1 семестр / Экзамен - Вопросы - 2009 / экзамены 2009-1
.DOCВопросы к экзамену по физической химии
-
Термодинамические системы и термодинамические параметры. Функции состояния и процесса. Внутренняя энергия, энтальпия, теплота и работа.
-
Формулировки первого начала термодинамики. Математическое выражение первого начала термодинамики.
-
Тепловой эффект. Закон Гесса. Связь тепловых эффектов при постоянном объеме и при постоянном давлении.
-
Применение следствий из закона Гесса к вычислению тепловых эффектов химических реакций и физико-химических процессов.
-
Зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры, уравнение Кирхгофа, его интегрирование.
-
Термодинамически обратимые и необратимые процессы. Самопроизвольные и несамопроизвольные процессы. Формулировки второго начала термодинамики.
-
Математическое выражение второго закона термодинамики. Энтропия как критерий направления самопроизвольного процесса в изолированных системах.
-
Третий закон (начало) термодинамики (постулат Планка). Понятие о термодинамической вероятности состояния системы. Уравнение Больцмана - Планка. Статистическая интерпретация второго начала термодинамики.
-
Вычисление абсолютной энтропии вещества. Расчет изменения энтропии в ходе химической реакции (при 298К).
-
Энергия Гельмгольца и энергия Гиббса как критерии направления и предела протекания процессов.
-
Зависимость энергии Гельмгольца от параметров состояния. Уравнение Гиббса-Гельмгольца (вывод и анализ).
-
Зависимость энергии Гиббса от давления, стандартная энергия Гиббса.
-
Зависимость энергии Гиббса от температуры. Уравнение Гиббса-Гельмгольца (вывод и анализ).
-
Расчет G0 и КР химических реакций при 298 К.
-
Вычисление G0 и констант равновесия химических реакций методом Темкина-Шварцмана.
-
Вычисление G0 и констант равновесия химических реакций с помощью приведенной энергии Гиббса.
-
Системы с переменным составом. Химический потенциал. Зависимость химического потенциала от давления и температуры. Условия равновесия и самопроизвольного протекания процесса, выраженные через химический потенциал.
-
Реальные газы. Сжимаемость. Уравнения состояния реальных газов: в вириальной форме и Ван-дер-Ваальса. Приведенные параметры. Принцип соответственных состояний.
-
Реальные газы. Фугитивность (летучесть), коэффициент фугитивности (летучести).
-
Закон действующих масс. Способы выражения константы химического равновесия: и . Связь между эмпирическими константами равновесия для гомогенных реакций.
-
Константа равновесия химической реакции КР, её выражение через степень превращения и равновесное давление в реакционной системе.
-
Уравнение изотермы химической реакции (вывод и анализ). Химическое сродство.
-
Константы химического равновесия. Влияние общего давления и добавок индифферентных газов на сдвиг равновесия.
-
Особенности химического равновесия в гетерогенных системах. Примеры выражения константы химического равновесия для гетерогенных реакций.
-
Влияние температуры на константу равновесия. Уравнение изобары и изохоры химической реакции (изобары и изохоры Вант-Гоффа).
-
Фаза, составляющее систему вещество, компонент, число степеней свободы. Правило фаз Гиббса.
-
Диаграмма фазовых равновесий однокомпонентной системы в координатах Р=f(Т). Тройная и критическая точки.
-
Фазовые переходы первого рода, энантиотропные и монотропные фазовые переходы. Понятие о фазовых переходах второго рода.
-
Фазовые диаграммы воды и оксида углерода (в области умеренных давлений), применение к ним правила фаз Гиббса.
-
Зависимость давления насыщенного пара от температуры. Вывод и анализ уравнения Клапейрона-Клаузиуса.
-
Уравнение Клапейрона-Клаузиуса, его интегрирование в предположениях: 1)Н=const, 2)Н = f(T).
-
Применение уравнения Клапейрона-Клаузиуса для расчета изменения термодинамических функций в фазовых переходах.
