Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Некогда процветавшая корпорация Lucent Technologies могла в скором времени исчезнуть с лица земли. Об этом свидетельствовали настойчивые слухи о ее п...полностью>>
'Вопросы к экзамену'
10. Организация учета производственных затрат: применяемые подходы к группировке затрат (по видам, местам возникновения, центрам ответственности и но...полностью>>
'Документ'
Родился в Астрахани в семье учителя. В 1896 г. поступил в Высшее художественное училище при Академии художеств в Петербурге, в класс И.Е. Репина. Под...полностью>>
'Программа дисциплины'
Цель курса – сформировать у слушателей преставление о специфике китайского социума и тенденциях развития китайской экономики, снабдить их набором нео...полностью>>

Физическая

Главная > Рабочая программа
Сохрани ссылку в одной из сетей:

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Одобрено кафедрой Утверждено деканом

«Физика и химия» факультета «Управление

процессами перевозок»

ФИЗИЧЕСКАЯ

х и м и я

Рабочая программа

и задание на контрольные работы №1 и №2

для студентов II курса

специальности

330200. ИНЖЕНЕРНАЯ ЗАЩИТА

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ (ЭК)

РОАТ

Москва 2010

Рабочая программа разработана на основании примерной учебной программы данной дисциплины, составленной в соот­ветствии с государственными требованиями к минимуму содер­жания и уровню подготовки инженера по специальности 330200 «Инженерная защита окружающей среды» (ЭК).

Составители: ст. преп. М.А. Журавлева.

канд. тех. наук, проф. Н.И. Зубрев.

__________________

__________________

Рецензент: канд. тех. наук, доц. Т.Ф. Климова.

__________________

__________________

  1. ЦЕЛЬ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Цель изучения дисциплины - ознакомить студентов с процессами превращения веществ, сопровождающихся изменением физико-химических свойств. Физическая химия - наука об изучении физических и химических явлений. Знание законов физической химии позволяют понять сущность химических процессов и сознательно выбирать наиболее благоприятные условия для их практического осуществления.

В современной жизни, особенно в производственной деятельности человека, физическая химия имеет исключительно важное значение. На различных предприятиях железнодорожного транспорта многие производственные процессы связаны с химическими процессами: в гальванических цехах, на шпалопропиточных заводах, в котельных, сварочные и газорезные работы на предприятиях по ремонту подвижного состава, нанесение лакокрасочных покрытий, химическая чистка тканевых изделий для железнодорожного транспорта, в цехах по переработке отходов.

на очистных сооружениях железнодорожного транспорта повсеместно используются методы физической химии такие как: выпаривание растворов, экстракция, сорбция, электрокоагуляция, электрофлотация, осаждение осадков на основе данных электропроводимости растворов и т.д..

Коррозия металлов и железобетона, также является целью изучения химии. Железнодорожный транспорт (транспортные сооружения, оборудование, подвижной состав) работает в сложных природных условиях, перевозит грузы различной химической агрессивности, подвергается электрокоррозии (утечка блуждающих токов). В результате, наблюдается интенсивное разрушение металлических и железобетонных конструкций (трубопроводов, рельсов, опор, кабелей, мостов и др. объектов). Повышенные коррозионные процессы происходят также на других объектах железнодорожного транспорта: локомотивных и вагонных депо, гальванических цехах и многих других предприятиях, использующих агрессивные соединения (щелочи, кислоты, хлориды, сульфаты, ПАВ и др.).

Таким образом, изучение методов защиты металлов от коррозии также является целью изучения физической химии.

Физическая химия также решает и энергетические задачи, так как процессы изменения вещества связаны с внешними физи­ческими условиями, в которых они протекают (температу­ра, давление, концентрация и т.д.) и сопровождаются выде­лением или поглощением энергии. Изменяя эти условия, затрачивая энергию на проведение химических процессов или отводя ее (получение энергии за счет химических реак­ций), можно регулировать процессы химического изменения веществ, и, следовательно, состав и свойства получаемых продуктов”.

2.Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

Изучив дисциплину студент должен:

прослушать курс лекций и выполнить лабораторные работы по дисциплине, сдать зачет, выполнить контрольные работы, защитить их и сдать экзамен.

