Voprosy_k_ekzamenu химия
.docВопросы к экзамену по химии (инженеры)
(2012/13 уч.год)
Модуль I
-
Развитие представлений о строении атомов. Опыты Резерфорда. Корпускулярно-волновой дуализм микрочастиц.
-
Квантово-механическая теория строения атома. Уравнение Шредингера. Волновая функция. Квантовые числа.
-
Атомные уровни, подуровни, орбитали. Формы s-, р- и d-орбиталей.
-
Строение многоэлектронных атомов. Принцип наименьшей энергии. Принцип Паули. Правило Хунда. Правило Клечковского. Электронные и электронографические формы атомов в основном и возбужденном состояниях.
-
Периодический закон Д.И. Менделеева.
-
Основные энергетические характеристики атомов: энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность. Закономерность их изменения по периодам и группам.
-
Химическая связь. Ковалентная связь и ее основные характеристики: длина, энергия, кратность, валентный угол. Виды химической связи. Ионная связь.
-
Ковалентная связь. Механизмы ее образования: обменный и донорно-акцепторный. σ- и π-связь.
-
Метод валентный связей (ВС). Гибридизация атомных орбиталей, виды гибридизации. Геометрическая конфигурация молекул.
-
Свойства ковалентной связи: направленность, насыщаемость, полярность. Электрический (дипольный) момент связи и молекулы.
-
Кристаллы. Элементарные кубические ячейки и их характеристики (наименьшее число частиц, необходимое для построения ячейки; координационное число; кратчайшее расстояние между частицами). Расчет эффективных радиусов атомов для различных кристаллических решеток. Виды связи в кристаллах. Атомные, молекулярные, ионные и металлические кристаллы.
-
Жесткость воды. Виды жесткости, единицы ее измерения. Методы определения и устранения жесткости.
-
Металлы. Положение в периодической системе Д.И. Менделеева. Основные физические свойства металлов.
-
Общие химические свойства металлов: взаимодействие с элементарными окислителями, водой, растворами кислот и щелочей. Амфотерность.
-
d-Металлы. Положение d-металлов в периодической системе. Зависимость физических свойств d-металлов от их электронного строения. Зависимость кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств соединений d-металлов от степени окисления d-металла.
-
Комплексные соединения металлов и их классификация. Номенклатура. Диссоциация комплексных соединений. Константа нестойкости.
-
Общая характеристика р-элементов − металлов на примере алюминия, олова и свинца. Получение указанных металлов, их взаимодействие с галогенами, окислителями, водой, растворами кислот и щелочей. Применение алюминия, олова и свинца в технике.
Модуль II
-
Термодинамические системы и их классификация. Параметры системы. Первый закон термодинамики. Понятие о термодинамических функциях состояния. Внутренняя энергия и энтальпия.
-
Применение первого закона термодинамики к изопроцессам (изохора, изотерма, изобара и адиабата).
-
Стандартные условия. Стандартная энтальпия образования вещества. Закон Гесса и следствия из него. Тепловой эффект химической реакции. Термохимические расчеты.
-
Второй закон термодинамики. Функция состояния энтропия. Расчет изменения энтропии при смешении идеальных газов и в процессе реакции.
-
Энтропия и термодинамическая вероятность (формула Больцмана). Третий закон термодинамики. Абсолютная энтропия вещества. Расчет изменения энтропии в процессе реакции.
-
Термодинамические функции состояния: энергия Гиббса и энергия Гельмгольца. Критерии самопроизвольного протекания процессов. Способ расчета изменения энергии Гиббса в результате химической реакции.
-
Химическое равновесие в закрытой гомогенной системе. Условия равновесия. Константы равновесия, связь между ними и способы расчета.
-
Параметры, влияющие на состояние равновесия. Принцип Ле Шателье−Брауна. Применение уравнений изобары и изотермы химической реакции для анализа смещения положения равновесия.
