6.1. Технологии аудиторной работы:

Традиционные технологии

• лекции,

• семинарские занятия,

• лабораторные занятия.

Неигровые технологии, технологии проблемного обучения

• лекция‑визуализация,

• лабораторные работы,

• выступление с докладом, сообщением по реферату,

• рецензирование студентами работ друг друга.

Игровые и имитационные технологии

• дискуссия.

Технологии формирования научно-исследовательской деятельности

• практические занятия,

• лабораторные работы.

Занятия лекционного типа составляют 50% аудиторных занятий. Занятия, проводимые в интерактивных формах, составляют 30% аудиторных занятий.

6.2. Технологии внеаудиторной работы:

Традиционные технологии

• Конспектирование литературы,

• Подготовка к коллоквиуму, собеседованию,

• Подготовка реферата и доклада.

7 Структура и содержание самостоятельной работы студентов

7.1 Структура и трудоемкость самостоятельной работы студентов

Наименование раздела дисциплина	Конспектирование темы	Подготовка к лаб. работам	Подготовка реферата	Подготовка к диктанту	Подготовка к контрольной раб.	Выполнение дом. заданий, реш. задач реферата	Общая трудоемкость (ак. час. / зач. ед.)
1. Введение в физическую химию.	2					4	6
2. Химическая термодинамика.	4	2		2		4	12
3. Равновесия.	2	2	2		2	3	11
4. Растворы.	2	4		1	2	2	11
5. Электрохимия.	4	2				2	8
6. Химическая кинетика и катализ.	4				2		6
Итого за 4-й семестр:	18	10	2	3	6	15	54
7. Поверхностные явления в дисперсных системах.	6	4		2	4	8	24
8. Получение и свойства дисперсных систем.	4	4	2	2	4	8	24
9. Устойчивость и эволюция дисперсных систем.	4	4		2	4	10	24
Итого за 5-й семестр:	14	12	2	6	12	26	72

2. Содержание самостоятельной работы студентов

Варианты задач и упражнений для самостоятельной работы студентов

Раздел 2

Химическая термодинамика

1. Молярная теплоемкость газообразного метана выражается уравнением С_р = 17,58 + 60,6910^-3Т Дж/мольК. Определите энтропию 10^-3 м³ метана при 800 К и 1,01310⁵ Па. Стандартная энтропия метана при 298 К равна 167,73 Дж/мольК.

2. Вычислите изменение энтропии при нагревании 4 кг кислорода от 273 до 373 К при постоянном объеме.

3. Теплоемкость при 1013 гПа для твердого магния в интервале температур от 298 до 920 К выражается уравнением С_р(Т) = 22,3 + 10,6410^-3Т – 0,4210⁵Т^-2 Дж/мольК. Определите изменение энтропии 1 моль магния при увеличении температуры от 300 до 800 К при постоянном давлении 101310³ гПа.

4. Как изменяется энтропия при нагревании 1 моль хлорида натрия от 25 до 1000°С, если температура его плавления 800°С, удельная теплота плавления 56,7 Дж/г. Молярная теплоемкость С_р = 45,96 + 16,3210^-3Т Дж/мольК.

5. Вычислите изменение энтропии при охлаждении 12 г кислорода от 290 до 233 К и одновременном повышении давления от 1,0110⁵ до 60,610⁵ Па, если С_р = 32,9 Дж/мольК.

6. Рассчитайте изменение энтропии в процессе смешения 5 кг воды при Т₁ = 353 К с 10 кг воды при Т₂ = 290 К. Теплоемкость воды считать постоянной и равной 4,2 Дж/мольК.

7. Найдите изменение энтропии при нагревании 1 моль ацетона от 25 до 100°С, если удельная теплота испарения ацетона равна 514,6 Дж/г, температура кипения равна 56°С, молярные теплоемкости жидкого ацетона 125 Дж/мольК, паров ацетона С_р = 22,47 + 201,810^-3Т – 63,510^-6Т² Дж/мольК.

8. Какая модификация серы ромбическая или моноклинная является более устойчивой при 25°С? Дайте приближенную оценку температуры перехода, при которой обе модификации серы находятся в равновесии, принимая для изменений энтропии и энтальпии значения при 25°С.

9. Атомная теплота сгорания графита при 290 К равна (-394,5) кДж/моль, а атомная теплота сгорания алмаза при той же температуре (-395,4) кДж/моль. Удельные теплоемкости этих веществ соответственно равны 0,710 и 0,505 Дж/гК. Рассчитать тепловой эффект аллотропного перехода графита в алмаз при 0°С.