2.1. Знать и уметь использовать: основные законы и закономерности физической химии, расчеты концентрации растворов, произведения растворимости на основании данных электрической проводимости, рассчитывать электродвижущую силу гальванических элементов и количеств веществ, образующихся при электролизе и при проведении экстракции и сорбции, закономерности коррозионных процессов. Уметь использовать механизмы и условия протекания химических реакций, предвидеть их результаты, определять возможность управлять химическим процессом, проводить реакции быстрее и в нужном направлении и при условиях наиболее приемлемых для производственных масштабов;

2.2. Иметь опыт работы с химическими реактивами, а также опыт в применении физико-химических методов для решения задач в области инженерной защиты окружающей среды;

2.3. Иметь представление о превращениях веществ, составе и строении веществ, зависимости свойств растворов от их состава и внешних условий, а также оценивать энергетические затраты при превращении одних веществ в другие, а также о законах и закономерностях протекания во времени сложных и взаимосвязанных явлений, физико-химических методах анализа производственного контроля.

3.Объем дисциплины и виды учебной работы.

Вид учебной работы

Всего часов

Курс – 2

Общая трудоемкость дисциплины

Аудиторные занятия:

24

Лекции

12

Лабораторный практикум

12

1(зачет)

Самостоятельная работа

Контрольная работа №1

15

1 (зачет)

Контрольная работа №2

15

1 (зачет)

Вид итогового контроля

Экзамен

  1. Содержание дисциплины.

    1. РАЗДЕЛЫ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ ЗАНЯТИЙ

№п/п

Раздел дисциплины

Лекции,

час

Лабораторный практикум, час

1

Агрегатные состояния вещества

1

2

Основы химической термодинамики

1

3

Химическая кинетика

1

2

4

Фазовые равновесия и свойства растворов

3

5

Электрохимические процессы

2

4

6

Коррозия и защита металлов

2

4

7

Поверхностные явления и адсорбция

2

2

    1. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ.

Раздел 1.

Введение. Предмет физической химии. Связь физической химии с защитой окружающей среды (1, 13 - 18).

Агрегатные состояния вещества.

Характеристика агрегатных состояний вещества. Газообразное состояние. Идеальные газы. Уравнение Клайперона-Менделеева. Кинетическая теория газов. Реальные газы. (1, 81- 5; 93-102), (4, 33-41) Жидкое состояние. Ассоциация. Поверхностное натяжение и поверхностная энергия. Вязкость жидкостей. Давление пара. (1, 136-144) Твердое состояние. Пространственная кристаллическая решетка. Анизотропия. Полиморфизм. Изоморфизм. (1, 108-116)

Раздел 2.

Основы химической термодинамики.

Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия. Энтальпия. Термохимия. Закон Гесса. Теплоты образования и сгорания химических соединений. (1, 148-163), (2, 55-60) Второе начало термодинамики. Энтропия. Термодинамические потенциалы. Химический потенциал. Термодинамические факторы определяющие направление химических реакций. (1, 174-189), (2, 74-87)

Раздел 3.

Химическая кинетика.

Скорость химической реакции. Зависимость скорости реакции от температуры. Кинетическая классификация химических реакций. Константы скорости реакции. Сложные реакции. Теория активных столкновений уравнение Арреннуса. Энергия активации. Фотохимические реакции. Цепные реакции. Химическое действие излучений высоких энергий. Каталитические реакции. Гомогенный и гетерогенный катализ. Теория гетерогенного катализа. Ферментативный катализ. Обратимые реакции. Принцип Ле-Шателье. (1, 418 - 444, 448 - 455), (3, 13 - 18, 131 - 135, 183 - 193, 255-259), (4, 195 - 205).

Раздел 4.

Фазовые равновесия и свойства растворов.

Фазовые равновесия. Правило фаз. Однокомпонентные системы. Диаграмма состояния воды. Растворы. Общая характеристика. Растворы газов в жидкости. Закон Генри. Взаимная растворимость жидкостей. Экстракция. Равновесие в тройной жидкой системе. Растворы твердых веществ в жидкостях. Диффузия и осмос. Закон Вант-Гоффа. Давление насыщенного пара. Давление пара над растворами неограниченно смешивающихся жидкостей. Температура кипения растворов двух жидкостей и законы Коновалова. Азеотропные смеси. (1, 208 - 220, 254 - 265, 285 - 289), (2, 218 - 226).

Раздел 5.

Электрохимические процессы.

Свойства растворов электролитов. Электролитическая диссоциация воды. Водородный показатель. Буферные растворы. Электропроводность водных растворов. Удельная и эквивалентная электропроводность Закон Кольрауша. (1, 361 - 367), (3, 360 - 364, 366 - 372, 397 - 407), (4, 225 - 232) Электродные процессы. Возникновение потенциала на границе металл-раствор. Электродные потенциалы. Водородный электрод. Стеклянный электрод. Химические гальванические элементы. Окислительно - восстановительные электроды. Определение потенциалов электродов. Кинетика электродных процессов. Поляризация. [1, 371 – 398], [2, 400 – 415], [3, 488 – 497], [5, 105-149].

Раздел 6.

