РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
«УТВЕРЖДАЮ»:
Проректор по учебной работе
_________________________//
"_____"__________________2013 г.
ИТОГОВАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АТТЕСТАЦИЯ
студентов по направлению 020100.62 — Химия
Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа
для студентов ОДО направления 020100.62 «Химия»
«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:
Автор работы:___________________//
"_____"__________________2013 г.
Рассмотрено на заседании кафедры органической и экологической химии
«22» октября 2013 г., протокол
Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.
«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»: Объем 32 стр.
И. о. зав. кафедрой ______________________________//
«______»_________________ 2013 г.
Рассмотрено на заседании УМК Института физики и химии
«_____»__________________2013 г., протокол №
Соответствует ФГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.
«СОГЛАСОВАНО»:
Председатель УМК ________________________//
«______»__________________2013 г.
«СОГЛАСОВАНО»:
И. о. директора ИБЦ____________________//
«______»__________________2013 г.
«СОГЛАСОВАНО»:
Зав. методическим отделом УМУ____________________//
«______»__________________2013 г.
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт физики и химии
Кафедра органической и экологической химии
ИТОГОВАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АТТЕСТАЦИЯ
студентов по направлению 020100.62 — Химия
Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа
для студентов ОДО направления 020100.62 «Химия»
Тюменский государственный университет
2013 г.
Паничев государственная аттестация. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов очной формы обучения по направлению 020100.62 «Химия». Тюмень, 2013, 33 стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки.
Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ: Итоговая государственная аттестация. [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www. umk. *****., свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой органической и экологической химии. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: П., д. х.н., профессор, и. о. заведующго кафедрой органической и экологической химии
© Тюменский государственный университет, 2013.
© 2013.
ПРОГРАММА
ГОСУДАРСТВЕННОГО ВЫПУСКНОГО ЭКЗАМЕНА
по направлению 020100.62 — Химия
ОБЪЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа составлена в соответствии с а) требованиями Государственного образовательного стандарта по направлению 020100.62 — Химия (Гос. рег. N 128 ЕН/бак от 01.01.01 г.), б) рекомендациями УМО по классическому университетскому образованию (Оценочные и диагностические средства для итоговой государственной аттестации выпускников вузов. М.: Изд-во МГУ. 2004.)
Государственный выпускной экзамен по химии является основным видом итоговой государственной аттестации студентов, обучавшихся по учебному плану бакалавриата по направлению 020100.62 — Химия.
Его основная цель — установить уровень образованности, полноту знаний и навыков, приобретенных выпускником в рамках образовательной программы направления; уровень интеллектуальных способностей бакалавра; его творческие возможности для дальнейшего продолжения образования в магистратуре или по специальности.
Общие требования к подготовке бакалавров химии
В соответствии с государственными образовательными стандартами, каждый выпускник-бакалавр химического факультета должен удовлетворять следующим общим требованиям.
1. Свободное владение основными понятиями, терминологией, теоретическими моделями и методами современной химии.
2. Детальное знакомство с математическими, статистическими и физическими методами, используемыми для решения химических проблем, умение применять их на практике.
3. Умение решать типовые задачи, расчетного, теоретического или методического плана.
4. Умение эффективно работать с научной, учебной и справочной литературой по специальности.
5. Умение планировать и осуществлять химический эксперимент (синтез, анализ, исследование, измерения), обрабатывать результаты эксперимента, грамотно оформлять полученные результаты.
6. Знание основных направлений приложения химических представлений и методов в смежных областях: физике, биологии, охране природы, народном хозяйстве.
Основные задачи государственного выпускного экзамена:
· оценка уровня освоения основных учебных дисциплин, определяющих профессиональную подготовку,
· выявление соответствия подготовки выпускников квалификационным требованиям, определенным государственным образовательным стандартом.
Процедура государственного экзамена
Государственный квалификационный экзамен проводится по окончании 8 семестра. Перед экзаменом проводится цикл консультаций (обзорных лекций). На подготовку к экзаменам отводится не менее 10 дней.
Не позднее, чем за 20 дней до заседания ГЭК каждый студент получает пакет утвержденных контрольных заданий, включающий не более 10 теоретических, расчетных, структурных и/или методических задач по основным химическим дисциплинам. Выдача заданий производится деканатом. Не позднее, чем за 6 дней до даты экзамена студент обязан сдать решения письменных контрольных заданий для проверки. Проверка производится комиссией из состава ГЭК. На заседании ГЭК студент защищает свои решения в присутствии членов комиссии.
В день аттестации студент получает билет, содержащий теоретические вопросы (не более 4-х) по следующим разделам: "Общая и неорганическая химия", "Аналитическая химия", "Физическая химия", "Органическая химия". Все билеты ежегодно пересматриваются комиссией и утверждаются председателем ГЭК. На подготовку предоставляется 2 академических часа. Во время экзамена студенты могут пользоваться учебными программами и справочной литературой. Продолжительность опроса студента, в котором участвуют не менее двух членов ГЭК, не должна превышать 45 минут.
По итогам государственного экзамена члены ГЭК принимают два решения по каждому студенту: а) об общей оценке государственного экзамена и б) о соответствии подготовки выпускника квалификационным требованиям ГОС. Общая оценка экзамена складывается из оценок за решение задач и устных ответов, которые выставляются по пятибалльной системе ("отлично", "хорошо", "удовлетворительно", "неудовлетворительно") отдельно за каждую задачу и каждый вопрос экзаменационного билета. Несоответствие требованиям ГОС устанавливается в случае оценки "неудовлетворительно" какого-либо из вопросов билета. Решение по оценкам и соответствию уровня знаний выпускника требованиям ГОС определяется открытым голосованием присутствующих членов ГЭК, а при равенстве голосов решение остается за председателем ГЭК. Результаты заносятся в протокол. Решение считается действительным, если на заседании присутствовало не менее 2/3 членов ГЭК. Результаты сдачи государственного экзамена объявляются в день его проведения.
Теоретические вопросы к государственному выпускному экзамену составляются как вопросы к полидисциплинарному экзамену на основе учебных программ дисциплин рабочего учебного плана. Совокупность вопросов разрабатывается методической комиссией факультета и утверждается деканом факультета. Экзаменационные билеты должны отражать соответствие подготовки выпускников требованиям ГОС, выносимым на государственный экзамен. В материалах, выносимых на государственный экзамен, представляются все основные разделы дисциплин цикла ОПД, причем в них, прежде всего, должны найти отражение их фундаментальные составляющие
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ
к государственному выпускному экзамену по химии
I. ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
1. Химические вещества. Смеси. Растворы, классификация. Концентрация раствора, способы ее выражения. Дисперсные системы, классификация. Коллоидные растворы. Химический состав. Химические реактивы. Простые и сложные вещества.
2. Химические реакции. Атомно-молекулярные представления в химии. Атом. Химические элементы, их символы. Количественные отношения в химии.
3. Стехиометрия. Стехиометрические законы и их современное содержание. Химические вещества, элементный состав. Молекулы, атомный состав. Валентность. Атомные и молекулярные массы, атомная единица массы. Количество вещества. Химические формулы. Уравнения реакций. Эквивалент.
4. Химическое строение. Изомерия, ее виды. Таутомерия.
5. Электронные представления в химии. Строение и свойства атома. Понятие о квантовой механике. АО. Квантовые числа. Периодический закон и периодическая система элементов .
6. Химическая связь. Ковалентная связь, механизмы ее образования, свойства. Строение молекул. Понятие о квантовой химии. Количественные характеристики химических связей. Химическая связь в атомных кристаллах. Межмолекулярные связи. Силы Ван-дер-Ваальса. Водородные связи.
7. Принципы классификации и номенклатуры в химии. Классификационные схемы и признаки. Обзор классов и номенклатуры неорганических веществ и реакций.
8. Химические реакции, их классификация и механизмы. Интермедиаты, их строение и реакционная способность. Радикальные и ионные реакции.
9. Кислоты и основания. Протолиз. Гидролиз. Константа и степень гидролиза.
10. Окислительно-восстановительные реакции (ОВР). Степень окисления. Окисление и восстановление. Окислители и восстановители. Классификация ОВР. Термодинамика ОВР.
11. Работа с химической литературой. Химический эксперимент, его типы. Синтез и анализ, исследование строения вещества, определение количественных характеристик веществ и химических процессов. Этапы подготовки химического эксперимента, планирование и моделирование, методы, методики, количественные расчеты, учет побочных процессов. Обработка результатов. Оформление лабораторного журнала и публикаций.
