Окислительно-восстановительные процессы

1. Понятие об окислительно-восстановительных процессах. Определение понятий: окисление, восстановление, окислитель, восстановитель. Как изменяются окислительно-восстановительные свойства элементов в периодах и группах периодической системы?

2. Степени окисления элементов в простых и сложных веществах. Высшая и низшая степени окисления элемента. Как отражается изменение степени окисления элемента на его окислительно-восстановительных свойствах? Приведите примеры.

3. Стандартный окислительно-восстановительный потенциал. Как с его помощью можно оценить силу окислителя и восстановителя? Критерий самопроизвольного протекания окислительно-восстановительной реакции.

4. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций.

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОХИМИИ. КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА

МЕТАЛЛОВ. ЭЛЕКТРОЛИЗ

1. Особенности кристаллической решетки металлов, определяющие их особые свойства.

2. Какие процессы протекают на границе металла с водой или раствором его соли? Двойной электрический слой. Электродные потенциалы.

3. Стандартный водородный электрод.

4. Стандартные потенциалы металлов как мера их активности. Определение величины стандартных электродных потенциалов металлов.

5. Вычисление электродных потенциалов металлов при нестандартных условиях, уравнение Нернста.

6. По какому принципу построен ряд электродных потенциалов (ряд напряжений) металлов и о каких свойствах металла можно судить по его положению в этом ряду?

7. Механизм возникновения тока в гальваническом элементе. Составление схемы действия гальванического элемента. Электродвижущая сила гальванического элемента.

8. Схемы действия гальванических элементов различного типа (Даниэля - Якоби, элемента Вольта и концентрационного элемента).

9. Поляризационные явления в гальванических элементах (примеры). Способы уменьшения поляризации в гальванических элементах (деполяризаторы).

10. Вторичные (обратимые) гальванические элементы. Окислительно-восстановительные процессы, происходящие при работе свинцового (кислотного) аккумулятора.

11. Щелочные аккумуляторы. Окислительно-восстановительные процессы, происходящие при работе Fe-Ni, Cd-Ni аккумуляторов.

12. Понятие о топливном элементе. Его основные отличия от гальванических элементов.

13. Водородно-кислородный элемент.

14. Практическое применение топливных элементов.

15. Химическая и электрохимическая коррозия металлов. Какой из этих видов коррозии встречается чаще и протекает активнее?

16. Механизм электрохимической коррозии металлов. Какие окислительно-восстановительные процессы протекают при коррозии стали во влажной атмосфере? Изменится ли характер процессов, если атмосфера содержит кислотообразующие газы (CO₂, H₂S, SO₂ и др.)?

17. Методы защиты металлов от коррозии (механические, химические, электрохимические). Примеры.

18. Электрохимическая защита от коррозии. Катодные и анодные покрытия. Какие окислительно-восстановительные процессы протекают при нарушении катодных и анодных покрытий? Протекторы (примеры).

19. Химическая защита от коррозии. Фосфатирование, оксидирование.

20. Ингибиторы коррозии. Механизм их действия.

21. Электролиз. Влияние природы электролита на характер процессов электролиза.

22. Электролиз расплава электролита.

23. Электролиз раствора электролита. Влияние природы анода на характер процессов электролиза. Электролиз с нерастворимым и растворимым анодом.

24. Законы Фарадея. Выход по току.

ВОПРОСЫ

для подготовки к экзамену по курсу «Химия»

для студентов заочного факультета

СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА

1. Элементарные частицы, из которых состоят атомы. Общие представления о строении атомов. Понятие об элементе.

2. Понятие о двойственной природе электрона (корпускулярно-волновой дуализм). Понятие о состоянии электронов в атомах: размер, форма и ориентация орбиталей, спин электрона.

3. Принцип Паули. Максимальное возможное число электронов на энергетических подуровнях (s, p, d, f) и уровнях. Элементы s-, p-, d -электронных семейств, их особенности.

4. Порядок заполнения орбиталей данного энергетического подуровня (правило Гунда). Электронные формулы элементов.

5. Периодический закон Д.И. Менделеева. Структура периодической системы и ее связь со строением атомов элементов.

6. Энергия связи внешних электронов с ядром атома (энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность) и закономерности изменения этой энергии в периодах и группах. Металлы и неметаллы: положение их в периодической системе.

7. Механизм образования химической связи. Основные типы химической связи (ковалентная, ионная) и примеры соединений с этими связями.

8. Основные характеристики химической связи: энергия, длина, направленность, насыщенность.

9. Понятие о полярных и неполярных молекулах. Дипольный момент молекулы.

10. Гибридизация орбиталей. Примеры гибридизации в соединениях бериллия, бора и углерода.

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

1. Статистические характеристики систем, состоящих из большого числа частиц. Понятие о функции состояния системы и основные свойства таких функций.

2. Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия и энтальпия как функции состояния системы. Стандартное состояние и стандартные значения энергии и энтальпии.

3. Стандартная энтальпия образования вещества. Зависимость энтальпии простого вещества от температуры и агрегатного состояния.

4. Расчет тепловых эффектов химических реакций: законы Лавуазье-Лапласа и Гесса.

5. Термодинамическая вероятность как мера беспорядка в системе. Уравнение Больцмана. Энтропия как функция состояния системы и характер ее изменения при изменении основных параметров системы (агрегатное состояние, концентрация, объем, давление, температура).

6. Энергия Гиббса. Второй закон термодинамики: направление самопроизвольного протекания реакции при стандартных условиях и критерий равновесия системы.

7. Стандартная энергия Гиббса. Условие равновесия в системе и связь константы химического равновесия с изменением стандартной свободной энергии системы.

ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА

1. Гомогенные и гетерогенные реакции. Простые и сложные реакции, понятие об элементарной реакции.

2. Сложные реакции: понятие об активных частицах (свободные радикалы, ионы); механизм сложных реакций на примере реакции водорода с бромом.

3. Скорость реакции. Средняя и истинная скорости. Зависимость скорости от концентрации веществ для гомогенных простых реакций (дифференциальное кинетическое уравнение). Константа скорости реакции, ее размерность. Молекулярность реакции. Кинетический порядок реакции по веществу.

4. Интегральное кинетическое уравнение. Изменение концентрации реагирующих веществ во времени (на примере мономолекулярной реакции).

5. Зависимость скорости реакции от температуры. Понятие об эффективных столкновениях и активных молекулах. Энергия активации реакции. Уравнение Аррениуса: физический смысл констант этого уравнения.

6. Химические равновесия с позиций представлений химической кинетики. Константа химического равновесия.

7. Обратимые реакции. Смещение химического равновесия (принцип Ле Шателье).

8. Катализ. Виды катализа. Принципы действия катализаторов. Гомогенный катализ (теория промежуточных соединений).

РАСТВОРЫ

1. Растворы: признаки химических соединений и механических смесей, тепловой эффект растворения.

2. Способы выражения концентрации растворов. Молярная, нормальная, моляльная и процентная концентрации.

3. Законы Рауля. Изменение температуры кипения и замерзания раствора по сравнению с чистым растворителем. Определение молекулярной массы растворенного вещества.

РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

1. Особенности растворов электролитов.

2. Механизм электролитической диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Понятие об активности сильного электролита.

3. Степень и константа диссоциации слабого электролита: зависимость степени диссоциации от концентрации электролита.

4. Особенности равновесия в растворах труднорастворимых сильных электролитов. Произведение растворимости, понятие о насыщенных растворах.

5. Электролитическая диссоциация воды. Водородный показатель (рН) раствора и способы его определения.

6. Ионное равновесие в растворах гидроксидов и кислот. Смещение равновесия.

7. Ионные равновесия в растворах амфотерных гидроксидов, смещение равновесия.

8. Гидролиз солей. Примеры гидролиза солей: а) многоосновных кислот и б) многовалентных металлов.

9. Совместный гидролиз солей. Примеры.