Коррозия и защита металлов.

Основные виды коррозии. Химическая коррозия. Электрохимическая коррозия. Коррозия под действием блуждающих токов. Метод защиты от коррозии: легирование, электрохимическая защита: защитные покрытия, протекторная защита, катодная защита, защита от блуждающих токов. Изменение свойств коррозионной среды. Ингибиторы коррозии.[1, 130-136, 159-169; 2, 311-320; 5.150-196].

Раздел 7.

Поверхностные явления и адсорбция.

Адсорбция. Адсорбция на границе жидкость-газ. Уравнение Гиббса. Уравнение Шишковского. Адсорбция на границе твердое тело-газ. Уравнение Фрейндлиха. Уравнение БЭТ. Теория молекулярной адсорбции. Уравнение Ленгмора. Капиллярная конденсация. Адсорбция на границе твердое тело-жидкость. Смачивание твердого тела жидкостью. Краевой угол. Адсорбция из смесей. Обменная адсорбция ионов. Уравнение Никольского. Адсорбция на границе двух несмешивающихся жидкостей. [1, 308 - 314, 320 – 330], [2, 412 - 431; 483 – 496 .], [5, 80-104].

4.3. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ.

№ п/п

№ раздела дисциплины

Наименование лабораторных работ

Кол-во часов

1.

3.

Влияние концентрации на скорость химической реакции и на смещение химического равновесия

1

2.

3.

Влияние концентрации на смещение химического равновесия

1

3.

5.

Гальванические элементы и измерение ЭДС.

2

4.

5.

Электролиз веществ.

2

5.

6.

Коррозия металлов. Способы защиты металлов от коррозии.

4

6.

7.

Определение адсорбции на границе твердое тело – жидкость.

2

  1. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

Контрольная работа №1. Темы работы: идеальные и реальные газы, химическая термодинамика, теплоемкость, химическая кинетика и химическое равновесие, электрическая проводимость растворов электролитов, электродные потенциалы и электродвижущие силы, электролиз.

Краткое содержание: расчет энтальпии, энтропии и свободной энергии Гиббса химического процесса и определение направления протекания химической реакции, расчет скорости химического процесса, энергии активации и температурного коэффициента по правилу Вант-Гоффа, выявление направления смещения химического равновесия по принципу Ле Шателье, определение молярной и удельной электрической проводимости раствора, расчет степени диссоциации кислоты и произведения растворимости солей по данным электрической проводимости, составление схем гальванических элементов и расчет электродных потенциалов с поправкой на концентрацию по уравнению Нернста, составление электронных уравнений катодного и анодного процессов, протекающих при электролизе, расчет массы и объема продуктов электролиза.

Контрольная работа №2. Темы работы: коррозия и защита металлов от коррозии, фазовое равновесие однокомпонентных систем, фазовое равновесие многокомпонентных систем, поверхностные явления и адсорбция.

Краткое содержание: составление электронных уравнений катодного и анодного процессов коррозии различных металлов в разных средах, подбор защитных металлических покрытий, определение числа фаз и компонентов в системе, расчет теплоты испарения для однокомпонентных систем, расчет состава пара и жидкости для бинарных жидких систем при равновесии, составление диаграмм состояния для жидких и твердых бинарных систем, расчет криоскопической и эбулиоскопической постоянных, расчет величины поверхностного натяжения и адсорбции для различных типов адсорбентов.

Перечень тем, которые студенты должны

проработать самостоятельно.

Расчеты свойств идеальных газов. Парциальные давления в смесях идеальных газов. Скорости движения молекул в газах. Теплоемкости газов. Сжигание газов. [1, 100 - 101, 86 – 92].

Работа различных процессов. Цикл Карно. Применение первого закона термодинамики к идеальным газам [2, 40 - 45, 50 – 53]. Постулат Планка. Абсолютные значения энтропии. Статистический характер второго закона термодинамики [2, 87 – 97]. Фазовые переходы. Уравнение Клапейрона - Клаузиса. Фазовые переходы первого и врторого рода (2, 130 - 136).Термодинамические функции идеальных газов и их смесей (2, 162 - 172).

Диаграммы равновесия жидкость пар в бинарных системах. Первый закон Коновалова. Фракционная перегонка. Температура кипения растворов нелетучих веществ. Второй закон Коновалова. Азеотропные растворы. Ограниченная взаимная растворимость жидкостей. Перегонка с водяным паром. (2, 182 - 193).

Кинетика реакций в статистических условиях. Необратимые и обратимые реакции первых и вторых порядков. Кинетика химических реакций протекающих в потоке. Необратимые и обратимые реакции первого и второго порядка (18 - 52).

