серебро, ртуть, свинец. Особенности строения элементарных оболочек атомов. Важнейшие степени окисления. Оксиды, гидроксиды, соли. Галогениды серебра, особенности свойств. Ядовитые свойства ртути. Приемы удаления ртути (демеркуризации). Важнейшие комплексные соединения. Применение указанных металлов и их соединений.

Демонстрации. Взаимодействие свежеполученного и прокаленного оксида хрома (+3) с кислотами и раствором щелочей. Аналогичные процессы с использованием прокаленного при высоких температурах оксида хрома(+3). Изменение окраски при постепенном добавлении к оксиду хрома (+6) восстановителя. Горение железа в чистом кислороде, обнаружение магнитных свойств образующегося оксида.

7. Комплексные соединения. Определение термина "комплексное соединение". Особенности строения. Центральный атом и лиганды. Координационное число. Изомерия комплексных соединений. Применение комплексных соединений.

8. Основы металлургии. Формы нахождения металлов в природе. Минералы и руды. Добыча руд, их обогащение. Пиро- и гидрометаллургия. Проблемы сохранения окружающей среды при металлургических процессах.

Производство чугуна и стали. Краткое знакомство с диаграммой состояния системы железо — углерод. Химические реакции, лежащие в основе производства чугуна. Доменный процесс. Переработка чугуна в сталь. Химические основы кислородно-конвертерного способа. Электродуговая печь. Бездоменный процесс получения стали. Различия физических свойств чугуна и стали. Применение чугуна и стали. Роль отечественных металлургов в развитии металлургии.

Производство алюминия. Проблема понижения температуры плавления электролизной массы. Подготовка сырья. Особенности проведения электролиза.

8. Коррозия металлов и сплавов. Методы борьбы с коррозией. Газовая и электрохимическая коррозия. Роль кислорода при электрохимической коррозии. Способы защиты металлов и сплавов от коррозии.

РАЗДЕЛ III. ОБОБЩЕНИЕ ПРОЙДЕННОГО

(1 учебная неделя)

Определение химии как науки и отрасли промышленности. Место химии среди других естественных наук. Математизация химии, использование в химии компьютерной техники. Главные направления современного развития неорганической химии: химия высокотемпературных сверхпроводников, химия полупроводников, получение материалов с заданными свойствами, изучение состояния веществ в экстремальных условиях при сверхвысоких давлениях, в плазме, при сверхнизких температурах и т.д., изучение необычных степеней окисления элементов.

Резерв —1 учебная неделя.

Литература

Основная

1. Глинка Н.Г. Общая химия. М.: Высшая школа. 1982 г. и послед.

2. Бердоносов С.С. Введение в неорганическую химию. М.: МИРОС, 1995. 104 с.

3. Бердоносов С.С., Бердоносов П.С., Жиров А.И. Справочник по неорганической химии. М.:ООО "Издательство АСТ": ООО "Издательство Астрель".2004. 319 с.

4. Бердоносов С.С., Бердоносов П.С. Справочник по общей химии. М.:ООО "Издательство АСТ": ООО "Издательство Астрель".2002. 285 с.

Дополнительная

1. Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А. Начала химии. Современный курс для поступающих в вузы. В 2-х т. — М.: 1-я Федерат. Книготорг. Компания. 1998.

2. Кузьменко Н.Е., Еремин В.В. 2500 задач по химии. М.: Мир и образование. 2002.

3. Химия. Школьная энциклопедия. Гл. ред. Ю.А.Золотов. М.: Большая российская энциклопедия, 2003. 872 с.

4. Химический энциклопедический словарь. Под ред. И.Л.Кнунянца. М.: Сов. энциклопедия, 1983.

5. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия. Гл. ред. В.А.Володин. — М.: Аванта+, 2000. 640 с.

6. Энциклопедический словарь юного химика. Сост. В.А.Крицман и В.В.Станцо. М.: Педагогика, 1982 г. и послед.

7. Популярная библиотека химических элементов. Книги 1 и 2. М.: Наука, 1983.