12. Растворы, их роль в химии, технологии и экологии, классификация, компоненты, применимость правила аддитивности, термодинамика образования. Растворимость. Растворение как физико-химический процесс. Сольватация (гидратация) и сольваты (гидраты). Факторы, определяющие растворимость.
13. Коллигативные свойства растворов. Законы Рауля. Диаграмма состояния воды. Осмос, осмотическое давление. Правило Вант-Гоффа. Обратный осмос. Методы определения молекулярных масс.
14. Электролиты и растворы электролитов. Электролитическая диссоциация. Изотонический коэффициент. Физико-химическая теория растворов. Диэлектрическая проницаемость растворителя. Степень электролитической диссоциации. Равновесия в растворах электролитов. Кажущаяся степень диссоциации. Активность (Льюис). Коэффициент активности. Понятие о теории Дебая-Хюккеля. Ионная сила.
15. Протолитические равновесия в растворах слабых электролитов. Закон разбавлений Оствальда. Диссоциация (ионизация) воды (автопротолиз). Ионное произведение воды. Водородный и гидроксильный показатели. Буферные растворы, их действие. Буферная емкость.
16. Гетерогенные равновесия. Произведение растворимости и растворимость. Солевой эффект. Реакции обмена в растворах электролитов. Правило Бертолле. Разрушение комплексов и растворение осадков.
17. Комплексные соединения (КС). Координационная теория Вернера. Классификация, номенклатура и изомерия КС. Диссоциация КС в водных растворах. Константы нестойкости и устойчивости. Образование и разрушение КС.
18. Химическая связь в КС. Координационная связь. Донорно-акцепторная и дативная связь. Строение и свойства комплексов. Спектрохимический ряд лигандов. Теория кристаллического поля. ЭСКП.
19. Периодическая система элементов как основа химической систематики. Общие закономерности и аномалии в изменении свойств элементов и их соединений.
20. Общая характеристика галогенов. Особенности фтора.
21. р-Элементы VI группы периодической системы, общая характеристика. Простые вещества, строение и свойства. Халькогениды, химическая связь. Оксиды и сульфиды. Ангидриды и тиоангидриды. Тиосоли. Пероксосоединения. Полисульфиды.
22. Кислородсодержащие соединения серы. Сернистая кислота и ее ангидрид, окислительно-восстановительные свойства. Тиосерная кислота и ее соли, строение и свойства. Серные гомоцепи. Катенация. Политионовые кислоты и их соли. Серная кислота и ее ангидрид. Реакции присоединения к серной кислоте. Полисерные кислоты и их соли.
23. Общая характеристика пниктогенов. Азот, основные валентные состояния, окислительно-восстановительные превращения. Строение молекулы и особенности химии азота. Азот в природе. Физико-химические аспекты проблемы связанного азота. Получение и очистка азота. Сравнение простых веществ, образованных элементами-пниктогенами: строение молекул, реакционная способность.
24. Фосфор, основные валентные состояния, их устойчивость, окислительно-восстановительные превращения, сравнение с азотом.
25. Пниктогеноводороды: строение, свойства, комплексующее действие. Аммиак и фосфин: устойчивость, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства. Соли аммония и фосфония.
26. Обзор водородных соединений азота. Гидразин, строение, сравнение с пероксидом водорода и аммиаком, кислотность, устойчивость, свойства, производные. Гидроксиламин, сравнение с пероксидом водорода, аммиаком и гидразином, устойчивость, свойства, производные. Азотистоводородная кислота и азиды, строение, устойчивость, свойства.
27. Кислородные соединения азота, окислительно-восстановительные реакции, комплексы. Азотистая кислота и ее соли, строение, окислительно-восстановительная двойственность. Азотная кислота и ее соли, характер восстановления.
28. Соединения фосфора, их устойчивость. Оксиды фосфора. Фосфорноватистая кислота и гипофосфиты. Фосфористая кислота, таутомерия, производные. Фосфорные кислоты и их производные.
29. Кислородсодержащие соединения мышьяка, сурьмы и висмута, оксо - и гидроксоформы. Соединения мышьяка, сурьмы и висмута с серой и галогенами, гидролиз. Тиосоли.
30. р-Элементы IV группы периодической системы, общая характеристика. Простые вещества, строение и свойства. Особенности химии углерода. Углеродные гомоцепи. Представление о специфике органической химии. Оксиды углерода, строение молекул, свойства. Угольная кислота и ее соли. Временная жесткость воды.
31. Особенности химии кремния, сравнение с углеродом. Силаны и алканы, сравнение устойчивости, отношение к воде, окислительно-восстановительные свойства. Кремниевый ангидрид, сравнение с угольным, свойства. Кремниевые кислоты и их соли. Силикаты и карбонаты, особенности гидролиза. Золи и гели кремниевых кислот. Силикагель. Кремний в природе. Алюмосиликаты. Цеолиты. Цемент. Стекла. Кремнийорганические соединения. Силанолы. Силоксаны. Силиконы.
32. р-Элементы III группы периодической системы, общая характеристика, сравнение с РЗЭ. Бор, координационные числа, особенности их стабилизации. Соединения бора с водородом, галогенами и кислородом. Борный ангидрид, борные кислоты и их производные, сравнение с аналогичными соединениями кремния. Бура: состав, строение, гидролиз. Применение соединений бора в химическом анализе. Особенности качественного и количественного анализа соединений бора.
33. Алюминий. Оксид алюминия и его роль. Кислотно-основные свойства соединений алюминия. Гидролиз солей. Многоядерные комплексы. Гелеобразование, сравнение с соединениями кремния. Соединения алюминия в природе.
34. s-Элементы, общая характеристика, диагональное сходство, химическая связь в соединениях. Комплексообразование. Разделение, выделение и очистка соединений, химический анализ. Жесткость воды, определение, способы устранения.
35. Особенности строения атомов переходных элементов, сравнение с непереходными. Изменение атомных радиусов и свойств в рядах и подгруппах переходных элементов. d - и f-сжатие. Комплексообразующая способность переходных элементов. Закономерности в изменении характерных степеней окисления переходных элементов в рядах и подгруппах, основные тенденции. Изменение устойчивости, окислительно-восстановительных и кислотно-основных свойств кислородных соединений переходных элементов и их производных.
36. Хром, комплексные соединения. Гидратная изомерия. Изо - и гетерополисоединения d-элементов VI группы периодической системы. Пероксосоединения хрома. Аналитические реакции d-элементов VI группы периодической системы.
37. Железо, кобальт, никель, общая характеристика, сравнение с платиноидами. Толкование горизонтальных аналогий. Основные валентные состояния железа, кобальта и никеля, взаимные переходы между ними. Комплексные соединения, их значение, координационные числа, строение, сравнительная устойчивость, образование и разрушение, окислительно-восстановительные превращения и смена лигандного окружения, аналитические реакции.
38. d-Элементы I группы периодической системы, общая характеристика, сравнение со щелочными металлами. Простые вещества, электрохимическая активность, свойства, применение. Переработка природного сырья. Основные валентные состояния, взаимные переходы между ними.
39. Соединения одновалентных меди, серебра и золота, устойчивость, комплексы, строение, свойства. Аналитические реакции на альдегиды: реакции Фелинга и серебряного зеркала. Соединения меди(II), сравнение с соединениями меди(I). Комплексные соединения, строение, свойства. Эффект Яна-Теллера. Аналитические реакции. Иодометрическое определение меди в водных растворах. Серебро. Серебрение. Переработка серебряных отходов. Золото, принципы металлургии.
40. d-Элементы II группы периодической системы, общая характеристика. Положение в периодической системе, сравнение со щелочноземельными металлами, валентные состояния, химическая связь в соединениях. Простые вещества, электрохимическая активность, свойства, применение. Амальгамы. Токсикология цинка, кадмия и ртути. Техника безопасности при работе с цинком, кадмием, ртутью и их соединениями. Экологические проблемы загрязнения окружающей среды соединениями тяжелых металлов. Геохимическая характеристика цинка, кадмия и ртути. Разделение, выделение и очистка металлов.
41. Цинк. Оксид и гидроксид, кислотно-основные свойства. Соли цинка, гидролиз. Цинкаты. Комплексные соединения цинка, строение, свойства. Аналитическая химия цинка. Кадмий, химические соединения, химическая связь. Оксид и гидроксид, кислотно-основные свойства, сравнение с соединениями цинка. Разделение цинка и кадмия в разных объектах. Комплексные соединения кадмия, строение, сравнение с соединениями цинка. Автокомплексообразование. Аналитическая химия кадмия.
