Физическая

Вид материала

Рабочая программа

Содержание 4.3. Лабораторный практикум. Самостоятельная работа Краткое содержание Контрольная работа №2. Краткое содержание Перечень тем, которые студенты должны Материально-техническое обеспечение дисциплины. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТа № 1

Подобный материал:

• Методика подбора средств профессионально-прикладной подготовки. Основные факторы, определяющие, 46.84kb.
• Рабочая программа дисциплины физическая культура Степень выпускника, 873.87kb.
• Основная образовательная программа высшего профессионального образования Направление, 4490.7kb.
• Рабочая программа дисциплины «физическая химия», 80.79kb.
• Программа аттестационных испытаний Факультет Физической культуры Бакалавриат по направлению, 289.66kb.
• Лекция 1 Физическая картина природы и ее «изобразительные средства», 164.13kb.
• М. К. Аммосова Институт физической культуры и спорта рабочая программа, 78.29kb.
• Программа дисциплины «Физическая культура» Утверждена умс председатель, 83.66kb.
• Тематический план 1 по дисциплине «Физическая культура», 404.41kb.
• Условия проведения конкурса знатоков по специальности Физическая культура для лиц, 27.28kb.

Основные виды коррозии. Химическая коррозия. Электрохимическая коррозия. Коррозия под действием блуждающих токов. Метод защиты от коррозии: легирование, электрохимическая защита: защитные покрытия, протекторная защита, катодная защита, защита от блуждающих токов. Изменение свойств коррозионной среды. Ингибиторы коррозии.[1, 130-136, 159-169; 2, 311-320; 5.150-196].

Раздел 7.

Поверхностные явления и адсорбция.

Адсорбция. Адсорбция на границе жидкость-газ. Уравнение Гиббса. Уравнение Шишковского. Адсорбция на границе твердое тело-газ. Уравнение Фрейндлиха. Уравнение БЭТ. Теория молекулярной адсорбции. Уравнение Ленгмора. Капиллярная конденсация. Адсорбция на границе твердое тело-жидкость. Смачивание твердого тела жидкостью. Краевой угол. Адсорбция из смесей. Обменная адсорбция ионов. Уравнение Никольского. Адсорбция на границе двух несмешивающихся жидкостей. [1, 308 - 314, 320 – 330], [2, 412 - 431; 483 – 496 .], [5, 80-104].


4.3. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ.

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ	Кол-во часов
1.	3.	Влияние концентрации на скорость химической реакции и на смещение химического равновесия	1
2.	3.	Влияние концентрации на смещение химического равновесия	1
3.	5.	Гальванические элементы и измерение ЭДС.	2
4.	5.	Электролиз веществ.	2
5.	6.	Коррозия металлов. Способы защиты металлов от коррозии.	4
6.	7.	Определение адсорбции на границе твердое тело – жидкость.	2

2. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
   

Контрольная работа №1. Темы работы: идеальные и реальные газы, химическая термодинамика, теплоемкость, химическая кинетика и химическое равновесие, электрическая проводимость растворов электролитов, электродные потенциалы и электродвижущие силы, электролиз.

Краткое содержание: расчет энтальпии, энтропии и свободной энергии Гиббса химического процесса и определение направления протекания химической реакции, расчет скорости химического процесса, энергии активации и температурного коэффициента по правилу Вант-Гоффа, выявление направления смещения химического равновесия по принципу Ле Шателье, определение молярной и удельной электрической проводимости раствора, расчет степени диссоциации кислоты и произведения растворимости солей по данным электрической проводимости, составление схем гальванических элементов и расчет электродных потенциалов с поправкой на концентрацию по уравнению Нернста, составление электронных уравнений катодного и анодного процессов, протекающих при электролизе, расчет массы и объема продуктов электролиза.

Контрольная работа №2. Темы работы: коррозия и защита металлов от коррозии, фазовое равновесие однокомпонентных систем, фазовое равновесие многокомпонентных систем, поверхностные явления и адсорбция.