8. Полинг Л. Общая химия. М.: Мир, 1974.

9. Свитанько И. В. Нестандартные задачи по химии. М.: МИРОС, 1993.

10. Николаенко В.К. Сборник задачи по химии повышенной трудности. М.: РОСТ, МИРОС, 1996. 192 с.

11. Леенсон И.А. Почему и как идут химические реакции. М.: МИРОС, 1995. 176 с.

12. Фримантл М. Химия в действии. В 2-х ч. Пер. с англ. М.: Мир.1991.

XI класс

III. ВВЕДЕНИЕ В ОРГАНИЧЕСКУЮ ХИМИЮ

(26 учебных недель)

РАЗДЕЛ I. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И МЕТОДЫ

1. Предмет органической химии. Состав органических соединений, элементы-органогены. Уникальные особенности атома углерода. Многообразие органических веществ. Роль эксперимента в органической химии.

2. Теория химического строения органических соединений. Основные положения. Явление изомерии. Вклад А.М.Бутлерова в развитие теории химического строения. Современное состояние теории химического строения. Простые и сложные связи. Основные особенности химических связей с участием атомов углерода. Свойства σ и π-связей. Типы разрыва связи: гомо- и гетеролитический. Модели молекул органических соединений.

3. Классификация органических соединений. Основные признаки: скелет молекулы, степень насыщенности, наличие функциональных групп. Типы скелетов. Насыщенные и ненасыщенные соединения. Ациклические, алициклические и гетероциклические соединения. Ароматические соединения. Типы атомов. Важнейшие функциональные группы. Моно- и полифункциональные соединения, гетерофункциональные соединения. Основные классы органических соединений. Понятия: гомологии, гомологический ряд. Представление об элементоорганических соединениях.

4. Номенклатура органических соединений. Тривиальные и рациональные названия. Современная номенклатура (номенклатура ИЮПАК). Несложные углеводородные радикалы и их названия.

5. Изомерия органических соединений. Структурная (скелетная и положения) изомерия, геометрическая и оптическая изомерия. Хиральность. Асимметрический атом углерода, энантиомер. Изомерные классы соединений.

6. Особенности реакций с участием органических соединений. Понятие о механизме реакций. Классификация реагентов: радикалы, электрофилы, нуклеофилы. Классификация органических реакций: замещение, присоединение, отщепление, изомеризация, разложение, окисление, восстановление. Классификация по механизму реакции: радикальные, ионные, нуклеофильные и электрофильные.

7. Взаимное влияние атомов в молекулах, ионах и радикалах. Способы передачи влияния через пространство и по цепи химических связей; пространственные и электронные эффекты. Индуктивный эффект. Группы, обладающие -I и +I эффектом. Мезомерный эффект. Типы сопряженных систем. Способы изображения частиц с единой π-системой. Группы, обладающие -М и +М эффектом.

8. Экспериментальные методы в органической химии. Выделение и очистка веществ. Перекристаллизация, перегонка, сублимация-десублимация, экстракция, хроматография. Контроль чистоты веществ.

Анализ органических веществ. Определение качественного и количественного элементного состава, нахождение молекулярной формулы по данным химического анализа и по плотности паров вещества. Обнаружение кратных связей и функциональных групп. Представление о химических методах установления структурной и пространственной формулы молекул.

РАЗДЕЛ II. УГЛЕВОДОРОДЫ

1. Предельные углеводороды (алканы). Общая формула. Электронное и пространственное строение алканов. sp³-гибридизация атомов углерода. Типы изомерии. Конформация и конформеры. Гомологический ряд. Номенклатура. Физические свойства.

Реакции радикального замещения. Реакции с галогенами. Селективность в реакциях радикального замещения. Влияние различных факторов. Алкильные радикалы, их строение. Зависимость устойчивости радикала от его строения. Нитрование по Коновалову. Полное и частичное окисление кислородом. Сульфохлорирование. Реакции разложения. Пиролиз. Крекинг, его виды. Конверсия метана. Реакции дегидрирования и дегидроциклизации, роль катализатора.

