- •«Дальневосточный федеральный университет»
- •Оглавление
- •Аннотация учебно-методического комплекса дисциплины «Химия»
- •«Дальневосточный федеральный университет»
- •Школа естественных наук двфу
- •Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд)
- •180100.62 – Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры Форма подготовки (очная)
- •Оборотная сторона титульного листа рпуд
- •Введение
- •1. Цели освоения дисциплины
- •2. Место дисциплины в структуре ооп бакалавриата
- •3. Начальные требования к освоению дисциплины
- •3А. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
- •4. Структура и содержание дисциплины
- •Краткое содержание лекционного курса
- •1. Строение вещества
- •2. Химическая термодинамика, энергетика процесса, кинетика и химическое равновесие
- •3. Жидкие системы – растворы
- •4. Окислительно-восстановительные процессы
- •5. Конструкционные материалы
- •5. Образовательные технологии
- •Самостоятельной работы студента (срс)
- •6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
- •1. Основная литература:
- •2. Дополнительная литература:
- •3. Справочная литература:
- •7. Материально-техническое обеспечение и электронные средства обучения, иллюстрационный материал, специализированное и лабораторное оборудование
- •8. Текущий и итоговый контроль
- •Перечень типовых экзаменационных вопросов
- •9. Рейтинговая оценка по дисциплине
- •«Дальневосточный федеральный университет»
- •Тема 2. Основные понятия и законы химии
- •Раздел 2. Строение атома и химическая связь (6 часов)
- •Тема 1. Строение атома, периодический закон д.И. Менделеева
- •Тема 2. Химическая связь
- •Раздел 1 Межмолекулярное взаимодействие (6 часов)
- •Тема 1. Межмолекулярное взаимодействие
- •Тема 2. Агрегатные состояния вещества
- •Раздел 1. Химическая термодинамика (18 часов)
- •Тема 1. I и II закон термодинамики
- •Раздел 2. Химическая кинетика (18 часов)
- •Тема 1. Кинетика химических процессов и химическое равновесие
- •Раздел 1. Общие сведения о растворах (12 часов)
- •Тема 1. Физико-химические свойства растворов
- •Выводы по теме:
- •1. Растоворы – сложные системы, состоящие из растворителя, растворенных веществ и продуктов их взаимодействия.
- •Тема 2. Растворы электролитов
- •Выводы по теме:
- •Раздел 2. Дисперсные системы (8 часов)
- •Тема 1. Коллоидные растворы
- •Раздел 1. Окислительно–восстановительные процессы (6 часов)
- •Тема 1. Окислительно–восстановительные реакции
- •Раздел 2. Гетерогенные окислительно-востановительные процессы (12 часов)
- •Тема 1. I род электродных процессов. Электродные процессы и электродвижущие силы в гальванических элементах.