-
Химическое равновесие в гетерогенных системах. Правило фаз Гиббса−Коновалова. Понятия: фаза, независимый компонент, число термодинамических степеней свободы. Константы равновесия гетерогенной химической реакции.
-
Скорость гомогенной химической реакции. Кинетические кривые. Факторы, влияющие на скорость реакции. Основной постулат химической кинетики (закон действующих масс). Константа скорости. Порядок и молекулярность реакции.
-
Дифференциальные и интегральные уравнения скорости для необратимых реакций нулевого, первого и второго порядков. Период полупревращения.
-
Влияние температуры на скорость химической реакции. Правило Вант-Гоффа и уравнение Аррениуса. Энергия активации.
-
Особенности кинетики гетерогенных химических реакций. Стадии процесса и области его протекания. Кинетика процесса в кинетической и диффузионной областях.
-
Понятие о катализе, его виды Механизмы действия катализаторов. Энергетические диаграммы каталитической и некаталитической реакций.
Модуль III
-
Растворы. Современные представления о физико-химических процессах, протекающих при растворении. Энергетические эффекты при растворении. Ненасыщенные, насыщенные и пересыщенные растворы.
-
Растворимость. Особенности растворимости твердых веществ, жидкостей и газов; влияние на растворимость температуры и давления. Способы выражения состава раствора.
-
Идеальные растворы. Закон Рауля и следствия из него. Понятие об осмосе.
-
Растворы электролитов. Классическая теория электролитической диссоциации Аррениуса. Степень и константа диссоциации и факторы, влияющие на них. Закон разбавления Оствальда для слабых электролитов.
-
Закон Рауля для растворов электролитов. Коэффициент диссоциации и его связь со степенью диссоциации. Элементы современной теории сильных электролитов (теория Дебая-Хюккеля). Ионная сила раствора, активности и коэффицие6нт активности.
-
Электрическая проводимость растворов электролитов: удельная и молярная. Зависимость электропроводности растворов слабых и сильных электролитов от концентрации.
-
Равновесия в водных растворах электролитов (диссоциация кислот, оснований и солей).
-
Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный и гидроксильный показатели. Шкала рН.
-
Равновесие в системе «труднорастворимый электролит – его насыщенный раствор». Произведение растворимости (ПР). Расчет растворимости по значению ПР. Условия выпадения и растворения осадков.
-
Направление протекания реакций с участие электролитов. Признаки протекания реакции. Гидролиз солей. Типы реакций гидролиза. Степень и константа гидролиза.
-
Возникновение двойного электрического слоя и скачка потенциала на границе металл – раствор электролита. Стандартный электродный потенциал. Понятие о стандартном водородном электроде.
-
Уравнение Нернста для расчета электродного потенциала. Ряд напряжений металлов. Адаптированные формы уравнения Нернста для расчета зависимости потенциала газовых электродов от рН.
-
Гальванические элементы (ГЭ) и их классификация. Процессы, протекающие при работе ГЭ. Расчет ЭДС ГЭ. Окислительно-восстановительные и концентрационные ГЭ. Аккумуляторы.
-
Электролиз. Потенциал разложения. Ряды разряжаемости катионов и анионов (примеры). Законы Фарадея. Выход по току. Применение электролиза в технике.
-
Коррозия. Классификация коррозионных процессов по характеру разрушений, по виду агрессивной среды, по механизму протекания. Показатели скорости равномерной коррозии.
-
Электрохимическая коррозия. Механизм электрохимической коррозии. Анодный процесс. Катодные процессы для различных сред. Факторы, приводящие к электрохимической коррозии.
-
Скорость электрохимической коррозии. Факторы, влияющие на скорость коррозии: рН, состав среды, температура, природа и концентрация окислителя.
-
Стимуляторы и ингибиторы коррозии. Коррозия стали в различных средах. Состав продуктов коррозии.
-
Методы защиты металлов от коррозии: легирование; обработка среды; неорганические (в том числе и металлические) и органические защитные покрытия; электрохимическая защита (протекторная, катодная, анодная).