Нефть и природный газ. Применение. Топливо. Промышленные синтезы на основе алканов нефти.

2. Конформации молекул. Вращение вокруг σ-связи. Конформации, способы их изображения. Заторможенные и заслоненные конформации. Различия понятий: конформация и конфигурация, конформер и изомер.

3. Циклоалканы. Общая формула. Номенклатура. Электронное и пространственное строение, особенности малых циклов. Основные виды напряжений: угловое и заслоненное. Конформации циклогексана. Общая характеристика химических свойств. Применение. Получение, выделение из нефти.

4. Этиленовые углеводороды (алкены). Общая формула. Изомерия. Электронное и пространственное строение, двойная связь С=С, sp²-гибридизация атомов углерода. Номенклатура. Физические свойства.

Реакции присоединения по двойной связи. Качественные реакции на алкены. Реакции электрофильного присоединения, механизм. π-комплексы и карбокатионы. Сопряженное присоединение. Правило Марковникова. Реакции присоединения.

Окисление, озонирование. Аллильное хлорирование и бромирование.

Полимеризация. Представления о радикальном, катионном и ионно-координационном механизме. Стереорегулярность. Понятия: полимер, мономер, концевые группы, степень полимеризации, молекулярная масса. Полиэтилен. Представление о разветвленных и пространственных полимерах. Области применения полимеров.

Получение и применение алкенов. Промышленные синтезы на их основе.

5. Диеновые углеводороды. Каучуки. Резина. Диеновые углеводороды, их типы, изомерия и номенклатура. Диены с сопряженными двойными связями. Общая характеристика химических свойств, сравнение с алкенами и несопряженными диенами. Реакции присоединения галогенов и галогеноводородов. Присоединения по 1,2- и 1,4-типам.

Природный каучук. Состав, строение и физико-механические свойства. Гуттаперча. Вулканизация. Синтез каучука по С.В.Лебедеву. Примеры искусственных и синтетических полимеров. Получение и применение.

6. Ацетиленовые углеводороды (алкины). Общая формула. Электронное и пространственное строение. Тройная связь С ≡ С, связь С — Н, sp-гибридизация атомов углерода. Изомерия. Номенклатура. Физические свойства.

Гидрирование, присоединение галогенов, галогенов, гидратация. Понятие о кислотности алкинов-1, качественные реакции на алкины-1.

Ди-, три-, тетра- и полимеризация ацетилена. Получение и применение ацетилена. Промышленные синтезы на его основе.

7. Ароматические углеводороды (арены). Бензол. Электронное и пространственное строение. Ароматичность. Энергия сопряжения. Физические свойства. Химические свойства. Реакции электрофильного замещения, реакции присоединения.

Реакции электрофильного замещения в производных бензола. Направление, легкость протекания. Ориентанты 1-го и 2-го рода. Согласованная и несогласованная ориентация заместителей.

Алкилбензолы. Изомерия. Номенклатура. Общая характеристика химических свойств. Взаимное влияние бензольного кольца и алкильной группы. Реакции электрофильного замещения в бензольное кольцо и по алкильной группе на примере толуола.

Получение и применение бензола. Промышленные синтезы на основе бензола и толуола. Понятие о полициклических аренах. Взаимопревращения углеводородов различных классов.

8. Природные источники углеводородов. Природный газ, попутный нефтяной газ. Состав и использование. Нефть, состав, свойства, добыча. Переработка. Проблемы охраны окружающей среды. Каменный уголь.

РАЗДЕЛ III. МОНО- И ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

1 Галогенопроизводные углеводородов. Моно- и полигалогенопроизводные углеводородов, их типы, изомерия и номенклатура.

Алкилгалогениды. Строение, общая характеристика химических свойств. Реакции нуклеофильного замещения с водой, водным раствором щелочи, аммиаком, цианидами. Представление о моно- и бимолекулярном механизме замещения. Элиминирование. Правило Зайцева.

Получение и применение алкилгалогенидов. Применение в органическом промышленном синтезе.