42. Ртуть. Валентные состояния ртути, взаимные переходы между ними, особенности строения соединений, природа химической связи. Оксид ртути, химические особенности. Соли ртути (I) и (II). Сулема. Каломель. Комплексные соединения ртути, координационные числа, сравнение с соединениями цинка и кадмия. Амидные производные ртути. Основание Миллона. Реакция Несслера.
II. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
1. Химические, физико-химические, физические, биологические методы анализа. Классификация методов и их сравнительная характеристика.
2. Электрохимические методы анализа. Классификация методов и их краткая характеристика.
3. Потенциометрический метод анализа. Измерение потенциала. Электрохимическая ячейка. Индикаторный электрод и электрод сравнения. Классификация потенциометрических методов, их характеристика.
4. Ионометрия. Классификация ионселективных электродов. Возникновение потенциала на стеклянном электроде. Методы определения концентрации ионов.
5. Потенциометрическое титрование. Изменение электродного потенциала в процессе титрования. Способы обнаружения конечной точки титрования.
6. Кондуктометрический метод анализа. Прямая кондуктометрия и кондуктометрическое титрование. Области применения метода.
7. Кулонометрические методы анализа. Прямая кулонометрия и кулонометрическое титрование. Расчет количества вещества. Области применения, преимущества и ограничения метода.
8. Вольтамперометрия. Классификация вольтамперометрических методов. Качественный и количественный вольтамперометрический анализ. Методы определения концентрации вещества.
9. Оптические методы анализа. Классификация методов. Спектры атомов. Характеристики спектральных линий: положение в спектре, интенсивность, полуширина. Спектры молекул, их особенности.
10. Эмиссионный спектральный анализ. Качественный и количественный анализ. Области применения, достоинства и недостатки метода.
11. Атомно-абсорбционный метод. Основы метода, способы получения поглощающего слоя атомов. Источники излучения. Возможности, преимущества и ограничения метода.
12. Молекулярная абсорбционная спектроскопия. Поглощение света веществом. Величины, характеризующие поглощение. Оценка чувствительности фотометрической реакции. Способы определения содержания вещества.
13. Хроматография. Основные принципы метода. Расшифровка хроматограммы. Качественный и количественный газохроматографический анализ. Эффективность и селективность хроматографического разделения.
14. Равновесие в системе «кислота — сопряженное основание — растворитель». Константы кислотности и основности. Кислотно-основные свойства растворителей. Константа автопротолиза. Влияние природы растворителя на силу кислот и оснований.
15. Реакции комплексообразования. Количественные характеристики комплексных соединений: константы устойчивости (ступенчатые и общие), функция образования, функция закомплексованности, степень образования комплекса.
16. Окислительно-восстановительные реакции. Стандартный и формальный потенциалы. Связь константы равновесия со стандартными потенциалами. Факторы, влияющие на направление окислительно-восстановительных реакций.
17. Кислотно-основное титрование. Вид кривых титрования. Определение конечной точки титрования. Кислотно-основные индикаторы, их характеристика. Выбор индикатора. Возможности и ограничения.
18. Комплексоны и их использование в анализе. Хелатный эффект. Понятие эффективных констант устойчивости комплексов. Металл-индикаторы, механизм их действия. Возможности и ограничения комплексонометрического титрования.
19. Окислительно-восстановительное титрование. Примеры использования окислительно-восстановительных методов в анализе органических и неорганических веществ. Red-Ox-индикаторы, их характеристика.
20. Методы титриметрического анализа. Классификация методов. Виды титриметрических определений: прямое, обратное, титрование заместителя. Виды кривых титрования. Способы фиксирования конечной точки титрования. Погрешности титрования.
III. ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
1. Химическая термодинамика. Основные понятия и определения, применяемые в химической термодинамике. Состояние системы и функции, его характеризующие. Начала термодинамики. Термодинамические потенциалы системы. Стандартные энтальпии и энтропии химических веществ. Термодинамические таблицы. Свободная энергия и направление химической реакции. Расчет энергии Гиббса (DG) химической реакции. Изучение равновесий. Закон действующих масс. Законы смещения равновесия. Понятие фазового равновесия. Фазовые равновесия в одно - и двухкомпонентных системах. Диаграммы состояния.
2. Учение о растворах. Образование растворов. Термодинамическое описание свойств растворов. Равновесие жидкого раствора с насыщенным паром. Перегонка. Экстракция из растворов. Равновесие жидких растворов с газами и твердыми веществами. Твердые растворы. Диаграмма состояния "соль — вода". Системы с ограниченной взаимной растворимостью компонентов. Коллоидные растворы. Растворы высокомолекулярных соединений. Растворы электролитов. Классическая теория электролитической диссоциации. Ион-дипольные и ион-ионные взаимодействия в растворах электролитов. Описание термодинамических свойств растворов электролитов. Неравновесные явления в растворах электролитов. Подвижность ионов. Основы электрохимической термодинамики. Равновесия в электрохимической системе. Равновесие "электрод — раствор". Электродные потенциалы. ЭДС гальванических элементов. Мембранный потенциал. Возникновение двойного электрического слоя на границе "электрод — раствор". Основные модельные представления о строении двойного электрического слоя (д. э.с.).
3. Поверхностные явления и адсорбция. Поверхностное натяжение. Поверхностные свойства растворов. Адсорбция на твердой поверхности. Изотермы адсорбции. Природа адсорбционных явлений. Практическое применение адсорбции. Хроматография.
4. Химическая кинетика. Скорости химических реакций. Объяснение законов скоростей. Сложные реакции. Механизм химической реакции. Быстрые реакции. Лимитирующая стадия. Формально-кинетическая модель, ее основные параметры. Факторы, влияющие на скорость реакции. Энергия активации. Динамика молекулярных реакций. Регулирование скоростей реакций. Катализ и катализаторы. Гомогенный и гетерогенный катализ. Типы катализаторов и каталитических систем. Основные представления о природе каталитического действия.
5. Реакции в конденсированных средах. Кинетика процессов, контролируемых диффузией. Кинетика реакций в жидкой фазе. Гетерогенные реакции. Процессы на твердых поверхностях. Рост и структура поверхностей. Адсорбция на поверхностях. Каталитическая активность на поверхностях. Процессы на электродах. Электрохимические процессы. Генерирование и накопление мощности. Коррозия металлов.
IV. ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
1. Явление гомологии. Гомологические ряды. Закономерности изменения физических и химических свойств органических соединений в гомологических рядах.
2. Структурные фрагменты молекулы в классических структурных моделях: атомы и связи, радикалы и функциональные группы, скелет и заместители. Типы скелетов: гомо - и гетероцепные, линейные, разветвленные, циклические и полициклические.
3. Изомерия органических соединений и ее виды: скелетная, положения заместителя, положения гетероатома (метамерия), геометрическая, оптическая.
4. Геометрические характеристики органических молекул. Линейные, плоские, тетраэдрические фрагменты. Длины связей и валентные углы. Конформационная подвижность органических молекул.
5. Принципы классификации и номенклатуры органических соединений. Основные классы. Особенности физических и химических свойств веществ разных классов.
6. Электронное строение органических молекул. Модель Льюиса. Особенности строения электронных оболочек: неподеленные пары, лакуны, неспаренные электроны.
7. Квантовохимические модели. Электронные облака и электронные орбитали. Орбитальные модели атомов-органогенов. Понятие о гибридизации АО.
8. Орбитальные модели простых и кратных связей. Модель гибридизации АО, типы гибридизации для атомов-органогенов.
9. Сопряжение в органических молекулах. Типы сопряжения. Ароматичность, правило Хюккеля.
10. Распределение электронной плотности и локальные электрические заряды в органических молекулах, их связь с реакционной способностью. Электронные эффекты (индуктивные и мезомерные) в молекулах.
11. Стехиометрические типы органических реакций: замещение, присоединение-элиминирование, перегруппировка, инклюзия-эксклюзия. Строение молекул субстратов органических реакций указанных типов.
12. Механизмы органических реакций. Элементарные акты и интермедиаты. Условия образования свободно-радикальных, электрофильных и нуклеофильных частиц.
13. Свободнорадикальные механизмы в органических реакциях. Образование и устойчивость свободных радикалов. Субстраты радикальных реакций.
14. Электрофильные механизмы в органических реакциях. Образование и устойчивость электрофильных частиц. Субстраты электрофильных реакций.
15. Нуклеофильные механизмы в органических реакциях. Образование и устойчивость нуклеофильных частиц. Субстраты нуклеофильных реакций.