Краткое содержание: составление электронных уравнений катодного и анодного процессов коррозии различных металлов в разных средах, подбор защитных металлических покрытий, определение числа фаз и компонентов в системе, расчет теплоты испарения для однокомпонентных систем, расчет состава пара и жидкости для бинарных жидких систем при равновесии, составление диаграмм состояния для жидких и твердых бинарных систем, расчет криоскопической и эбулиоскопической постоянных, расчет величины поверхностного натяжения и адсорбции для различных типов адсорбентов.


Перечень тем, которые студенты должны

проработать самостоятельно.

Расчеты свойств идеальных газов. Парциальные давления в смесях идеальных газов. Скорости движения молекул в газах. Теплоемкости газов. Сжигание газов. [1, 100 - 101, 86 – 92].

Работа различных процессов. Цикл Карно. Применение первого закона термодинамики к идеальным газам [2, 40 - 45, 50 – 53]. Постулат Планка. Абсолютные значения энтропии. Статистический характер второго закона термодинамики [2, 87 – 97]. Фазовые переходы. Уравнение Клапейрона - Клаузиса. Фазовые переходы первого и врторого рода (2, 130 - 136).Термодинамические функции идеальных газов и их смесей (2, 162 - 172).

Диаграммы равновесия жидкость пар в бинарных системах. Первый закон Коновалова. Фракционная перегонка. Температура кипения растворов нелетучих веществ. Второй закон Коновалова. Азеотропные растворы. Ограниченная взаимная растворимость жидкостей. Перегонка с водяным паром. (2, 182 - 193).

Кинетика реакций в статистических условиях. Необратимые и обратимые реакции первых и вторых порядков. Кинетика химических реакций протекающих в потоке. Необратимые и обратимые реакции первого и второго порядка (18 - 52).

Элементарные химические процессы. Диссоциация молекул под действием света, электронного удара. Термическая диссоциация. Свободные атомы и радикалы. (3, 57 - 79). Закон распределения Больцмана, закон Максвелла- Больцмана (3, 84 - 90).

Эффективный диаметр столкновения. Применение теории столкновений к бимолекулярным реакциям. Реакции с участием радикалов (3, 113 - 125).

Перенесение теоретических представлений полученных для реакции в газовой фазе, на реакции в растворах. Мономолекулярные и бимолекулярные реакции в растворах. Сопряженные реакции. (3, 170 - 179).

Возникновение разряда в газе. Химические реакции в тлеющем и дуговом разрядах. Механизм химических реакций в разрядах. (3, 224 - 238).

Кислотно-основной катализ. Влияние ионной силы на скорость реакции (3, 269 - 275). Кинетика гетерогенных каталитических реакций в статистических условиях, истинная и кажущаяся энергии активации гетерогенных химических реакций. Кинетика гетерогенных реакций в потоке (3, 280 - 311).

Применение третьего закона термодинамики для расчета химических равновесий. Тепловой закон Нерста. Приложение теплового закона Нерста к химическим превращениям. Некоторые приближенные методы расчета химических равновесий (2, 298 - 308).

Электропроводность неводных растворов. Подвижность ионов в неводных растворах, числа переноса ионов. Электропроводность твердых солей. Электропроводность растворов в жидком аммиаке. (2, 410 - 430).

Определение коэффициентов активностей и чисел переноса электролитов по ЭДС. Концентрационные элементы с электродами - растворами переменной концентрации. Измерение активности компонента электрода (2, 547 - 551).

Энергия адсорбци простых неполярных молекул на неполярном адсорбенте. Энергия адсорбции сложных неполярных молекул на неполярном адсорбенте. Электростатические силы при адсорбции. Специфическое взаимодействие неполярных молекул с поверхностью адсорбента. Энергия взаимодействия адсорбат - адсорбат. Влияние на энергию адсорбции химического модифицирования поверхности. Молекулярно-статистический метод расчета адсорбционных равновесий и термодинамических свойств адсорбционных систем (2, 460 - 481), (4, 277 - 282).

2. УЧЕБНО-методическое обеспечение ДИСЦИПЛИНЫ.
   
   1. Рекомендуемая литература:
      

Основная литература

1. Ипполитов Е.Г. Физическая химия : учебник/ Е. Г. Ипполитов, А. В. Артемов, В. В. Батраков ; под ред. : Е. Г. Ипполитова; УМО по специальностям педагогического образования. -М.: Академия, 2005. -448 с:
   

Дополнительная литература

1.В.А. Киреев “Краткий курс физической химии”, М. Химия 1975 г., 578 с.

