Вопросы к экзамену по дисциплине «Химия»
1. Первое начало термодинамики, формулировки, математическая запись в дифференциальной и интегральной форме.
2. Закон Гесса и его термодинамическое обоснование. Методы расчета тепловых эффектов химических реакций: по стандартным теплотам образования; по стандартным теплотам сгорания; метод термохимических уравнений; метод термохимических схем.
3. Теплоемкость (понятие, виды, размерность). Влияние температуры на тепловой эффект химической реакции. Закон Кирхгофа. Исследование уравнения Кирхгофа (аналитическое). Расчет тепловых эффектов химических реакций по уравнению Кирхгофа.
4. Второе начало термодинамики (формулировки). Энтропия (понятие, размерность, свойства). Математическая запись второго начала термодинамики для обратимых и необратимых процессов. Изменение энтропии как критерий направления процесса.
5. Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца (физический смысл, как критерий направления процесса). Связь энергии Гиббса и энергии Гельмгольца. Энтальпийный и энтропийный факторы энергии Гиббса как критерии направления процесса.
6. Химическое равновесие (признаки). Закон действующих масс. Уравнение изотермы химической реакции. Определение направления процесса по изотерме химической реакции. Стандартная энергия Гиббса реакции.
7. Различные способы выражения константы равновесия: через равновесные парциальные давления; через равновесные молярные концентрации; через равновесные мольные доли. Связь различных способов выражения констант равновесия. Гетерогенное химическое равновесие.
8. Влияние температуры на константу равновесия. Уравнения изобары и изохоры химической реакции. Анализ уравнения изобары. Расчет теплового эффекта химической реакции по уравнению изобары: аналитический и графический способы. Влияние давления на химическое равновесие. Принцип Ле-Шателье.
9. Основные понятия: фаза, независимые компоненты, число степеней свободы (вариантность системы). Расчет числа независимых компонентов.
10. Правило фаз Гиббса. формулировка, математическая запись.
11. Диаграммы состояния однокомпонентных систем. Значение полей, линий точек на диаграмме. Диаграмма состояния воды.
12. Уравнение Клапейрона – Клаузиуса (анализ уравнения).
13. Применение уравнения Клапейрона – Клаузиуса к процессам испарения и возгонки. Расчет теплоты испарения и возгонки по уравнению Клапейрона – Клаузиуса графическим и аналитическим способом.
14. Типы растворов. Характеристика идеальных, предельно разбавленных и неидеальных растворов.
15. Коллигативные свойства растворов. Давление насыщенного пара компонента над раствором. Закон Рауля для идеальных и предельно разбавленных растворов. Расчет молярной массы растворенного вещества по закону Рауля. Положительные и отрицательные отклонения от закона Рауля. Закон Генри.
16. Повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания растворов неэлектролитов. Эбулиоскопическая и криоскопическая постоянные. Определение молярной массы растворенного вещества по повышению температуры кипения раствора, понижению температуры замерзания раствора.
17. Осмос. Осмотическое давление. Определение молярной массы растворенного вещества по значению осмотического давления. Гипер-, изо- и гипотонические растворы.
1. Теория электролитической диссоциации Аррениуса. Понятия: степень и константы диссоциации. Закон разведения Оствальда.
2. Теория растворов сильных электролитов Дебая и Хюккеля. Активность и коэффициент активности. Ионная сила раствора. Связь ионной силы раствора с коэффициентом активности. Ионная атмосфера.
3. Удельная электрическая проводимость раствора электролита: физический смысл, размерность. Факторы, влияющие на удельную электрическую проводимость: концентрация, температура, скорость движения ионов и др.
4. Молярная электрическая проводимость раствора электролита: физический смысл, размерность, связь с удельной электрической проводимостью. Факторы, влияющие на молярную электрическую проводимость: скорость и подвижность ионов электролита, природа растворителя, температура. Закон независимого движения ионов Кольрауша.
5. Кондуктометрия и ее практическое применение. Определение константы диссоциации слабого электролита методом кондуктометрии.
6. Кондуктометрия и ее практическое применение. Определение произведения растворимости малорастворимого соединения методом кондуктометрии.
7. Кондуктометрическое титрование: сильной и слабой кислоты сильным основанием, сильного и слабого основания сильной кислотой, титрование смеси кислот, осадительное титрование.
8. Причины возникновения электродных процессов и электродного потенциала. Уравнение Нернста для вычисления электродных потенциалов.
9. Электроды первого рода. Схематическая запись, реакция на электроде, уравнение Нернста. Привести 2 примера. Амальгамные электроды.
10. Электроды второго рода. Схематическая запись, реакция на электроде, уравнение Нернста. Привести 2 примера. Почему электроды второго рада используют в качестве электродов сравнения?
11. Газовые электроды. Схематическая запись, реакция на электроде, уравнение Нернста. Привести 2 примера. Стандартный водородный электрод – почему его так называют, где он используется?
12. Окислительно-восстановительные электроды, сложные и простые. Схематическая запись, реакция на электроде, уравнение Нернста. Привести 2 примера.
13. Хингидронный электрод. Схематическая запись, реакция на электроде, уравнение Нернста, применение для определения рН растворов.
14. Ионоселективные электроды. Стеклянный электрод. Устройство и применение для определения рН растворов.