16. Селективность органических реакций и методы управления ею (внешние условия, растворитель, катализаторы, защитные группы).
17. Основные схемы синтетических реакций: введение или модификация функциональных групп, наращивание и расщепление органического скелета молекулы, образование циклов и изменение их размеров, реакции изомеризации (перегруппировки).
18. Катализ в органических реакциях. Типы катализаторов и каталитических реакций в органической химии и нефтехимии.
19. Высокомолекулярные органические соединения. Основные классы ВМС. Особенности состава и строения макромолекул.
20. Нефть и газ. Их состав, основные направления подготовки и химической переработки.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
1. Неорганическая химия: учеб. для студ. вузов : в 3 т./ ред. . - Москва: Академия. - (Высшее профессиональное образование)
2. Паничев, химия: учеб. пособие для студ., обуч. по хим. и нехим. спец./ , , . - Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 20с.
3. , Химия. Основные понятия и термины. М.: Химия. 2000.
4. Угай, и неорганическая химия: учеб. для студ. вузов, обуч. по спец. "Химия"/ . - 3-е изд., испр.. - Москва: Высшая школа, 20с.
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
1. Васильев, химия: учебник для студ. вузов, обуч. по хим.-технолог. спец./ Владимир Павлович Васильев; . - 4-е изд., стер. - Москва: Дрофа. - (Высшее образование). - ISBN -2. Кн. 1: Титриметрические и гравиметрический методы анализас.
2. Васильев, химия: учебник для студ. вузов, обуч. по хим.-технолог. спец./ Владимир Павлович Васильев; . - 4-е изд., стер. - Москва: Дрофа. - (Высшее образование). - ISBN -2. Кн. 2: Физико-химические методы анализас.
3. Основы аналитической химии: В 2 кн. : Учебник для вузов/ под ред. . - 2-е изд.. - Москва: Высшая школа. Кн. 1: Общие разделы. Методы разделенияс.
4. Основы аналитической химии: В 2 кн. : [Учебник для вузов]/ под ред. . - 2-е изд.. - Москва: Высшая школа. Кн. 2: Методы химического анализас.
5. Васильев, химия: сб. вопросов, упражнений и задач/ , , . - 3-е изд., стер. - Москва: Дрофа, 2004.
6. Отто, М. Современные методы аналитической химии: [учеб.] : пер. с нем./ М. Отто. - 2-е изд., испр. - Москва: Техносфера, 20с.
7. Вершинин, химия: учеб. для студентов вузов, обуч. по спец. "Химия"/ , , . - Москва: Академия, 20с.
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
1. Стромберг, химия: учебник для студентов вузов, обучающихся по химическим специальностям/ , . - 7-е изд., стер.. - Москва: Высшая школа, 20с.
2. Байрамов, электрохимии: учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по спец. 011000 "Химия"/ . - Москва: Академия, 20с.
3. Задачи по физической химии: учеб. пособие для студ., обуч. по спец. 011000 "Химия" и по напр. 510500 "Химия"/ [и др.]. - Москва: Экзамен, 20с.
4. Еремин, В. В. Основы физической химии. Учебное пособие в 2 ч. Ч. 1 [Электронный ресурс] / В. В. Еремин. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 20с106-3. Режим доступа: http://*****/index. php? page=book&id=214231 (дата обращения 21.09.2013).
5. Еремин, В. В. Основы физической химии. Учебное пособие в 2 ч. Ч. 2. Задачи [Электронный ресурс] / В. В. Еремин. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 20с107-0. Режим доступа: http://*****/index. php? page=book&id=214233 (дата обращения 21.09.2013).
6. Эткинс, П. Физическая химия: в 3 ч./ П. Эткинс. - Москва: Мир. - (Лучший зарубежный учебник) Ч. 1: Равновесная термодинамикас.
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
1. , Паничев в органическую химию. Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2008.
2. Реутов, О. А. Органическая химия. В 4-х частях. Часть 1 [Электронный ресурс] / О. А. Реутов, А. Л. Курц, К. П. Бутин. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 20с808-8. Режим доступа:http://*****/index. php? page=book&id=221274 (дата обращения 30.09.2013).
3. Вопросы и задачи по органической химии: учеб. пособие для студентов вузов/ ред. . - 2-е изд., перераб. и доп.; репр. воспр. изд. 1988 г.. - Москва: Альянс, 20с.
4. Грандберг, химия: учебник для бакалавров/ , . - 8-е изд.. - Москва: Юрайт, 20с.
5. Грандберг, работы и семинарские занятия по органической химии: учебное пособие для бакалавров/ , . - 6-е изд.. - Москва: Юрайт, 20с.
ТИПОВЫЕ КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ
к государственному выпускному экзамену по химии
I. ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
1. 2,2 г фосфористого ангидрида обработали литром холодной воды. Вычислить рН полученного раствора.
2. Предложить подробную схему разделения находящихся в водном растворе ионов серебра, алюминия, хрома, железа(III), ртути(I), магния и цинка, с выделением (в виде соединений) каждого металла без примеси остальных. Ответ проиллюстрировать уравнениями реакций в молекулярной и сокращенно-ионной формах.
3. 200 мл 0,02 N раствора хлорида бария добавили 100 мл 0,1 N плавиковой кислоты. Выпадет ли осадок? Ответ подтвердить необходимыми расчетами.
4. Предложить подробную схему разделения смеси сульфата бария, карбонатов магния и цинка, алюмината, дихромата и феррата калия с выделением каждого компонента без примеси остальных. Ответ проиллюстрировать уравнениями реакций в молекулярной, ионной или сокращенно-ионной формах.
5. По данным элементного анализа, некоторое хорошо растворимое в воде вещество содержит 6,67 масс. % водорода, 53,33 масс. % кислорода, остальное — углерод. Относительное понижение давления водяного пара над 20,4 %-ным раствором этого вещества составляет 2,5 %. Установить химическую формулу данного вещества, если известно, что оно не является электролитом. Вычислить температуры кипения и замерзания исследованного раствора. Охарактеризовать изомерию веществ с данной химической формулой.
6. Предложить подробную схему разделения компонентов сплава серебра, золота, кадмия, меди, марганца и цинка с выделением каждого металла без примеси остальных. Ответ проиллюстрировать уравнениями реакций в молекулярной и сокращенно-ионной формах.
7. Предложить способ экспериментального определения эквивалентной массы висмута. Привести подробный план и методику эксперимента.
8. В пробирках без надписей находятся водные растворы чистых натриевых солей: персульфата, сульфата, сульфида, сульфита и тиосульфата. Как распознать, где какая соль находится? Ответ проиллюстрировать уравнениями реакций в молекулярной и сокращенно-ионной формах.
9. Указать необходимые реагенты и условия для эффективного осуществления следующих превращений:
Ca ® CaOCl2 ® CaCl2 ® KClO3 ® KCl ® K2SO4 ® KOH
Предусмотреть возможность выделения каждого промежуточного продукта. Ответ проиллюстрировать уравнениями реакций.
10. Навеску меди обработали 17,8 %-ной азотной кислотой (избыток). Вычислить массовые доли (в %) растворенных веществ в полученном растворе, если известно, что эти массовые доли оказались одинаковыми.
11. При обработке водой 4,6 г сплава рубидия и еще одного щелочного металла получено 2,241 л водорода (н. у.). Какой металл является вторым компонентом сплава? Каков состав сплава в % по массе?
12. При 32 оС давление насыщенного пара над водным раствором некоторого нелетучего неэлектролита равно 4,721 кПа. Чему равно осмотическое давление этого раствора при данной температуре? Плотность раствора принять равной 1. Если приведенной информации недостаточно для решения задачи, воспользуйтесь справочниками.
13. В каком объеме воды следует растворить 50 г KAl(SO4)2∙12H2O, чтобы из каждого грамма приготовленного раствора можно получить 0,017 г оксида алюминия?
14. Вычислите температуру замерзания, при нормальном атмосферном давлении, водного раствора карбамида, если мольное соотношение растворителя и растворенного вещества в данном растворе равно 100:1. Криоскопическая константа воды равна 1,86 град·кг/моль.
15. Смешали равные объемы 0,01 М раствора хлорида алюминия и 0,01 М раствора аммиака. Вычислите рН полученного раствора.
16. Цинковую пластинку погрузили в водный раствор, содержащий 8,32 г сульфата кадмия. По окончании химической реакции пластинку вынули, промыли дистиллированной водой, высушили и взвесили. Оказалось, что масса пластинки увеличилась на 2,35 %. Вычислить массу исходной пластинки.