10. Вычислите тепловой эффект реакции CH₄ (г) + 2H₂O (г) = CO₂ (г) + 4H₂ (г) при 600°С, если он при стандартных условиях равен 165,0 кДж, а значения молярных теплоемкостей следующие: С_р (CH₄) = 17,45 + 60,4610^-3Т + 1,1210^-6Т^-2 Дж/мольК; С_р (H₂O) = 30 + 10,7110^-3Т + 0,3310⁵Т^-2 Дж/мольК; С_р (CO₂) = 44,14 + 9,0410^-3Т + 8,5310⁵Т^-2 Дж/мольК; С_р (H₂) = 27,28 + 3,2610^-3Т + 0,50210⁵Т^-2 Дж/мольК.

11. Разница в удельной теплоте растворения 1 г моноклинной и ромбической серы при 0°С равна (-10,04) Дж/г, а при 95,4°С (-13,05) Дж/г, удельная теплоемкость ромбической серы в этом интервале температур 0,706 Дж/гК. Определить удельную теплоемкость моноклинной серы.

12. Удельная теплота конденсации бензола при 50°С равна (-414,7) Дж/г и при 80°С (-397) Дж/г. Удельная теплоемкость жидкого бензола в этом интервале температур 1,745 Дж/гК. Вычислите удельную теплоемкость паров бензола в этом интервале температур и рассчитайте расхождения между полученным и табличным значением 1,047 Дж/гК.

13. Теплота конденсации этанола при 15°С равна (-27,62) кДж/моль. Средние удельные теплоемкости жидкого спирта и его паров в пределах от 0 до 78°С соответственно равны 2,418 и 1,597 Дж/гК. Определить количество теплоты, необходимой для испарения 500 г спирта при 60°С.

14. Вычислите, сколько теплоты выделится при сгорании 165 л (н.у.) ацетилена С₂Н₂, если продуктами сгорания являются диоксид углерода и пары воды?

15. При сгорании газообразного аммиака образуются пары воды и оксид азота (II). Сколько теплоты выделится при этой реакции, если было получено 44,8 л NO в пересчете на нормальные условия.

16. При взаимодействии 6,3 г железа с серой выделилось 11,31 кДж теплоты. Вычислите теплоту образования сульфида железа.

17. Вычислите, какое количество теплоты выделится при восстановлении Fe₂O₃ металлическим алюминием, если было получено 335,1 г железа.

18. Вычислите теплоту образования гидроксида кальция исходя из следующих термохимических уравнений: Ca (к) + 0.5 O₂ (г) = CaO (к), ΔH = -635,6 кДж; Н₂ (г) + О₂ (г) = Н₂О (ж), ΔH = -285,84 кДж; СаО (к) + Н₂О (ж) = Са(ОН)₂ (к), ΔH = -65,06 кДж.

19. Термодинамическим расчетом определите, какой восстановитель (углерод или алюминий) следует использовать для получения хрома из его оксида (III).

20. На основании термодинамического расчета определите, какой восстановитель (углерод или магний) следует взять для получения титана при температуре 727°С из тетрахлорида титана.

21. Вычислите возможность протекания в организме реакции превращения глюкозы: А) С₆Н₁₂О₆ (к) = 2С₂Н₅ОН (ж) + 2СО₂ (г); Б) С₆Н₁₂О₆ (к) +6О₂ (г) = 6СО₂ (г) + 6Н₂О (ж). Какая из этих реакций поставляет организму больше энергии.

22. Оксид азота (I), используемый в медицине как наркотическое средство, получают разложением нитрата аммония, но разложение нитрата аммония возможно по двум схемам: А) NH₄NO₃ (к) = N₂O (г) + 2H₂O (г); Б) NH₄NO₃ (к) = N₂ (г) + 1/2O₂ (г) + 2H₂O (г). Какой процесс более вероятен? Как он зависит от условий?

23. Средняя удельная теплоемкость бензола в интервале температур от 0 до 80°С равна 1,745 Дж/гК. Молярная теплоемкость ацетилена в том же интервале температур равна 43,93 Дж/гК. Тепловой эффект реакции 3С₂Н₂ (г) = С₆Н₆ (к) при стандартных условиях (-630,8) кДж. Рассчитать тепловой эффект этой реакции при 75°С.

24. Один моль азота при 25°С смешали с 3 моль водорода. Определите энтропию получившейся смеси, предполагая: а) полное отсутствие химического взаимодействия между азотом и водородом; б) полное превращение указанных веществ по уравнению: N₂ (г) + 3H₂ (г) = 2NH₃ (г).

25. При низких температурах серная кислота устойчива, а при высоких она диссоциирует по уравнению: H₂SO₄ (г) H₂O (г) + SO₃ (г). Объясните это явление и рассчитайте температуру, при которой G = 0.

26. Вычислите G⁰ для реакции: С (графит) + 2Н₂ (г) =СН₄ (г). Определите Н⁰ из следующих термохимических уравнений: СН₄ (г) + 2О₂ (г) = СО₂ (г) +2Н₂О (ж); СО₂ (г) = С (графит) + О₂ (г); 2Н₂О (ж) = 2Н₂ (г) + О₂ (г).

