химия
.pdf
Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра химии
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
|
|
ПРОГРАММА |
Б |
Т |
|||
|
|
|
|
|
|
|||||
И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ПОНХИМИИ |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
Методические указания |
|
|||||
|
для студентов-заочников инженерно-технических |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
(нехимических) специальностей |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
П о д р е д а к ц и е й |
|
|||||
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
з |
тВ.Н. Яглова |
|
|
||||
|
|
о |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М и н с к 2 0 0 6
УДК 54(076) ББК 24я7
П 78
С о с т а в и т е л и :
Г.А. Бурак., Е.А. Евсеева, Н.В. Зык, Э.Ф. Марчик, Д.И. Медведев,
А.А. Меженцев, J1.M. Слепнева, В.Н. Яглов |
У |
|||
|
||||
Р е ц е н з е н т ы : |
|
Н |
|
|
д-р хим. наук А.К. Баев |
|
Т |
||
д-р техн. наук Я.Н. Ковалев |
|
|||
|
Б |
|
|
|
й |
|
|
|
|
Методические указания для студентов-заочников инженерно- |
||||
и |
|
предназначены для |
||
технических (нехимических) специальностей |
||||
обучения и лучшего усвоения студентам программного материала. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
р |
Они включают примеры решения задач и контрольные задания по |
|||||||
курсу химии. |
|
|
|
о |
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
© БИТУ, 2006
ВВЕДЕНИЕ
Химия как наука о веществах и их превращениях. Место химии в системе наук. Значение химии в различных отраслях науки и техники. Химия и охрана окружающей среды. Основные химические понятия и законы. Основные классы неорганических соединений. Химический эквивалент.
Строение вещества
Основные сведения о строении атомов. Состав атомныхТУядер.
Строение атомов и систематика химических элементов
Изотопы. Электронные оболочки атомов. Квантовомеханическое
объяснение строения атома. Квантовые числа. Принцип Паули, пра- |
|
Б |
|
вило Хунда, правило Клечковского. Многоэлектронные атомы. |
|
Нормальное и возбужденное состояние атомов. |
Н |
й |
|
Периодическая система Д. И. Менделеева и электронное строе- |
|
ние атомов. Структура периодической системы: периоды, группы и |
|||
подгруппы. |
|
строени |
|
Особенности электронного |
я атомов, элементов главных |
||
Энергия ионизаци |
элементов, сродство к электрону. Понятие об |
||
и побочных подгрупп, s-, р-, d- и f-иэлементы. |
|||
Электронные аналоги. Радиусы атомов и ионов. Периодически
изменяющиеся свойства |
|
|
. |
||
электроотрицательности. |
|
|
|||
|
|
атомов |
|
||
Перспективы |
|
|
е периодической системы. |
||
|
и |
|
|
||
Химическая |
связь и строение молекул |
||||
развити |
|
|
|
||
Основныеотипы |
и характеристики химической связи: длина, |
||||
энергия, валентные углы. Ковалентная связь. Основные положения |
|
|
п |
метода валентных связей (ВС). |
|
Свойстваековалентной связи. Типы гибридизации атомных орбигалей. |
|
Ионная связь. |
|
Р |
Типы взаимодействия молекул |
|
|
Электростатическое взаимодействие молекул. Дисперсионное, ориентационное и индукционное взаимодействие молекул. Донор- но-акцепторное взаимодействие. Водородная связь.
3
Конденсированное состояние вещества
Агрегатное состояние как проявление взаимодействия между частицами вещества.
Твердое, жидкое и газообразное состояния вещества; плазменное состояние вещества.
Кристаллическое состояние.
Ионная, атомная и молекулярная кристаллические решетки. Зависимость свойств веществ от типа связи между частицами в кристаллах.
Металлическое состояние вещества. Металлическая связь, Понятие
об электронной и дырчатой проводимости. Проводники, полупровод- |
||
|
|
У |
ники и диэлектрики. Аморфное состояние вещества, его особенности. |
||
|
Т |
|
Закономерности протекания химических процессов |
||
Н |
|
|
Энергетика химических процессов |
|
|
Б |
|
|
Элементы химической термодинамики. Внутренняя энергия и эн- |
||
тальпия. Экзо- и эндотермические реакции. Термохимические урав- |
||
|
|
й |
нения. Закон Гесса и следствия из него. Применение закона Гесса для |
||
вычисления изменения энтальпии вразличных процессах (образование, |
||
растворение, сгорание |
а и т.п.). Стандартная энтальпия образо- |
|
|
р |
|
вания и сгорания химических соединений. |
||
Понятие об энтропии.оСтандартные энтропии. Изменение эн- |
||
тропии при химическихвеществпроцессах. Понятие об энергии Гиббса. Эн-
тальпийный и энтропийный факторы химических процессов. Изме- |
|
нение энергии Гиббсаипр химических процессах. Стандартные энер- |
|
|
з |
гии Гиббса. Направление и условия самопроизвольного протекания |
|
химических процессов. |
|
|
пХимическая кинетика и равновесие |
е |
|
Р |
|
Химические реакции в гомогенных и гетерогенных системах. Скорость реакции в гомогенных и гетерогенных системах. Факторы, влияющие на скорость реакции. Закон действия масс. Константа скорости реакций. Зависимость скорости реакции от температуры. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Гомогенный и гетерогенный катализы. Понятие о механизме каталитических процессов. Цепные реакции. Фотохимические реакции, Радиационно-химические реакции.
