Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

Основы химической физики: лабораторный практикум

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Московский физико-технический институт (государственный университет)»
«УТВЕРЖДАЮ»
Проректор по учебной и методической работе
Д.А. Зубцов
Рабочая программа дисциплины (модуля)
по дисциплине: Основы химической физики: лабораторный практикум
по направлению: Прикладные математика и физика (бакалавриат)
профиль подготовки: Химическая физика и свойства наноструктур
факультет: молекулярной и химической физики
кафедра: молекулярной и биологической физики
курс: 2
квалификация: бакалавр
Семестры, формы промежуточной аттестации:
4(Весенний) - Дифференцированный зачет
5(Осенний) - Дифференцированный зачет
Аудиторных часов: 128 всего, в том числе:
лекции: 0 час.
практические (семинарские) занятия: 0 час.
лабораторные занятия: 128 час.
Самостоятельная работа: 16 час.
Всего часов: 144, всего зач. ед.: 4
Программу составили:
Ю.Н. Козлов, канд. хим. наук, доцент, доцент
А.Д. Калашников, канд. физ.-мат. наук, доцент
Программа обсуждена на заседании кафедры
10 июля 2015 г.
СОГЛАСОВАНО:
Заведующий кафедрой И.А. Попов
Декан факультета молекулярной и химической физики
Начальник учебного управления И.Р. Гарайшина
1. Цели и задачи
Цель дисциплины
Цель дисциплины состоит в ознакомлении обучающихся с основами химической термодинамики и химической кинетики в сфере наукоемких технологий и их практическая подготовка к дальнейшей самостоятельной работе в области энергетики, физики живых систем, материаловедении, технологии наноматериалов.
Задачи дисциплины
- ознакомление обучающихся с предметом, принципами, методами и моделями химической физики;
- приобретение обучающимися практических умений и навыков в области исследований молекулярных систем;
- оказание консультаций и помощи обучающимся в проведении их собственных экспериментальных исследований.
2. Место дисциплины (модуля) в структуре образовательной программы
Данная дисциплина относится к вариативной части образовательной программы.
Дисциплина «Основы химической физики: лабораторный практикум» базируется на дисциплинах:
Введение в математический анализ;
Экология;
Общая физика: лабораторный практикум;
Информатика;
Общая физика: термодинамика и молекулярная физика;
Общая физика: оптика;
Кратные интегралы и теория поля;
Общая физика: механика;
Общая физика: электричество и магнетизм;
Многомерный анализ, интегралы и ряды;
Гармонический анализ;
Общая физика: квантовая физика.
Дисциплина «Основы химической физики: лабораторный практикум» предшествует изучению дисциплин:
Физические методы исследований;
Физические методы исследований: лабораторный практикум;
Методы исследования макромолекул;
Основы молекулярной спектроскопии.
3. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю), соотнесенных с планируемыми результатами освоения образовательной программы
Освоение дисциплины направлено на формирование следующих общекультурных, общепрофессиональных и профессиональных компетенций:
способность использовать основы философских знаний для формирования мировозренченской позиции (ОК-1);
способность работать в коллективе, толерантно воспринимая социальные, этнические, конфессиональные и культурные различия (ОК-6);
способность к самоорганизации и самообразованию (ОК-7);
способность решать стандартные задачи профессиональной деятельности на основе информационной и библиографической культуры с применением информационно-коммуникационных технологий и  с учетом основных требований информационной безопасности (ОПК-1);
способность применять теорию и методы математики для построения качественных и количественных моделей объектов и процессов в естественнонаучной сфере деятельности (ОПК-2);
способность понимать ключевые аспекты и концепции в области их специализации (ОПК-3);
способность применять полученные знания для анализа систем, процессов и методов (ОПК-4);
способность логически точно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь, формулировать свою точку зрения, владением навыками ведения научной и общекультурной дискуссий (ОПК-5);
способность планировать и проводить научные эксперименты (в избранной предметной области) и (или) теоретические (аналитические и имитационные) исследования (ПК-1);
способность анализировать полученные в ходе научно-исследовательской работы данные и делать научные выводы (заключения) (ПК-2);
способность выбирать и применять подходящее оборудование, инструменты и методы исследований для решения задач в избранной предметной области (ПК-3);
способность критически оценивать применимость применяемых методик и методов (ПК-4);
способность понимать принципы составления проектов работ в избранной области и экономические аспекты проектной деятельности (ПК-5);
способность понимать и применять методологии проектирования (ПК-6);
способность демонстрировать осведомленность в сфере проектного менеджмента и бизнеса, знание и понимание влияния рисков и изменяющихся условий (ПК-7).
В результате освоения дисциплины обучающиеся должны
знать:
-фундаментальные понятия, законы и теории химической термодинамики и кинетики;
-численные значения мировых констант и основных величин, употребляемых в химической физике;
-основные термодинамические потенциалы и их физический смысл;
-условия термодинамического равновесия, в т.ч. фазового, химического;
-законы действующих масс и действующих поверхностей.
уметь:
-абстрагироваться от несущественных влияний при моделировании реальных физических ситуаций;
-делать выводы из сопоставлений результатов теории и эксперимента;
-производить численные оценки;
-делать качественные выводы при переходе к предельным условиям в рассматриваемых задачах и проблемах;
-видеть физическую суть технических задач;
-планировать проведение сложного эксперимента;
-получить наилучшие значения измеряемых величин и правильно оценить степень достоверности полученных результатов;
-выяснить источники погрешностей выполненных измерений;
-пользоваться справочной литературой для поиска необходимых физико-химических данных и понятий.
владеть:
-навыками самостоятельной работы в лаборатории на сложном экспериментальном оборудовании;
-навыками освоения больших объемов информации;
-культурой постановки и анализа физических задач;
-методами составления и решения кинетических уравнения химических систем;
-навыками грамотной обработки результатов эксперимента и сопоставления их с теоретическими значениями и табличными данными.
4. Содержание дисциплины (модуля), структурированное по темам (разделам) с указанием отведенного на них количества академических часов и видов учебных занятий
4.1. Разделы дисциплины (модуля) и трудоемкости по видам учебных занятий
             
