Методические указания и контрольные задания для учащихся заочников по специальности 2 48 01 35 «Переработка нефти и газа» Новополоцк (стр. 6 из 15)
Гальванические элементы. Элементы Якоби-Даниэля, Вестона. Электродвижущая сила гальванического элемента, ее измерение.
Концентрационные элементы. Диффузионный потенциал. Окислительно-восстановительные потенциалы. Потенциометрическое определение концентрации ионов водорода. Потенциометрическое титрование.
Электролиз растворов и расплавов электролитов. Законы Фарадея. Электрохимическая коррозия металлов. Способы защиты от нее.
Практическая работа № 7
Вычисление удельной и эквивалентной электропроводности, электродных потенциалов, электродвижущей силы гальванических элементов. Вычисления по законам Фарадея.
Методические указания к теме 1.6
Электрохимия – раздел физической химии, изучающий закономерности взаимопревращения электрической и химической энергии. Тема состоит из теории электропроводности растворов, описания устройства и работы гальванических элементов и теории электролиза.
Основное внимание следует обратить на раздел «Электролиз». Важно изучить химическую сущность процесса, знать законы электролиза Фарадея, уметь рассчитать массу вещества, необходимое время электролиза, силу тока и т.д. по объединенному закону Фарадея, знать практическое применение и перспективы электролиза. При изучении теории электропроводности важно научиться определять по величине электропроводности раствора степень электролитической диссоциации, константу диссоциации. Необходимо знать устройство и принцип работы гальванического элемента, метод расчета величин ЭДС.
Примерные решения задач к теме 1.6
Пример: Какие процессы протекают на электродах при электролизе раствора сульфата кальция? Какие вещества и в каком количестве выделяются на электродах при прохождении через раствор тока 3,6 а в течение 42 минут?
Вопросы для самоконтроля:
1. Объясните, в чем заключается различие между проводниками I и II рода.
2. Охарактеризуйте удельную электропроводность и приведите порядок ее определения.
3. Раскройте сущность закона Кольрауша.
4. Объясните связь между степенью диссоциации и эквивалентной электропроводностью.
5. Раскройте сущность закона разбавления Оствальда.
6. Опишите метод кондуктометрического титрования.
7. Дайте понятия об электродных потенциалах, стандартных и индикаторных электродах.
8. Приведите уравнение Нернста.
9. Объясните, каким образом построен ряд стандартных электродных потенциалов.
10. Дайте определение понятия «гальванический элемент».
11. Охарактеризуйте элементы Якоби-Даниэля и Вестона.
12. Опишите, как измеряют электродвижущую силу гальванического элемента.
13. Охарактеризуйте концентрационный и окислительно-восстановительный элементы.
14. Приведите порядок потенциометрического определения концентрации ионов водорода.
15. Охарактеризуйте метод потенциометрического титрования.
16. Охарактеризуйте процессы электролиза растворов и расплавов электролитов.
17. Сформулируйте законы Фарадея.
18. Объясните сущность процесса электрохимической коррозии.
19. Приведите способы защиты от коррозии.
Тема 1.7 Химическая кинетика и катализ
Скорость химической реакции. Гомогенная и гетерогенная система. Факторы, влияющие на скорость химической реакции. Закон действия масс. Константа скорости реакции, ее физический смысл. Классификация химических реакций. Кинетические уравнения реакций первого и второго порядка. Полупериод реакции.
Влияние температуры на скорость химической реакции. Правило Вант-Гоффа. Теория активации молекул. Активные молекулы. Методы активации. Энергия активации. Уравнение Аррениуса, его использование для определения константы скорости и энергии активации. Цепные реакции, их особенности. Работы Н.Н.Семенова и его школы. Механизм цепной реакции. Фотохимические и радиационно-химические процессы. Процессы, протекающие со взрывом. Определение оптимальных условий ведения химико-технологических процессов.
Методы определения порядка реакции.
Поверхностные явления и адсорбция. Особенности адсорбции на поверхности твердого тела, ее зависимость от различных факторов. Изотерма адсорбции Ленгмюра. Уравнения Фрейндлиха и Ленгмюра.
Катализ. Изменение величины энергии активации химической реакции. Особенности каталитических реакций. Гомогенные каталитические процессы. Теория промежуточных соединений Оствальда. Автокатализ. Гетерогенный катализ. Применение каталитических процессов в химической технологии.