2. Нитросоединения. Электронное и пространственное строение нитрогруппы. Общая характеристика химических свойств. Реакция Зинина. Ориентирующее влияние нитрогруппы в реакциях электрофильного замещения аренов. Получение и применение нитросоединений.

3. Амины. Типы: первичные, вторичные, третичные, предельные и ароматические. Изомерия и номенклатура. Предельные амины. Электронное строение. Химические свойства. Основность. Реакции с алкилгалогенидами и азотистой кислотой. Четвертичные аммониевые соли и основания. Получение, применение. Нуклеофильность.

Ароматические амины. Строение. Ориентирующий эффект аминогруппы в реакциях электрофильного замещения в аренах; зависимость от кислотности среды. Общая характеристика химических свойств. Основность.

Соли диазония. Их реакции с выделением и без выделения азота. Азокрасители. Представление о теории цветности и индикаторных свойствах.

4. Спирты. Многоатомные спирты. Фенолы. Предельные одноатомные спирты. Типы. Изомерия и номенклатура. Электронное строение. Физические свойства, роль водородных связей. Общая характеристика химических свойств. Кислотность. Спирты в реакциях нуклеофильного замещения и дегидратации. Качественные реакции на спирты. Получение. Промышленное производство метанола и этанола, их применение в органическом синтезе.

Предельные многоатомные спирты. Строение. Общая характеристика свойств. Этиленгликоль и глицерин. Особенности химических свойств. Синтез диоксана. Качественная реакция на 1,2-диолы. Применение.

Фенолы. Строение. Электронные эффекты гидроксильной группы. Общая характеристика химических свойств. Сравнение со свойствами бензола, спиртов, анилина. Кислотность. Качественная реакция на фенолы. Реакции электрофильного замещения. Бромирование. Нитрование. Азосочетание. Получение и применение фенола.

5. Карбоксильные соединения. Альдегиды и кетоны. Изомерия. Номенклатура. Электронное и пространственное строение. Взаимное влияние карбонильной группы и углеводородного радикала. Общая характеристика химических свойств. Гидрирование. Реакция нуклеофильного присоединения. Взаимодействие с реактивами Гриньяра, циановодородом, гидросульфатом натрия. Взаимодействие с водой, спиртами, азотистыми основаниями. Образование фенолформальдегидных смол. Окисление, качественные реакции на альдегиды. Получение ацетона. Промышленные синтезы на основе формальдегида и ацетальдегида.

6. Карбоновые кислоты и их производные. Предельные одноосновные кислоты. Номенклатура. Строение карбонильной группы и карбоксилат-иона. Физические свойства, роль водородных связей. Химические свойства. Особенности свойств муравьиной кислоты. Кислотность: ионизация в водных растворах, реакции с металлами, оксидами, гидроксидами, аминами, солями более слабых кислот. Качественная реакция.

Функциональные производные карбоновых кислот. Типы, электронное строение. Реакции ацилирования. Хлорангидриды. Ангидриды. Реакция этерификации, ее механизм. Получение сложных эфиров, их гидролиз, применение. Жиры. Строение жиров, нахождение в природе, роль в процессах жизнедеятельности. Гидрирование непредельных жиров. Амиды. Нитриды. Соли карбоновых кислот. Пиролиз в присутствии твердой щелочи. Мыла. Строение, представление о механизме моющего действия. Получение. Синтетические моющие средства. Проблемы охраны окружающей среды.

Ароматические кислоты. Бензойная кислота, ее строение, свойства и применение. Фталиевая и терефталиевая кислоты, образование полиэфиров.

Дикарбоновые кислоты. Номенклатура. Кислотность. Отношение к нагреванию. Непредельные кислоты, их строение, изомерия и номенклатура. Важнейшиехимические свойства. Акриловая кислота. Полимеры на ее основе.

РАЗДЕЛ IV. ГЕТЕРОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

1. Карбоновые кислоты, имеющие заместитель в углеводородном радикале. Изомерия. Номенклатура. Зависимость кислотности от взаимного расположения заместителей карбоксильной группы. Галогенозамещенные кислоты. Их важнейшие химические свойства, применение. Оксикислоты. Гликолиевая, молочная и винная кислоты. Представление о пространственном строении, химические свойства, отношение к нагреванию. Оксикислоты в природе. Получение.

