- •Физическая и коллоидная химия Учебно-методический комплекс курса
- •Р е ц е н з е н т :
- •Педагогический университет», 2012 Содержание
- •Цели и задачи изучения дисциплины
- •Место дисциплины в структуре ооп:
- •Требования к результатам освоения дисциплины
- •3.1 Принятая структура компетенций
- •3.2. Матрица соотнесения разделов учебной дисциплины и формируемых компетенций
- •4 Объем дисциплины
- •4.2. Распределение часов по темам и видам учебной работы Форма обучения очная
- •Раздел 1. Введение в физическую химию.
- •Тема 1. Предмет физической химии, история развития, разделы и методы исследования.
- •Раздел 2. Химическая термодинамика
- •Тема 2. Предмет и метод термодинамики, основные понятия.
- •Тема 3. Энергия. Закон сохранения и превращения энергии. Первый закон термодинамики. Энтальпия.
- •Тема 4. Термохимия.
- •Тема 5. Второй закон термодинамики. Энтропия.
- •Тема 6. Характеристические функции.
- •Тема 7. Фазовые переходы.
- •Раздел 3. Равновесия
- •Тема 8. Термодинамика химического равновесия.
- •Тема 9. Фазовые равновесия.
- •Раздел 4. Растворы
- •Тема 10. Растворы неэлектролитов.
- •Тема 11. Растворы электролитов.
- •Раздел 5. Электрохимия
- •Тема 12. Термодинамика электродных процессов.
- •Тема 13. Кинетика электродных процессов.
- •Тема 14. Коррозия.
- •Раздел 6. Химическая кинетика и катализ
- •Тема 15. Химическая кинетика.
- •Тема 16. Катализ.
- •Раздел 7. Поверхностные явления в дисперсных системах.
- •Тема 17. Введение в коллоидную химию.
- •Тема 18. Термодинамика поверхностных явлений.
- •Тема 19. Смачивание и капиллярные явления.
- •Тема 20. Адсорбция поверхностно-активных веществ (пав).
- •Тема 21. Электроповерхностные явления в дисперсных системах.
- •Раздел 8. Получение и свойства дисперсных систем.
- •Тема 22. Получение и свойства дисперсных систем.
- •Тема 23. Молекулярно-кинетические и оптические свойства дисперсных систем; методы дисперсионного анализа.
- •Раздел 9. Устойчивость и эволюция дисперсных систем.
- •Тема 24. Агрегативная устойчивость лиофобных дисперсных систем.
- •6.1. Технологии аудиторной работы:
- •6.2. Технологии внеаудиторной работы:
- •7 Структура и содержание самостоятельной работы студентов
- •7.1 Структура и трудоемкость самостоятельной работы студентов
- •Варианты задач и упражнений для самостоятельной работы студентов
- •Раздел 2
- •Химическая термодинамика
- •Раздел 3 равновесия
- •Раздел 4 растворы
- •Раздел 5 электрохимия
- •Раздел 6 Химическая кинетика и катализ
- •Раздел 7 дисперные системы
- •Раздел 8 получение и свойства дисперных систем
- •Раздел 9 «устойчтвость и эволюция дисперсных систем»
- •Индивидуальное домашнее задание Химическая термодинамика и термохимия
- •Химические и фазовые равновесия
- •Растворы
- •Электрохимия
- •Химическая кинетика и катализ
- •7.3 Тематика рефератов, контрольных работ и методические рекомендации по их выполнению контрольная работа №1 Химическая термодинамика и термохимия
- •Контрольная работа №2 Химические и фазовые равновесия
- •Контрольная работа №3 Растворы
- •Контрольная работа №4 Электрохимия
- •Контрольная работа №5 Химическая кинетика и катализ
- •Контрольные вопросы по теме «Дисперсные системы»
- •Контрольные воды по теме «Получение и свойства дисперсных систем»
- •Контрольные вопросы по теме «Устойчивость и эволюция дисперсных систем»
- •Тематика рефератов
- •8 Учебно-методическое, информационное и материально-техническое обеспечение дисциплины
- •8.1 Основная литература
- •8.2 Дополнительная литература:
- •8.3 Периодические издания
- •9.2 Формы и содержание текущего контроля
