- •Физическая химия
- •Содержание
- •I. Рабочая программа дисциплины
- •1. Цели и задачи изучения дисциплины
- •2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
- •3. Объем дисциплины
- •3.1. Распределение часов по темам и видам учебной работы Форма обучения очная
- •3.2. Распределение часов по темам и видам учебной нагрузки Форма обучения очная
- •4. Содержание дисциплины Введение
- •Основы химической термодинамики
- •Равновесия Термодинамика химического равновесия
- •Фазовые равновесия
- •Растворы Растворы неэлектролитов
- •Растворы электролитов
- •Электрохимия
- •Химическая кинетика и катализ
- •Современная теория химического строения.
- •5. Темы практических/ семинарских занятий
- •6. Лабораторные работы (лабораторный практикум)
- •Тема 1. Предмет и метод термодинамики, основные понятия. Энергия. Закон сохранения и превращения энергии. Первый закон термодинамики. Энтальпия
- •Тема 2. Термохимия. Второй закон термодинамики. Энтропия
- •Тема 3. Фазовые переходы. Термодинамика химического равновесия
- •Тема 4. Фазовые равновесия
- •Тема 5. Растворы неэлектролитов
- •Тема 6. Растворы электролитов
- •Тема 7. Термодинамика и кинетикаэлектродных процессов
- •Тема 8. Химическая кинетика. Катализ
- •Тематика курсовых/контрольных работ/рефератов
- •Темы рефератов
- •Требования к оформлению реферата
- •8. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
- •8.3. Методические указания студентам
- •Вопросы и задачи для самоконтроля
- •Подготовленности к проведению лабораторных работ
- •Лабораторная работа №1
- •Лабораторная работа №2
- •Лабораторная работа №3
- •Лабораторная работа №4
- •Лабораторная работа №5
- •Лабораторная работа №6
- •Лабораторная работа №7
- •Лабораторная работа №8
- •Лабораторная работа №9
- •Индивидуальные задания Законы идеального газа и идеальных газовых смесей
- •I. Теоретические вопросы (все каждому студенту)
- •II. Задачи (каждому студенту номера задач только своего варианта)
- •Приложение 1 закона термодинамики к термодинамическим и химическим процессам
- •Растворы
- •Электрохимия
- •Кинетика и катализ химических реакций
- •8.4. Методические указания преподавателям
- •Рейтинговая система обучения Общие положения
- •Текущий контроль
- •Самостоятельная работа
- •Обобщающий контроль
- •Итоговый контроль
- •Механизм формирования рейтинга
- •II. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения промежуточных и итоговых аттестаций
- •1. Тематика контрольных работ Химическая термодинамика
- •Фазовое равновесие
- •Химическое равновесие
- •Молекулярные растворы
- •Растворы электролитов
- •Кинетика и катализ
- •Электрохимия
- •2. Вопросы и задачи для самоконтроля Химическая термодинамика
- •Фазовые и химические равновесия
- •Кинетика и катализ химических реакций Вопросы
- •3. Тестовые задания Химическая термодинамика
- •Фазовое и химическое равновесие
- •Растворы
- •Электрохимия
- •Кинетика и катализ
- •Вопросы для подготовки к экзамену
Лабораторная работа №6
Основные положения теории электролитической диссоциации Аррениуса. Причины и механизмы электролитической диссоциации. Гидратация (сольватация) ионов. Энергия гидратации (сольватации). Недостатки теории Аррениуса и ее развитие в работах Дж. Бренстеда, Т. Лоури, Г. Льюиса, Н.А. Измайлова.
Коллигативные свойства электролитов. Отступление от законов Вант-Гоффа и Рауля в растворах электролитов. Изотонический коэффициент. Связь степени диссоциации с изотоническим коэффициентом.
Основные положения теории сильных электролитов Дебая-Хюккеля. Термодинамическая константа диссоциации. Активность коэффициент активности, их определение. Ионная сила растворов. Основные понятия теории ассоциации ионов.
Электрическая проводимость растворов электролитов. Удельная и молярная (эквивалентная) электрические проводимости, зависимость их от различных факторов. Закон Кольрауша.