2. Аминокислоты. Строение аминокислот. Кислотно-основные свойства, амфотерность. Реакции этерификации. Отношение к нагреванию. Циклические амиды и полиамиды. Капрон. Ароматические аминокислоты. Антраниловая и пара-аминобензойная кислоты. Представление о пространственном строении и роли в процессах жизнедеятельности.

3. Белки. Ди- и полипептиды. Пептидная связь. Гидролиз. Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура белков. Денатурирование. Превращение белков пищи в организме. Шерсть, шелк. Проблема химического синтеза белков.

4. Углеводы. Типы: моно-, ди-, олиго- и полисахариды. Моносахариды как поликарбоксикарбонильные соединения. Альдозы и кетозы. Качественные реакции на альдегидную группу и на диольную группировку. Представление о пространственном строении и таутомерии в углеводах. Циклические формы моносахаридов. Гликозидный и гликозный гидроксилы. Особенности гликозидного гидроксила на примере реакции этерификации. Глюкоза. Представление о пространственном строении глюкозы. Роль глюкозы в процессах жизнедеятельности. Фруктоза. Представление о пространственном строении фруктозы и ее химических свойствах. Нахождение в природе.

Дисахариды. Типы: восстанавливающие и невосстанавливающие. Сахароза: строение, реакция этерификации. Гидролиз. Значение в процессах жизнедеятельности. Мальтоза и целлобиоза.

Полисахариды. Крахмал. Амилоза и амилопектин. Строение. Физические свойства. Качественная реакция. Гидролиз. Образование и роль в живых организмах. Применение. Целлюлоза, строение, физико-химические свойства, гидролиз, нахождение в природе. Бумага. Применение целлюлозы в промышленности. Сравнение свойств крахмала и целлюлозы.

РАЗДЕЛ V. СПЕЦИАЛЬНЫЕ РАЗДЕЛЫ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

1. Гетероциклические соединения. Насыщенные, ненасыщенные и ароматические гетероциклы. Основные особенности строения и свойства ароматических пяти- и шестичленных гетероциклов с одним гетероатомом (на примере пиррола и пиридина). Примеры гетероциклов с двумя и несколькими гетероатомами.

2. Нуклеиновые кислоты и биосинтез белка. Ознакомительные сведения о строении и функциях в организме РНК и ДНК. Азотистые основания, нуклеозиды и нуклеотиды, двойная спираль ДНК. Основные этапы синтеза белка в организме и принципы записи структуры белковой молекулы.

3. Промышленный органический синтез. Основные этапы и тенденции развития. Экологические и экономические требования к производству. Сырье: возобновляемые и невозобновляемые источники. Уголь. Нефть. Роль каталитических и безотходных методов в промышленности.

4. Заключение. Химическая форма движения материи, ее место среди других форм. Единство органической и неорганической природы. Химическая эволюция. Возникновение жизни.

Литература

1.Потапов В.М., Татаринчик С.Н. Органическая химия. М.: Химия, 1989.

2.Чуранов С.С., Середа Г.А., Лихоманова Т.И., Сосонюк С.Е. Задачи и упражнения по органической химии для классов с углубленным изучением химии при Химическом факультете МГУ им.М.В.Ломоносова. М. Химфак МГУ. 2002. 30с.

3. Химия: Справочные материалы под ред. Ю.Д.Третьякова. Изд. 1 и 3-е. М.: Просвещение, 1984, 1992.

3. Гринберг И.И. Органическая химия. М.: Высшая школа, 1980.

4. Потапов В.М., Татаринчик С.Н., Аверина А.В.. Сборник задач по органической химии. М.: Химия, 1979.

5. Кузьменко Н.Е., Магдесиева Н.Н., Еремин В.В. Задачи по химии для абитуриентов. Курс повышенной сложности. 2-ое изд. М.: Просвещение, 1995.

