III. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХИМИЧЕСКИХ

ЭЛЕМЕНТОВ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ

1. Свойства химических элементов и элементарных веществ. Химические элементы в периодической системе. Классификация элементов по химической природе. Классификация элементарных веществ. Аллотропия, полиморифизм. Физические свойства элементарных веществ. Химические свойства элементарных веществ.

2. Простые соединения химических элементов. Общий обзор простых соединений элементов и характер химической связи в них. Простые соединения водорода: бескислородные кислоты, гидриды. Соединения галогенов – галиды. Соединения кислорода – оксиды и гидроксиды. Сульфиды, нитриды, карбиды.

3. Комплексные соединения. Атомы и ионы как комплексообразователи. Различные типы лигандов и комплексных соединений. Соединения комплексных анионов. Соединения комплексных катионов и нейтральные комплексы.

4. Органические соединения. Строение и свойства органических соединений. Изомерия. Особенности свойств органических соединений.

Классификация органических соединений. Углеводороды и галогенпроизводные. Кислород и азотсодержащие органические соединения.

5. Полимеры и олигомеры. Методы получения полимеров, полимеризация, поликонденсация. Строение и свойства полимеров. Применение полимеров.

6. Химия воды. Строение молекул и свойства воды. Диаграмма плавкости систем воды – соль. Химические свойства воды. Природные воды и их состав. Сточные воды и их состав. Основные способы водоподготовки и очистки сточных вод. Охрана водного бассейна.

IV. РАСТВОРЫ И ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ CИСТЕМЫ

1. Основные характеристики растворов и дисперсных систем. Общие понятия о растворах и дисперсных системах. Классификация дисперсных систем.

Способы выражения состава растворов. Растворимость. Изменение энтальпии и энтропии при растворении. Свойства растворов неэлектролитов. Плотность и давление паров растворов. Законы Рауля и Вант-Гоффа. Фазовые превращения в растворах. Осмотическое давление. Химический, физический и физико-химический анализ.

2. Водные растворы электролитов. Особенности воды как растворителя. Электролитическая диссоциация; степень электролитической диссоциации, константа диссоциации. Свойства растворов электролитов. Сильные и слабые электролиты. Электролитическая диссоциация комплексных соединений.

Ионные реакции и равновесия. Произведение растворимости. Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель среды. Гидролиз солей. Индикаторы. Теории кислот и оснований. Амфотерные электролиты.

3. Твердые растворы. Образование твердых растворов. Виды твёрдых растворов. Свойства различных твердых растворов.

4. Гетерогенные дисперсные системы. Агрегативная и кинетическая устойчивость гетерогенных дисперсных систем. Образование гетерогенных дисперсных систем.

Грубодисперсные системы – суспензии, эмульсии, пены. Поверхностно-активные вещества и их влияние на свойства дисперсных систем.

Структура и электрический заряд коллоидных частиц. Свойства лиофобных и лиофильных коллоидных систем. Образование и свойства гелей.

5. Электрохимические системы. Окислительно-восстанови-тельные реакции; составление уравнений окислительно-восстанови-тельные реакций. Гетерогенные окислительно-восстановительные и электрохимические процессы. Законы Фарадея.

Понятие об электродных потенциалах. Гальванические элементы. Электродвижущая сила и ее измерение. Стандартный водородный электрод и водородная шкала потенциалов. Потенциалы металлических, газовых и окислительно-восстановительных электродов. Кинетика электродных процессов. Поляризация и перенапряжение. Концентрационная и электрохимическая поляризация.

Первичные гальванические элементы, электродвижущая сила, напряжение и емкость элементов. Топливные элементы. Вторичные источники электрической энергии. Аккумуляторы.

Электролиз. Последовательность электродных процессов. Выход по току. Электролиз с нерастворимыми и растворимыми анодами. Практическое применение электролиза: получение и рафинирование металлов, нанесение гальванических покрытий. Получение водорода, кислорода и других продуктов.

