К разделу 3

 

3.1. Укажите историческую последовательность становления четырех концептуально-конструктивных уровней современной химии, приведенных ниже.

А. Учение о химических процессах. Б. Учение о составе.

В. Эволюционная химия. Г. Структурная химия.

 

3.2. Укажите правильную последовательность в исторической иерархии химических моделей вещества (от более простых к более сложному):

А. Стехиометрическая модель. Б. Геометрическая (структурная) модель. В. Электронная модель. Г. Атомно-молекулярная модель.

Д. Эволюционная модель развития и самоорганизации элементарных каталитических систем.

 

3.3. Укажите правильную последовательность в структурной иерархии объектов химии (от большего к меньшему):

А. Химические соединения (органические, неорганические).

Б. Вещества (дальтониды и бертоллиды, гомогенные и гетерогенные). В. Химические элементы. Г. Атомы.

Д. Молекулы. Е. Ядра атомов. З. Электроны.

 

3.4. В рамках концепции целостности атомов и молекул и единства реагентов и продуктов реакции каждому основному понятию химии, указанному в левой колонке, подберите соответствующее определение, приведенное в правой колонке.

 

1. Атом 2. Молекула 3. Химический элемент 4. Химическая формула 5. Химическая реакция	А. Отражает состав (структуру) вещества в виде химического соединения. Молекулярная формула указывает число атомов химического элемента в молекуле. Структурная
(графическая) формула отражает порядок соединения атомов в молекуле и число связей между атомами. Б. Электронейтральная система взаимодействующих элементарных частиц, состоящая из ядра (образованного протонами и нейтронами)и электронов.
В. Превращение веществ, сопровождающееся изменением их состава и (или) строения. Записывается схематически с помощью формул реагентов и продуктов реакции. Г. Электронейтральная наименьшая совокупность атомов, образующих определенную структуру посредством химических связей.
Д. Совокупность атомов (изотопов) с одинаковым зарядом Z ядра.

 

3.5. Чем определяется место и свойства химического элемента в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева?

А. Атомной массой Б. Зарядом ядра атома

 

Примечание. В неклассической химии, очевидно, правильней говорить о связи химических свойств элемента с его ядерно-электронным строением, а не просто с зарядом ядра. В этом плане характерны различия в химических свойствах изотопов водорода: протия, трития, дейтерия, а также отступления от последовательного заполнения подоболочек электронной конфигурации атома.

Итак, суть проблемы химического элемента раскрылась в физико-химическом смысле периодического закона и в квантово-механическом объяснении понятия электронной оболочки и принципа Паули. А проблема химического соединения состоит не столько в постоянстве состава, сколько в природе химических связей.

 

3.6. В рамках электронной модели современной химии типам химических связей, указанным в левой колонке, приведите в соответствие основные характерные особенности этих связей, приведенные в правой колонке.

 

1. Ковалентная связь 2. Ионная связь 3. Металлическая связь 4. Водородная связь 5. Ван-дер-Ваальсова связь

А. Взаимодействие между атомами обусловлено тем, что два электрона принадлежат одновременно двум атомам. В обобщенных парах электронов важную роль начинает играть обменная энергия, которая является существенно квантовой и зависит от плотности зарядов ρ12 (r).

Б. Образуется благодаря электрическому взаимодействию атома водорода с другими атомами, обладающими значительной электроотрицательностью. Определяет геометрическую структуру белковых молекул и является существенной в молекулярной генетике, открывая отчасти возможность спаривания двух спиралей молекулы ДНК. В. Возникает в результате электрического взаимодействия между ионами, которые образуются в результате отдачи одним атомом другому одного или нескольких электронов. Г. Силы взаимодействия между молекулами определяются наличием у молекул природных или индуцированных электрических моментов. Д. Эту связь образуют элементы, атомы которых на верхнем уровне имеют мало электронов по сравнению с общим числом внешних энергетически близких орбиталей, а валентные электроны из-за небольшой энергии ионизации образуют «электронный газ» и свободно перемещаются по всему кристаллу.

