Химия. 11-й класс (базовый уровень)
Покупка
ФПУ
Тематика:
Химия
Издательство:
Просвещение
Год издания: 2023
Кол-во страниц: 128
Дополнительно
Вид издания:
Учебник
Уровень образования:
Среднее общее образование
ISBN: 978-5-09-103623-7
Артикул: 815954.01.99
Учебник «Химия. 11 класс» для базового уровня является второй, завершающей частью предметного курса 0. С. Габриеляна, И. Г. Остроумова и С. А. Сладкова для средней школы. Содержание учебника способствует формированию единой химической картины мира у выпускников средней школы путём рассмотрения общих для неорганической и органической химии понятий, законов и теорий. Практикоориентированность учебника позволяет не только реализовать межпредметные связи с другими учебными дисциплинами, но и показать роль химии в повседневной жизни человека. Учебник подготовлен в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта среднего общего образования.
Тематика:
ББК:
УДК:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
УДК 373:54+54(075.3) ББК 24.1я721 Г12 На учебник получены положительные заключения научной (заключение РАО № 1178 от 28.11.2016 г.), педагогической (заключение РАО № 1069 от 21.11.2016 г.) и общественной (заключение РКС № 447-ОЭ от 22.12.2016 г.) экспертиз. Габриелян, Олег Сергеевич. Г12 Химия. 11 класс : учеб. для общеобразоват. организаций : базовый уровень : издание в pdf-формате / О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов, С. А. Сладков. — 4-е изд., стер. — Москва : Просвещение, 2022. — 127 с. : ил. ISBN 978509101651-2 (электр. изд.). — Текст : электронный. ISBN 978-5-09-088247-7 (печ. изд.). Учебник «Химия. 11 класс» для базового уровня является второй, завершающей частью предметного курса О. С. Габриеляна, И. Г. Остроумова и С. А. Сладкова для средней школы. Содержание учебника способствует формированию единой химической картины мира у выпускников средней школы путём рассмотрения общих для неорганической и органической химии понятий, законов и теорий. Практико ориенти рованность учебника позволяет не только реализовать межпред- метные связи с другими учебными дисциплинами, но и показать роль химии в повседневной жизни человека. Учебник подготовлен в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта среднего общего образования. УДК 373:54+54(075.3) ББК 24.1я721 ISBN 978509101651-2 (электр. изд.) © Издательство «Просвещение», 2019 ISBN 978-5-09-088247-7 (печ. изд.) © Художественное оформление. Издательство «Просвещение», 2019 Все права защищены Издание выходит в pdf-формате. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
ПРЕДИСЛОВИЕ Дорогие старшеклассники! Изучение школьного курса химии вы завершаете знакомством с основами общей химии. Почему общей? Несмотря на то что органическая и неорганическая химия сильно различаются, многие химические понятия, законы и теории являются универсальными как для неорганических веществ (их насчитывается около 500 тыс.), так и для органических (таких веществ около 100 млн). Важнейшие понятия окислительно-восстановительных процессов (степень окисления, окислитель, восстановитель), химии полимеров, основных классов соединений (кислоты, основания, соли) являются общими для неорганической и органической химии, так же как учение о химической связи и теория строения веществ. Единство химической науки позволяет сформировать целостную химическую картину мира как часть единой естественно-научной картины. Обращение к истории, литературе, искусству позволяет показать красоту и логику химической науки. Изучение веществ, материалов и химических процессов поможет вам безопасно обращаться с ними, позволит овладеть бытовой химической грамотностью. И не только. Содержание курса общей химии, как и изучение рассмотренных ранее курсов неорганической и органической химии будет способствовать формированию чувства гордости за отечественную химическую науку. Приведём один пример. В периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева с Россией и русскими учёными связаны названия следующих элементов: № 44 — pутений Ru, открыт профессором Казанского университета Карлом Клаусом в 1844 г. и назван в честь России (Ruthenia — латинское название Руси / России); № 62 — самарий Sm, был выделен в 1847 г. из минерала самарскита, названного в честь русского горного инженера, полковника Василия Ефграфовича Самарского-Быховца; № 101 — менделевий Md, был получен в 1955 г. группой американских учёных и назван в честь Д. И. Менделеева, создателя периодического закона и периодической системы химических элементов; № 105 — дубний Db, получен в 1970 г. на ускорителе в Дубне группой учёных под руководством академика Георгия Николаевича Флёрова и назван в честь российского центра по исследованиям в области ядерной физики, наукограда Дубны; № 114 — флеровий Fl, получен группой исследователей под руководством академика Юрия Цолаковича Оганесяна в Объединённом институте ядерных исследований ( Дубна, Россия) с участием учёных из Ливерморской национальной лаборатории (Ливермор, США) в 1998 г. и назван в честь Г. Н. Флёрова, руководителя группы, синтезировавшей элементы с номерами 102—110. В 2016 г. Международным союзом теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) были официально утверждены названия элементов: № 115 — московий Mc, получен в 2004 г. группами учёных из Объединенного института ядерных исследований в Дубне (Россия), Окриджской национальной лаборатории (США), Университета Вандербильта (США) и Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (США) и назван в честь Московской области; З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
