вопросы по химии 2019-2020 (односеместровый курс) (Вопросы)

Вопросы к экзамену по химии

(для бакалавров и специалистов (односеместровый курс))

Модуль 1: Строение вещества

1. Развитие представлений о строении атома. Модель Резерфорда. Положения теории строения атома водорода Н. Бора. Корпускулярно-волновая природа (дуализм) микрочастиц. Вероятностный характер процессов в микромире: волна де Бройля, принцип неопределенности Гейзенберга.

2. Квантовомеханическая теория строения атома. Волновое уравнение Э. Шредингера. Понятие о волновой функции. Радиальная и угловая составляющие волновой функции. Квантовые числа. Атомные уровни, подуровни и орбитали. Форма s-, p-, d- атомных орбиталей.

3. (Строение многоэлектронных атомов) Принципы построения электронной структуры многоэлектронного атома: принцип наименьшей энергии, принцип Паули, правило Хунда. Правила Клечковского. Электронные и электронографические формулы атомов элементов в основном и возбужденном состояниях. Привести примеры.

4. Периодический закон Д.И.Менделеева. Основные энергетические характеристики атомов: энергия ионизации, энергия сродства к электрону, электроотрицательность. Закономерности изменения по группам и периодам периодической системы элементов. Рассмотреть на примерах.

5. Химическая связь. Основные характеристики химической связи: длина, энергия, кратность, валентный угол. Виды химических связей. Ионная связь. Металлическая связь. Межмолекулярные взаимодействия. Водородная связь.

6. Ковалентная связь (Обменный и донорно-акцепторный механизмы образования ковалентной связи). Механизм ее образования: обменный и донорно-акцепторный. Метод валентных связей. Гибридизация атомных орбиталей; виды гибридизации. Геометрическая конфигурация молекул. Свойства ковалентной связи: направленность, насыщаемость, полярность. Электрический (дипольный) момент связи и молекулы. (σ – и π – связи)

7. Ковалентная связь. Метод молекулярных орбиталей (МО). Связывающие и разрыхляющие молекулярные орбитали. Энергетические диаграммы гомоядерных двухатомных молекул и молекулярных ионов. Порядок связи. Магнитные свойства молекул. Рассмотреть на примерах.

8. Кристаллы. Элементарные кубические ячейки и их характеристика (наименьшее число частиц, необходимое для построения ячейки; координационное число; кратчайшее расстояние между частицами). Расчет эффективных радиусов атомов для разных кубических решеток. Виды связи в кристаллах. Атомные, молекулярные, ионные и металлические кристаллы. Привести примеры.

Модуль 2: Химия элементов и их соединений

1. Положение металлов в периодической системе элементов. Типы кристаллических решеток. Природные соединения металлов (минералы и руды). Методы получения металлов. Общие физические и химические свойства металлов: взаимодействие с элементарными окислителями, водой, растворами кислот и щелочей. Привести уравнения реакций.

2. Общая характеристика, получение, физических и химических свойств s-металлов IA и IIA групп: . взаимодействие s-металлов с простыми (кислородом, водородом и др) и сложными веществами. Применение в технике.

3. Жесткость воды. Виды жесткости. Единицы измерения жесткости. Методы устранения жесткости воды.

4. d - Металлы. Положение d-металлов в периодической таблице. Зависимость изменения физических свойств d-металлов от их электронного строения. Общие химические свойства d-металлов: взаимодействие с кислородом, водой, кислотами и щелочами. Зависимость кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств соединений d-металлов от степени окисления d-металла. Понятие о металлообразных соединениях, их применение.

5. Общая характеристика физических и химических свойств р-элементов IIIA группы. Бор, алюминий. Их получение, химические свойства (взаимодействие с кислородом, галогенами, растворами кислот и щелочей. Применение в технике.

6. Общая характеристика физических и химических свойств р-элементов IVA группы. Олово, свинец. Их получение, взаимодействие с кислородом, галогенами, растворами кислот и щелочей. Применение в технике.

Модуль 3: Энергетика и скорость химических реакций

1. Термодинамические системы и их классификация. Параметры системы. Первый закон термодинамики. Термодинамические функции состояния внутренняя энергия и энтальпия. Применение первого закона термодинамики к изохорному, изобарному, изотермическому и адиабатному процессам. Стандартные условия. Стандартная энтальпия образования вещества. Закон Гесса и следствия из него. Тепловой эффект химической реакции. Термохимические расчеты.

2. Второй закон термодинамики. Функция состояния энтропия. Расчет изменения энтропии при изобарном и изохорном процессах, при изотермическом расширении идеального газа, при смешении идеальных газов. Энтропия и термодинамическая вероятность (формула Больцмана). Третий закон термодинамики. Абсолютная энтропия вещества. Расчет изменения энтропии в процессе химической реакции. Зависимость энтропии от температуры.