Элементарные химические процессы. Диссоциация молекул под действием света, электронного удара. Термическая диссоциация. Свободные атомы и радикалы. (3, 57 - 79). Закон распределения Больцмана, закон Максвелла- Больцмана (3, 84 - 90).

Эффективный диаметр столкновения. Применение теории столкновений к бимолекулярным реакциям. Реакции с участием радикалов (3, 113 - 125).

Перенесение теоретических представлений полученных для реакции в газовой фазе, на реакции в растворах. Мономолекулярные и бимолекулярные реакции в растворах. Сопряженные реакции. (3, 170 - 179).

Возникновение разряда в газе. Химические реакции в тлеющем и дуговом разрядах. Механизм химических реакций в разрядах. (3, 224 - 238).

Кислотно-основной катализ. Влияние ионной силы на скорость реакции (3, 269 - 275). Кинетика гетерогенных каталитических реакций в статистических условиях, истинная и кажущаяся энергии активации гетерогенных химических реакций. Кинетика гетерогенных реакций в потоке (3, 280 - 311).

Применение третьего закона термодинамики для расчета химических равновесий. Тепловой закон Нерста. Приложение теплового закона Нерста к химическим превращениям. Некоторые приближенные методы расчета химических равновесий (2, 298 - 308).

Электропроводность неводных растворов. Подвижность ионов в неводных растворах, числа переноса ионов. Электропроводность твердых солей. Электропроводность растворов в жидком аммиаке. (2, 410 - 430).

Определение коэффициентов активностей и чисел переноса электролитов по ЭДС. Концентрационные элементы с электродами - растворами переменной концентрации. Измерение активности компонента электрода (2, 547 - 551).

Энергия адсорбци простых неполярных молекул на неполярном адсорбенте. Энергия адсорбции сложных неполярных молекул на неполярном адсорбенте. Электростатические силы при адсорбции. Специфическое взаимодействие неполярных молекул с поверхностью адсорбента. Энергия взаимодействия адсорбат - адсорбат. Влияние на энергию адсорбции химического модифицирования поверхности. Молекулярно-статистический метод расчета адсорбционных равновесий и термодинамических свойств адсорбционных систем (2, 460 - 481), (4, 277 - 282).

  1. УЧЕБНО-методическое обеспечение ДИСЦИПЛИНЫ.

    1. Рекомендуемая литература:

Основная литература

  1. Ипполитов Е.Г. Физическая химия : учебник/ Е. Г. Ипполитов, А. В. Артемов, В. В. Батраков ; под ред. : Е. Г. Ипполитова; УМО по специальностям педагогического образования. -М.: Академия, 2005. -448 с:

Дополнительная литература

1.В.А. Киреев “Краткий курс физической химии”, М. Химия 1975 г., 578 с.

  1. Я.И. Герасимов и др. “Курс физической химии”, т. 1, М. Химия 1985 г., 565 с.

  2. Я.И. Герасимов и др. “Курс физической химии”, т. 2, М. Химия 1986 г., 575 с.

  3. Практикум по физической химии (под редакцией Воробьева Н.И.) М. Химия 1985 г., 359 с.

  4. Н.И. Зубрев “Инженерная химия на железнодорожном транспорте”, М.:ИПЦ «Желдориздат», 2002 г., 319 с.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Физическая культура (6)

    Документ
    Согласно примерному учебному плану Ставропольского края на 2007/2008 учебный год (Приказ министерства образования Ставропольского края № 324-пр от 25.
  2. Физическое развитие

    Документ
    Физические развитие является одним из объективных показателей состояния здоровья населения, который в настоящее время изменяется столь же резко, как и другие показатели (заболеваемость, смертность, младенческая смертность, средняя
  3. Физические способности

    Документ
    Физическая подготовленность человека характеризуется степенью развития основных физических качеств – силы, выносливости, гибкости, быстроты, ловкости и координации.
  4. Физические качества футболиста

    Анализ
    Отличительными особенностями современного футбола является возросшая интенсивность игры и жесткая атлетическая борьба по всему полю. Эти особенности являются следствием не только рационализации техники и тактики, но прежде всего более
  5. Физические упражнения для школьников с отклонением в состоянии здоровья (специальные медицинские группы)

    Документ
    Очень важно своевременно выявить детей, имеющих отклонения в состоянии здоровья, которые еще не носят необратимый характер, но снижают физическую работоспособность, задерживают развитие организма.
  6. Физическая культура. 11 класс

    Документ
    3. Порядок составления комплекса упражнений утренней гимнастики с учетом вашей медицинской группы (основной, подготовительной, специальной). Составить и продемонстрировать свой комплекс утренней гимнастики.

Другие похожие документы..