 |
Тема 4. Химическая кинетика, катализ и химическое равновесие.
|
|
|
|
ХИМИЯ
Методические указания, решения типовых задач и контрольные задания для студентов заочной формы обучения и МИППС специальностей 141108, 271101 и направлений 131000, 140100, 140400, 141200, 151000, 151900, 190600, 220400, 220700, 270800, 280700
Часть I
Краснодар
Составители:
канд. техн. наук, доц. В.К. Юношев, темы 1 и 3
канд. хим. наук, доц. М.В. Цымбал, темы 2, 4 и 9.1
канд. хим. наук, доц. Л.Н. Сороцкая темы 5, 6 и 7.1
канд. хим. наук, доц. С.Г. Рудакова, тема 7.2
д-р хим. наук, проф. Л.А. Бадовская темы 8 и 11
д-р хим. наук, доц. В.В. Посконин, тема 8а
канд. хим. наук, доц. З.И. Тюхтенева тема 9.2
канд. хим. наук, доц. Л.А. Солоненко, темы 10.2 и 10.3
канд. хим. наук, доц. М.А. Тлехусеж, темы 10.1, 8б
Под общей редакцией д-ра хим. наук, проф. Л.А. Бадовской и
д-ра хим. наук В.В. Посконина
Программа дисциплины и содержание курса
Дисциплины «Химия»
Тема 1. Периодический закон и система элементов Д.И. Менделеева.
Получите необходимые представления о периодическом законе и периодической системе Д.И. Менделеева. Сформулируйте периодический закон и сущность его проявления в периодической системе. Особое внимание обратите на последовательность изменения в группах, подгруппах и периодах следующих характеристик элементов: атомные радиусы, энергия ионизации и энергия сродства к электрону, электроотрицательность, металлические, неметаллические, окислительно-восстановительные свойства, кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов. Научитесь прогнозировать химические свойства и возможности практического использования элементов и их соединений.
Литература: [1, 17-45]; [2, 22-34, 54-67]; [3,65-75]; [4,29-36, 63-88]; [6, 2-29]; [9, 5-13]; [11, 6-8].
Вопросы для самопроверки:
1. В чем заключается сущность периодического закона?
|
|
|
2. Какова структура Периодической системы Д.И Менделеева?
3. В чем состоит физический смысл номера периода и номера группы?
4. На чем основано деление групп на главную и побочную подгруппы?
5. Какие элементы называются электронными аналогами?
6. Как теория строения атома объясняет деление элементов на электронные семейства и на металлы и неметаллы? Чем количественно характеризуются металлические и неметаллические свойства элементов?
7. Как изменяются в периодах и в главных подгруппах энергия ионизации и энергия сродства к электрону?
8. Что понимают под электроотрицательностью элементов? Как она изменяется в периодах и группах?
9. Объясните, почему свойства элементов и их соединений в периодической системе периодически повторяются?
Тема 2. Химическая связь и строение молекул.
Получите представление о том, что такое химическая связь и строение молекулы. Освойте основные положения современной теории образования химической связи. Изучите особенности образования, основные характеристики и отличительные признаки различных типов связей: ковалентной полярной (в том числе донорно-акцепторной), ковалентной неполярной, ионной, водородной, металлической. Получите представление о явлении гибридизации атомных орбиталей, полярности и пространственном строении молекул.
Литература [1, 35-48]; [2, 66-96]; [4, 97-151]; [11, 8-12].
Вопросы для самопроверки:
1. Что такое валентность и как она определяется?
2. Какие электроны называются валентными и как их определить с помощью периодической системы и электронно-графической формулы?
3. Что такое электроотрицательность элементов и как она определяется?
4. Что понимают под степенью окисления элементов и как ее определют?
5. Что являеться причиной образования ковалентной связи, каков механизм ее образования?
6. Перечислите основные характеристики ковалентной связи и дайте им определения.
|
|
|
7. Какую химическую связь называют ионной? В чем заключается различие между ионной и ковалентной полярной связью?
8. Какова сущность донорно-акцепторного механизма образования ковалентной связи?
9. Каким образом происходит перекрывание электронных орбиталей при образовании s- и p-связей? Какая из этих связей более прочная и почему?
