ВВЕДЕНИЕ
Знать:
Предмет химии как науки; понятия химического элемента, атома, вещества, молекулы, иона; количество вещества, моль, молярную массу, молярный объем, эквивалент вещества, молярную массу эквивалента, молярный объем эквивалента; закон сохранения массы, закон постоянства состава, закон Авогадро, закон эквивалентов. Способы выражения концентрации растворов (массовая доля, молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента) и закон эквивалентов для растворов. Основные классы неорганических соединений (оксиды, кислоты, основания, соли), их определения, правила образования названий, типы, примеры, свойства.
Уметь:
Составлять формулы химических соединений по степени окисления элементов или зарядам ионов; составлять уравнения химических реакций между соединениями разных классов (кислотно-основные и обменные взаимодействия) в молекулярном и ионном виде; вычислять молярную массу, количество вещества через его массу или объем, эквивалент, молярную массу и молярный объем эквивалента вещества; вычислять концентрацию растворов; проводить стехиометрические расчеты по уравнению реакции, в том числе, для реакций между растворами.
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА И РАВНОВЕСИЕ
Знать:
Понятия: термодинамическая система (изолированная, закрытая, открытая); параметры и функции состояния системы; процесс (изотермический, изобарный, изохорный); равновесный и обратимый, необратимый и неравновесный процесс; самопроизвольный и не самопроизвольный процесс. Внутреннюю энергию. Первое начало термодинамики и его математическое выражение. Тепловые эффекты изохорного и изобарного процессов. Энтальпию. Экзо- и эндотермические реакции. Стандартное состояние вещества. Закон Гесса и следствие из него. Энтальпию образования вещества. Энтропию (понимать её статистическую и энергетическую природу). Второе начало термодинамики. Свободную энергию Гиббса, ее физический смысл. Направление и условия самопроизвольного протекания изобарно-изотермического процесса. Условие термодинамического равновесия. Особенности равновесного состояния. Константу равновесия, математическое выражение, смысл. Уравнение изобары химической реакции. Принцип Ле Шателье.
Уметь:
Записывать термохимическое уравнение реакции. Вычислять тепловой эффект химической реакции для заданной массы вещества-участника реакции. Вычислять термодинамические функции энтальпию, энтропию и энергию Гиббса химической реакции. Определять направление протекания процессов при различных температурах. Вычислять термодинамическую константу равновесия реакции при стандартных условиях. Оценивать влияние температуры на выход продуктов в обратимой реакции. Вычислять константу равновесия реакции через равновесные концентрации и состав равновесной смеси через константу равновесия. Определять направление смещение равновесия под воздействием различных факторов.
ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА
Знать:
Общее определение скорости химической реакции. Реакции гомогенные и гетерогенные. Определение средней и истинной скорости гомогенной химической реакции. Факторы, влияющие на скорость химической реакции. Функциональную зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ. Закон действующих масс. Классификацию химических реакций по порядку и молекулярности. Кинетическое уравнение реакции первого порядка. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса. Физический смысл энергии активации химической реакции, активного комплекса, предэкспоненциального множителя. Энергетическую диаграмму эндо- и экзотермической реакции. Определение катализа и катализаторов. Классификацию каталитических процессов. Количественные характеристики катализаторов. Суть явления с точки зрения механизма реакций. Примеры гомогенного и гетерогенного катализа. Определение скорости гетерогенной химической реакции, закон действующих масс для гетерогенной реакции, обязательные стадии гетерогенной реакции, кинетическую и диффузионную области протекания гетерогенных реакций.
Уметь:
Вычислять изменение концентраций реагирующих веществ по ходу реакции; вычислять среднюю скорость химической реакции; записывать выражение закона действующих масс и вычислять мгновенную скорость реакции при заданных текущих концентрациях; вычислять изменение скорости реакции с изменением температуры, температурный коэффициент, энергию активации.
РАСТВОРЫ
Знать:
Понятия: дисперсная система, раствор, раствор газовый, жидкий и твердый, насыщенный раствор, растворимость, идеальный раствор, раствор неэлектролита и электролита. Физико-химические процессы, протекающие при растворении, изменение энтальпии и энтропии. Коллигативные свойства растворов. Закон Рауля. Изменение температуры кипения и замерзания раствора. Осмос. Закон Вант-Гоффа. Приложение законов идеальных растворов к реальным растворам электролитов и неэлектролитов. Понятия: термодинамическая активность, коэффициент активности, изотонический коэффициент, «кажущаяся» степень диссоциации сильного электролита. Электролитическую диссоциацию кислот, оснований и солей. Различия в диссоциации сильных и слабых электролитов. Степень и константу диссоциации. Закон разведения (разбавления) Оствальда. Влияние одноименного иона на степень диссоциации слабого электролита. Диссоциацию воды. Ионное произведение воды. Среду водного раствора и водородный показатель (рН), окраску кислотно-основных индикаторов в различных средах. Направление протекания ионно-обменных реакций. Гидролиз солей. Равновесие в насыщенном растворе сильного малорастворимого электролита. Произведение растворимости. Условие выпадения и растворения осадка.
Уметь:
Вычислять давление насыщенного пара растворителя над раствором, температуру кипения и замерзания раствора, его осмотическое давление; вычислять рН в растворах сильных и слабых электролитов и концентрацию раствора через его рН; составлять уравнения ионно-обменных реакций и гидролиза солей в молекулярном и ионном виде.
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Знать:
Понятия: окислительно-восстановительная реакция, степень окисления, окислитель, восстановитель, процессы окисления и восстановления, электрохимический процесс, электрохимическая система, электрод (металлический, газовый, окислительно-восстановительный), электродный потенциал (равновесный, стандартный). Механизм возникновения электродного потенциала. Меру окислительно-восстановительной способности системы, условие и направление самопроизвольного протекания окислительно-восстановительной реакции. Взаимное вытеснение металлов из растворов их солей. Отношение металлов к кислотам и воде. Особенности взаимодействия металлов с азотной кислотой. Устройство и работу гальванического элемента, катодные и анодные процессы, ЭДС. Термодинамику гальванического элемента: связь между ЭДС и свободной энергией Гиббса, константой равновесия токообразующей реакции. Уравнение Нернста, его приложение к металлическим, водородному и кислородному электроду. Концентрационный гальванический элемент. Понятие о потенциометрическом методе анализе. Химические источники тока: первичные, аккумуляторы, топливные элементы, примеры работы различных ХИТ. Определение коррозии металлов. Виды коррозии. Особенности механизма и условия протекания химической коррозии и электрохимической коррозии металлов. Работу коррозионного гальванического элемента. Коррозию с кислородной и водородной деполяризацией. Способы защиты от коррозии. Коррозионностойкие материалы. Металлические защитные покрытия. Электрохимические методы защиты металлов от коррозии. Электролиз. Последовательность протекания процессов на катоде и аноде. ЭДС поляризации и напряжение разложения. Законы Фарадея. Практическое применение электролиза.
Уметь:
Определять возможность протекания и составлять уравнения окислительно-восстановительных реакций на основании стандартных электродных потенциалов; вычислять равновесные электродные потенциалы по уравнению Нернста; описывать работу гальванического элемента (составлять схему, писать уравнения электродных реакций, вычислять ЭДС, энергию Гиббса и константу равновесия токообразующей реакции); составлять схему электролиза, определять состав продуктов электролиза и их количество по законам Фарадея; описывать работу коррозионного гальванического элемента с водородной и кислородной деполяризацией.