15. Гальванические элементы. Элемент Даниэля-Якоби. Устройство, работа, вывод уравнения Нернста для расчета ЭДС элемента.
16. Химические цепи с одним электролитом. Элемент Вестона. Реакции, протекающие на электродах, при работе элемента.
17. Определение рН растворов методом ЭДС.
18. Понятия химической кинетики: скорость по компоненту, кинетическая кривая, константа скорости, порядок, молекулярность. Закон действующих масс.
19. Односторонние реакции первого порядка: аналитический и графический способы расчета константы скорости. Расчет времени полупревращения.
20. Односторонние реакции второго порядка: аналитический и графический способы расчета константы скорости. Расчет времени полупревращения.
21. Односторонние реакции нулевого порядка: аналитический и графический способы расчета константы скорости. Расчет времени полупревращения.
22. Формальная кинетика сложных реакций: обратимые, параллельные, последовательные и сопряженные реакции. Для каждого вида реакций дать краткую характеристику, нарисовать кинетические кривые.
23. Влияние температуры на скорость химической реакции. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса в дифференциальной и интегральной форме. Понятие энергии активации.
24. Методы определения энергии активации: аналитический и графический.
25. Катализ: основные понятия и определения, активность, селективность, специфичность катализатора, промотирование и отравление катализатора.
26. Виды гомогенного катализа. Особенности ферментативного катализа. Специфические свойства ферментов в ферментативном катализе. Особенности кинетики ферментативных реакций.
27. Понятие «коллоиды». Особенности коллоидных растворов. Признаки объектов коллоидной химии. Количественные способы выражения гетерогенности и дисперсности. Специфические особенности высокодисперсных систем.
28. Классификации дисперсных систем: по размерам частиц дисперсной фазы, по агрегатному состоянию, по силе межфазного взаимодействия, по подвижности частиц дисперсной фазы (по структуре) и др.
29. Методы получения дисперсных систем. Диспергационные методы. Конденсационные методы. Физические и химические конденсационные методы. Методы очистки дисперсных систем.
30. Поверхностное натяжение. Физический смысл поверхностного натяжения. Силовое, энергетическое и термодинамическое определения поверхностного натяжения. Единицы измерения. Влияние различных факторов на величину поверхностного натяжения.
31. Межмолекулярные и межфазные взаимодействия. Когезия. Работа когезии. Адгезия. Работа адгезии. Растекание одной жидкости по поверхности другой. Смачивание. Уравнение Юнга. Анализ уравнения Юнга. Гидрофильные и гидрофобные поверхности.
32. Адсорбция, основные понятия и определения. Количественные способы выражения величины адсорбции. Физическая и химическая адсорбция.
33. Теория мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра. Уравнение изотермы Лэнгмюра. Анализ и применение уравнения адсорбции Лэнгмюра. Расчет констант в уравнении Лэнгмюра.
34. Эмпирическое уравнение адсорбции Фрейндлиха. Расчет констант в уравнении Фрейндлиха.
35. Особенность границы раздела жидкость-газ. Фундаментальное уравнение адсорбции Гиббса. Анализ адсорбционного уравнения Гиббса. Свойства ПАВ и ПИВ.
36. Поверхностная активность. Правило Дюкло – Траубе. Границы применимости правила Дюкло – Траубе.
37. Мицеллообразующие (коллоидные) ПАВ. Понятия: мицелла, критическая концентрация мицеллообразования (ККМ). Прямые мицеллы, обратные мицеллы.
38. Классификация мицеллообразующих ПАВ. Солюбилизация.
39. Особенности адсорбции из растворов. Молекулярная адсорбция. Правило уравнивания полярностей П.А.Ребиндера. Влияние природы растворителя на адсорбцию. Инверсия смачивания.
40. Ионная адсорбция. Правило избирательной адсорбции Пескова – Фаянса. Влияние природы ионов на их адсорбционную способность.
41. Ионообменная адсорбция. Иониты. Особенности ионообменной адсорбции. Применение ионного обмена.
42. Электрокинетические явления: электрофорез, электроосмос, потенциал течения, потенциал оседания. Причины возникновения ДЭС.
43. Строение коллоидных мицелл. Правило Фаянса – Пескова о выборе потенциалопределяющих ионов.
44. Понятие устойчивости дисперсных систем, виды устойчивости. Факторы агрегативной устойчивости. Коагуляция, стадии коагуляции
45. Правила электролитной коагуляции. На примере пояснить, какой из указанных электролитов – коагуляторов обладает наименьшим порогом коагуляции.
46. Общая характеристика ВМС. Классификации ВМС: по происхождению, по химическому составу, по структуре полимерной цепи, по способности к электролитической диссоциации.
47. Особенности строения ВМС: типы связей, гибкость, конформации, эластичность, упругость, пластичность.
48. Набухание. Механизм набухания, степень набухания. Ограниченное и неограниченное набухание.
49. Стадии набухания. Термодинамика набухания.
50. Структура белка. Белки, как высокомолекулярные полиэлектролиты. Изоэлектрическая точка белка и методы ее определения.
51. Устойчивость растворов ВМС. Факторы устойчивости.
52. Высаливание. Денатурация. Коацервация.
53. Студни и гели. Факторы, ускоряющие образование студней.
54. Сходства и отличия студней и гелей. Тиксотропия. Синерезис.