Практическая работа № 8
Вычисление константы скорости химической реакции, температурного коэффициента, энергии активации.
Методические указания к теме 1.7
После изучения данной темы нужно знать, что скорость химической реакции – изменение количеств реагирующих веществ в единицу времени по реакционному объему аппарата и для ее увеличения необходимо:
1. Повысить температуру в зоне реакции, причем повышение ее на каждые 10 °С увеличивает скорость реакции в 2-4 раза.
2. Повысить давление в системе, если реагирующие вещества находятся в газообразном состоянии (закон действия масс).
3. Повысить концентрацию реагирующих веществ.
4. Ввести катализатор.
Под катализатором следует понимать вещество, ускоряющее химическую реакцию за счет проведения ее по пути с наименьшей энергией активации, т.е. по энергетически наиболее выгодному пути. Необходимо знать классификацию химических реакций по молекулярности и порядку, кинетические уравнения реакций I и II порядка.
Важно усвоить особенности каталитических процессов, знать теории гомо- и гетерогенного катализа, понимать механизм цепных реакций; поскольку в многотоннажной химической промышленности преобладающее большинство процессов происходит на катализаторе, нужно знать три стадии протекания каталитического процесса на твердом катализаторе и способы управления процессом в зависимости от лимитирующей стадии.
Нужно уметь показать, как в химической технологии применяются все более активные и экономичные катализаторы. Материал этих тем будет особенно необходим при изучении спецтехнологии.
Примерные решения задач к теме 1.7
Так как скорость и константа скорости реакции прямо пропорциональны, то скорость реакции при введении катализатора возрастает в 2089 раз.
Вопросы для самоконтроля:
1. Дайте определение понятия «скорость химической реакции».
2. Перечислите факторы, влияющие на скорость химической реакции.
3. Сформулируйте закон действия масс.
4. Раскройте физический смысл константы скорости реакции.
5. Приведите классификацию химических реакций.
6. Дайте понятие определения «полупериод реакции».
7. Сформулируйте правило Вант-Гоффа.
8. Объясните сущность теории активации молекул.
9. Дайте определение понятия «энергия активации».
10. Приведите уравнение Аррениуса и объясните, для чего оно используется?
11. Изложите особенности и механизм цепной реакции.
12. Охарактеризуйте фотохимические и радиационно-химические процессы и оптимальные условия ведения химико-технологических процессов.
13. Опишите методы определения порядка реакции.
14. Проанализируйте поверхностные явления и процесс адсорбции.
15. Изложите особенности адсорбции на поверхности твердого тела и объясните ее зависимость от различных факторов.
16. Объясните изотерму адсорбции Ленгмюра и уравнения Фрейндлиха и Ленгмюра.
17. Раскройте суть катализа и автокатализа.
18. Опишите особенности каталитических реакций.
19. Объясните суть теории промежуточных соединений Оствальда.
20. Объясните механизм гомогенного и гетерогенного катализа.
21. Объясните применение каталитических процессов в химической технологии.
Раздел 2. Основы коллоидной химии
Коллоидная химия – физическая химия дисперсных систем. Роль дисперсных систем в природе и технике.
Классификация дисперсных систем. Получение и очистка дисперсных систем.
Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем: броуновское движение; диффузия; осмотическое давление; агрегативная, седиментационная устойчивостью
Оптические свойства дисперсных систем: эффект Тиндаля-Фарадея, опалесценция, окраска.
Теория строения коллоидных частиц. Термодинамический и электрокинетический потенциалы. Изоэлектрическое состояние.
Электрокинетические явления в золях. Электрофорез. Электросмос.
Коагуляция. Коагулирующее действие различных факторов (изменение температуры и концентрации электролитов). Правило Шульце-Гарди. Порог коагуляции. Пептизация.
Микрогетерогенные системы. Эмульсии, их классификация, свойства, получение, значение. Эмульгаторы.
Суспензии, их получение, свойства, значение.
Пены, их получение, свойства, применение. Пенообразователи и пеногасители.
Аэрозоли, их классификация, свойства, применение. Взрывоопасность пыли. Разрушение аэрозолей.
Порошки, их свойства.
Практическая работа № 9
Составление формул мицелл гидрофильных золей. Вычисление величины электрокинетического потенциала коллоидных мицелл.