Теория электрической проводимости растворов Дебая-Онзагера. Электрофоретический и релоксационный эффекты. Ионная атмосфера, время релаксации ионного облака.
Подвижность ионов и числа переноса. Аномальная подвижность ионов Н+ и ОН– .
Методы определения электрической проводимости растворов. Кондуктометрия, ее применение.
Роль растворов электролитов в жизнедеятельности организмов.
Задачи
При 75С давление пара равно 385 гПа. При растворении в воде массой 100 г хлорида аммония массой 2,2 г давление пара понизилось на 4,29 гПа. Вычислите кажущуюся степень диссоциации хлорида аммония в полученном растворе.
Раствор, содержащий в воде массой 100 г хлорид магния массой 2,6 г, замерзает при –1,4С. Вычислите изотонический и осмотический коэффициенты. Криоскопическая постоянная воды равна 1,86 К· кг/моль.
Удельная электропроводность раствора иодида натрия с массовой долей вещества 5% при 18С равна 0,0298 Ом–1 · см–1, а плотность этого раствора 1,0374 г/см3. Определите коэффициент электропроводности иодида натрия в этом растворе. λ∞ = 110 Ом–1 · см–1.
Лабораторная работа №7
Общая характеристика электрохимических систем им процессов. Их классификация.
Гальванический элемент. Характеристика скачков потенциалов гальванического элемента. Двойной электрический слой, его строение. Причины возникновения скачка потенциалов на границе раздела фаз.
Стандартные (нормальные) электродные потенциалы. Электрохимический ряд напряжений. Правила схематической записи гальванического элемента и электродов.
Классификация электродов. Использование окислительно-восстановительных потенциалов для определения направления реакции.
Электрохимические цепи (гальванические элементы): химические и концентрационные. Изменение ЭДС гальванических элементов. Насыщенный элемент Вестона. Электроды сравнения: каломельный, хлорсеребряный.
Электрохимический метод измерения pH. Измерение pH с использованием водородного, хингидронного и стеклянного электродов.
Потенциометрическое титрование.
Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах и в цепи в целом для следующих элементов:
(–) Mg | MgSO4 || NiSO4 | Ni (+);
(–) Zn | ZnCl2 || KCl (насыщ.) | Hg2Cl2, Hg (+);
(–) Pt, H2 (P=101,3 кПа) | HCl | Cl2 (p = 101,3 кПа);
(–) Cd | CdSO4 || Hg2SO4 | Hg (+);
(–) Pt | Sn2+, Sn4+ || Cr3+, Cr2O72–, H+ | Pt (+);
(–) Pt | Fe2+, Fe3+ || Mn2+, MnO4–, H+ | Pt (+).
Составьте цепи, в которых идут следующие реакции:
CoSO4 + Zn = ZnSO4 + Co;
Cu + Hg2Cl2 = 2Hg + CuCl2;
H2 + ½ O2 = H2O;
2AgNO3 + H2 = 2HNO3 + 2Ag↓
Неравновесные электродные процессы. Законы Фарадея. Электрохимические эквиваленты. Выход вещества по току. Скорость электрохимических процессов.
Поляризация электродов при прохождении электрического тока. Перенапряжение электрохимической реакции и перенапряжение концентрации. Перенапряжение восстановления водородных ионов.
Химическая, биологическая и электрохимическая коррозия металлов и методы борьбы с ней. Ингибиторы коррозии. Пассивность металлов.
Химические источники тока. Аккумуляторы.
Задачи
Медь покрыта оловом. При нарушении оловянного покрытия работает гальванический элемент, который даёт ток силой 7,5 А. Какая масса олова растворится и сколько л водорода выделится на медном катоде за 25 мин?
Олово спаяно с серебром. Какой из металлов будет окисляться при коррозии, если эта пара металлов попадёт в щелочную среду? Ответ дайте на основании вычисления ЭДС и ∆G2980 образующегося гальванического элемента.
Ток силой 1,5А выделяет из раствора сульфата кадмия в течении40мин 2,283 г кадмия. Вычислите эквивалент этого металла. Какое вещество и в каком количестве выделилось на угольном аноде? Условия нормальные.