Методические указания к выполнению курсовой работы по физической химии (стр. 3 )

Теоретические вопросы

1. Фазовые равновесия

1.1. Термодинамика фазовых равновесий

Сравните понятия гомогенной  и гетерогенной систем. Что называется гетерогенной системой? Приведите примеры гомогенных и гетерогенных систем. Что называется фазой и компонентом? Приведите классификацию гетерогенных систем по количеству фаз и компонентов. Какие фазы называются  конденсированными? С помощью какого уравнения можно рассчитать число компонентов системы? Раскройте физический смысл  термодинамической степени свободы. Сформулируйте правило фаз и раскройте его физический смысл В каком случае определяется условная вариантность системы С усл? Каковы условия фазового равновесия в многофазной системе? Что называется константой фазового равновесия? Напишите формулу, дайте пояснения. Какие факторы влияют на константу фазового равновес Уравнение Клапейрона–Клаузиуса. Его физический смысл. Напишите уравнение Клапейрона-Клаузиуса для равновесия:

а) кристаллы ↔жидкость;

б) жидкость ↔ пар

1.2. Однокомпонентные системы

Какая система называется однокомпонентной? Дайте анализ этой  системы. Напишите правило фаз Гиббса для однокомпонентной системы, проведите его анализ Поясните  понятие стабильной и метастабильной фаз. Что называется фазовым переходом первого рода? Какие производные от энергии Гиббса изменяются скачкообразно в процессе фазовых переходов первого рода.

Приведите примеры фазовых переходов первого рода?

Какие свойства системы изменяются скачкообразно при фазовых переходах первого рода? Что называется фазовым переходом второго рода? Какие производные от энергии Гиббса изменяются скачкообразно в процессе фазовых переходов второго рода.

Приведите примеры фазовых переходов второго рода.

Что называется аллотропией и полиморфизмом. Какие свойства системы изменяются скачкообразно при фазовых переходах второго рода? Приведите примеры фазовых переходов второго рода. Что называется фазовой диаграммой или диаграммой состояния? Какие точки на диаграмме состояния называются фигуративными точками? Что показывают на диаграмме состояния линии, точки пересечения линий, участки плоскости  (области или поля)? Изобразите и поясните диаграмму состояния диоксида углерода. Изобразите и  дайте анализ диаграммы состояния воды. Поясните физический смысл диаграммы состояния серы.

1.3. Двухкомпонентные системы.

Какие термодинамические системы называются двухкомпонентными?

В каких координатах строятся фазовые диаграммы?

В каких координатах строятся фазовые диаграммы двухкомпонентных систем?

Какая линия  на даграмме состояния носит название “ликвидус”, какая - “солидус” (рис1. Прил. 3)

Правило фаз Гиббса для двухкомпонентных систем.

Что называется диаграммой плавкости?

Изобразите диаграмму плавкости системы, в которой компоненты не образуют химических соединений (например, Sb-Pb при P=const)

Какой вид плавления называется конгруэнтным плавлением?

Поясните диаграмму плавкости системы, компоненты которой образуют химическое соединение плавящееся конгруэнтно (например Mg-Pb при P=const) (рис2. Прил. 3)

Как выглядит диаграмма плавкости системы, если компоненты А и В образуют несколько химических соединений, плавящихся конгруэнтно?

Какой  вид плавления называется инконгруэнтным?

Поясните диаграмму плавкости двухкомпонентной системы, компоненты которой образуют химическое соединение, плавящееся инконгруэнтно (например CuCl-KCl при P=const) (рис.3 Прил. 3)

Что называется скрытым максимумом на диаграмме плавкости?

Какая фаза кристаллизуется из расплавов при охлаждении систем, обладающих неограниченной растворимостью компонентов в жидком и ограниченной растворимостью в твердом состояниях?

Что представляет собой перитектический расплав? Какая фигуративная точка на диаграмме плавкости соответствует перитектическому расплаву?

В чём заключается отличие эвтектической жидкости от перитектической?

Какие системы называются изоморфными смесями?

Какие возможны типы диаграмм плавкости изоморфных смесей. Изобразите и поясните их?

Какие системы называются азеотропными?

Какой процесс лежит в основе термического анализа?

Какие кривые называются  кривыми охлаждения и кривыми нагревания?

Какую информацию можно получить из диаграмм состояния металлических систем?

Поясните принцип построения диаграмм состояния по кривым охлаждения.

В чем отличие простой и дифференциальной записей, применяемых в термическом анализе?

В чем заключается суть дифференциально-термического анализа?