№ 118 — оганесон Og, получен в 2006 г. группами учёных из Объединённого института ядерных исследований в Дубне (Россия) и Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (США) и назван в честь Юрия Оганесяна за заслуги в исследовании трансактинидных элементов, открытие сверхтяжёлых элементов. Мировое признание заслуг российских учёных показывает, что отечественная наука и сейчас находится на переднем крае развития мировой химии. Стоя на пороге выбора будущей специальности и учебного заведения для продолжения образования, помните, что современный человек, каким бы делом он ни занимался, несостоятелен без знания химии. Ведь химия играет огромную роль не только в области точных и естественных наук, но и в повседневной жизни. Желаем успехов в выборе профессии и в изучении достижений химической науки! Синхрофазотрон Объединённого института ядерных исследований в г. Дубне З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВI З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
§ 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ АТОМА Аристотель утверждал: «Элементом называется первооснова вещи, из которой она слагается и которая по виду не делима на другие виды…» Атом слагается из трёх элементарных частиц: протонов, нейтронов и электронов. А элементарны ли элементарные частицы? В переводе с греческого атом означает неделимый. Однако множество экспериментальных фактов (вспомните каких) свидетельствует о том, что атом имеет сложное строение. Электронейтральная система, состоящая из ядра, образованного протонами и нейтронами, и электронной оболочки, образованной электронами, называется атомом. Каждый химический элемент имеет только ему присущее число протонов в ядре атома, которое определяет положительный заряд атомного ядра и место элемента в периодической системе Д. И. Менделеева. Число других элементарных частиц в ядре — нейтронов у атомов одного элемента может быть разным, т. е. эти атомы могут иметь разную массу. Каждый протон и нейтрон имеют массу, равную 1 а. е. м., и вся она сосредоточена в ядре. Сумму масс этих частиц называют массовым числом. Например, массовое число атома фосфора равно 31. Следовательно, в ядре атома фосфора содержится 15 протонов (согласно номеру элемента в периодической системе) и 16 нейтронов (31 – 15 = 16). Массовое число атома обозначают слева вверху от знака химического элемента: 31P (читается «фосфор тридцать один»). Отсюда следуют два важных вывода. 1. Атомы одного химического элемента, содержащие в ядре одинаковое число протонов (имеющие одинаковый положительный заряд ядра), но разное число нейтронов ( имеющие разную массу), называются изотопами (от греч. isos — равный, одинаковый и topos — место). 2. Химическим элементом называется вид атомов, содержащих в ядре одинаковое число протонов. Другого ничего в природе нет ни здесь, ни там, в космических глубинах: всё — от песчинок малых до планет — из элементов состоит единых. Как формула, как график трудовой строй Менделеевской системы строгой. Вокруг тебя творится мир живой, входи в него, вдыхай, руками трогай. С. Щипачёв. «Читая Менделеева» З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Мы недаром привели строки из известного стихотворения Степана Щипачёва: «строй Менделеевской системы строгой» несёт важную информацию о каждом элементе. Так как каждая клетка периодической таблицы принадлежит только одному химическому элементу, приведённая в ней относительная атомная масса этого элемента обозначает среднее значение относительных атомных масс его природных изотопов. Например, в природе встречается две разновидности атомов хлора: 35Cl и 37Cl, причём на каждые три лёгких атома хлора 35Cl приходится один тяжёлый 37Cl. Поэтому в периодической системе приведено дробное значение относительной атомной массы хлора — 35,5. У калия два природных изотопа — 39K и 40K, у аргона — 39Ar и 40Аr (попробуйте объяснить относительное содержание в природе изотопов этих элементов). Ядро атома окружает электронная оболочка, которая представляет собой совокупность всех электронов атома. Заряд электрона, как вы знаете, равен –1, а масса настолько мала (электрон примерно в 2000 раз легче протона или нейтрона), что ею пренебрегают, считая, что масса атома в целом равна массе ядра. Число электронов в атоме равно числу протонов в ядре (именно поэтому атом электронейтрален), т. е. соответствует порядковому номеру элемента. Изменения в ядре атомов — ядерные реакции — изучает ядерная физика. Современные направления её развития помогают раскрыть сложную природу, казалось бы, элементарных частиц — нуклонов (от греч. nucleus — ядро), т. е. протонов и нейтронов. Оказывается, они построены из ещё более мелких частиц — кварков (рис. 1). Рис. 1. Уровни строения вещества З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