27. При растворении 1,6 г безводного сульфата меди в 144,9 г воды выделяется 665 Дж, а при растворении 1,25 г медного купороса в 72 г воды поглощается 59,65 Дж. Вычислите энтальпию образования кристаллогидрата сульфата меди из безводной соли (твердой) и воды (жидкой).

28. Стандартные энтальпии образования FeO (т), CO (г), CO₂ (г) соответственно равны: -263,7, -110,5, 393,5 кДж/моль. Определить количество теплоты, которое выделится при восстановлении 100 кг оксида железа (II) оксидом углерода при 1200 К и постоянном давлении, если молярные теплоемкости реагентов равны: С_р (Fe) = 19,25 + 2110^-3Т Дж/мольК; С_р (CO₂) = 44,14 + 9,0410^-3Т – 8,5310⁵T^-2 Дж/мольК; С_р (CO) = 28,41 + 4,110^-3Т – 0,4610⁵T^-2 Дж/мольК; С_р (FeO) = 52,8 + 6,2410^-3Т – 3,1910⁵T^-2 Дж/мольК.

29. Определить тепловой эффект реакции: НССН (г) + СО (г) + Н₂О (ж) = СН₂=СН-СООН (ж), а также тепловой эффект реакции при постоянном объеме.

30. Рассчитайте тепловой эффект реакции при 340 К: SO₂ (г) + Cl₂ (г) = SO₂Cl₂ (ж).

31. Вычислите изменение изохорно-изотермического потенциала (энергию Гельмгольца) для реакции: С₄Н₁₀ (г) = С₄Н₆ (г) + 2Н₂ (г), протекающую в газовой фазе при 300 К, если ΔН = 237 кДж/моль, ΔS = 230 Дж/мольК.

32. Вычислите изменение энергии Гиббса для реакции: ZnO (к) + CO (г) = Zn (к) + CO₂ (г) при 298 К и определите возможность протекания процесса в прямом направлении.

33. При стандартных условиях теплота сгорания водорода в кислороде равна 286,2 кДж, а теплота сгорания водорода в озоне равна 333,9 кДж. Чему равна теплота образования озона из кислорода при стандартных условиях?

34. Вычислить изменение энергии Гиббса для реакции: Fe₂O₃ (к) + 3H₂ (г) = 2Fe (к) + 3H₂O (г) и определить выше какой температуры возможен прямой процесс.

35. Можно ли оксид свинца (II) восстановить до свободного металла при 298 К алюминием, водородом?

36. Рассчитайте изменение внутренней энергии при испарении 210^-2 кг этилового спирта при нормальной температуре кипения, если его удельная теплота испарения 837,3810³ Дж/кг, а удельный объем пара при этой температуре 0,607 м³/кг. Объемом жидкости пренебречь.

37. Рассчитайте разность ΔН⁰-ΔU⁰ при 1,013310⁵ Па в следующих процессах: а) H₂ (г) + 1/2 O₂ (г) = H₂O (ж), Т=298 К; б) СН₃СООС₂Н₅ (ж) + Н₂О (ж) = СН₃СООН (ж) + С₂Н₅ОН (ж), Т=298 К; в) 0,5 N₂ (г) + 1,5 H₂ (г) = NH₃ (г), T = 673 K; г) С (к) + 2Н₂ (г) = СН₄ (г), Т = 1073 К.

38. Определите работу изобарного обратимого расширения 3 моль идеального газа при его нагревании от 298 до 400 К.

39. Определите работу изотермического обратимого расширения 3 моль водяного пара от 0,510⁵ до 0,210⁵ Па при 330 К. Водяной пар при таких параметрах подчиняется закону идеального газового состояния.

40. Идеальная машина Карно, работающая в интервале температур от 200 до 300 К, превращает в работу теплоту, равную 83,8 Дж. Какое количество теплоты отдано резервуару при 200 К?

41. Вычислите изменение энергии Гиббса при сжатии 0,710^-2 кг азота при 300 К и давлении от 5,0510⁴ до 3,03110⁵ Па (считать азот идеальным газом).

42. Плотность твердого фенола 1072 кг/м³, жидкого 1056 кг/м³, теплота его плавления 1,04410⁵ Дж/кг, температура замерзания 314,2 К. Вычислите температурный коэффициент - dp/dT.

43. Определите температуру кипения хлорбензола при 266,6 Па, если его нормальная температура кипения 405,4 К, а при 5,33210⁴ Па он кипит при 3882,2 К. Вычислите теплоту испарения, изменение энтропии, внутренней энергии при испарении 1 моль хлорбензола при нормальной температуре кипения.

44. Вычислите теплоту образования гидроксида кальция исходя из следующих термохимических уравнений: а) Ca (к) + ½ O₂ (г) = CaO (к) H = -635,6 кДж; б) H₂ (г) + ½ O₂ (г) = H₂O (ж) H = -285,84 кДж; в) CaO (к) + H₂O (ж) = Ca(OH)₂ (к) H = -65,06 кДж.