- •9.2.1 Формы текущего контроля
- •Формы и содержание текущего контроля знаний
- •Формы текущего контроля знаний
- •Примеры тестовых заданий для текущего контроля
- •Перечень контрольных вопросов для самопроверки студентов Химическая термодинамика
- •Равновесия
- •Растворы
- •Электрохимия
- •Химическая кинетика и катализ
- •9.2.2. Критерии оценки сформированности компетенций
- •9.3 Форма и содержание промежуточной аттестации
- •Перечень вопросов к экзамену
- •Коллоидная химия
- •Методическое издание
9.2 Формы и содержание текущего контроля
9.2.1 Формы текущего контроля
Формы и содержание текущего контроля знаний
Формы текущего контроля знаний
№ п/п |
Наименование раздела дисциплины |
Форма текущего контроля | |||||
Входное тестирование |
Контрольная работа |
Написание реферата |
Выполнение индивидуального задания |
Оценка качества выполнения лабораторных работ |
Итоговое тестирование | ||
1 |
Раздел 1 |
+ |
- |
- |
- |
- |
+ |
2 |
Раздел 2 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
+ |
3 |
Раздел 3 |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
+ |
4 |
Раздел 4 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
5 |
Раздел 5 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
6 |
Раздел 6 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
7 |
Раздел 7 |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
8 |
Раздел 8 |
+ |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
9 |
Раздел 9 |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
Примеры тестовых заданий для текущего контроля
Химическая термодинамика
№1 Свойства внутренней энергии системы в общем случае:
Функция состояния системы;
Экстенсивная функция;
Интенсивная функция;
Функция, равная теплоте процесса;
Функция, равная работе процесса;
Абсолютное значение функции неизвестно.
№2 Выражения, справедливые для изохорной теплоемкости Сv одного моля идеального газа:
(H/T)p ;
(U/T)v ;
(G/T)p ;
(A/T)v ;
Cp-R ;
U+A.
№3 Выражение первого начала термодинамики, записанное с использованием работы системы А и теплоты процесса Q, имеет вид:
Q=U-A;
Q=U+A;
U=Q+A;
U=Q-A;
A=U+Q.
№4 Выражения, справедливые для адиабатического процесса с идеальным газом:
P=const;
V=const;
T=const;
PV=const;
A=0;
Q=0.
№5 Условия, отличающие изолированную термодинамическую систему:
Исключен обмен веществом и энергией с окружающей средой;
Возможен обмен энергией с окружающей средой, но исключен обмен веществом;
Возможен обмен веществом с окружающей средой, но исключен обмен энергией;
Возможен обмен веществом и энергией с окружающей средой.
№6 Работа системы при обратимом изобарном расширении n моль идеального газа от объема V1 до объема V2:
P(V2-V1);
nRTln(V2/V1);
0;
–nCv(T2-T1).
№7 Теплота процесса при обратимом изохорном нагревании n моль идеального газа от температуры Т1 до температуры Т2 выражается как:
nR(T2-T1);
nR(lnT2-lnT1);
nCv(T2-T1);
nCp(T2-T1).
№8 Термохимическое уравнение Кирхгоффа может выражать зависимость:
Энтальпии вещества от температуры при постоянном давлении;
Теплоемкости вещества от температуры при постоянном давлении;
Энтальпии вещества от давления при постоянной температуре;
Теплоемкости вещества от давления при постоянной температуре;
Изменения энтальпии в процессе от температуры при постоянном давлении;
Изменения энтальпии в процессе от давления при постоянной температуре.
№9 Укажите реакции, для которых можно пренебречь разностью между изменением энтальпии и изменением внутренней энергии:
Са(OH)2 (p-p) + CO2 (г) = CaCO3 (тв) + H2O (ж);
CaO (тв) + CO2 (г) = CaCO3 (тв);
2AsH3 (г) = 2As (тв) + 3H2 (г);
Pb (тв) + PbO2 (тв) = 2PbO (тв).