6. Коррозия и защита металлов. Основные виды коррозии. Вред, наносимый коррозией народному хозяйству. Классификация коррозионных процессов. Химическая коррозия металлов. Электрохимическая коррозия металлов.

Борьба с коррозией металлов. Изыскание коррозионно-стойких материалов. Методы защиты металлов от коррозии. Изоляция металлов от агрессивной среды; защитные покрытия. Электрохимические методы защиты (протекторная, катодная и анодная защита). Изменение свойств коррозионной среды; ингибиторы коррозии. Экономическое значение защиты металлов от коррозии. Химические свойства материалов, применяемых в машиностроении.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ

1. Введение в химию. Основные определения и понятия. Значение химии в машиностроении и в охране окружающей среды.

2. Важнейшие классы неорганических соединений. Бинарные и многоэлементные соединения. Оксиды: определение, классификации, номенклатура, получение.

3. Кислоты: определение, классификации, номенклатура, получение, применение.

4. Основания: определение, классификации, номенклатура, получение, применение.

5. Соли: определение, классификации, номенклатура. Способы получения, применение.

6. Основные законы химии: фундаментальные и стехиометрические.

7. Химическая термодинамика. Основные понятия. Энергетика химических процессов. Внутренняя энергия и ее изменение в ходе химической реакций (переходе системы из одного состояния в другое). Первый закон термодинамики.

8. Тепловые эффекты химической реакции. Закон Гесса и следствие из него.

9. Энтальпия вещества или системы. Энтропия вещества или системы, как мера беспорядка расположения в них частиц. Изобарный потенциал (энергия Гиббса) реакции и его изменение в ходе реакции.

10.Выявление расчетом термодинамических параметров принципиальных возможностей, направления и предела протекания хим. реакции.

11.Скорость химической реакции и методы ее регулирования. Зависимость скорости реакции от природы и концентраций реагентов. Закон действующих масс (ЗДМ) для гомогенных и гетерогенных реакций. Колебательные реакции.

12.Зависимость скорости химической реакции от температуры. Уравнение Аррениуса. Правило Вант-Гоффа. Энергия активации.

13.Уравнения Аррениуса. Зависимость скорости хим. реакции от наличия катализатора. Механизм действия катализатора. Каталитические системы.

14.Химические реакции необратимые и обратимые. Состояние химического равновесия. Закон действующих масс для обратимых гомогенных и гетерогенных химических реакций.

15.Химическое и фазовое равновесие. Смещение химического равновесия. Принцип Ле-Шателье.

16.Константа химического равновесия и ее связь с изменением изобарного потенциала. Выявление возможности протекания реакции в данном направлении.

17.Способы выражения состава растворов (концентрации).

18.Растворы; их характеристика и классификация. Растворы электролитов и неэлектролитов. Процесс растворения.

19.Свойства разбавленных растворов неэлектролитов. Понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором. Осмос и осмотическое давление.

20.Свойства разбавленных растворов неэлектролитов. Повышение температуры плавления и понижение температуры кристаллизации раствора. Антифризы.

21.Свойства разбавленных электролитов (i, и Кд слабого электролита в растворе). Уравнение Вант-Гоффа и Рауля для растворов слабых электролитов.

22.Дисперсные системы. Классификация коллоидных систем. Мицеллы и их строение.

23.Методы получения и разрушения колодных систем. Правила коагуляции электролитами.

24.Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный и другие показатели среды и методы их определения.

25.Обменные реакции в растворах электролитов. Условия необратимости реакций.

26.Гидролиз солями. Простой (обратимый) гидролиз. Сложный (необратимый) гидролиз.

27.Электрохимические системы. Гальванические элементы. Элек- тродный потенциал. Металлические электроды. Уравнение Нернста.

28.Газовые электроды. Стандартный водородный электрод, его устройство и назначение. Расчет потенциала нестандартного водородного электрода.

