Вопросы для подготовки к экзамену
по дисциплине «Физическая химия» (группа 4321)
1. Основные задачи и методы физической химии.
2. Основные понятия химической термодинамики. Параметры и функции состояния. Открытая, закрытая и изолированная система.
3. Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия, теплота и работа.
4. Энтальпия. Частные случаи I–го начала термодинамики в изохорном, изобарном и изотермическом процессах.
5. Термохимия. Закон Гесса и следствия из него. Термохимические уравнения. Стандартная теплота образования вещества. Стандартная теплота сгорания вещества. Стандартная энтальпия химической реакции. Вычисление тепловых эффектов реакции в стандартных условиях.
6. Теплоёмкость: истинная, удельная, молярная, изобарная, изохорная, средняя. Связь между Ср и СV. Температурная зависимость теплоёмкости.
7. Зависимость теплового эффекта реакции от температуры. Уравнение Кирхгофа. Интегрирование и анализ уравнения.
8. Второй закон термодинамики. Самопроизвольные процессы. Понятие об энтропии. Связь энтропии с термодинамической вероятностью. Уравнение Больцмана.
9. Фундаментальное уравнение термодинамики. Критерий самопроизвольности и равновесия процессов в изолированных системах.
10. Вычисление энтропии вещества в различных процессах: фазовые превращения, изохорный, изобарный, изотермический процессы.
11. Третье начало термодинамики. Постулат Планка. Принцип недостижимости абсолютного нуля. Тепловая теорема Нернста.
12. Стандартная энтропия вещества. Расчёт стандартной молярной энтропии на примере фазовых переходов воды.
13. Расчёт стандартной энтропии химической реакции.
14. Свободная энергия и ее выражения при постоянном объёме и давлении.
15. Критерии самопроизвольности и равновесия в закрытых системах.
16. Уравнения для расчёта энергии Гиббса и энергии Гельмгольца и их анализ.
17. Стандартная энергия Гиббса химической реакции. Способы расчёта энергии Гиббса химической реакции.
18. Связь между термодинамическими функциями.
19. Химический потенциал.
20. Признаки химического равновесия. Равновесный состав, химическая переменная. Выход продукта, степень превращения реагента.
21. Применение второго закона термодинамики к химическим равновесиям. Константы равновесия: термодинамические и концентрационные.
22. Активность, фугитивность, метод Льюиса. Взаимосвязь между Кр, Кс, Кх. Равновесие в гетерогенных системах.
23. Стандартная константа равновесия.
24. Вывод и анализ уравнения изотермы химической реакции Вант-Гоффа. Стандартное уравнение изотермы. Химическое сродство.
25. Вывод уравнения изобары Вант-Гоффа. Изохора Вант-Гоффа.
26. Термодинамика фазового равновесия. Основные понятия: фаза, компонент в смеси и в химической реакции, внешние параметры. Привести примеры.
27. Правило фаз Гиббса. Число степеней свободы системы. Фазовые равновесия.
28. Применение второго начала к фазовым равновесиям. Тепловые эффекты фазовых переходов. Уравнения Клаузиуса-Клапейрона в дифференциальной форме и в интегральной форме для процессов испарения и сублимации.
29. Фазовые равновесия в однокомпонентных системах. Диаграмма состояния воды.
30. Растворы. Способы выражения концентрации растворов. Молярная доля.
31. Термодинамика процесса растворения. Классификация растворов, Закон Рауля для идеальных и неидеальных растворов. Закон Генри.
32. Парциальные молярные величины. Уравнения Гиббса-Дюгема.
33. Твердые растворы. Термический анализ. Принцип непрерывности. Кривые охлаждения двухкомпонентных систем.
34. Построение диаграмм плавкости. Правило рычага.
35. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и твёрдом состоянии (изоморфные вещества).
36. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и с образованием механической смеси в твёрдом состоянии (неизоморфные вещества).
37. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем с неограниченной растворимостью компонентов в жидком состоянии и с ограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии.
38. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем с образованием химического соединения, плавящегося конгруэнтно.
39. Основные понятия химической кинетики. Механизм реакции. Элементарные реакции. Элементарный акт химического превращения. Понятие о скорости химических реакций в целом и по компоненту. Мгновенная и средняя скорость реакции. Факторы, влияющие на скорость реакции.
40. Кинетический закон действующих масс. Кинетические уравнения реакции и кинетические кривые. Константа скорости химической реакции. Порядок и молекулярность реакции. Размерность константы и скорости реакции.
41. Кинетические уравнения реакций нулевого, 1-го, 2-го и 3-го порядка. Константы и период (время) полупревращения реакций разного порядка. Методы определения порядка реакции.
42. Влияние температуры на скорость реакции. Правило Вант-Гоффа. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Определение энергии активации химической реакции. Теория активных столкновений. Теория активированного комплекса.
43. Кинетика сложных реакций. Обратимые, последовательные, параллельные реакции.
44. Основные понятия катализа. Гомогенный и гетерогенный катализ.
45. Термодинамика поверхностных явлений. Поверхностная энергия Гиббса. Поверхностное натяжение. Уравнение адсорбции Гиббса.
46. Виды адсорбции. Адсорбция на твёрдых адсорбентах. Теории адсорбции. Уравнение Фрейндлиха. Уравнение Лэнгмюра.