17. Цинковую пластинку погрузили в 0,5 кг 20 %-ного водного раствора сульфата железа (II). Через некоторое время пластинку вынули, промыли дистиллированной водой, высушили и взвесили. Оказалось, что масса пластинки уменьшилась на 5 г. Вычислить массовую долю (в %) сульфата железа (II) в полученном растворе.
18. Будет ли выпадать осадок при действии сероводорода или раствора сульфида аммония на раствор железного купороса? Ответ проиллюстрировать расчетами.
19. Смесь ацетальдегида с водородом в молярном соотношении 1:2 при температуре около 400 оС помещена в закрытый реактор для синтеза этанола. Через некоторое время давление в реакторе упало на 20 %. Вычислить содержание продукта реакции в полученной газовой смеси.
20. Предложить подробную схему разделения компонентов сплава железа, серебра и цинка с выделением каждого металла без примеси остальных. Ответ проиллюстрировать уравнениями реакций в молекулярной и сокращенно-ионной формах.
21. Сколько граммов квасцов KAl(SO4)2∙12H2O следует добавить к 1 кг 5 %-ного раствора сульфата калия, чтобы массовая доля последнего увеличилась вдвое?
22. Смесь монооксида углерода с водородом, имеющая плотность по гелию 2,125 (температура около 100 оС), пропущена через контактный аппарат для синтеза метанола. На выходе из аппарата (температура та же) газовая смесь имеет плотность по гелию 2,656. Вычислить содержание продукта реакции в полученной газовой смеси.
23. В 300 мл водного раствора глюкозы содержится 10 г растворенного вещества. При какой температуре осмотическое давление этого раствора составит 600 кПа?
24. Чему равно осмотическое давление 1 %-ного водного раствора карбамида при 25 оС? Плотность раствора принять равной 1.
25. Предложить подробную схему разделения компонентов сплава золота, меди, алюминия, железа и цинка с выделением каждого металла без примеси остальных. Ответ проиллюстрировать уравнениями реакций в молекулярной и сокращенно-ионной формах.
26. Предложить подробную схему разделения смеси сульфата бария, карбоната бария, сульфата алюминия и сульфата магния с выделением каждого компонента без примеси остальных. Ответ проиллюстрировать уравнениями реакций и молекулярной и сокращенно-ионной формах.
27. Предложить подробную схему разделения смеси нитратов бария, алюминия и магния с выделением каждого компонента без примеси остальных. Ответ проиллюстрировать уравнениями реакций и молекулярной и сокращенно-ионной формах.
28. Солевая масса, полученная из вод Балтийского моря, содержит в среднем 84,7 % хлорида натрия и 9,7 % хлорида магния. Сколько такой солевой массы потребуется переработать для получения тонны хлора?
29. В четырех пробирках без надписей находятся водные растворы гидроксида натрия, соляной кислоты, карбоната натрия и сульфата алюминия. Как распознать, где какой раствор находится? Можно располагать только пустыми пробирками. Использование каких-либо других реактивов (в том числе и индикаторов) не допускается. Ответ проиллюстрировать уравнениями реакций в молекулярной и сокращенно-ионной формах.
30. Имеется 1 кг водного раствора, содержащего одинаковые массы хлорида и бромида натрия. Вычислить их концентрации, если известно, что для полного осаждения галогенидов из раствора потребовалось добавить 1 л 8 %-ного раствора нитрата серебра (плотность 1,07).
II. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
1. Рассчитайте pH смеси, полученной смешиванием 100 мл 0,25 М раствора гидрофосфата натрия и 150 мл раствора, содержащего 9 г дигидрофосфата натрия. В чем суть условия электронейтральности? Напишите уравнение электронейтральности для указанной смеси
2. Рассчитайте общую концентрацию оксалата натрия, обеспечивающую равновесную концентрацию оксалат-иона 1,0 × 10–3 моль/л при pH = 4. В чем суть условия материального баланса? Напишите уравнение материального баланса для раствора щавелевой кислоты.
3. Рассчитайте константу основности и равновесную концентрацию формиат-ионов в 0,01 М растворе формиата натрия в этаноле. Напишите уравнение реакции автопротолиза для этилового спирта. Что такое константа автопротолиза?
4. При определении карбонатной жесткости для установки титра раствора HCI взято 25,00 мл раствора Na2CO3 c T(Na2CO3) = 0,005320 г/мл. Раствор разбавлен в мерной колбе емкостью 250,0 мл. На титрование 25,00 мл полученного раствора расходуется 24,20 мл раствора HCI. Определите нормальную концентрацию, поправочный коэффициент, титр и титр по оксиду кальция раствора HCI. Какой индикатор используется при данном титровании? Обоснуйте его выбор.
5. Навеску тукосмеси 7,1520 г после разложения серной кислотой перевели в мерную колбу емкостью 500,0 мл. Из 50,00 полученного раствора отогнали аммиак в приемник с 50,00 мл раствора серной кислоты T(H2SO4) = 0,004824 г/мл. На титрование избытка серной кислоты затратили 18,50 мл раствора гидроксида натрия (T(NaOH) = 0,004001 г/мл). Определите массовую долю азота в образце. Какой способ титрования используется? Выведите расчетную формулу.
6. Из навески технического гидроксида натрия массой 3,1496 г, содержащего в качестве основной примеси карбонат натрия, приготовили 1,00 л раствора. На титрование 10,00 мл полученного раствора в присутствии фенолфталеина (pT 9,0) израсходовали 7,36 мл 0,1000 М раствора HCI, а на титрование такого же объема раствора в присутствии метилового оранжевого (pT 4,0) — 7,52 мл раствора HCI. Найдите массовые доли (%) NaOH и Na2CO3 в образце. Что такое индикаторная погрешность титрования? К какому типу погрешностей она относится?
7. В присутствии избытка тиосульфата натрия в растворе соли свинца образуется комплекс [Pb(S2O3)3]4–. Сколько г Na2S2O3 • 5H2O необходимо добавить к 200 мл 0,02 М раствора нитрата свинца, чтобы концентрация ионов свинца понизилась до 10–5 моль/л? Что такое среднее лигандное число и что оно характеризует?
8. Вычислите закомплексованность и равновесную концентрацию ионов серебра в 0,001 М растворе нитрата серебра в присутствии 0,1 М раствора аммиака. Что такое степень образования и как она рассчитывается?
9. Рассчитайте условную константу устойчивости комплексоната цинка в 0,01 М растворе аммиака. Что такое коэффициент побочной реакции и как он рассчитывается?
10. На титрование 100,0 мл жесткой воды в присутствии индикатора хромогена черного (pH = 9-10) израсходовано 19,20 мл 0,05 н. раствора трилона Б (К = 1,025). На титрование 50,00 мл той же воды в присутствии индикатора мурексида (pH = 12) израсходовано 8,00 мл трилона Б. Определите содержание магния в воде в мг/л. Что такое кривая титрования? В каких координатах строят кривую титрования в методе комплексометрического титрования?
11. В мерной колбе емкостью 100,0 мл растворили 0,5100 г технической соли MnSO4. К 10,00 мл раствора прибавили 25,00 мл 0,01036 М раствора трилона Б. На титрование избытка его израсходовано 15,94 мл 0,01049 н раствора ZnSO4. Вычислите массовую долю (%) MnSO4 в образце. Перечислите способы титрования. Какой из них использован в задаче? Выведите расчетную формулу.
12. На титрование 50,00 мл воды израсходовано 19,40 мл трилона Б (Т трилона Б/Са = 0,0004008 г/мл). Для определения постоянной жесткости 100,0 мл воды прокипятили, перевели в мерную колбу емкостью 200,0 мл и осадок отфильтровали. На титрование 100,0 мл фильтрата израсходовано 17,30 мл раствора трилона Б. Вычислите устранимую и постоянную жесткость воды. Дайте определение точки эквивалентности, точки конца титрования. Как определить конец титрования в данном анализе?
13. Для определения меди иодометрическим методом взята навеска 2,1860 г, которая после соответствующей обработки переведена в мерную колбу емкостью 250,0 мл. К 50,00 мл полученного раствора добавлен иодистый калий и на титрование выделившегося иода затрачено 11,60 мл 0,1023 н раствора тиосульфата натрия. Вычислите массовую долю (%) меди в образце. Какой способ титрования использован? Выведите расчетную формулу.
