Контрольная работа № 2. Термодинамический метод описания химических систем

Вопросы к экзамену

1. Предмет изучения химии. Связь с другими науками. Роль достижений химии в создании автоматизированных процессов и производств.

2. Атомно-молекулярное учение на современном этапе. Количественные соотношения в химии. Закон сохранения материи как фундаментальный закон естествознания.

3. Вещество, как основная химическая система. Классификация веществ. Химическая идентификация.

4. Методы анализа веществ. Чистота веществ. Закон постоянства состава.

5. Структурные уровни организации вещества, их иерархия. Дискретность и непрерывность в природе.

6. Квантово-механическая модель атома. Корпускулярно-волновой дуализм. Вероятностные представления в квантовой механике.

7. Заполнение АО электронами. Принцип Паули. Правило Хунда. Принцип наименьшей энергии. Электронная емкость энергетических уровней.

8. Периодический закон Д.И.Менделеева, его физическое обоснование. Периодичность как фундаментальное свойство материи.

9. Ковалентная связь с позиций метода ВС. Направленность и насыщаемость ковалентной связи. Гибридизация. Геометрия молекул, Изоморфизм. Полиморфизм.

10. Представление о методе молекулярных орбиталей. Графическое изображение молекулярных орбиталей. Принцип расщепления атомных орбиталей в молекулярные при образовании молекул. Порядок связи.

11. Надмолекулярный уровень организации вещества. Типы межмолекулярных взаимодействий.

12. Комплексные соединения. Химическая связь в комплексах.

13. Уровень макроформ в структурной организации вещества. Типы кристаллических решеток, их сравнительная характеристика.

14. Понятие о зонной теории кристаллов. Металлы, полупроводники, диэлектрики. Твердые электролиты. Жидкие кристаллы. Дефекты в кристаллах.

15. Химическая термодинамика. Термодинамические системы, процессы, параметры. Функции состояния, их физический смысл, размерность и порядок изменения в химических процессах и фазовых переходах.

16. Законы термохимии, как следствие I начала термодинамики. Их использование в химии.

17. Термодинамический и статистический подход к трактовке понятия “энтропия”. Вероятность как атрибут сложных систем. О соотношении порядка и беспорядка в природе.

18. Условия самопроизвольного протекания химических реакций. Изменение свободной энергии Гиббса как мера химического сродства.

19. Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость. Основные зависимости, их математическое выражение.

20. Энергия активации, ее роль. Понятие активированного комплекса. Энергетические диаграммы.

21. Катализ в природных и искусственных системах. Механизм реакций. Комплементарность. Колебательные реакции.

22. Условия химического равновесия. Константа химического равновесия, ее физический смысл. Способы смещения равновесия.

23. Растворы. Классификация растворов. Способы выражения состава раcтворов. Термодинамика процесса растворения.

24. Коллигативные свойства растворов. Использование коллигативных свойств в технологиях.

25. Электролитическая диссоциация, ее причины. Сильные и слабые электролиты. Закон разведения Оствальда. Влияние одноименных и разноименных ионов на степень диссоциации.

26. Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды, pH Шкала pH. Измерение pH.

27. Гидролиз. Степень и константа гидролиза. Подавление и усиление гидролиза.

28. Понятие о дисперсных системах. Коллоиды, факторы, стабилизирующие коллоидные системы. Коллоиды в природе и технологических системах.

29. Окислительно-восстановительные процессы. Водородная шкала потенциалов. Определение направления протекания редокс-процессов.

30. Классификация электродов по механизму установления электродного потенциала. Уравнение Нернста.

31. Химические источники тока. Устройство и принцип действия. Принципиальное различие и общие закономерности. Достоинства и недостатки. Перспективы использования.

32. Электролиз. Последовательность разрядки ионов и молекул на электродах. Применение электролиза. Хемотроника.

33. Коррозия металлов, классификация коррозионных процессов. Кинетика и термодинамика коррозии.

34. Основные принципы защиты металлов от коррозии. Ингибиторы. Несовместимость материалов в конструкциях.

35. Химия металлов и полупроводников. Синтез новых материалов. Полупроводниковые соединения. Композиты.

36. Сверхпроводящие материалы. Фарфор, техническая керамика. Стекла.

37. Особенности теории строения и классификации органических соединений.

38. Органические полимерные материалы, их структура, свойства. Применение полимеров в электротехнике.

39. Химия и экология. Потенциальные и реальные вредные последствия химических процессов, используемых в промышленности, возможности химии в их устранении.

Примерные варианты контрольных работ

Контрольная работа № 2. Термодинамический метод описания химических систем

Реакция термического разложения кальцита протекает по уравнению: CаСO₃ = СаО + СО₂

1). Рассчитайте стандартное изменение энтальпии, энтропии, свободной энергии Гиббса, составьте термохимическое уравнение. Пересчитайте найденный тепловой эффект на 100 кг кальцита.

2). Дайте полную характеристику процесса с точки зрения термодинамики (укажите состав фаз, энергетический эффект, объясните знак ∆S⁰, направление процесса при стандартных условиях и при 1027⁰ С, вклад энтропийного и энтальпийного факторов в величину изобарно-изотермического потенциала). Рассчитайте температуру, при которой произойдет смена направления процесса. Укажите температурный интервал устойчивости кальцита. Проведите сравнительный анализ соединений аналогов кальцита.