6. Стахеев А.Ю.. Вся химия в 50-ти таблицах. Издание 2-ое. М.: РОСТ, МИРОС, 1998, 1999, 2000.

IV. ПРАКТИКУМ ПО НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Первый год обучения; 62 учебных часа

1. Общие правила работы в лаборатории. Химическая посуда, приборы, оборудование. Меры предосторожности при работе в лаборатории. Оказание первой помощи.

2. Техника лабораторных работ (фильтрование, высушивание, нагревание и выпаривание, взвешивание).

3. Методы очистки веществ (очистка перекристаллизацией медного купороса, очистка песка от оксида железа(III) возгонкой в присутствии хлорида аммония, очистка жидкостей перегонкой).

4. Скорость химических реакций (влияние температуры, концентрации, природы реагирующих веществ, степени измельчения в гетерогенных системах).

5. Смещение равновесия. Влияние концентрации.

6. Растворы. Приготовление растворов различных веществ. Из­учение зависимости растворимости от температуры. Растворимость в воде газов. Тепловые эффекты при растворении, их измерение. Определение концентрации раствора по его плотности. Изменение электропроводности различных растворов. Определение рН растворов с помощью бумаги и рН-метра.

7. Водород, его свойства. Получение водорода, испытание его чистоты. Использование водорода как восстановителя в реакциях с оксидами металлов.

8. Кислород, его свойства. Получение кислорода. Горение в кислороде различных веществ.

9. Пероксид водорода, его свойства. Типичные реакции.

10. Хлор, его свойства. Получение хлора, очистка и осушка. Реакции с металлами и неметаллами. Растворение в воде. Реакция с бромидом и иодидом калия. Получение хлороводорода. Взаимодействие HBr и HI с концентрированной серной кислотой. Бром, иод, их свойства.

11. Сера. Сероводород, его получение в аппарате Киппа. Реакции сероводорода с окислителями. Получение сульфидов реакциями обмена. Оксид серы (IV), его получение из сульфитов. Реакции оксида серы(IV) с дихроматом калия, хлором, сероводородом. Получение серной кислоты прокаливанием купоросов. Ознакомление с нитрозным способом получения серной кислоты. Ознакомление со свойствами серной кислоты. Отношение к металлам и неметаллам.

12. Азот. Получение аммиака из хлорида аммония. Реакции аммиака с растворами перманганата калия, иода. Возгонка хлорида аммония. Разложение солей аммония при нагревании. Каталитическое и некаталитическое окисление аммиака. Оксиды азота, получение оксида азота(II), оксида азота(IV). Получение "дымящей" азотной кислоты. Взаимодействие азотной кислоты с металлами и неметаллами. Термолиз нитратов.

13. Фосфор. Получение оксида фосфор(V), получение мета- и ортофосфорной кислот. Качественные реакции на фосфат-ион. Получение окрашенных перлов фосфатов.

14. Углерод. Получение угля из опилок. получение сахарного угля. Взаимодействие угля с оксидом свинца при нагревании. Взаимодействие углекислого газа с раствором известковой воды. Гидролиз карбонатов и гидрокарбонатов. Термолиз карбонатов.

15. Кремний. Получение кремния из песка и магния. Взаимодействие кремния с раствором щелочи. Свойства силикат-ионов. Получение нерастворимых силикатов меди, марганца и цинка.

16. Щелочные металлы. Взаимодействие с водой. Отношение к пламени. Горение на воздухе. Типичные реакции.

17. Магний и щелочноземельные металлы (ЩЗМ). Горение магния на воздухе, в парах воды, взаимодействие магния с водой. Взаимодействие кальция с водой. Окрашивание пламени солями ЩЗМ. Свойства карбонатов и гидрокарбонатов. Гипс. Свойства гипса. Жесткость воды, ее измерение. Умягчение воды. Использование катионита.

18. Алюминий. Взаимодействие с кислотами и растворами щелочи. Получение и свойства оксида и гидроксида алюминия. Получение квасцов, изучение их кристаллов под микроскопом.