1.4. Трехкомпонентные системы

Какие системы называются трехкомпонентными? Напишите правило фаз для трехкомпонентной системы и поясните его физический смысл. Какие диаграммы используются для изображения трехкомпонентных систем? Изобразите диаграмму состояния трехкомпонентной системы. Как с помощью метода Гиббса определить состав трехкомпонентной системы? Как с помощью метода Розебума определить состав трехкомпонентной системы? В чем заключается правило рычага для трехкомпонентной системы? Как, используя правило рычага, рассчитать массу раствора, насыщенного по отношению к обеим солям и общую массу кристаллов KCl и NaCl Покажите и поясните трехмерную диаграмму растворимости 3-х жидкостей с одной областью расслоения Покажите плоскую диаграмму растворимости с одной областью расслоения

2. Электрохимия

1.  Что представляет собой энергия сольватации? Есть ли различие между терминами «энергия сольватации»  а «теплота сольватации»? Чем отличается «реальная энергия  сольватации»  от «химической  энергии сольватации»?

2.  Как экспериментальным путем определить энергию сольватации? Можно ли определить энергию сольватации каждого вида ионов?

3.  Какие существуют способы расчета теплоты сольватации?

4.  Можно ли предсказать, у какого из ионов Li+, Rb+, Ca2+ больше величина теплоты сольватации?

5.  За счет чего главнымобразом получается большая энергия, не­обходимая для разрушения сравнительно прочных ионных кристалли­ческих решеток при растворении электролитов?

6.  Что называется удельной электрической проводимостью? Какова размерность этой величины? Нарисуйте графики зависимости удельной электрической проводимости от концентрации и разведения для сильных и слабых электролитов. Зависит, ли эта величина от температуры?

7.  Что называется эквивалентной электрической проводимостью? Какова размерность этой величины? Нарисуйте на одном графике, соблюдая  масштаб,  зависимость  эквивалентной электрической  проводи­мости от разведений для растворов  следующих  электролитов:  КС1, КОН, НС1, СНзСООН.

8.  Как зависит эквивалентная электрическая проводимость слабых электролитов от концентрации?

9.  Почему по 'величине эквивалентная электрическая проводимость водных растворов хлоридов металлов первой группы  располагается в порядке, обратном порядку расположения этих же солей в расплавах?

10.  Какими способами можно измерить  абсолютную скорость дви­жения ионов в растворе? От каких факторов она зависит?

И. Какова связь между подвижностью ионов и их абсолютной ско­ростью? Какую размерность они имеют?

12.  Какие методы распределения ионов в растворе используются в теории Аррениуса, Гхоша, Дебая — Гюккеля?

13.  По каким признакам тот или иной электролит относится к силь­ным  или  слабым?  Какому закону подчиняются слабые электролиты  и в чем его смысл?

14.  Почему методом  измерения  электрической  проводимости  элек­тролитов можно определить истинную степень диссоциации  у слабых электролитов и только кажущуюся у сильных?  Чем обусловливается увеличение истинной степени диссоциации с разведением у слабых элек­тролитов и кажущейся у сильных?

15.  Как  будет меняться  растворимость труднорастворимой  соли с прибавлением к раствору электролитов, содержащих и не содержащих одноименный  анион  или  катион  с труднорастворимой  солью электро­лита?

16.  Что такое активность электролита, иона и как она может быть определена?

17.  Сформулировать основные положения теории Дебая и Гюккеля. Какие допущения используются при выводе уравнения Дебая — Гюккеля? Какие допущения используются при выводе уравнения для потенци­ала ионной атмосферы в первом приближении?

18.  Что такое «ионная сила растворов»? Рассчитайте величину ионной силы для 0,01 молярного раствора

19.  В чем заключается правило ионной силы?

20.  Каким образом величина радиуса ионной атмосферы зависит от концентрации ионов, их природы, природы растворителя и температуры?

21.  Почему коэффициент активности сильных электролитов может быть больше единицы?

22.  Почему подвижность ионов Н+ и ОН" резко отличается от по­движности остальных ионов?

23.  На чем основана идея расчета активности согласно теории Дебая и Гюккеля?

24.  Расскажите об электрофоретическом и релаксационном эффек­тах.

25.  В чем заключается эффект Вина?  Как  можно его объяснить? Наблюдается ли эффект Вина в растворах слабых электролитов? При каких значениях напряженности поля этот эффект может быть обнаружен?

26.  Что вы знаете об эффекте Дебая — Фалькепгагена? При какой частоте тока наблюдается этот эффект? Зависит ли он от концентрации раствора?

27.  Какова закономерность изменения констант диссоциации слабых кислот и ионного произведения воды при повышении температуры от 0 до 100° С?

28.  На чем основано кондуктометрическое титрование?

29.  Чем обусловливается наличие максимума на кривой зависимости удельной электрической проводимости от разведения у целого ряда электролитов?

30.  Можно ли определить теплоту  диссоциации  воды и уксусной кислоты методом электрической проводимости?

31.  Разберите схему  измерения электрической  проводимости электролитов. Почему необходимо  применять переменный ток звуковой частоты при измерении электрической проводимости электролитов?