3. Термодинамическая функция состояния: энергия Гиббса и энергия Гельмгольца. Критерии самопроизвольного протекания процессов. Способы расчета изменения энергии Гиббса в ходе химической реакции.

4. Химическое равновесие в закрытых гомогенных системах. Условие равновесия. Константы равновесия, связь между ними и способы расчета. Параметры, влияющие на состояние равновесия. Принцип Ле Шателье. Применение уравнений «изобары», «изохоры» и «изотермы» химической реакции для анализа смещения равновесия.

5. Химическое равновесия в гетерогенных системах. Правило фаз Гиббса-Коновалова. Термодинамические понятия: фаза, независимый компонент. Число степеней свободы (для гомогенных и гетерогенных равновесных систем и реакций). Константа равновесия гетерогенной химической реакции.

6. Скорость гомогенной химической реакции. Кинетические кривые. Факторы, влияющие на скорость реакции. Основной постулат химической кинетики (зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ). Константа скорости. Порядок реакции и молекулярность.

7. Дифференциальные и интегральные уравнения скорости для необратимых реакций нулевого, первого и второго порядков. Период полупревращения. Методы определения порядков реакций.

8. Влияние температуры на скорость химической реакции. Правило Вант-Гоффа. Понятие о теории активных соударений. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Понятие об активированном комплексе. Аналитический и графический методы определения энергии активации.

9. Особенности кинетики гетерогенных химических реакций. Стадии процесса и области его протекания. Понятие о гомогенном катализе. Механизм действия катализатора. Энергетические диаграммы для некаталитический и каталитической реакции.

10. Растворы. Современные представления о физико-химических процессах образования растворов. Энергетические эффекты при растворении. Ненасыщенные, насыщенные и перенасыщенные растворы. Растворимость. Зависимость растворимости твердых веществ и газов в жидкостях от температуры, давления. Закон Генри-Дальтона. Спасибо выражения концентрации растворов.

11. . Идеальные растворы. Закон Рауля и следствия из него. Фазовые диаграммы воды водного раствора. Понятие о осмосе, уравнение Вант-Гоффа.

12. Растворы электролитов. Классическая теория электролитической диссоциации Аррениуса. Степень и константа диссоциации и факторы, влияющие на них. Закон разбавления Оствальда для слабого электролита.

13. Закон Рауля для растворов электролитов. Коэффициент диссоциации (i) и его связь со степенью диссоциации.

14. Равновесие в водных растворах слабых электролитов. Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный и гидроксидный показатели.

15. Равновесие в системе «труднорастворимый электролит – его насыщенный раствор». Произведение растворимости (ПР). Расчет растворимости соединения по значению ПР. Условия образования и растворения осадка.

16. Направление протекания реакций с участием электролитов (образование осадка, газа, слабого электролита). Гидролиз солей. Типы реакций гидролиза. Степень и константа гидролиза.

17. Стандартный электродный потенциал. Понятие о стандартном водородном электроде. Уравнение Нернста для расчета электродного потенциала. Ряд напряжений металлов.

18. Классификация электродов (1, 2 рода). Металлические электроды. Газовые электроды: водородный, кислородный. Зависимость потенциалов водородного и кислородного электродов от pH. Диаграмма Пурбэ.

19. Гальванические элементы (ГЭ) и их классификация. Процессы, протекающие при работе ГЭ. Расчет ЭДС и работы ГЭ. Окислительно-восстановительные и концентрационные ГЭ. Определение pH раствора.

20. Электролиз. Последовательность разряда ионов в расплавах и водных растворах при электролизе. Вторичное процессы при электролизе. Электролиз с растворимым и нерастворимым анодами. Потенциал разложения. Законы Фарадея. Выход по току; электромеханический эквивалент. Расчет толщины металлического покрытия наносимого методом электролиза. Применение электролиза в технике. Практическое применение электрохимических процессов. Химические источники тока. Аккумуляторы. Свинцовый аккумулятор. Топливные элементы.

21. Коррозия. Классификация коррозионных процессов по характеру разрушений, по виду агрессивной среды, по механизму протекания.

22. Химическая коррозия. Высокотемпературная газовая коррозия. Законы роста оксидных пленок. Фактор Пиллинга-Бэдвордса.

23. Электрохимическая коррозия. Механизм электрохимической коррозии. Анодный процесс. Закономерности протекания катодных процессов в различных средах. Факторы, приводящие к электрохимической коррозии. Скорость электрохимической коррозии. Факторы, влияющие на скорость коррозии: pH и состав среды, температура, природа и концентрация окислителя. Стимуляторы и ингибиторы коррозии. Коррозия малоуглеродистой стали в различных средах. Состав продуктов коррозии.

24. Защита металлов от газовой коррозии. Методы защиты металлов от электрохимической коррозии: легирование; обработка среды; неорганические (в том числе металлические) и органические покрытия; электрохимическая защита (протекторная, катодная, анодная).