2. Я.И. Герасимов и др. “Курс физической химии”, т. 1, М. Химия 1985 г., 565 с.
   
3. Я.И. Герасимов и др. “Курс физической химии”, т. 2, М. Химия 1986 г., 575 с.
   
4. Практикум по физической химии (под редакцией Воробьева Н.И.) М. Химия 1985 г., 359 с.
   
5. Н.И. Зубрев “Инженерная химия на железнодорожном транспорте”, М.:ИПЦ «Желдориздат», 2002 г., 319 с.
   

2. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ.
   

Химическая лаборатория, химические реактивы и приборы.


ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ №1 И №2


Общие методические указания

В процессе изучения курса химии студент должен выполнить одну контрольную работу. Решение задач и ответы на теоретические вопросы должны быть коротко, но четко обоснованы. При решении задач нужно приводить весь ход решения и математические преобразования.

Контрольная работа должна быть аккуратно оформлена, написана четко и ясно, иметь поля для замечаний рецензента. Номера и условия задач необходимо переписывать в том порядке, в каком они указаны в задании. В начале работы следует указать учебный шифр студента, номер варианта и полный список номеров задач этого варианта. В конце работы следует дать список использованной литературы с указанием года издания.

Работа должна иметь подпись студента и дату.

Если контрольная работа не зачтена, ее следует выполнить повторно в соответствии с указаниями рецензента и представить вместе с не зачтенной работой. Исправления следует выполнять в конце работы, после рецензии, а не в тексте.

Контрольная работа, выполненная не по своему варианту, преподавателем не рецензируется и не засчитывается как сданная.

Каждый студент выполняет вариант контрольных заданий, обозначенный двумя последними цифрами номера студенческого билета (86594, две последние цифры 94, им соответствует вариант контрольного задания 94)


КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТа № 1


Идеальные и реальные газы.


Газ состоит из молекул, хаотично передвигающихся в неких объемах с большой скоростью. Молекулы, сталкиваясь с препятствием, оказывают на него воздействие. Величина этого воздействия (силы), отнесенная к единице поверхности, называется давлением газа. При изучении газообразного состояния было введено понятие идеального газа. Основными параметрами, служащими при разделении газов на реальные и идеальные, являются взаимное притяжение молекул газа и наличие у них собственного объема. Эти величины не учитываются при выводе законов идеального газа. При понижении давления и достаточном повышении температуры любой реальный газ можно привести в состояние, близкое к идеальному газу.

Газы.

Газ считается идеальным, если к нему применимо уравнение состояния идеальных газов (Менделеева-Клайперона).


P ^. V g

P ^. V = n ^. R ^. T или n = =

R ^. T M

где: R – газовая постоянная (8,314 ^. 10³ дж/кмоль ^. градус);

n – количество молекул (моль);

g – масса вещества г;

M – молекулярная масса вещества г.

Газовые смеси считаются идеальными, при условии, если величины, характеризующие их состояние (P,V), подчиняются законам Дальтона (T = const).

Закон Дальтона:

P = p₁ + p₂ + p₃ + … + p_i , p_i = P ^. Ni

где: P – общее давление смеси газов;

p_i – парциальное давление.

Парциальным давлением называется давление, которое производил бы каждый составляющий смесь газ, если бы он один занимал объем смеси (при той же температуре).

Закон Амага:

V = v₁+v₂+v₃+……v_{i ,}

Где V-общий объем смесей газов; v_i-парциальный объем компонентов. Парциальным объемом называется объем, который занимает компонент смеси, если его давление равно общему давлению.

v_i P = p_i V

Для реальных газов применяют уравнение Ван-дер-Ваальса для

n кмоль:( p + a/V²) ( V – b) = RT

а – постоянная учитывающая взаимное притяжение молекул:


27 R² T²_k

а = * (м³)² н/м² кмоль^-2

64 P_k


b – постоянная учитывающая собственный объем молекулы b=2/3 d³ N_А

1 RT_к

b = *

8 P_к

Уравнение Ван-дер-Ваальса применимо для газов, находящихся при температуре выше критической и один кмоль газа должен занимать объем не менее 0,3 м³ .При температурах ниже критической и объеме менее 0,3 м³ при расчетах учитывают коэффициент сжимаемости (Z_c) :

PV

• = Z_C
  

RT

Для идеальных газов Z_c = 1.