29.Изменение величин стандартных электродных потенциалов. Ряд напряжений, определение его возможностей для характеристики химических свойств металлов.

30.Расчет величин электродных потенциалов. Составление и запись схем гальванических элементов; расчет их ЭДС.

31.Концентрационный гальванический элемент, его устройство, химизм работы и расчет его ЭДС.

32.Электролиз. Электролизер, его устройство. Электроды. Электро-лиз расплавов.

33.Электролиз растворов электролитов. Очередность разряда основных частей раствора на электродах при его электролизе.

34.Электролиз раствора соли с инертным анодом; с активным анодом.

35.Законы Фарадея. Выход по току.

36.Практическое применение электрохимических процессов в машиностроение; топливные элементы и аккумуляторы.

37.Применение электролиза в технике. Катодные и анодные процессы. Гальваностегия и гальванопластика, получение и рафинирование металлов.

38.Коррозия металлов и сплавов. Типы коррозийных процессов. Химическая коррозия.

39.Электрохимическая коррозия. Гальванокоррозия и электрокоррозия.

40.Защита металлов от коррозии. Органические и неорганические покрытия.

41.Металлические покрытия. Обработка коррозийной среды. Ингибиторы.

42.Электохимические способы защиты металлов от коррозии. Электрозащита (катодная и анодная защита).

43.Общие свойства металлов. Классификация металлов. Способы получения.

44.Сплавы металлов. Их получение, классификация и применение.

45.Строение атома. Модель Резерфорда-Бора и ее недостатки.

46.Квантово-механическая модель строения атома. Квантовые числа.

47.Порядок заполнения электронами уровней и подуровней. Правила Клечковского, Хунда, принцип Паули.

48.Периодическая система элементов. Кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства веществ. Реакционная способность веществ. Периодический закон.

49.Химическая связь. Комплементарность. Ковалентная связь и способы ее образования. Ионная как предельно полярная ковалентная связь. Металлическая связь.

50.Метод валентных связей. Гибридизация молекул.

51.Основные виды взаимодействия молекул. Силы межмолекулярного взаимодействия.

52.Комплексные соединения. Комплексообразователи, лиганды и координационное число. Типы комплексных соединений.

53.Свойства s-элементов.

54.Свойства р-элементов.

55.Свойства d-элементов.

56.Полимеры и олигомеры. Методы получения полимеров. Полимеризация, поликонденсация. Строение и свойства полимеров. Применение полимеров.

ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Скорость химической реакции и химическое равновесие.

2. Способы выражения состава растворов.

3. Гидролиз солями.

4. Свойства коллоидных растворов.

5. Окислительно-восстановительные реакции.

6. Электродные потенциалы и электродвижущая сила гальванических элементов

7. Электролиз растворов электролитов. Гальванопокрытия.

8. Коррозия металлов.

9. Защита металлов от коррозии.

10. Металлы главной подгруппы I, II групп.

11. Металлы главной подгруппы III группы.

12. Свойства d-элементов. Железо, кобальт, никель.

ВЫБОР ВАРИАНТОВ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Каждый студент выполняет вариант контрольных заданий, обозначенный двумя последними цифрами студенческого билета (шифра), например номер студенческого билета 97021, две последние цифры – 21, им соответствует вариант контрольного задания 21.

Студенты, учебный план которых предусматривает выполнение двух контрольных работ (специальности ПТМ, ИС, ОиТСП, ТМ, ЛК, ДВС, МиТЛП), выбирают задания в соответствии со своим вариантом из таблицы 1. Студенты, учебный план которых предусматривает выполнение одной контрольной работы (специальности ЭУП, ПРО, АиАХ, ОиБД, В, ИСТ) выбирают задания в соответствии со своим вариантом из табл. 2.

Таблица 1

№ вари- анта

№ контрольной работы

Номера задач