- •Тема 2. Электролиз
- •Тема 3. Коррозия и защита металлов
- •Раздел 1. Высокомолекулярные соединения (8 часов)
- •Тема 1. Полимерные материалы
- •1. Основная литература:
- •2. Дополнительная литература:
- •3. Справочная литература:
- •«Дальневосточный федеральный университет»
- •Школа естественных наук материалы лабораторных занятий
- •180100.62 – Кораблестроение, океанотехника и системотехникаобъектов морской инфраструктуры
- •Лабораторная работа №1 Определение молярной массы эквивалента металла
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа №2 Комплексные соединения
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа №3 Определение теплового эффекта реакции нейтрализации
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа №4 Химическая кинетика
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа №5 Гидролиз солей
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа № 6 Коллоидные растворы
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа № 7 Электрохимические процессы
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа № 8 Коррозия металлов
- •Экспериментальная часть
- •Опыт 4. Ингибиторная защита металла от коррозии в кислой среде
- •Лабораторная работа № 9 Общие свойства металлов
- •Экспериментальная часть
- •«Дальневосточный федеральный университет»
- •2.Закон эквивалентов
- •Элементы химической термодинамики
- •Химическая кинетика
- •Модуль 4. Растворы Способы выражения состава растворов
- •Равновесия в растворах электролитов
- •Коллигативные свойства растворов
- •Модуль 5. Основы электрохимии
- •1. Основная литература:
- •2. Дополнительная литература:
- •3. Справочная литература:
- •«Дальневосточный федеральный университет»
- •II. Строение атома. Периодическая система
- •III. Химическая связь
- •IV. Химическая термодинамика
- •V. Химическая кинетика и равновесие
- •VI. Растворы неэлектролитов
- •VII. Растворы электролитов
- •VIII. Ионообменные реакции
- •3. Какие пары ионов могут быть использованы при составлении молекулярного уравнения, которому отвечает ионное уравнение
- •IX. Дисперсные системы и поверхностные явления
- •X. Окислительно-восстановительные процессы
- •XI. Электрохимические процессы
- •XII. Коррозия
- •«Дальневосточный федеральный университет»
- •2. Дополнительная литература:
- •3. Справочная литература:
- •«Дальневосточный федеральный университет»
- •Школа естественных наук глоссарий
- •180100.62 – Кораблестроение, океанотехника и системотехникаобъектов морской инфраструктуры
- •«Дальневосточный федеральный университет»
- •Константы диссоциации слабых оснований
- •Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы некоторых систем в водных растворах при 25 с
- •Потенциалы металлов
- •Произведение растворимости веществ в воде
- •Термодинамические константы некоторых веществ и ионов
Раздел 1. Химическая термодинамика (18 часов)
Тема 1. I и II закон термодинамики
Цели, задачи:
На фактическом уровне получения знаний:
1. Термодинамическое описание системы. Классификация систем и термодинамические параметры системы;
2. Термохимические законы;
3. Термодинамический подход к химическим реакциям, определение возможности и направленности протекания процесса;
4. Термодинамика фазовых превращений.
На операционном уровне получения знаний:
Обучить студента:
Рассчитывать термодинамические параметры систем в различных процессах.
На аналитическом уровне получения знаний:
Обучить студента:
1. Интерпретировать полученные результаты термодинамических расчетов: а) оценивать термодинамическую устойчивость материала; б) делать вывод о возможности самопроизвольного протекания и направленности процесса;
2. Определять условия самопроизвольного протекания химических и физико-химических процессов.
Фактический материал:
I. Основные понятия и определения: а) энергия, как мера интенсивности движения данной формы материи; б) система, системообразующие факторы (внешние и внутренние); общие физические параметры системы: общий энергетический запас, масса, давление, температура, объем. Классификация термодинамических систем: а) гомогенные и гетерогенные системы (фазы системы, характеристика межфазной границы); б) изолированные, закрытые, открытые системы (по возможности обмена системы с окружающей средой тепловой энергией, веществом и информацией); в) однородные и неоднородные системы (по количеству компонентов в системе). Термодинамические функции состояния системы: а) внутренняя энергия − U; б) энтальпия – Н ,как энергия расширенной системы; в) энтропия −S, как мера термодинамической вероятности системы, мера хаоса и упорядоченности; г) изобарно-изотермический потенциал –GP,T- характеристическая функция процесса в открытой системе, энергия Гиббса, свободная энергия; д) изохорно-изотермический потенциал –FV,T- характеристическая функция процесса в закрытой системе, энергия Гельмгольца.
II. Первое начало термодинамики и его применение к химическим системам. Тепловой эффект реакции. Эндо- и экзотермические процессы. Расчет теплового эффекта процесса в открытой системе при Р – const и в закрытой системе при V –const. Формула пересчета теплового эффекта изобарного процесса на изохорные условия. Термохимические законы: а) закон Ломоносова-Лавуазье-Лапласа; б) закон Гесса – общая формулировка; формулировка первого следствия. Понятие энтальпии образования как меры термодинамической устойчивости вещества, расчет теплового эффекта химической реакции в изобарных условиях. Формулировка второго следствия, понятие энтальпии сгорания, расчет теплового эффекта химической реакции через энтальпии сгорания веществ.