14. Какую навеску вещества, содержащего 75,00 % MnO2, нужно взять для анализа, чтобы после взаимодействия этой навески с 30,00 мл 0,1075 н. раствора H2C2O4 избыток оксалат-ионов мог быть оттитрован 5,00 мл раствора KMnO4 (1,00 мл раствора KMnO4 эквивалентен 1,025 мл раствора H2C2O4). Напишите уравнение реакции титрования. Как рассчитывается фактор эквивалентности в методе оксидометрии?
15. Для определения нитритных соединений навеску удобрения 9,4500 г перевели в мерную колбу емкостью 250,0 мл. К 25,00 мл полученного раствора прибавили 20,00 мл раствора KMnO4 и серную кислоту. После прибавления KI на титрование выделившегося иода было затрачено 9,60 мл раствора тиосульфата натрия (T(Na2S2O3) = 0,0007000 г/мл). Вычислите массовую долю азота и нитритных соединений (в пересчете на NaNO2) в удобрении, если на отдельное титрование 20,00 мл раствора KMnO4 после соответствующей обработки расходуется 17,70 мл того же раствора Na2S2O3. Дайте определения первичного и вторичного стандарта. Назовите первичные стандарты, применяемые для установки титра Na2S2O3.
16. Вино из двух бочек проанализировали на содержание алкоголя, чтобы установить, не из одного ли оно источника. Среднее содержание этанола в первой бочке, равное 12,61 % было установлено на основании 6 анализов. Среднее из 4-х анализов вина из второй бочки равно 12,53 % алкоголя. Объединенное значение S для 10 анализов равно 0,070 %. Указывают ли эти данные на то, что вина разные?
17. При анализе апатита получили следующие данные о содержании Р2О5 (%); 35,11; 35,14; 35,18; 35,42; 35,21. Исключив промах, обработайте статистически результаты анализа. Сколько измерений надо провести, чтобы сузить доверительный интервал наполовину?
18. Состав краски, следы которой обнаружены на одежде пострадавшего в автомобильной катастрофе, сравнили с составом краски автомобиля, водителя которого подозревают как виновника несчастного случая.
Краска с одежды, % Ti. 4,0; 4,6
Краска с автомобиля, % Ti 4,5; 5,3; 5,5; 5,0; 4,9.
Говорят ли приведенные данные о различии в составе обоих материалов? По предварительным данным стандартное отклонение анализа известно и равно 0,35 %.
19. Исключив результат, выпадающий из приведенной выборки, проведите статистическую обработку результатов анализа:
7,300; 7,284; 7,388; 7,292
Как уменьшить относительную погрешность?
20. В магазин поступило две упаковки одного и того же продукта. Среднее содержание основного компонента в первой упаковке, равное 12,61 %, было установлено на основании 6 анализов. Среднее из четырех анализов основного компонента во второй упаковке равно 12,53 %. Объединенное значение S для десяти анализов равно 0,070 %. Указывают ли эти данные на то, что упаковки поступили из одного и того же источника?
21. При анализе топаза получили данные о содержании Al2O3 (%):
53,96; 54,15; 54,05; 54,08; 54,32.
Установите, есть ли промахи в этом анализе.
22. В стандартных растворах соли калия были измерены электродные потенциалы калий-селективного электрода относительно х. с.э.
СК+, моль/л | 10–1 | 10–2 | 10–3 | 10–4 |
Е, мВ | 100 | 46 | –7 | –60 |
Навеску образца массой 0,2000 г, содержащего калий, растворили в воде и объем довели до 100,0 мл. Потенциал электрода в полученном растворе составил 60 мВ. Вычислите массовую долю (%) калия в образце. Какой метод определения концентрации использован? Какова крутизна электродной функции?
23. Навеску серебряного сплава 2,157 г растворили и после соответствующей обработки довели объем раствора до 100,0 мл. Определите массовую долю (%) серебра в сплаве, если при титровании 25,00 мл приготовленного раствора 0,1200 М раствором хлорида натрия получили:
Vт, мл | 16,00 | 18,00 | 19,00 | 19,50 | 19,90 | 20,00 | 20,10 | 20,50 |
Е, мВ | 689 | 670 | 652 | 634 | 594 | 518 | 440 | 401 |
Напишите уравнение реакции титрования, уравнения полуреакции и Нернста для индикаторного электрода.
24. Анализируемую смесь соляной и уксусной кислот поместили в мерную колбу на 50,00 мл и довели водой до метки. При титровании 10,00 мл раствора 0,1 М раствором гидроксида натрия (К = 1,104) получили следующие результаты:
Vт, мл | 7,00 | 8,00 | 9,00 | 10,00 | 11,00 | 12,00 | 13,00 | 14,00 | 15,00 |
х, ом–1 | 2,50 | 2,20 | 1,90 | 1,93 | 1,96 | 2,00 | 2,20 | 2,50 | 2,85 |
Определите содержание соляной и уксусной кислот (г) в исходном растворе. Какой метод анализа использован? Выведите расчетную формулу.
25. В качестве титранта при кулонометрическом титровании молочной кислоты используют гидроксид-ион, электрогенерированный при постоянной силе тока 20,00 мА. Сколько молочной кислоты (мг) содержится в образце, если на титрование 5,00 мл раствора затрачено 2 мин 41,4 с (объем раствора 50,0 мл)? Приведите принципиальную схему установки для данного анализа.
III. ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
1. В каком направлении при общем давлении в системе 1 атм. и температуре 1000 K (Kр = 1,39) будет протекать реакция: СО + Н2О = СО2 + Н2 , если начальный состав системы (в мольн. %) равен: СО — 30, Н2О — 40, СО2 — 5, Н2 — 10.
2. Для реакции: СН3СНО (г) + Н2 (г) = С2Н5ОН (г) имеет место соотношение lg(Kp) = 1522/T + 5,42 lg(T) – 0,00229Т + 2,186. Определить тепловой эффект реакции при 500 K и равновесный состав газовой смеси при общем давлении 101300 Па.
3. Рассчитать выход бутадиена в реакции (Т = 600 K, Р = 0,5 атм)
С2Н5ОН (г) + СН3СНО (г) = С4Н6 (г) + 2Н2О (г)
если для проведения реакции взято по 1 молю спирта и ацетальдегида.
4. Рассчитать общее давление, которое необходимо приложить к смеси 3 частей Н2 и 1 части N2, чтобы получить равновесную смесь, содержащую 10 % NH3 по объему при 400 °С (Kр = 1,6·10–4).
5. При Т = 1273 K и Р = 30 атм в равновесной смеси СО2 + С(т) = 2СО содержится 17 % (по объему) СО2. Сколько процентов СО2 будет содержаться в газе при общем давлении 20 атм? При каком давлении в газе будет содержаться 25 % СО2?
6. Сосуд (V = 1 л), содержащий 0,341 моль PCl5 и 0,233 моль N2, нагрели до 250 °С. Общее давление в сосуде при равновесии оказалось равным 29,33 атм. Считая все газы идеальными, рассчитайте константу равновесия при 250 °С для реакции PCl5 = PCl3 + Cl2.
7. ЭДС элемента Cd / CdAc2 / Cd-Pb (сплав) при 25 °С равна 0,022 В. Вычислить активность и коэффициент активности Cd в сплаве, если мольная доля кадмия в сплаве равна 0,2. Найти ΔG°298 образования сплава. Написать уравнение реакции, протекающей в элементе.
8. При какой температуре теоретический выход серного ангидрида по реакции SO2 + ½ O2 = SO3 будет равным 90 %, если в исходном газе содержится 6 % SO2 и 12 % O2, Р = 1 атм. Принять ΔGT° = – 94558 + 89,5 Т (Дж/моль).
9. Для реакции SO2 + Сl2 = SO2Сl2 выполнятся соотношение ΔGT° = – 43080 + 14,55×lnТ + 42,1×Т (Дж/моль). Рассчитать при какой температуре степень диссоциации SO2Сl2 будет равна 0,96 и вычислить ΔНT°. Принять Р = 1,013·105 н/м2.
10. Для реакции: СО + 2Н2 = СН3ОН предложено уравнение
.
Определить ΔGT° и ΔНT° при Т = 660 К. Рассчитать выход СН3ОН, если взята смесь 1 моль СО и 2 моля Н2.
11. Константа равновесия реакции MgO (т) + C = Mg (пар) + СО (г) выражается уравнением:
.
Найти парциальное давление паров магния при Т = 473 К.
12. В реактор поместили эквимолекулярную смесь NH3 и О2. Найти молярное отношение n(NH3) : n(O2) после установления равновесия в реакции
NH3 + 5/2 О2 = 2NO + 3Н2О,
если объемная доля О2 в газовой смеси составила 7,7 % (вода находится в газовой фазе).