№10 Математическое выражение второго начала термодинамики в наиболее общем виде:
S0;
S0;
S=Q/T;
S=H/T;
dS=Q/T;
dSQ/T.
Фазовое и химическое равновесие
№1 Установите соответствие: А) Реакции в идеальной газовой фазе, равновесие которых при уменьшении общего давления смещается влево (в сторону исходных веществ); Б) Реакции в идеальной газовой фазе, равновесие которых при уменьшении общего давления смещается вправо (в сторону продуктов); В) Реакции в идеальной газовой фазе, на равновесие которых не влияет изменение общего давления.
2NO2 (г) = 2NO (г) +O2 (г);
N2 (г) + 3H2 (г) = 2NH3 (г);
H2 (г) + I2 (г) = 2HI (г);
2SO2 (г) + O2 (г) = 2SO3 (г);
CO (г) + H2O (г) = CO2 (г) + H2 (г);
CH4 (г) + H2O (г) = CO (г) + 3H2 (г);
CH4 (г) + CO2 (г) = 2CO (г) + 2H2 (г).
№2 Уравнения, справедливые для констант равновесия, выраженных через равновесные парциальные давления (Р), мольные доли (N) или молярные концентрации (С), для химических реакций в идеальной газовой фазе:
Kp=Kc/KN ;
Kp=Kc/(RT) ;
Kp=KNP ;
Kp=KcKN ;
Kc=Kp/(RT) ;
Kp=KN/P .
№3 Уравнение Клапейрона-Клаузиуса описывает зависимость равновесного давления от температуры для:
Однокомпонентной однофазной системы;
Однокомпонентной двухфазной системы;
Однокомпонентной трехфазной системы;
Двухкомпонентной однофазной системы;
Двухкомпонентной двухфазной системы;
Двухкомпонентной трехфазной системы.
№4 На диаграмме состояния чистого вещества имеются точки:
Эвтектики;
Тройные;
Перитектики.
№5 Взаимные переходы кристаллических модификаций чистого вещества, которые могут протекать как в прямом, так и в обратном направлениях в условиях равновесия:
Монотропные;
Энантиотропные;
Необратимые;
Обратимые.
№6 Находящаяся в состоянии равновесия система 2SO2 (г) + O2 (г) = 2SO3 (г):
Гомогенная;
Гетерогенная;
Однофазная;
Двухфазная;
Трехфазная;
Четырехфазная.
№7 Число степеней свободы системы, состоящей из К компонентов и Ф фаз, на которую из внешних условий влияют только давление и температура:
К+Ф+2;
К+Ф-2;
К-Ф+2;
К-Ф-2;
Ф-К+2;
Ф-К-2.
№8 Диаграмма состояния воды при невысоких давлениях:
Р В
С
1 2
О
4,579
мм рт.ст. 3
D
А
0,0076 оС (273К) Т
Выберите номер области существования жидкости на фазовой диаграмме воды.
№9 Линии ликвидуса на диаграмме плавкости системы АВ:
Т с b
o a p
А S V В |
|
oS и pV;
co и bp;
ca и ba;
ca и co;
ba и bp.
№10 Фазовая диаграмма двухкомпонентной системы с одним химическим соединением AxBy, плавящимся конгруэнтно:
Т
a
c
b
D F K
S E V
А Э1 AxBy Э2 В
В эвтектическом равновесии, представленном коннодой SEV сосуществуют фазы:
Кристаллы А, кристаллы В и жидкость;
Кристаллы А, кристаллы В и кристаллы AxBy ;
Кристаллы А, кристаллы AxBy и жидкость;
Кристаллы В, кристаллы AxBy и жидкость;
Кристаллы А и кристаллы AxBy ;
Кристаллы В и кристаллы AxBy ;
Только кристаллы А;
Только кристаллы В;
Только кристаллы AxBy .
№11 На диаграмме состояния для чистого вещества имеются линии:
Равновесия жидкость-пар;
Равновесия трех фаз;
Равновесия двух газообразных фаз;
Равновесия кристаллы-пар;
Равновесия жидкость-кристаллы.
