Системный анализ и управление» (2010

Вопросы к экзамену по общей химии для студентов ФАКИ «Системный анализ и
управление».
Термодинамика
Термодинамические системы. Параметры и функции состояния системы.
Термодинамические функции: энтальпия, энтропия, свободная энергия Гиббса . Факторы,
определяющие направление протекания химических реакций. Анализ уравнения Гиббса для
замкнутой системы. Изотерма Вант-Гоффа. Химическое равновесие и его константа. Связь
константы равновесия с ΔG˚.
Тепловые эффекты химических реакций. Эндотермические и экзотермические процессы.
Закон Гесса и его следствия. Понятие о стандартной энтальпии. Стандартные энтальпии
некоторых термодинамических процессов: образования, сгорания, растворения вещества.
Стандартная энтальпия реакции нейтрализации. Энергия связи или стандартная энтальпия
разрыва связи.
Растворы
Понятие о растворе, растворителе, растворенном веществе. Растворение как
термодинамический процесс. Роль энтальпийного и энтропийного факторов в процессе
растворения. Способы выражения концентрации растворов: безразмерные концентрации,
размерные концентрации. Эквивалент, эквивалентная масса вещества.
Сильные электролиты. Диссоциация сильных электролитов. Активная концентрация
(активность) сильных электролитов. Равновесие в растворах слабых электролитов, константы
диссоциации КД, степень диссоциации. Закон разбавления Оствальда. Диссоциация сильных и
слабых электролитов. Ступенчатая диссоциация слабых многоосновных кислот и
многокислотных оснований. Диссоциация солей: средних, кислых, основных. Вода как слабый
амфотерный электролит. Константа диссоциации воды. Ионное произведение воды. Водородный
и гидроксильный показатели.
Растворимость и произведение растворимости (ПР) сильного труднорастворимого
электролита. Зависимость растворимости от введения в раствор одноименного иона. Изотерма
Вант-Гоффа для процесса растворения сильного труднорастворимого электролита.
Кинетика и химическое равновесие
Закон действующих масс и кинетическое уравнение реакции. Константа скорости
химической реакции. Уравнение Аррениуса, физический смысл входящих в него величин.
Энергия активации. Зависимость скорости химической реакции от температуры и концентрации
реагирующих веществ. Правило Вант-Гоффа. Понятие о катализе. Порядок и молекулярность
реакции.
Химическое равновесие и его константа. Факторы, влияющие на смещение химического
равновесия. Принцип Ле-Шателье.
Химические источники тока
Гальванический элемент Даниэля-Якоби: схема, процессы, проходящие на электродах,
суммарный электрохимический процесс. Роль солевого мостика в
гальваническом элементе.
Стандартный электродный потенциал. Таблица стандартных электродных потенциалов для
окислительно-восстановительных систем. Ряд напряжений металлов.
Зависимость электродного потенциала от концентрации потенциалопределяющих ионов и
температуры. Уравнение Нернста для отдельного электрода в нестандартных условиях.
Гальванические элементы. Расчет ЭДС гальванического элемента в стандартных и
нестандартных условиях.
Роды и типы электродов. Электроды сравнения на примере водородного и
хлорсеребряного. Окислительно-восстановительные (редокс) и металлические электроды.
Приведите пример гальванического элемента, составленного из этих электродов, пользуясь
таблицей стандартных электродных потенциалов.
Аккумуляторы. Свинцовый аккумулятор, щелочной железо-никелевый аккумулятор:
схема, электродные процессы. Реакции при зарядке и работе. Уравнение Нернста.
Строение атома и ПС
Правила заполнения электронных орбиталей атомов. Квантовые числа электрона.
Периодический закон Д.И. Менделеева. Структура Периодической системы и её связь со
строением атомов. Электронные семейства s-, p-, d- и f-элементов, их особенности и положение в
Периодической системе.
Энергия ионизации и сродство к электрону. Окислительно-восстановительные свойства
химических элементов. Электроотрицательность атомов.
Атомный радиус. Изменение радиусов атомов с ростом заряда ядра Z в главных и
побочных подгруппах.
Степень окисления элементов в соединениях: отрицательная, положительная, нулевая.
Окислительно-восстановительные свойства элементов в зависимости от высшей, низшей,
промежуточной степеней окисления. Различия элементов второго и третьего периодов по
проявляемой степени окисления.
Химическая связь
Виды химической связи. Основные характеристики химической связи (длина, энергия,
кратность, валентный угол). Свойства молекул с различным типом связи.
Полярная и неполярная ковалентная связь. Основные положения метода валентных связей
(МВС). Природа и основные свойства ковалентной химической связи– направленность,
насыщаемость– с позиций метода валентных связей (МВС). Валентность атомов. Насыщаемость
ковалентной связи и различия в ней элементов второго и третьего периодов. Обменный и
донорно-акцепторный механизмы образования ковалентной связи. Дипольный момент молекулы.
Понятие о гибридизации атомных орбиталей. Условия, определяющие возможность
гибридизации. Основные типы гибридизации. Геометрия молекул (привести примеры).
Водородная связь. Механизм образования и энергия этой связи. Соединения с водородной
связью и элементы их образующие.
Ионная связь. Сходство и различия ковалентной полярной и ионной связей.
Химическая связь в твердых веществах: атомные, молекулярные, ионные, ковалентные и
металлические кристаллы.
Основные положения метода молекулярных орбиталей (ММО ЛКАО). Связывающие и
разрыхляющие орбитали. Строение, кратность связи и магнитные свойства молекул со позиций
ММО.
Сравнение методов описания химической связи: метода молекулярных орбиталей и метода
валентных связей. Основные преимущества и недостатки каждого из них.
Обзор свойств элементов ПС
Изменение восстановительных свойств s-элементов в зависимости от их положения в
Периодической системе. Соединения s-элементов с кислородом, водородом, их важнейшие
свойства.
Изменение кислотно-основных свойств гидроксидов р-элементов, содержащих
группировки Э–О–Н. Изменение кислотных свойств для бескислородных и кислородсодержащих
кислот р-элементов. Степени окисления р-элементов VII-ой группы ПС. Окислительновосстановительные свойства этих элементов. Окислительно-восстановительная двойственность
элементов в промежуточных степенях окисления на примере пероксида водорода. Немонотонный
характер изменения энергии связи в молекулах галогенов с ростом порядкового номера элемента
Электронное строение, физические и химические свойства d-элементов. Их положение в
Периодической системе Д.И. Менделеева. Изменение кислотно-основных и окислительновосстановительных свойств d-элементов в периоде и группе.
Сравнение физических и химических свойств металлов главных (s-элементы) и побочных
(d-элементы) подгрупп: температур плавления, твердости, восстановительной способности атомов
и окислительной способности катионов этих металлов.
Стабильность высших степеней окисления для р- и d- элементов в зависимости от роста
порядкового номера элемента (на примере Ge и Pb, Cr и W).