Основной постулат химической кинетики

Билет №1

Билет №2

Билет №3

Билет №4

Билет №5.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 1

Физико-химическая теория растворов, энергетика процесса растворения. Механизм растворения.

Понятие об электролизе. Сходство и различие процессов в гальванических элементах и при электролизе.

Ответ:

Растворы гомогенные системы, состоящие из двух или более компонентов, состав которых можно изменять в некоторых пределах без нарушения однородности (твердые, жидкие, газообразные).

Растворение — переход молекул вещества из одной фазы в другую (раствор, растворенное состояние). Происходит в результате взаимодействия атомов (молекул) растворителя и растворённого вещества и сопровождается увеличением энтропии при растворении твердых веществ и её уменьшением при растворении газов. При растворении межфазная граница исчезает, при этом многиефизические свойства раствора (например, плотность, вязкость, иногда - цвет, и другие) меняются.

Растворение - сложный физико-химический процесс. Растворение – самопроизвольный процесс (DG < 0).

DH = DHф.п. + DHсольв.

DS = DSф.п. + DSсольв.

Электролиз – окислительно-восстановительные процессы, протекающие на электродах под действием электрического тока, подаваемого от внешнего источника.

При рассматривании ГЭ мы говорили, что на электродах самопроизвольно ( из-за разности Е⁰) протекают Ox-Red реакции причем Ox и Red разделены в пространстве. Освободившиеся в реакции окисления электроны переходят в зону восстановления через внешнюю цепь. Так, в ГЭ Pt, H₂/H₂SO₄/O₂, Pt

А(-) H₂ → 2H⁺ + 2e (окисление)

К(+) ½O₂ + 2H⁺ + 2e → H₂O (восстановление)

――――――――――――――

H₂ + ½O₂ → H₂O

Этот процесс происходит в ГЭ самопроизвольно ∆G⁰_р-ции = -237,3 кДж/моль.

Поэтому поток электронов перемещается во внешней цепи и обуславливает взаимосвязь полуреакций окисления и восстановления.

Если с помощью внешнего источника тока обеспечить обратное протекание электронов, тогда они, поступая к водородному электроду, примут участие в процессе восстановления, а на другом электроде пойдет процесс окисления:

К(-) 2H⁺ + 2e → H₂

A(+) H₂O → ½O₂ + 2H⁺ + 2e

―――――――――――――

H₂O → H₂ + ½O₂

Для этого процесса ∆G⁰_р-ции = 237,3 > 0 следовательно, при стандартных условиях самопроизвольно не идет.

Т. о. при электролизе реакции электродов в отличие от ГЭ поменялись : водородный – К(-), кислородный А(+), что обусловлено обратным направлением тока.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 2

1. Способы выражения концентрации растворов.

2. Скорость химической реакции: средняя и истинная. Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагентов. Закон действующих масс для простых гомогенных и гетерогенных реакций.

Ответ:

Концентрация раствора.

Молярная концентрация(С) – число молей растворенного вещества в одном литре раствора.

Моляльная концентрация(С_m) – число молей растворенного вещества в одном килограмме растворителя.

Процентная концентрация(ω) – число граммов растворенного вещества в 100 граммах раствора.

Скорость реакции.

Скорость реакции изменение концентрации реагентов или продуктов реакции в единицу времени

Средняя скорость – конечное изменение концентрации с₂-с₁, относящееся к промежутку времени t₂-t₁

Истинная (мгновенная) скорость – первая производная концентрации по времени

Скорость реакции зависит:

• от природы реагирующих веществ

• от температуры

• от концентрации

• от давления (для газов)

• от катализатора

• от площади соприкосновения (для гетерогенных реакций)

• от среды (для реакций в растворах)

• от формы сосуда (для цепных реакций)

Основной постулат химической кинетики

1867 г. Гульдберг, Вааге – закон действующих масс:

скорость элементарной реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях их стехиометрических коэффициентов

aA + bB → сС + dD

V=k[A]^a[B]^b

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 3

1. Понятие о дисперсных системах. Дисперсная фаза, дисперсионная среда. Классификации и примеры дисперсных систем.

2. Защитные покрытия металлов от коррозии. Анодные и катодные покрытия.

Ответ:

Дисперсными называют такие системы, в которых одно или несколько веществ в виде мелких частиц распределены в другом веществе.

При этом распределяемое вещество принято называть дисперсной фазой, а вещество, в котором происходит распределение, - дисперсной средой.

Защитные покрытия:

Металлические

Химические

Неметаллические

- Неорганические (эмали)

- Органические (лаки, краски, пластмассы, смолы, битум, асфальт)

Анодное покрытие – покрытие металлом, с более отрицательным потенциалом

Оцинкованное железо

А(–) Zn – 2e^– → Zn²⁺

K(+) (Fe) 2H⁺ + 2e^– → H₂

Катодное покрытие – покрытие металлом, с более положительным потенциалом

Луженое железо

А(–) Fe – 2e^– → Fe²⁺

K(+) (Sn) 2H⁺ + 2e^– → H₂

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 4

1. Основные положения квантовой механики: уравнение де Бройля, принцип неопределен­ности Гейзенберга, уравнение Шредингера.

2. Свойства разбавленных растворов неэлектролитов (законы Рауля).

Ответ:

В 20-х годах XX столетия было установлено, что любая частица имеет корпускулярно-волновую природу. Согласно теории Л. де Бройля (1924 г.), каждой частице с импульсом соответствует волновой процесс с длиной волны λ, т.е. λ = h / p. Чем меньше масса частицы, тем больше длина волны. Для элементарных частиц В. Гейзенберг сформулировал принцип неопределенности, согласно которому невозможно одновременно определить положение частицы в пространстве и ее импульс. Следовательно, нельзя рассчитать траекторию движения электрона в поле ядра, можно лишь оценить вероятность его нахождения в атоме с помощью волновой функции ψ, которая заменяет классическое понятие траектории. Волновая функция ψ характеризует амплитуду волны в зависимости от координат электрона, а ее квадрат ψ² определяет пространственное распределение электрона в атоме. В наиболее простом варианте волновая функция зависит от трех пространственных координат и дает возможность определить вероятность нахождения электрона в атомном пространстве или его орбиталь. Таким образом, атомная орбиталь (АО) – область атомного пространства, в котором вероятность нахождения электрона наибольшая. Волновые функции получаются при решении основополагающего соотношения волновой механики – уравнения Шредингера. Пусть волновая функция задана в N-мерном пространстве, тогда в каждой точке с координатами , в определенный момент времени t она будет иметь вид . В таком случае уравнение Шрёдингера запишется в виде:

где , — постоянная Планка; — масса частицы, — внешняя по отношению к частице потенциальная энергия в точке , — оператор Лапласа (или лапласиан), эквивалентен квадрату оператора набла.

(Точное решение получается для атома водорода или водородоподобных ионов, для многоэлектронных систем используются различные приближения). Поверхность, ограничивающая 90–95 % вероятности нахождения электрона или электронной плотности, называют граничной. Атомная орбиталь и плотность электронного облака имеют одинаковую граничную поверхность (форму) и одинаковую пространственную ориентацию. Атомные орбитали электрона, их энергия и направление в пространстве зависят от четырех параметров – квантовых чисел.

Законы Рауля.

1– растворитель; 2 – нелетучее вещество

Первый закон Рауля: давление насыщенного пара растворителя над раствором равно произведению его давления над чистым растворителем на мольную долю растворителя

12
• Далее ⇒