В настоящее время различают 12 фундаментальных частиц: 6 лептонов (в том числе и электроны) и 6 типов кварков, — из которых построено всё вещество Вселенной. Тайны их происхождения, взаимодействия, объединения в различные структуры помогает раскрыть интернациональный научный проект, получивший название Большой адронный коллайдер ( БАК) (рис. 2). Такое название этот циклический ускоритель получил от английского слова сollide — сталкиваться. Почему адронный? Потому, что элементарные частицы, состоящие из кварков и участвующие в сильных взаимодействиях, называются адронами. В БАК под действием мощного электромагнитного поля пучки протонов разгоняют по противоположным круговым орбитам полых колец до огромных скоростей, сравнимых со скоростью света! Сталкиваясь, протоны распадаются на части, что фиксируют особые детекторы (рис. 3). С помощью БАК учёные могут подробно исследовать свойства кварков и других фундаментальных частиц, а также кварк-глюонной плазмы (состояние вещества, близкое к тому, в котором Вселенная находилась в начале своей истории). Строение материи таит множество секретов, которые постепенно раскрывают физики-ядерщики. Рис. 2. Аэросъёмка участка земной поверхности, под которым расположен Большой адронный коллайдер Рис. 3. Монтаж одного из основных детекторов коллайдера — ATLAS З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Для химических превращений наибольшее значение имеют изменения в электронной оболочке атомов, в первую очередь в структуре внешних электронных слоёв. О строении электронных оболочек и пойдёт речь в следующем параграфе. 1. Заполните таблицу «Характеристика элементарных частиц». Частица Условное обозначение Масса Заряд а. е. м. г Относительный Кл Протон 1 1,67 10–24 1,6 10–19 Нейтрон 1 1,67 10–24 0 Электрон 0,00055 9,10 10–28 –1,6 10–19 2. Что такое коллайдер? В чём состоит принцип его работы? 3. Из каких 12 фундаментальных частиц построены все вещества Вселенной? Проверьте свои знания 4. Запишите обозначение изотопов хлора. Объясните, почему относительная атомная масса хлора имеет дробное значение и какие его изотопы наиболее распространены в природе. 5. Назовите уровни строения вещества. Вспомните из курса биологии уровни организации живой природы. Какой уровень является общим для химии и биологии? Почему? 6. Как вы думаете, почему важно иметь представление о сложном строении атома? 7. Дайте комментарий следующим строчкам из стихотворения Валерия Брюсова «Мир электрона»: Быть может, эти электроны — Миры, где пять материков, Искусства, званья, войны, троны И память сорока веков. Ещё, быть может, каждый атом — Вселенная, где сто планет; Там всё, что здесь, в объёме сжатом, Но также то, чего здесь нет. Примените свои знания 8. Рассмотрите рисунок 1 «Уровни строения вещества». Подготовьте небольшие сообщения о каждом из уровней, используя возможности Интернета. 9. Подготовьте сообщение об истории создания Большого адронного коллайдера, воспользовавшись возможностями Интернета. 10. Подготовьте сообщение по теме «БАК: история создания и перспективы открытий», используя возможности Интернета. Используйте дополнительную информацию З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
§ 2. ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И УЧЕНИЕ О СТРОЕНИИ АТОМА В периодической системе Д. И. Менделеева заряды атомных ядер химических элементов возрастают монотонно, а свойства элементов и образованных ими веществ изменяются периодически. Почему? Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева — это графическое выражение периодического закона. Вы уже знаете, что наиболее известны короткопериодный и длиннопериодный варианты периодической системы химических элементов. Символика, принятая в периодической системе любой формы, несёт в себе значительную информацию. Напомним: — заряд атомного ядра каждого химического элемента, который определяется числом протонов в нём, строго соответствует порядковому номеру элемента; — число нейтронов определяется по разности между массовым числом изотопа и порядковым номером элемента; — число электронов, составляющих электронную оболочку вокруг атомного ядра, также соответствует порядковому номеру элемента; — электроны, близкие по запасу энергии, на электронной оболочке образуют слои — энергетические уровни, число которых соответствует номеру периода; — число электронов во внешнем слое соответствует номеру А-группы. В образовании химических связей принимают участие электроны внешнего и предвнешнего электронных слоёв. Такие электроны называются валентными. Особенности строения атомов химических элементов объясняют изменение их свойств и свойств образованных ими веществ в периодах и группах. По горизонтали, т. е. в периодах, с ростом порядкового номера элементов усиливаются неметаллические свойства и ослабевают металлические. Это обусловлено следующими факторами: — число электронных слоёв (энергетических уровней) в пределах одного периода не изменяется; — возрастает число электронов на внешнем слое; — радиус атомов уменьшается. Изменения металлических и неметаллических свойств элементов в больших периодах (4—6) происходят медленнее. Это связано с тем, что у атомов элементов Б-групп первые два электрона поступают на внешний энергетический уровень, затем строится предвнешний уровень (с 8 до 18 электронов), и лишь потом снова достраивается внешний уровень до 8 электронов в соответствии с номером группы. Свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от строения внешних и предвнешних электронных слоёв их атомов. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .