Вопросы к экзамену по дисциплине «Физическая химия»
1. Что такое физическая химия, что изучает физическая химия? Значение физической химии. Вещество и его свойства.
Физическая химия – наука, которая с помощью основных положений и законов физики объясняет хим явления и устанавливает их закономерность.
Изучает хим реакции и другие взаимодействия между веществами и частицамси в зависимости от хим состава и строения, условий процесса, а также внешних взаимодействий.
Вещество – совокупность молекул. Масса, объем, энергия, хим состав.
2. Что такое химическая термодинамика и что она изучает? Что такое термодинамическая система? Какие бывают термодинамические системы? Работа, теплота, фаза, термодинамический процесс, виды термодинамических процессов? Условия проведения процессов? Что такое параметры состояния?
Химическая термодинамика – ученье об энергетики различных процессоа и условий их самопроизвольного протекания.
Термодинамическая система – объект изучения термодинамикой / часть пространства обладающей совокупностью свойств/ объект природы обладающий достаточно большим количеством частиц, молекул, атомов, и отделенный от внешней среды границей реальной или вымышленной
Бывают: гетерогенные и гомогенные
Работа - форма передачи энергии направленная против каких-либо сил/ перенос энергии движущейся материи
Теплота – внешнее проявление энергообмена частиц в результате их хаотических сталкновений.
Фаза – однородная часть гетерогенной системы, которая имеет видимую границу разделов.
Термодиномический процесс – процесс, при кот система про хоит через ряд состояний наз. равновесными.
Виды: обратимый и необратимый, равновесный и неравновесный.
3. Термодинамический цикл? Уравнение состояния системы. Что такое внутренняя энергия системы? Какие бывают формы передачи энергии?
Термодинамический цикл – совокупность процессов в результате кот система возврещается в исходное сотояние.
Уравнение состояния системы – математическое уравнение связывающие все параметры состояния системы.
Внутренняя энергия – совокупность кинетической и потенциальной энергии частиц.
Формы передачи: теплота, работа,
4. Термодинамическое равновесие. Метастабильное равновесие. Признаки термодинамического равновесия.
Термодинамическое равновесие — состояние системы, при котором остаются неизменными во времени макроскопические величины этой системы (температура, давление, объём, энтропия) в условиях изолированности от окружающей среды.
Метастабильное равновесие - состояние неустойчивого равновесия физической макроскопической системы, в котором система может находиться длительное время.
Признаки термодинамического равновесия: значения параметров системы одиноковы в любой точке и фиксированы во времени.
5. Первое начало (закон) термодинамики. Формулировки и математическое выражение первого начала термодинамики.
6. Теплоемкость при постоянстве различных параметров и способы ее расчета.
7. Приложение первого начала (закона) термодинамики к процессам идеального газа при постоянстве одного из параметров.
8. Приложение первого начала (закона) термодинамики к процессам нагревания (охлаждения) в реальных системах.
9. Приложение первого начала (закона) термодинамики к процессам изменения агрегатного состояния вещества.
10. Приложение первого начала (закона) термодинамики к химическим реакциям. Закон Гесса и следствие из него. Использование закона Гесса применительно к расчету тепловых эффектов.
11. Энтальпия. Расчет теплового эффекта при стандартных условиях.
12. Расчет теплового эффекта и энтропии реакции при любой температуре. Закон Кирхгофа.
13. Последовательность вычисления теплового эффекта реакции при любой температуре.
14. Экспериментальное определение тепловых эффектов.
15. Второе начало термодинамики. Формулировка. Его математическое выражение.
16. Вечный двигатель второго рода. Схема работы реальной тепловой машины.
17. Идеальная машина Карно (цикл Карно) и ее КПД. Теорема Карно.
18. Второе начало термодинамики. Самопроизвольные процессы. Энтропия и ее свойства. Приведенное тепло.
19. Расчет энтропии для реальных процессов. Расчет энтропии изобарного нагревания (охлаждения) вещества.
20. Расчет энтропии для реальных процессов. Расчет энтропии фазовых превращений и изменения агрегатного состояния.
21. Расчет энтропии для реальных процессов. Химические реакции. Постулат Планка. Третий закон термодинамики.
22. Термодинамические признаки самопроизвольности протекания процессов и равновесия в системах при постоянстве отдельных параметров. Энергия Гиббса. Энергия Гельмгольца.
23. Химический потенциал. Вычисление химического потенциала.
24. Равновесные соотношения при фазовых переходах. Уравнение Клаузиуса-Клапейрона. Способы решения уравнения Клаузиуса-Клапейрона.
25. Сродство химической реакции и его расчет.
26. Константа равновесия и ее связь изменением энергии Гиббса. Уравнение изотермы Вант-Гоффа.
27. Константа равновесия и ее зависимость от температуры. Уравнение изобары Вант-Гоффа. Закон Лапласа.
28. Последовательность расчета химического сродства (изменения энергии Гиббса) реакции.
29. Химическое равновесие. Константа равновесия для газов, растворов.
30. Порядок расчета теоретического выхода продуктов обратимых реакций, исходя из численных значений констант равновесия.
31. Связь между Kр, Kс, Ka, Kn. Определение констант равновесия для гомогенных и гетерогенных реакций.
32. Условия равновесия в гетерогенных системах. Уравнение Клаузиуса-Клапейрона для процессов испарения и сублимации.
33. Разбавленные растворы. Температура кристаллизации разбавленных растворов. Диаграмма состояния однокомпонентных систем.
34. Химическая кинетика. Скорость гомогенной химической реакции и ее зависимость от различных факторов? Константа скорости реакции. Уравнение Аррениуса. Способы регулирования скорости гомогенной реакции.
35. Скорость гетерогенной химической реакции. Законы Фика. Способы регулирования скорости гетерогенной реакции.
36. Давление пара над раствором. Относительное понижение давления насыщенного пара в зависимости от концентрации растворенного вещества.
37. Определение молекулярного веса растворенного вещества. Криоскопия. Эбуллиоскопия.
38. Закон Рауля, его практическое применение. давление насыщенного пара вещества при постоянной температуре прямо пропорционально концентрации вещества в растворе (закон Рауля).
39. Закон Генри, его практическое применение.
Для компонента раствора, содержание которого мало, т.е. NA << 1 парциальное давление в паровой фазе и мольную долю компонента в растворе можно определить из соотношения (закон Генри)
P A = K A NA
где K A - константа Генри.
40. Зависимость температуры кипения и температуры замерзания растворов от концентрации.
41. Термодинамическая классификация растворов. Использование модели регулярных растворов.
42. Химический потенциал компонента раствора для идеального и реального раствора.
43. Активность компонентов растворов (расплавов), расчеты коэффициентов активности.
44. Распределение компонентов между фазами. Константа распределения. Закон распределения Нернста-Шилова.