-
Растворы, классификации растворов, физическая и химическая теории растворов.
-
Идеальные (совершенные), регулярные и атермальные растворы.
-
Термодинамические свойства идеальных растворов. Химический потенциал компонента идеального раствора.
-
Равновесие "идеальный раствор-пар". Закон Рауля, его графическая интерпретация.
-
Неидеальные растворы. Положительные и отрицательные отклонения от закона Рауля.
-
Предельно разбавленные растворы. Законы Рауля и Генри для термодинамического описания свойств предельно разбавленных растворов.
-
Понижение температуры замерзания растворов нелетучих веществ (вывод выражения для Тзам).
-
Повышение температуры кипения растворов нелетучих веществ (вывод выражения для Ткип).
-
Коллигативные свойства. Эбуллиоскопия. Эбуллиоскопическое определение коэффициента активности, молярной массы и степени диссоциации растворенного вещества.
-
Коллигативные свойства. Криоскопия. Криоскопическое определение коэффициента активности, молярной массы и степени диссоциации растворенного вещества.
-
Осмос, уравнение Вант-Гоффа для осмотического давления. Определение молярной массы растворенного вещества. Обратный осмос.
-
Парциальные молярные величины. Уравнения Гиббса-Дюгема.
-
Парциальные молярные величины. Методы определения парциальных молярных величин.
-
Неидеальные растворы. Активность и коэффициент активности. Стандартные состояния компонентов раствора.
-
Растворимость газов в жидкостях, закон (уравнение) Генри. Влияние давления, температуры, природы газа и природы растворителя. Совместная растворимость нескольких газов. Влияние электролитов на растворимость газов в жидкостях.
-
Растворимость твердых тел в жидкостях. Дифференциальное уравнение для растворимости. Зависимость растворимости твердых тел от температуры, уравнение Шредера, его вывод и анализ.
-
Равновесие “жидкость-пар” в двухкомпонентных системах. Диаграммы “давление-состав”, “температура-состав”, “состав пара-состав жидкости”. Первый закон Гиббса-Коновалова.
-
Диаграммы "Р х" и "Т х". Правило рычага. Изменение вида диаграмм в зависимости от типа отклонений от закона Рауля.
-
Азеотропия, второй закон Гиббса-Коновалова.
-
Анализ диаграммы кипения бинарных смесей с экстремумом. Азеотропные смеси и возможности их разделения на чистые компоненты.
-
Физико-химические основы перегонки и ректификации.
-
Равновесие “жидкость-пар” для практически нерастворимых друг в друге жидкостей. Температура кипения таких систем. Перегонка с водяным паром.
-
Двухкомпонентные системы с ограниченной растворимостью в жидком состоянии с верхней критической температурой растворения. Определение состава критической точки. Правило Алексеева.
-
Термический анализ. Метод построения диаграммы плавкости с простой эвтектикой по кривым охлаждения. Определения состава эвтектики по треугольнику Таммана.
-
Изоморфизм. Твердые растворы. Диаграммы плавкости систем с неограниченной растворимостью в твердой фазе.
-
Диаграммы плавкости неизоморфно-кристаллизующихся систем (с простой эвтектикой).
-
Диаграммы плавкости систем, образующих конгруэнтно плавящееся химическое соединение.
-
Диаграммы плавкости систем, образующих инконгруэнтно плавящееся химическое соединение.
-
Диаграммы плавкости неизоморфно-кристаллизующихся веществ с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии.
-
Представление составов и свойств трехкомпонентной системы на концентрационном треугольнике. Методы Гиббса и Розебома.
-
Взаимная растворимость трех жидкостей (диаграммы состояния).
-
Фазовая диаграмма состояния для трех жидких компонентов, две из которых ограниченно растворимы друг в друге. Правило Тарасенкова.
-
Распределение растворенного вещества между двумя несмешивающимися растворителями. Коэффициент распределения. Закон распределения. Экстракция и её практическое использование.