Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Новополоцкий государственный политехнический техникум»
Физическая и коллоидная химия
Методические указания и контрольные задания для учащихся – заочников по специальности 2 – 48 01 35 «Переработка нефти и газа»
Новополоцк
2009
Разработчик: О.Л.Пирог, преподаватель учреждения образования
«Новополоцкий государственный политехнический техникум»
Рассмотрено на заседании комиссии спецтехнологии и оборудования
СОДЕРЖАНИЕ
| 1. Пояснительная записка…………………………………………………. | 3 |
| 2. Общие методические рекомендации по изучению дисциплины и выполнению контрольных заданий………………………………………. | 4 |
| 3. Содержание предмета, методические указания к темам, примерные решения задач и вопросы для самоконтроля…………………………….. | 6 |
| 4. Контрольная работа (таблица вариантов)……………………………... | 49 |
| 5. Контрольные вопросы и задания………………………………………. | 51 |
| 6. Приложение……………………………………………………………… | 78 |
| 7. Литература……………………………………………………………….. | 84 |
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Настоящие методические указания и контрольные задания составлены на основании действующей типовой учебной программы, утвержденной Министерством образования Республики Беларусь 10.06.2008 г.
Программой предусматривается изучение учащимися основных законов физической и коллоидной химии применительно к получаемой специальности.
Дисциплина изучается в тесной связи с дисциплиной «Процессы и аппараты химических производств», является основой для изучения специальных дисциплин, непосредственно связанных с технологией химического производства, и базируется на знаниях, полученных при изучении математики, химии, физики.
В результате изучения дисциплины учащиеся
должны знать на уровне представления:
- физический смысл основных законов физической и коллоидной химии;
- области применения законов физической и коллоидной химии при управлении технологическими процессами на производстве;
знать на уровне понимания:
- молекулярно-кинетическую теорию агрегатных состояний вещества;
- основы термохимии, термодинамики, химической кинетики, катализа и электрохимии;
- учение о химическом равновесии, термодинамический принцип смещения равновесия;
- основы термодинамической теории и правило фаз Гиббса;
- классификацию, свойства дисперсных систем, их практическое использование;
- основы коллоидной химии;
уметь:
- использовать термодинамические характеристики при определении направления и условий протекания процессов;
- вычислять кинетические параметры химических процессов (находить константу скорости, энергию активации, составлять кинетические уравнения);
- выполнять расчеты по законам электрохимии, газовым законом.
ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ И ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ
Учебный план предусматривает 2-х часовые установочные занятия на III курсе, на которых преподаватель знакомит учащихся с содержанием курса, его значением, дает необходимые указания по самостоятельному изучению предмета и выполнению контрольных работ.
Лабораторно-экзаменационная сессия, в которую включена данная дисциплина, предусмотрена в I и II семестре III курса. Поэтому очень важно изучение дисциплины в межсезонный период самостоятельно с составлением конспекта по форме, предложенной преподавателем на установочной сессии. Наиболее важные и сложные разделы (по указанию преподавателя) должны быть законспектированы подробнее. Конспект поможет учащемуся в период подготовки к занятиям на лабораторно-экзаменационной сессии и к экзамену. Учащийся должен приступить к выполнению домашних контрольных работ после изучения необходимого материала по данным темам и составления по нему конспекта.
Учебный план предусматривает выполнение учащимися-заочниками по дисциплине «Физическая и коллоидная химия» двух домашних контрольных работ, шести практических работ и двух лабораторных работ.
В данном пособии контрольные задания разработаны на все установленные учебным планом контрольные работы и охватывают весь программный теоретический материал.
Первая контрольная работа выполняется учащимися после изучения тем 1.1-1.5 раздела I; вторая – тем 1.6-1.7 раздела I и разделов II и III. После изучения теоретического материала следует внимательно разобрать типовые решения с целью закрепления полученных знаний, затем выяснить, какие из необходимых к выполнению контрольных задач относятся к данной теме и решить их, пользуясь конкретным типовым решением. Целесообразно при решении задачи повторить соответствующий теоретический материал.
Каждый учащийся выполняет вариант задания, обозначенного двумя последними цифрами его шифра.