4
Обратимые и необратимые процессы. Химическое равновесие в гомогенных и гетерогенных системах. Константа равновесия. Связь константы равновесия с изменением энергии Гиббса в реакциях. Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье и его значение в химии. Влияние различных факторов на равновесие.
Комплексные соединения
Структура комплексных соединений.
Атомы и ионы как комплексообразователи. Различные типы лиган- |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
Т |
дов в комплексных соединениях. Соединения с комплексными аниона- |
|||||||
|
|
|
|
|
|
Н |
|
ми. Соединения с комплексными катионами, нейтральные комплексы.У |
|||||||
Устойчивость комплексных соединений в растворах. |
|||||||
|
Растворы |
|
|
||||
Образование |
|
растворовБ |
|
||||
|
|
|
и |
|
|
||
|
|
пр |
|
Гидраты и сольваты. |
|||
Растворы как многокомпонентные системы.й |
|||||||
Изменение энтальпии и энтропии |
|
|
растворении. |
|
|||
Растворимость газов, |
жидкосте |
й |
и кристаллов в жидкостях. |
||||
т |
|
|
|
факторов. Насыщенные рас- |
|||
Влияние на растворимость различных |
|||||||
|
|
|
|
иРастворы |
неэлектролитов |
|
|
з |
|
||
Осмос. Осмотическое давление. Законы Вант-Гоффа. Явление |
|||||
осмоса в |
|
о |
|
|
|
|
|
. Давление насыщенного пара над раствором. По- |
|||
вышени |
температуры кипения растворов и понижение температу- |
||||
|
природе |
|
|
|
|
ры кристаллизации. Законы Рауля. |
|||||
е |
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
Растворы |
электролитов |
творы. Различные способы выражения состава растворов и их взаимные пересчеты.
Электролитическая диссоциация. Особенности воды как растворителя. Сильные и слабые электролиты. Степень и константа диссоциации. Свойства растворов электролитов. Изотонический коэффициент, его связь со степенью диссоциации. Ионные реакции и
5
равновесие. Произведение растворимости. Ионное произведение воды. Водородный показатель (рН) и его значение в технологических процессах. Индикаторы. Современные теории кислот и оснований.
Гидролиз. Различные случаи гидролиза солей. Влияние на гидролиз температуры и концентрации растворов. Смещение равновесия гидролиза. Константа ,степень и рН гидролиза. Значение гидролиза в технологических процессах.
Электрохимические процессы |
У |
|
Окислительно-восстановительные |
реакции |
|
|
|
|
ления. Важнейшие окислители и восстановители. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций.
Типы окислительно-восстановительных реакций.НСтепеньТ окис-
Электродные потенциалы |
и электродвижущиеБ |
силы |
||
|
|
|
и |
|
|
|
природ |
|
|
Понятие об электродных потенциалах.йЗависимость величины |
||||
электродных потенциалов от |
|
ы электродов и растворителей. |
||
|
о |
|
|
|
Зависимость величины электродных потенциалов от концентрации |
||||
т |
|
|
||
ионов в растворе. Измерение электродных потенциалов. Ряд стан- |
||||
и |
|
|
|
|
дартных электродных потенциалов. Гальванические элементы. На- |
||||
пряжение гальванического элемента, его измерение. Современные |
||
|
з |
|
гальванические элементы. Щелочные и кислотные аккумуляторы. |
||
о |
Электролиз |
|
п |
|
|
Сущность электролиза. Последовательность разрядки ионов на аноде и катоде. Электролиз с нерастворимым и растворимым анодами.РЗаконы Фарадея. Практическое применение электролиза: получениеи рафинирование металлов, нанесение гальванических покрытий, получение водорода, кислорода и других продуктов.
Коррозия металлов
Основные виды коррозии. Классификация коррозионных процессов. Химическая коррозия. Электрохимическая коррозия. Защита металлов от коррозии.