III. Второе начало термодинамики – закон, определяющий возможность самопроизвольного протекания процесса и его предела. Вероятностный и статистический характер этого закона. Понятия факторов емкости и факторов интенсивности протекания процесса. Энтропия – как функция термодинамической вероятности системы, зависящая от числа структурных единиц системы и температуры, абсолютное значение энтропии. Расчет изменения энтропии в различных химических процессах. Энергия Гиббса как критерий направленности самопроизвольного химического процесса и предела его протекания. Физический смысл изобарно-изотермического потенциала как части энергии системы, за счет которой система может совершать полезную работу. Уравнение энергетического баланса системы ΔG= ΔH–TΔS: энтальпийный и энтропийный факторы, их суммарный вклад в значение изменения энергии Гиббса. Анализ уравнения энергетического баланса и установление возможности самопроизвольного протекания процесса в области высоких и низких температур в зависимости от знака теплового эффекта и знака изменения энтропии. Понятие обратимости и необратимости процесса. Предел протекания процесса как стремление системы к состоянию равновесия при ΔG= 0. Простейший расчет температуры равновесного состояния.
IV. Расчет изменения термодинамических параметров системы при фазовых превращениях для обратимых равновесных систем (приP,T–const), для которых ΔG= 0. Процессы: а) плавление-кристаллизация, б) испарение-конденсация, в) сублимация-кристаллизация. Расчет:ΔHФАЗ.ПЕР., ΔSФАЗ.ПЕР., ТФАЗ.ПЕР..
Выводы по теме:
1. Термодинамический расчет позволяет установить знак и величину энергетического эффекта процесса.
2. Расчет термодинамических потенциалов в открытых и закрытых системах дает возможность определить направление и условия самопроизвольного протекания и предела любого процесса.
Вопросы для самопроверки:
1. Для следующих реакций:
а) C2H2 (г)+ 5/2 О2 (г)= 2СО2 (г)+ Н2О(г);
б) С6Н6 (ж)+ 15/2 О2 (г)= 6 СО2 (г)+ 3 Н2О(ж).
укажите правильное соотношение стандартных изменений энтальпии: ΔНа> ΔHбили ΔНа< ΔHб.
2. Не производя вычислений, указать, для каких из приведенных процессов изменение энтропии положительно?:
а) С2Н6 (г)+ 7/2 О2(г)= 2 СО2 (г)+ 3Н2О (г);
б) С6Н6 (г)+ 15/2 О2 (г)= 6 СО2 (г)+ 3 Н2О(г);
в) NH3 (г)+HCl (г)=NH4Cl (к);
г) 4HCl (г)+ О2 (г)= 2Cl2 (г)+ 2 Н2О (г).
3. В каком из следующих случаев реакция неосуществима при любой температуре?
а) ∆Н > 0, ∆S> 0; б) ∆Н > 0, ∆S< 0; в) ∆Н < 0, ∆S< 0.
4. Исходя из знака значения следующих реакций:
PbO2 (к)+Pb (к)= 2PbO (к)< 0,
SnO2 (к)+Sn (к)= 2SnO (к)> 0
сделать вывод о том, какие степени окисленности более характерны для свинца и олова:
а) Pb+2,Sn+2 ; б)Pb+2,Sn+4 ; в)Pb+4,Sn+2; г)Pb+4,Sn+4.
5. Учитывая, что NO2 (г)окрашен, аN2O4 (г)бесцветен, и исходя из знака изменения энтропии в реакции 2NO2 (г)=N2O4 (г)предсказать, как изменится окраска в системеNO2 (г)/N2O4 (г)с ростом температуры:
а) усилится; б) ослабеет.