13. Реакция этерификации лауриновой кислоты лауриловым спиртом имеет по предположению третий порядок. При начальных концентрациях кислоты и спирта по 0,2 М были получены следующие данные:
t, мин | 0 | 30 | 60 | 120 | 180 | 240 | 300 |
α, степень превращения (%) | 0 | 5,48 | 9,82 | 18,1 | 23,8 | 27,1 | 32,4 |
Подтвердите или опровергните предположение о порядке реакции. Вычислите константу скорости.
14. При изучении реакции разложения диметилового эфира измеряли время, за которое начальное давление увеличивалось вдвое. Были получены следующие результаты:
Рнач., мм рт. ст. | 28 | 58 | 150 | 171 | 321 | 394 |
t, с | 1980 | 1500 | 900 | 824 | 625 | 590 |
Определите порядок реакции и константу скорости.
15. Для изучения кинетики реакции 2NO + Сl2 ® 2NOСl, протекающей в газовой фазе при 127 °С, в сосуд емкостью 2 л поместили 12 г NO и 14,2 г Cl2. а) напишите выражение для скорости реакции, если установлено, что удвоение количества одного из реагентов (при постоянном количестве другого) приводит к увеличению скорости реакции в 2 раза; б) вычислите начальную скорость реакции, если k = 2·10–3 л/моль·с.
16. Энергия активации реакции, приводящей к скисанию молока, равна 75 кДж/моль. При Т = 21°С молоко скисает за 8 часов. Как долго можно хранить молоко в холодильнике при температуре 5 °С? Время скисания можно принять обратно пропорциональным константе скорости.
17. Для реакции изомеризации изопропенилаллилового эфира энергия активации равна 123 кДж/моль, а предэкспоненциальный множитель 5,4·1011 с–1. Рассчитайте: а) температуру, при которой реагент будет расходоваться со скоростью 2 % в с; б) время, необходимое для завершения реакции на 40 % при 150 °C.
18. В реакции 2HI = I2 + Н2 константы скорости прямой (k1) и обратной (k2) реакций составляют: при Т = 500 °С k1 = 23,3, k2 = 1,05·103; при Т = 700 °С k1 = 9,05·103, k2 = 2,08·105. Рассчитайте: а) энергии активации прямой и обратной реакций; б) константы равновесия при двух указанных температурах. В реакционный сосуд ввели HI при Т = 500 °С. Какая часть HI разложится?
19. Предложен следующий механизм для гомогенного пиролиза метана:
СН4 
СН3• + Н•
СН4 + СН3•
С2Н6 + Н•
СН4 + Н•
СН3• + Н2
СН3• + Н• + М 
СН4 + М
где М – некоторая валентнонасыщенная молекула.
Выведите уравнение для скорости образования этана. Концентрации Н• и СН3• являются стационарными и не должны входить в уравнение.
20. С помощью I приближения теории Дебая-Гюккеля вычислить ЭДС элемента
Zn / Zn(NO3)2 // KCl, AgCl / Ag
при 25°С. Запишите уравнение реакции, протекающей в элементе. Вычислить ΔG°298 этой реакции.
21. Рассчитайте ЭДС элемента Pt, H2 / CH3COOH // HCOOH / H2, Pt,
0,01 М 0,1 М
если константы диссоциации уксусной и муравьиной кислот равны K1 = 1,75·10–5 и K2 = 1,77·10–4 соответственно. Считать коэффициенты активности равными 1. Записать уравнение реакции, протекающей в данном элементе.
22. Разбавленный раствор FeCl3 в 0,5М HCl взбалтывается с ртутью (при 25 °С). При этом протекает реакция
Fe3+ + Hg + Cl– = Fe2+ + ½ Hg2Cl2.
Найти отношение активностей Fe3+ : F2+ после установления равновесия в данной реакции, воспользовавшись значениями стандартных электродных потенциалов. Средний коэффициент активности HCl принять равным 0,757. Какое практическое значение имеет эта реакция?
23. В аналитической химии широко используется реакция открытия Mn2+ при помощи висмутата натрия NaBiO3. Образующийся ион MnO4– легко обнаруживается по фиолетовой окраске раствора. Воспользовавшись таблицей стандартных потенциалов составьте гальванический элемент, в котором протекает эта реакция. Рассчитайте стандартную ЭДС и ΔG°. Запишите уравнение суммарной химической реакции.
24. Написать уравнение суммарной реакции, протекающей при Т = 298 К в электрохимической цепи Pt, H2 (1 атм) / СH3СООН // NaCl / AgCl, Ag. Выразить ЭДС цепи, Снас.= 0,1 М, СNaCl = 0,1 М, γ±NaCl = 0,778, Е = 0,460 В. Применить полученное выражение для вычисления константы диссоциации уксусной кислоты.
25. Предложите возможный вариант гальванического элемента для определения энергии Гиббса реакции
2 KMnO4 + 10 FeSO4 + 8H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + 8H2O
Чему равна Е° этой цепи? Рассчитайте ΔG°, ΔS°, ΔH° при 298 К для этой реакции.
III. ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Для заданного органического соединения описать:
1) классическую структурную модель, включая: а) структурную формулу; б) геометрические характеристики (линейные, плоские, тетраэдрические фрагменты, валентные углы); в) конформационные степени свободы; г) асимметрические атомы углерода;
2) электронную модель Льюиса: а) распределение электронов (поделенные и неподеленные электронные пары, неспаренные электроны, лакуны); б) наиболее существенные локальные электрические заряды атомов (±d); в) нуклеофильные, электрофильные и свободнорадикальные реакционные центры;
3) возможные методы экспериментального доказательства структуры молекулы;
4) реакционную способность по отношению к нуклеофильным и электрофильным реагентам;
5) схему синтеза из углеводородов и неорганических веществ, для каждой стадии синтеза указать: а) стехиометрический тип реакции (замещение, присоединение и т. д.); б) механизм; в) необходимые условия (растворитель, катализатор, нагревание и др.).
В составлении разделов "Теоретические вопросы" и "Контрольные задачи принимали участие:
к. х.н., доцент ("Общая и неорганическая химия"),
к. х.н., доцент ("Аналитическая химия"),
д. х.н., профессор ("Физическая химия"),
д. п.н., доцент ("Органическая химия").
ПРОГРАММА
ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ
по направлению 020100.62 — Химия
ОБЪЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа составлена в соответствии с а) требованиями Государственного образовательного стандарта по направлению 020100.62 — Химия (Гос. рег. N 128 ЕН/бак от 01.01.01 г.), б) рекомендациями УМО по классическому университетскому образованию (Оценочные и диагностические средства для итоговой государственной аттестации выпускников вузов. М.: Изд-во МГУ. 2004.)
Выпускная квалификационная работа является обязательной составной частью итоговой государственной аттестации выпускников, предусмотренной Государственным образовательным стандартом по направлению 020100 — Химия (бакалавриат).
Цели и задачи. Выпускная квалификационная работа бакалавра является органическим элементом учебно-воспитательного процесса, завершающим профессиональную подготовку выпускника, и поэтому должна быть направлена на достижение следующих учебных целей:
• воспитание профессионального менталитета (система смыслов профессиональной деятельности, идеалы и ценностные ориентации, профессиональная позиция, социально-профессиональный статус);
• освоение методологии решения профессиональных задач (постановка задачи, выбор методов ее решения, оценивание эффективности и надежности получаемых результатов и др.);
• приобретение опыта самостоятельной и коллективной профессиональной деятельности по решению практических химических задач, в том числе — оформление, защита и опубликование результатов;
• освоение современных приборов и методики работы на них.
С другой стороны, выпускная квалификационная работа служит основным компонентом итоговой государственной аттестации и должна отвечать ряду требований:
• обеспечение тематической профильности работы, дающей возможность выпускнику проявить себя именно как профессионала-химика;
• обеспечение системности поставленной проблемы, позволяющей студенту продемонстрировать весь арсенал полученных в ходе обучения научных знаний, практических умений и навыков;
• обеспечение самостоятельности студента в решении поставленной задачи;
• тематическая привязанность работы к одному из научных направлений коллектива, обеспечивающая ее преемственность и общественно-коллективный характер;
Темы выпускных квалификационных работ определяются выпускающей кафедрой и утверждаются заведующим кафедрой.
Логика и методы дидактического процесса. В соответствии с учебным планом и графиком учебного процесса, выпускная квалификационная работа бакалавра выполняется в течение 8 семестра в учебное время, отведенное на самостоятельную работу студента.