6
Специальные вопросы химии |
|
||
Для инженеров машиностроительных |
специальностей |
||
и |
механиков-технологов |
|
|
Общие свойства металлов. Сплавы |
|
||
Физические свойства металлов. Растворы |
в металлических сис- |
||
|
|
|
У |
темах, сплавы и диаграммы плавкости. Химические свойства метал- |
|||
лов. Участие металлов |
|
Т |
|
в окислительно-восстановительных процес- |
|||
сах. Взаимодействие металлов с кислотами, щелочами и водой. |
|||
|
Получение металлов |
Н |
|
|
|
|
|
Природные соединения металлов. Основные способы получения
металлов из руд: гидро-, пиро- и электрометаплургические процессы. |
||||||||
Получение металлов высокой чистоты. |
|
Б |
||||||
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
р |
йметаллы |
||
|
|
Конструкционные |
||||||
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
С в о й с т в а s - м е т а л л о в |
|||||||
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
Щ е л о ч н ы е |
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
щ е л ч н о з е м е л ь н ы е м е т а л л ы |
||||||
з |
|
|
|
|
|
|
||
О б з о р с в о й с т в и п р и м е н е н и е р - э л е м е н т о в |
||||||||
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
Общаяпхарактеристика р-элементов III А- и IV А- групп. Соединения, распространение в природе, добыча, инструментальные и абразивные материалы: бор, бориды, алюминий, галлий, индий, их соединения и применение в технике. Углерод, графит, алмаз, кар- Рбиды, их использование в технике. Полупроводниковые материалы: кремний, силикаты, сурьма, висмут, свойства и применение.
О б з о р с в о й с т в и п р и м е н е н и е d - м е т а л л о в
Физико-химические свойства d-металлов. Соединения, распространение в природе, добыча. Использование в технике.
7
Органические полимерные материалы
Понятие об органических полимерах. Методы синтеза полимеров реакции полимеризации и поликонденсации. Строение и физико-хими- ческие свойства полимеров. Конструкционные полимерные материалы.
ДЛЯ инженеров-энергетиков Химия конструкционных и электротехнических материалов
Общие свойства металлов и сплавов, физико-химический анализ. |
|
|
Т |
Свойства алюминия и его соединений. Оксид алюминия. |
|
Свойства переходных металлов и их соединений: оксиды,Укарби- |
|
Н |
|
ды, бориды, сульфиды. Сплавы и интерметаллические соединения. |
|
Б |
|
Свойства магнитных материалов. Химия металлов и сплавов с высокой и низкой электропроводностью. Химия полупроводников. Влияние
примесей на электрические свойства веществ. Методы получения материалов высокой чистоты. Химия материаловйволоконных волноводов.
Полимерные материалы в энергетике
Методы получения полимерных материалов. Реакция полимери- |
||||||
|
|
|
|
|
и |
|
зации и поликонденсации. Зависимость свойств полимеров от их |
||||||
структуры. Полимерные конструкционныер |
материалы. Полимерные |
|||||
диэлектрики. Органические полупроводники. Изоляторы. |
||||||
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
Электрохимические процессы в энергетике и электротехнике |
||||||
|
|
и |
|
|
|
|
Химические источники электрической энергии, кислотные и ще- |
||||||
|
з |
|
|
|
|
|
лочные аккумуляторы. Новые типы аккумуляторов. Электрохими- |
||||||
о |
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
ческиегенераторы. Электрохимические преобразователи (хемотроны). Электрохимическая анодная обработка металлов и сплавов. РПолучение изоляционных покрытий. Гальванопластика.
Свойства воды. Состав природных и сточных вод. Жесткость воды. Методы умягчения воды. Удаление коллоидных примесей из природных и сточных вод. Ионный обмен. Катионирование, анионирование и химическое обессоливание вод. Удаление кислорода из воды.
8
Топливо и его классификация. Состав топлив. Продукты сгорания и способы их обезвреживания. Роль химии в охране водного и воздушного бассейнов от загрязнений продуктами горения топлива. Методы малоотходной технологии. Водородная энергетика.
Методы очистки сточных вод. Методы замкнутого водооборота.
Ядерная химия. Радиохимия
Состав атомных ядер, изотопы. Радиоактивность. Радиоактив-
ные ряды. Использование радиоактивных изотопов. Искусственная |
|||||
|
|
|
|
Т |
|
радиоактивность. Ядерные реакции. Ядерная энергетика. Радиоак- |
|||||
тивные элементы и материалы. |
|
|
Н |
У |
|
|
|
Б |
|
|
|
Для инженеров-строителей |
|
|
|
||
Химия воды |
|
|
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
Строение молекул воды. Структура кристаллов и свойства льда. |
|||||
Диаграмма состояния воды. Различные формы связанной воды. Ак- |
|||||
васоединения (кристаллогидраты). |
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
Гидрогели. Гидратация и дегидратация гидрогелей. Тиксотро- |
|||||
т |
|
|
|
|
|
пия, тиксотропные явления в строительнойр |
технике. Адсорбция во- |
||||
дяных паров. Хемосорбция. Капиллярная конденсация. Гидро- |
|||
|
|
и |
|
фильность и гидрофобность. Диаграмма состояния двойных систем |
|||
типа вода-соль. |
Замерзани |
е воды и водных растворов в различных |
|
о |
|
|
|
условиях. Химические свойства воды, взаимодействие с элементар-
ными веществами и химическими соединениями. Процессы гидратации и гидролиза.п
РОбразованиее гетерогенных дисперсных систем. Суспензии и эмульсии, их устойчивость. Поверхностно-активные вещества и их влияние на свойства дисперсных систем.
Строение и электрический заряд коллоидных частиц. Седиментация и коагуляция. Структурообразование в дисперсных системах. Образование и свойства гелей.
9