19. Хром. Свойства солей хрома(III). Окисление хрома(III) до хромат-иона. Взаимный переход хромата и дихромата. Алюминотермическое получение хрома.

20. Железо. Реакции с неметаллами. Взаимодействие с кислотами. Коррозия железа в различных условиях. Свойства гидроксида железа(III). Качественные реакции на ионы железа(II) и (III). Получение и свойства соли Мора.

21. Медь. Взаимодействие с кислотами. Получение оксидов меди(I) и (II). Получение и свойства соответствующих гидроксидов. Комплексные соединения меди.

Литература

1. Григорьев А.Н., Добрынина Н.А., Куприянова Г.Н., Морозов И.В.. Практические работы по общей и неорганической химии. М.: НИИРО, МЦНМО 2003. 128 с.

V. ПРАКТИКУМ ПО АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Первый год обучения (9 класс), 32 учебных часа

1. Правила поведения и работы в химической лаборатории. Техника безопасности. Обязанности дежурных по практикуму. Контрольная работа по технике безопасности.

2. Знакомство с практикумом (рабочее место и его оформление, приборы, посуда, растворы) для качественного химического анализа. Правила и техника их использования. Рабочий журнал и правила его ведения.

3. Способы выполнения реакций обнаружения ионов – реакции в пробирках, капельные, микрокристаллоскопические, пирохимические, твердофазные и  люминесцентные реакции.

4. Знакомство с основами качественного анализа – дробный и систематический анализ. Селективные реакции. Групповой реагент. Разделение катионов на аналитические группы по сероводородной схеме.

5. Реакции обнаружения катионов I группы (K⁺, Na⁺, NH₄⁺, Mg²⁺) и II группы (Ca²⁺, Ba²⁺). Сходство и различие гетероатомных соединений щелочных и щелочных металлов. Разделение катионов I и II групп.

6. Реакции обнаружения анионов (Сl^-, CO₃^2-, SO₄^2-, PO₄^3-, NO₃^- , CH₃COO^- ).

7. Aнализ индивидуального соединения катиона I - II групп.

8. Реакции обнаружения катионов III группы (Al³⁺, Zn²⁺, Mn²⁺, Cr³⁺, Fe^2+,3+, Co²⁺, Ni²⁺). Степени окисления элементов в гетероатомных соединениях и реакции окисления – восстановления. Возможность образования ковалентных связей и реакции комплексообразования. Отделение катионов III группы от I и II групп.

9. Реакции обнаружения катионов IV группы (Cu²⁺, Cd²⁺) и V группы (Pb²⁺,Ag⁺).

10. Анализ индивидуального соединения катиона III- V групп.

Второй год обучения (10-ый класс), 60 учебных часов

1. Правила поведения и работы в химической лаборатории. Техника безопасности.

2. Знакомство с практикумом для качественного анализа (рабочее место и его оформление, приборы, посуда, растворы реагентов). Правила и техника их использования. Рабочий журнал и правила его ведения.

3. Повторение основных способов и техники выполнения реакций обнаружения ионов.

4. Кислотно-щелочная схема деления катионов на аналитические группы. Групповые реагенты, условия разделения.

5. Реакции обнаружения катионов I группы (K⁺, Na⁺, NH₄⁺, Li⁺).

6. Реакции обнаружения катионов II группы (Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Mg²⁺).

7. Реакции обнаружения катионов III группы (Ag⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺).

8. Анализ раствора смеси катионов I-III групп.

9. Реакции обнаружения катионов IV - IV групп (Al³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺, Sn^2+,4+).

10. Реакции обнаружения катионов V группы (Fe^2+,3+, Mn²⁺, Sb³⁺, Bi³⁺).

11. Реакции обнаружения катионов VI группы (Cu²⁺, Cd²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Hg²⁺).

12. Анализ раствора смеси катионов IV - VI групп.

13. Реакции обнаружения анионов (SO₃^-, SO₄^2-, CO₃^2-, PO₄^3-, F^-, Cl^-, Br^-, I^-, NO₂^- и NO₃^-).

14.Анализ твердой смеси солей катионов I- VI групп.