Voprosy_k_ekzamenu химия

Вопросы к экзамену по химии (инженеры)

(2012/13 уч.год)

Модуль I

1. Развитие представлений о строении атомов. Опыты Резерфорда. Корпускулярно-волновой дуализм микрочастиц.

2. Квантово-механическая теория строения атома. Уравнение Шредингера. Волновая функция. Квантовые числа.

3. Атомные уровни, подуровни, орбитали. Формы s-, р- и d-орбиталей.

4. Строение многоэлектронных атомов. Принцип наименьшей энергии. Принцип Паули. Правило Хунда. Правило Клечковского. Электронные и электронографические формы атомов в основном и возбужденном состояниях.

5. Периодический закон Д.И. Менделеева.

6. Основные энергетические характеристики атомов: энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность. Закономерность их изменения по периодам и группам.

7. Химическая связь. Ковалентная связь и ее основные характеристики: длина, энергия, кратность, валентный угол. Виды химической связи. Ионная связь.

8. Ковалентная связь. Механизмы ее образования: обменный и донорно-акцепторный. σ- и π-связь.

9. Метод валентный связей (ВС). Гибридизация атомных орбиталей, виды гибридизации. Геометрическая конфигурация молекул.

10. Свойства ковалентной связи: направленность, насыщаемость, полярность. Электрический (дипольный) момент связи и молекулы.

11. 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.

12. Жесткость воды. Виды жесткости, единицы ее измерения. Методы определения и устранения жесткости.

13. Металлы. Положение в периодической системе Д.И. Менделеева. Основные физические свойства металлов.

14. Общие химические свойства металлов: взаимодействие с элементарными окислителями, водой, растворами кислот и щелочей. Амфотерность.

15. 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.

16. Комплексные соединения металлов и их классификация. Номенклатура. Диссоциация комплексных соединений. Константа нестойкости.

17. 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

1. Термодинамические системы и их классификация. Параметры системы. Первый закон термодинамики. Понятие о термодинамических функциях состояния. Внутренняя энергия и энтальпия.

2. Применение первого закона термодинамики к изопроцессам (изохора, изотерма, изобара и адиабата).

3. Стандартные условия. Стандартная энтальпия образования вещества. Закон Гесса и следствия из него. Тепловой эффект химической реакции. Термохимические расчеты.

4. Второй закон термодинамики. Функция состояния энтропия. Расчет изменения энтропии при смешении идеальных газов и в процессе реакции.

5. Энтропия и термодинамическая вероятность (формула Больцмана). Третий закон термодинамики. Абсолютная энтропия вещества. Расчет изменения энтропии в процессе реакции.

6. Термодинамические функции состояния: энергия Гиббса и энергия Гельмгольца. Критерии самопроизвольного протекания процессов. Способ расчета изменения энергии Гиббса в результате химической реакции.

7. Химическое равновесие в закрытой гомогенной системе. Условия равновесия. Константы равновесия, связь между ними и способы расчета.

8. Параметры, влияющие на состояние равновесия. Принцип Ле Шателье−Брауна. Применение уравнений изобары и изотермы химической реакции для анализа смещения положения равновесия.

9. Химическое равновесие в гетерогенных системах. Правило фаз Гиббса−Коновалова. Понятия: фаза, независимый компонент, число термодинамических степеней свободы. Константы равновесия гетерогенной химической реакции.

10. Скорость гомогенной химической реакции. Кинетические кривые. Факторы, влияющие на скорость реакции. Основной постулат химической кинетики (закон действующих масс). Константа скорости. Порядок и молекулярность реакции.

11. Дифференциальные и интегральные уравнения скорости для необратимых реакций нулевого, первого и второго порядков. Период полупревращения.

12. Влияние температуры на скорость химической реакции. Правило Вант-Гоффа и уравнение Аррениуса. Энергия активации.

13. Особенности кинетики гетерогенных химических реакций. Стадии процесса и области его протекания. Кинетика процесса в кинетической и диффузионной областях.

14. Понятие о катализе, его виды Механизмы действия катализаторов. Энергетические диаграммы каталитической и некаталитической реакций.

Модуль III

1. Растворы. Современные представления о физико-химических процессах, протекающих при растворении. Энергетические эффекты при растворении. Ненасыщенные, насыщенные и пересыщенные растворы.

2. Растворимость. Особенности растворимости твердых веществ, жидкостей и газов; влияние на растворимость температуры и давления. Способы выражения состава раствора.

3. Идеальные растворы. Закон Рауля и следствия из него. Понятие об осмосе.

4. Растворы электролитов. Классическая теория электролитической диссоциации Аррениуса. Степень и константа диссоциации и факторы, влияющие на них. Закон разбавления Оствальда для слабых электролитов.

5. 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.

6. Электрическая проводимость растворов электролитов: удельная и молярная. Зависимость электропроводности растворов слабых и сильных электролитов от концентрации.

7. Равновесия в водных растворах электролитов (диссоциация кислот, оснований и солей).

8. Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный и гидроксильный показатели. Шкала рН.

9. Равновесие в системе «труднорастворимый электролит – его насыщенный раствор». Произведение растворимости (ПР). Расчет растворимости по значению ПР. Условия выпадения и растворения осадков.

10. Направление протекания реакций с участие электролитов. Признаки протекания реакции. Гидролиз солей. Типы реакций гидролиза. Степень и константа гидролиза.

11. Возникновение двойного электрического слоя и скачка потенциала на границе металл – раствор электролита. Стандартный электродный потенциал. Понятие о стандартном водородном электроде.

12. Уравнение Нернста для расчета электродного потенциала. Ряд напряжений металлов. Адаптированные формы уравнения Нернста для расчета зависимости потенциала газовых электродов от рН.

13. Гальванические элементы (ГЭ) и их классификация. Процессы, протекающие при работе ГЭ. Расчет ЭДС ГЭ. Окислительно-восстановительные и концентрационные ГЭ. Аккумуляторы.

14. Электролиз. Потенциал разложения. Ряды разряжаемости катионов и анионов (примеры). Законы Фарадея. Выход по току. Применение электролиза в технике.

15. Коррозия. Классификация коррозионных процессов по характеру разрушений, по виду агрессивной среды, по механизму протекания. Показатели скорости равномерной коррозии.

16. Электрохимическая коррозия. Механизм электрохимической коррозии. Анодный процесс. Катодные процессы для различных сред. Факторы, приводящие к электрохимической коррозии.

17. Скорость электрохимической коррозии. Факторы, влияющие на скорость коррозии: рН, состав среды, температура, природа и концентрация окислителя.

18. Стимуляторы и ингибиторы коррозии. Коррозия стали в различных средах. Состав продуктов коррозии.

19. Методы защиты металлов от коррозии: легирование; обработка среды; неорганические (в том числе и металлические) и органические защитные покрытия; электрохимическая защита (протекторная, катодная, анодная).