Пример 1.Определите давление в сосуде емкостью 10,00 л, если в нем при 298 К находится 150 г кислорода?

Решение : g PV

Используя уравнение M = RT , находим

g RT 150,00  0,08205298,00

P = VM = 10,00  32,00 = 0,08205 л  атм/зад моль при 1 атм и 0⁰ С(273 К)


Пример 2.

Вычислите давление 4 молей азота занимающего объем 20 см³ при температуре 298 К (а=1,35*10⁶ атм*см² /моль² )

Решение.


Используя уравнение Ван-дер-Ваальса, находим

nRT _ n² a 4  0,8205  298 _ 4²  1,35 10⁶

P= V-nb V² = 20 - 4 38,6 20²


Контрольные вопросы


1. Пузырек газа диаметром 1см, находится у дна озера при температуре 5⁰С и давлении 3 атм, поднимается на поверхность, где температура 25⁰С и давление 1 атм.

Какой будет диаметр у пузырька, когда он достигнет поверхности?

2. Вычислите парциальные объемы водяного пара, азота и кислорода, и парциальные давления азота и кислорода во влажном воздухе. Общий объем смеси 2 10^-3 м³ , общее давление 1,013110⁵ н/м² , парциальное давление паров воды 1,23310⁴ н/м² . Состав воздуха об.%: 21- О₂ , и 76- N₂

3. Привести к нормальным условиям газ (вычислить объем, который занимает данное количество газа при Т=273К и Р=1,013110 ^–5 н/м²), если при Т=373К и Р=13,3310² н/м² его объем равен 310^-2 м³.

4. При Т=473К и Р=0,99910⁵ н/м² ; 7,1610^-4 кг органического вещества, испаряясь, занимает объем 2,42610^-4м³. Вычислите молекулярную массу соединения и определите его формулу, если С:Н:О= 2,25:0,375:1

5.При определении молекулярной массы озона получены следующие данные : Т=28,2⁰С , масса колбы, наполненной озоном 6,7624г , масса эвакуированной колбы 6,5998г ; давление озона в колбе 274,4 мм.рт.ст., объем колбы 235,67см³. Вычислите молекулярную массу озона.

6. Вычислите молекулярную массу диэтилового эфира, если масса эфира 0,1023г, объем вытесненного воздуха 35,33см³, температура 32,5⁰С, атмосферное давление 743,95 мм.рт.ст.

7 . Вычислите объем 1 кмоль хлора при Т=473 К и Р=2,0264*10⁸ н/м² (Р_кр=76,1атм; Т_кр=144⁰С, z_c=2,7).

8. Вычислите давление 1 кмоль водорода, занимающего при 273 К объем 0,448 м^3. Для водорода а = 1,95*10⁴ (м³)²н/м²кмоль^-2, b=2,3 *10^-2 м³/кмоль.

9. Вычислите давление в атмосферах, создаваемое 2 молями пара хлорбензола, занимающими объем 10л при 25⁰С. Используйте: а) закон идеального газа; б) уравнение Ван-дер-Ваальса а = 25,43(л²атм)/моль^-2, в=0,1453 л/моль).

10. Коэффициент сжимаемости z= PV/nRT для СО₂ при 0⁰С и 100атм равен 0,2007. Вычислите объем 0,1 моля газа при 100атм и 0⁰С. Используйте: а)закон идеального газа; б) коэффициент сжимаемости.

11. z= PV/nRT для N² при -50⁰С и 800 атм. равен 1,95; при 100⁰С и 200 атм. равен 1,10. Объем азота при -50⁰С и 800атм равен 1л. Вычислите объем того же количества азота при 100⁰С и 200атм.

12. Для газа Vкр=3в, Pкр=а/(27в²) и Тк=(8а)/(27вR). Определите из этих критических точек коэффициент сжимаемости газа.