Выпускная квалификационная работа бакалавра выполняется под персональным руководством преподавателя (научного сотрудника) кафедры в соответствии с ее Планом (Приложение 1), который утверждается заведующим кафедрой по каждой работе.
Выпускная квалификационная работа бакалавра публично защищается выпускником на заседании Государственной аттестационной комиссии.
Критерии успешности выполнения работы и ее оценки. Основным критерием результативности работы является готовность выпускника к самостоятельной профессиональной деятельности в следующих областях, перечисленных в ГОС:
• научно-исследовательская и научно-вспомогательная профессиональная практическая деятельность (выполнение экспериментальных исследований по заданной методике, выбор технических средств и методов испытаний, обработка результатов эксперимента; подготовка объектов исследований, отладка экспериментальных установок; постановка новых исследований и разработка новых методов в составе творческого коллектива);
• работа в образовательных учреждениях.
Оценка выпускной квалификационной работы проводится по результатам ее публичной защиты на заседании ГАК в соответствии со следующими критериями:
• степень понимания выпускником целей и задач работы, ее актуальности, научной и прикладной значимости;
• качество выполнения работы: полнота и систематичность исследования, надежность и воспроизводимость результатов (включая статистические оценки), обоснованность выводов и заключений;
• качество оформления работы (в том числе: рубрикация, представление текстового, табличного и графического материала, ссылок на литературу);
• качество доклада, в том числе: демонстрационные материалы, степень владения содержанием работы, способность защищать полученные результаты, содержательно отвечать на вопросы, участвовать в научной дискуссии.
Форма и содержание работы. По форме выпускная квалификационная работа бакалавра должна представлять собой систематическое и законченное исследование, включающее все необходимые этапы в соответствии с тематическим планом, представленным ниже.
ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
№ этапа | Содержание этапа | Объем учебного времени, нед. | Форма отчетности |
1 | Постановка проблемы, формулировка целей и задач. Составление плана работы. | 1 | План |
2 | Работа с научной литературой и базами данных. Анализ собранных материалов. Написание критического литературного обзора | 4 | Литературный обзор Материалы |
3 | Выполнение лабораторного или модельного эксперимента. Математическая и статистическая обработка полученных результатов. | 6 | Экспериментальная часть |
4 | Критический анализ и обсуждение полученных результатов. Формулировка выводов и рекомендаций. | 4 | Доклад на заседании кафедры (предзащита) |
5 | Оформление работы. Подготовка доклада и демонстрационных материалов. | 3 | Защита на заседании ГАК |
СОДЕРЖАНИЕ
Содержание выпускной квалификационной работы бакалавра определяется требованиями к ее глубине (уровню). В соответствии с ГОС по направлению 020100 — Химия, выпускная квалификационная работа бакалавра представляет собой углубленную курсовую работу (экспериментальную, расчетную или теоретическую) по одной из учебных дисциплин, общих или специальных.
Поэтому по содержанию выпускная квалификационная работа бакалавра может представлять собой решение следующих типов задач:
1) Многостадийный синтез вещества или материала.
2) Установление состава и строения вещества или материала.
3) Модификация методов синтеза или химического анализа.
4) Построение кинетической модели реакции.
5) Установление особенностей механизма реакции.
6) Измерение или вычисление физико-химических характеристик объекта (вещества или смеси, молекулы, реакции и т. д.).
6) Методологический анализ проблемы или ситуации.
Конкретное содержание по отдельным этапам работы определяет научный руководитель. Это содержание фиксируется в индивидуальном ПЛАНЕ (Приложение 1).
Приложение 1
СХЕМА
плана выпускной квалификационной работы
по направлению 020100 — Химия (бакалавриат)
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ с обязательным включением пунктов:
а) предварительное название работы (может быть уточнено или изменено на заседании кафедры);
б) ФИО исполнителя (выпускника) и научного руководителя;
в) научное направление, в рамках которого выполняется работа;
г) характер работы — фундаментальная или прикладная, инициативная или заказная (с указанием конкретного заказчика);
д) краткая характеристика актуальности и новизны работы;
е) предполагаемые результаты (отдельно научные и педагогические)
2. НАЛИЧИЕ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ОБЕСПЕЧЕНИЯ, необходимого для выполнения работы
а) рабочее помещение и рабочее место;
б) оборудование и приборы, посуда и реактивы;
в) вычислительная техника;
г) информационные источники.
3. Календарный план с указанием содержания этапов, сроков их выполнения и форм отчетности или контроля.
Приложение 2
ТРЕБОВАНИЯ
к оформлению выпускной квалификационной работы бакалавра
Оформленная работа, представляемая в ГАК за 2 дня до публичной защиты, должна включать следующие разделы:
• ТИТУЛЬНЫЙ ЛИСТ (Приложение 3)
• ВВЕДЕНИЕ, с выделением следующих разделов: указание направления научных исследований, в рамках которого выполнена работа, обоснование актуальности решаемой проблемы, описание научной или практической значимости полученных результатов.
• ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР, содержащий критический анализ литературных данных по теме работы и выводы из него.
• ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ или ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ, включающая подробное описание использованных приборов и методик, реактивов или природных образцов, а также методов математической и статистической обработки или планирования эксперимента, описание первичных экспериментальных результатов (в виде таблиц и графиков).
• ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ, включающее обоснованность используемых теоретических представлений и моделей, результаты обработки экспериментальных данных, обсуждение их воспроизводимости и надежности, нерешенные проблемы и перспективы исследований по данной тематике.
• ВЫВОДЫ (каждый вывод должен представлять собой не просто констатацию того, что было сделано, но содержательный результат, обладающий новизной и значимостью).
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ, оформленный в соответствии с существующими требованиями (Приложение 4)
Приложение 3
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт физики и химии
Кафедра [ ............................................] химии
Допущено к защите в ГАК
Зав. кафедрой _______________
[Дата]
[ НАЗВАНИЕ РАБОТЫ ]
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
по направлению 020100.62 — Химия
Исполнитель: студент 000 группы __________________
Научный руководитель: к. х.н., доцент ________________
Тюмень, 20… г.
Приложение 4
Правила представления
текстовых, табличных и графических материалов
Текст должен быть набран на компьютере в редакторе Word с межстрочным интервалом 1,5, шрифт Times New Roman, кегль 14. Страница должна иметь поля: верхнее — 2,5 см, нижнее — не менее 2 см, левое — 3,5 см и правое — 1,5 см.
Все страницы, включая рисунки, нумеруются, начиная с титульного листа (на самом титульном листе номер не ставится). Номера страниц располагаются внизу по центру. Таблицы должны иметь нумерацию, названия, заголовки строк и столбцов. Рисунки, графики и диаграммы (размером не менее 10´10 см.) должны иметь нумерацию и подписи, которые должны включать расшифровки использованных обозначений (оси координат, номера кривых и т. д.). Графики и диаграммы рекомендуется строить с использованием программных пакетов MS Excel или MS Graph. Математические формулы и уравнения рекомендуется оформлять с помощью пакета MS Equation 3.0. Формулы и уравнения, на которые в тексте имеются ссылки, должны быть пронумерованы (номер ставится у правой границы текстового поля страницы на уровне формулы). Названия всех химических соединений приводятся в соответствии с номенклатурой ИЮПАК.
Ссылки на использованную литературу в тексте оформляются квадратными скобками (например [1, 2-4] ) и нумеруются последовательно в порядке упоминания.
Примеры оформления ссылок в списке использованной литературы
Книги
Химия кластеров. М.: Наука. 1987. С. 245-258.
Статьи в журналах
Органические реакции на поверхности диоксида кремния: синтетические приложения // Успехи химии. 1995. Т. 65. № 11. С. .
Тезисы и материалы конференций
Тез. докл. 1 Всеросс. семинара "Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении". 15-17 апреля, 1997. Москва. С. 49.
, Горбачевский С. С., Сб. тр. Межд. научн. конф. "Математические методы в технике и технологиях ММТТ-12". Т. 1. Вел. Новгород: Новгородск. гос. ун-т. 1999. С. 53-56.
Диссертации и авторефераты
Дисс. … докт. хим. наук. Москва. ИХФ РАН. 1981. С 316.
Автореф. дисс. … докт. хим. наук. Москва. ИХФ РАН. 1981. С. 316.
Патенты
Патент США, № 5 1966.
Патент РФ, № 2 1993.
Справочники
Справочник по электрохимии / Под ред. . Л.: Химия. 1981. С. 344.
Электронные источники информации
Hansen J. E. The global warming debate, NASA, Goddard Institute for Space Studies. http://www. giss. nasa. gov/edu/gwdebate/