Контрольные работы должны быть аккуратно оформлены, в тетради должны быть широкие поля для замечаний рецензента, желательно оставлять несколько свободных строк после ответа на каждую задачу. Писать нужно четко и ясно. На первой странице указывается номер шифра и записываются номера задач в том порядке, в каком они стоят в контрольных работах.
Условие задачи записывается полностью, а затем дается подробное решение по типу приведенного в методике с приведением всех математических преобразований. Наличие примерных решений не исключает поиска учащимися самостоятельного пути решения, его необходимо только обосновать. На теоретические вопросы нужно дать точные ответы. При решении задач желательно придерживаться следующей системы:
1. Внимательно, не менее двух раз, прочтите условие задачи.
2. Уясните, что дано и что требуется узнать в данной задаче.
3. Уточните, чем предлагаемая задача отличается от данного в методике примерного решения.
4. Пользуясь учебником, повторите физическую сущность данных и определенных величин, уточните их единицы измерения.
5. Найдите в учебнике формулы, дающие зависимость между данными и искомыми величинами.
6. Приступая к выполнению, четко продумайте план решения задачи, не забывая при этом, что в условии иногда разные величины даны в разнородных единицах, их нужно всегда привести к однородным.
7. Получив ответ, укажите единицу измерения величины и попробуйте оценить правдоподобность результата.
После выполнения контрольной работы обязательно укажите литературу, которой Вы пользовались, наименование и год издания. Это позволит рецензенту дать Вам четкое указание, какие страницы или параграфы учебника нужно проработать повторно. Присланная Вами работа, даже с оценкой «зачтено», может иметь те или иные недостатки, отмеченные рецензией. Они должны быть исправлены и работа предъявлена преподавателю на сессии.
СОДЕРЖАНИЕ ПРЕДМЕТА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ТЕМАМ
ПРИМЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Введение
Цели, задачи и предмет дисциплины «Физическая и коллоидная химия», ее значение в подготовке специалистов. Основные этапы развития науки. Роль М.В. Ломоносова и современных ученых (Вант-Гофф, Рауль, Гесс, Гиббс, Клаузиус, Нернст, Больцман и др.) в развитии физической и коллоидной химии. Новые направления ее дальнейшего развития. Методы исследования, применяемые в физической и коллоидной химии.
Прикладное значение физической и коллоидной химии.
Раздел 1. Физическая химия
Тема 1.1 Молекулярно-кинетическая теория агрегатных состояний вещества
Агрегатные состояния вещества, их различие с точки зрения кинетической энергии. Плазменное состояние вещества.
Газообразное состояние. Газ как рабочее тело. Параметры состояния. Модель идеального газа. Газовые законы, их графическое выражение. Уравнение Клапейрона-Мендеелева. Универсальная газовая постоянная, ее физический смысл.
Реальные газы. Причины отклонения в поведении реальных газов от законов идеальных газов. Уравнение состояния реального газа Ван-дер-Ваальса. Изотерма реального газа.
Критическое состояние и критические параметры вещества. Газовые смеси. Состав смеси по массовым, объемным и молярным долям. Парциальное давление. Закон Дальтона.
Жидкое состояние вещества (общая характеристика, современные представления). Поверхностное натяжение, его зависимость от температуры. Вязкость жидкостей и газов. Значение вязкости и поверхностного натяжения для различных технологических процессов. Испарение и кипение жидкостей. Правило Трутона.
Твердое состояние вещества. Кристаллическое и аморфное состояние. Основные типы кристаллических решеток.
Практическая работа № 1
Проведение расчета параметров состояния идеальных и реальных газовых систем.
Лабораторная работа № 1
Определение вязкости жидкости.
Методические указания к теме 1.1
При изучении темы обратите особое внимание на основные допущения молекулярно-кинетическое теории газов, которые позволяют теоретические обосновать экспериментально найденные газовые законы.
Необходимо помнить следующие постоянные:
1. Нормальные условия: температура 0 °С или 273 К, давление 101325 Па.
2. Объем 1 киломоля газа в нормальных условиях 22,4 м3.
3. Газовая постоянная R = 8,314 · 103 Дж/кмоль·К
Эти величины, а также уравнение Менделеева-Клапейрона, используются в дальнейших темах курса, а также в спецтехнологии.
Запомните единицы измерения основных газовых параметров. Обратите особое внимание на необходимость всех физических величин в решениях задач в единицах СИ.