 

3.7. В рамках структурной химии отберите проблемы, относящиеся к неорганической (1) и органической (2) химии, из приведенных ниже.

А. По современным представлениям, структура молекул – это пространственная и энергетическая упорядоченность квантово-механической системы, состоящей из атомных ядер и электронов. Органические соединения – структурные образования из органических молекул.

Б. Структура неорганических соединений взаимосвязана с химией твердого тела, пересекающейся с квантовой физикой твердого тела. Структура задается квантово-механическим взаимодействием неорганических молекул и атомов химических элементов.

 

3.8. Основным законам и принципам учения о химических процессах, указанным в левой колонке, подберите соответствующие формулы и определения, приведенные в правой колонке.

1. Закон Аррениуса 2.Правило Вант-Гоффа 3.Принцип Ле-Шателье 4. Закон действующих масс	А. Скорость химических реакций при постоянной температуре пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ: . Б. При повышении температуры на 100 скорость гомогенной реакции возрастает в γ раз: .
В. Доля атомов (молекул), способных прореагировать: . Г. Определяет подвижное равновесие. Химическим равновесием называется состояние, в котором скорость обратной реакции равна скорости прямой реакции.

 

3.9. Условия протекания химических процессов в современной химии становятся зависимыми не только от термодинамических (температуры, давления и т.п.), но и структурно-кинетических факторов: строения исходных реагентов; их концентрации; наличия в реакторе катализаторов (или ингибиторов) и других добавок; способов смешивания реагентов, материалов и конструкции реактора и т.п. Влияние такого типа факторов, воздействие которых зачастую носит неконтролируемый характер, может быть сведено к катализу.

В рамках концепции неконтролируемого воздействия в химии каждому термину, указанному в левой колонке, подберите соответствующее определение, приведенное в правой колонке.

 

1. Катализ 2. Гомогенный катализ 3. Гетерогенный катализ 4. Ферментный катализ 5. Автокатализ

А. Ускорение химической реакции в присутствии веществ-катализаторов, которые взаимодействуют с реагентом, но в реакции не расходуются и не входят в состав конечного продукта. Б. Катализ, при котором химическая реакция совершается в поверхностных слоях на границе

раздела твердого тела и газообразной или жидкой смеси реагентов. В. Катализ, который происходит либо в газовой смеси, либо в жидкости, где растворены как катализатор, так и реагенты. Г. Катализ, в котором в качестве катализатора выступают те или иные продукты химической реакции. Д. Катализ, в котором в качестве катализаторов используются ферменты, как природные, так и искусственные, сложнейшие молекулярные системы – биологические катализаторы.

 

Примечание. Катализ играет решающую роль в процессе перехода от химических систем к биологическим, а также к проблемам эволюционной химии.

 

3.10. Не прибегая к вычислениям, укажите, в каких процессах энтропия уменьшается:

А. NH₄NO₂(к) → N₂O(г) + 2H₂O(ж)

Б. 2N₂(г) + O₂(г) → 2N₂O(г)

В. 2H₂(г) + CO(г) → CH₃OH(ж)

Г. S(г) → S(ж)

 

3.11. В рамках эволюционной химии выделите два подхода к проблеме самоорганизации предбиологических систем: субстратный (1) и функциональный (2) на основе кратких характеристик их отличительных черт, приведенных ниже.

А. Отличительная черта состоит в исследовании вещественной основы биологических систем, т. е. определенного состава элементов-органогенов и определенной структуры, входящих в живой организм химических соединений.

Б. Отличительная черта состоит в исследовании процессов самоорганизации предбиологических систем, выявлении законов, которым подчиняются такие процессы. Теория саморазвития элементарных каталитических систем в самом общем виде является общей теорией химической эволюции и биогенеза.