Растворы
№1 Метод исследования разбавленных растворов, основанный на сравнении температуры начала кипения раствора и температуры кипения растворителя при постоянном давлении:
Калориметрия;
Криоскопия;
Осмометрия;
Эбуллиоскопия;
Фотометрия.
№2 Изотонический коэффициент Вант-Гоффа это поправка, учитывающая:
Увеличение равновесного давления пара над чистым растворителем при нагревании;
Непостоянство давления при нагревании или охлаждении раствора;
Различие молярных масс растворителя и растворенного вещества;
Изменение числа частиц в растворе при диссоциации или ассоциации молекул;
Изменение плотности раствора при диссоциации или ассоциации молекул;
Изменение изотопного состава молекул растворенного вещества.
№3 Ионная сила раствора выражается через моляльности ионов mi и их заряды zi формулой:
mizi ;
1/2mizi ;
(mizi)2 ;
1/2(mizi)2 ;
mizi2 ;
1/2mizi2 .
№4 При бесконечном разведении эквивалентная электропроводность водного раствора электролита равна:
Нулю;
Электропроводности воды;
Сумме предельных подвижностей ионов;
Разности предельных подвижностей ионов;
Произведению предельных подвижностей ионов.
№5 Повышение температуры начала кипения разбавленного раствора нелетучего растворенного вещества в летучем растворителе по сравнению с температурой кипения растворителя выражается формулой Т=iEm в этой формуле обозначена:
Масса растворителя;
Масса растворенного вещества;
Масса раствора;
Молярная концентрация растворенного вещества;
Моляльная концентрация растворенного вещества;
Число моль растворенного вещества в растворе.
№6 Эквивалентная электропроводность водного раствора электролита максимальна:
В его насыщенном растворе;
В его пересыщенном растворе;
При бесконечном разведении;
В его разбавленном растворе;
В его концентрированном растворе.
№7 С увеличением концентрации растворенного вещества температура кристаллизации раствора:
Понижается;
Повышается;
Не изменяется;
Увеличивается пропорционально квадрату концентрации;
Убывает по экспоненциальному закону;
Растет по экспоненциальному закону.
№8 Азеотропный раствор – это раствор:
Пар над которым имеет тот же состав, что и жидкость;
Пар над которым более обогащен легколетучим компонентом;
Имеющий самую большую мольную массу;
Нелетучего вещества;
Соответствующий точке эвтектики.
Электрохимия
№1 Электрод, стандартный электродный потенциал которого при 298 К в водном растворе принят равным нулю:
Хлорсеребряный;
Каломельный;
Кислородный в растворе кислоты;
Кислородный в растворе щелочи;
Водородный в растворе кислоты;
Водородный в растворе щелочи.
№2 Число Z, входящее в уравнение Нернста соответствует:
Числу электронов, участвующих в реакции;
Числу электродных реакций;
Зарядовому числу анионов в растворе;
Зарядовому числу ионов гидроксония;
Произведению зарядовых чисел катионов и анионов.
№3 Используемый в хингидронном электроде хингидрон представляет собой:
Эквимолекулярное соединение хинона и гидроксиламина;
Легко растворимая смесь хинона и гидроокиси хрома;
Малорастворимое соединение;
Малорастворимое соединение хинона со следами гидрохинона;
Эквимолекулярное соединение хинона и гидрохинона.
№4 Каломельный электрод относится к:
Окислительно-восстановительным;
Электродам 1 рода;
Электродам 2 рода;
Электродам сравнения;
Ионообменным электродам.
№5 Металл, используемый в газовых электродах должен:
Участвовать в электродной реакции;
Служить катализатором электродной реакции;
Быть инертным к электродной реакции;
Иметь сильно развитую поверхность.
№6 Концентрационным называется гальванический элемент, у которого:
Величина ЭДС определяется изменением энергии Гиббса в самопроизвольной химической реакции;
Величина ЭДС определяется изменением энергии Гиббса в самопроизвольной химической реакции и не зависит о концентрации реагентов и продуктов;
Величина ЭДС определяется изменением энергии Гиббса в самопроизвольной химической реакции и зависит от концентрации реагентов и продуктов;
Электроды содержат одни и те же фазы, величина ЭДС определяется отношением активности веществ или ионов;
Величина ЭДС определяется только разностью температур электродов.