10. Какое явление называют гибридизацией атомных орбиталей? Какие существуют типы гибридизации? Каким образом тип гибридизации определяет пространственную ориентацию гибридных орбиталей и геометрическую форму молекул?
11. Какую химическую связь называют металлической, каковы особенности строения кристаллической решетки металла?
Тема 3. Энергетика химических процессов.
Термодинамика позволяет ответить на вопрос о возможности прохождения данной реакции в конкретных условиях. В связи с этим Вам необходимо получить представление о тепловом эффекте химических реакций, эндо- и экзотермических процессах, термодинамическихфункциях состояния систем – энтальпии, энтропии, энергии Гиббса. Рассмотрите, каким образом значения энтальпийного и энтропийного факторов определяют величину энергии Гиббса и возможность самопроизвольного протекания процесса. Изучите формулировки первого и второго законов термодинамики, закона Гесса и следствия из него.
Литература: [1,116-136]; [2,98-101, 123-131]; [3,195-231]; [4,170-186]; [11, 16-21].
Вопросы для самопроверки:
1. Какие термодинамические функции существуют, и в чем физический смысл каждой из них?
2. Что понимают под тепловым эффектом реакции и как его определяют? По какому признаку различают эндо- и экзотермические реакции и процессы?
3. Что изучает термохимия? Какие уравнения называются термохимическими?
4. В чем заключается сущность первого закона термодинамики, каково его математическое выражение и применение к изобарным и изохорным процессам?
5. Какова сущность и математическое выражение второго закона термодинамики?
6. Сформулируйте закон Гесса и следствия из него. Каково практическое значение этого закона?
7. Каким образом энтальпийный и энтропийный факторы определяют величину свободной энергии системы? При каких значениях ∆G возможно самопроизвольное протекание процессов химических и физико-химических процессов?
|
|
|
Тема 4. Химическая кинетика, катализ и химическое равновесие.
Химическая кинетика устанавливает закономерности протекания химических реакций во времени, изучает взаимосвязь между скоростью реакции и условиями ее протекания. В связи с этим необходимо знать основные факторы, влияющие на скорость химической реакции (природа реагирующих веществ, температура, концентрация реагентов, давление, присутствие катализатора). Получите представление о теории активированных комплексов, энергии активации и влиянии на нее катализатора. Рассмотрите, какое состояние системы называют химическим равновесием и какими способами можно смещать равновесие в обратимых реакциях. Ознакомьтесь с принципом Ле-Шателье и примерами его практического использования. Эти факторы определяют и достижение равновеся в реакционной системе. Обратите внимание на практическое применение правила Вант-Гоффа и принципа Ле-Шателье (на примерах связанных с будущ. спец)
Литература: [1,143-148]; 167-183;195-201]; [2, 102-107; 112-114;116-120]; [3, 167-171; 238-261]; [4, 186-200; 204-210]; [5]; [6]; [11, 21-26].
Вопросы для самопроверки:
1. Какие реакции называют обратимыми и необратимыми?
2. Какие системы и протекающие в них реакции являются гомогенными, а какие – гетерогенными?
3. Что понимают под скоростью химической реакции? От каких факторов зависит скорость гомогенных и гетерогенных реакций?
4. Сформулируйте закон действующих масс, напишите его математическое выражение. Каков физический смысл константы скорости реакции и от каких факторов она зависит?
5. Какова сущность и физический смысл энергии активации?
6. Как и почему температура влияет на скорость реакции? Сформулируйте правило Вант-Гоффа и напишите его математическое выражение. Что представляет собой температурный коэффициент скорости реакции и какие численные значения он может принимать?
7. В каких случаях изменение давления влияет на скорость химической реакции? Как это влияние связано с законом действцующих масс?
|
|
|
8. Что представляет собой явление катализа, какие вещества называют катализаторами? Какие существуют разновидности катализаторов? Каким образом катализаторы изменяют скорость химической реакции?
9. Какое состояние системы называют состоянием химического равновесия? Изменением каких факторов можно вызвать смещение химического равновесия, и как это объяснить с точки зрения их влияния на скорости прямой и обратной реакций?
10. Какова сущность принципа Ле-Шателье, в чем заключается его практическое значение?
11. Что представляет собой константа химического равновесия? Каков ее физический смысл константы химического равновесия и от каких факторов она зависит?
|
|
|