№7 Известны следующие методы измерения ЭДС гальванического элемента:
Потенциометрический;
Полярографический;
Компенсационный;
Кондуктометрический;
Метод вольтметра с высоким внутренним сопротивлением.
№8 Для нормально разомкнутого гальванического элемента электродвижущая сила равна:
Разности электродных потенциалов на выводах гальванического элемента;
Падению напряжения на внешнем участке цепи с гальваническим элементом;
Напряжению на выводах работающего элемента;
Произведению тока на сумму сопротивлений;
Полусумме произведений квадратов зарядов частиц на концентрацию.
№9 Величину гальванического элемента можно рассчитать:
С помощью уравнения Фарадея;
С помощью уравнения Фрумкина;
С помощью уравнения Нернста;
С помощью уравнения Гиббса-Дюгема;
Как разность условных электродных потенциалов.
№10 Для расчета ЭДС с помощью уравнения Нернста необходимо знать:
Стандартную ЭДС элемента и температуру;
ЭДС нормального элемента Вестона;
Стехиометрическое уравнение реакции в элементе;
Электропроводность растворов, входящих в состав элемента;
Атмосферное давление.
№11 Химический гальванический элемент с двумя электродами первого рода:
Cu|Zn|ZnCl2 (р-р)||CuCl2 (р-р)|Cu;
Zn|ZnCl2 (р-р)||ZnCl2 (р-р)|Zn;
Ag|Zn|ZnCl2 (р-р)||KCl (р-р)|AgCl (тв)|Ag;
Ag|AgCl (тв)|KCl (р-р)||KCl (р-р)|AgCl (тв)|Ag;
Pt|Ag|AgCl (тв)|KCl (р-р)|Cl2, Pt;
Ag|Zn|ZnCl2 (р-р)|AgCl (тв)|Ag.
Химическая кинетика и катализ
№1 Стадия, определяющая скорость реакции:
Быстрая стадия;
Медленная стадия;
Разность скоростей всех стадий;
Сумма скоростей всех стадий.
№2 На активность катализатора влияет:
Наличие активных адсорбционных центров;
Химический состав;
Достаточно развитая поверхность;
Характер пористости катализатора.
№3 Гетерогенными каталитическими реакциями называют такие, у которых:
Реагирующие вещества находятся в различных фазах;
Реагирующие вещества и продукты реакции находятся в различных фазах;
Катализатор составляет самостоятельную фазу;
Катализатор и продукты реакции находятся в различных фазах.
№4 Радикальными реакциями являются:
Получение HCl из Cl2 и H2;
Образование воды из H2 O2;
Образование HI из H2 и I2;
Окисление углеводородов.
№5 Под специфичностью катализатора понимают:
Способность катализатора увеличивать скорость реакций, для которых одно из реагирующих веществ является общим;
Способность катализатора влиять только на одну из реакций при наличии нескольких параллельных реакций;
Способность катализатора изменять скорость реакции только для одного из изомеров;
Способность катализатора увеличивать скорость реакции только между определенной парой реагирующих веществ.
№6 Размерность константы скорости реакции первого порядка:
м/с;
1/с;
м3/(мольс);
м6/(моль2с);
с/м.
№7 В совокупности стадий неразветвленной цепной реакции образования фосгена (СО + Сl2 = COCl2) выберите стадии развития цепи:
Cl2 + M 2Cl + M;
Cl + X (стенка) XCl (стенка);
2Cl + M Cl2 + M;
Cl + CO + M COCl + M;
COCl Cl + CO;
COCl + Cl2 COCl2 + Cl.
№8 Молекулярностью реакции называется:
Количество различных видов частиц исходных веществ;
Количество различных видов частиц исходных веществ и продуктов;
Количество частиц исходных веществ, взаимодействующих в одном элементарном акте превращения;
Количество частиц, взаимодействующих и образующихся в одном элементарном акте превращения;
Показатель степени при концентрации в дифференциальной форме кинетического уравнения;
Показатель степени при концентрации в интегральной форме кинетического уравнения.