Тема (раздел) дисциплины Виды учебных занятий, включая самостоятельную работу
Лекции Практич. (семинар.) задания Лаборат. работы Задания, курсовые работы Самост. работа
1 Определение тепловых эффектов химических реакций.     12   1
2 Фазовые равновесия I рода.     14   1
3 Адсорбция.     16   1
4 Формальная кинетика.     10   1
5 Химические равновесия в газовой фазе.     16   1
6 Химические равновесия в растворах.     10   1
7 Кинетика мономолекулярного распада сложной молекулы.     14   1
8 Бимолекулярные реакции в растворе.     14   1
9 Кинетика сложных реакций.     12   1
10 Моделирование кинетики цепных реакций.     10   7
Итого часов     128   16
Подготовка к экзамену 0 час.
Общая трудоёмкость 144 час., 4 зач.ед.
             
4.2. Содержание дисциплины (модуля), структурированное по темам (разделам)
Семестр: 4 (Весенний)
1. Определение тепловых эффектов химических реакций.
Определение тепловых эффектов химических реакций.
2. Фазовые равновесия I рода.
Фазовые равновесия I рода.
3. Адсорбция.
Адсорбция.
4. Формальная кинетика.
Формальная кинетика (коллоквиум).
5. Химические равновесия в газовой фазе.
Химические равновесия в газовой фазе.
Семестр: 5 (Осенний)
6. Химические равновесия в растворах.
Химические равновесия в растворах.
7. Кинетика мономолекулярного распада сложной молекулы.
Кинетика мономолекулярного распада сложной молекулы.
8. Бимолекулярные реакции в растворе.
Бимолекулярные реакции в растворе.
9. Кинетика сложных реакций.
Кинетика сложных реакций.
10. Моделирование кинетики цепных реакций.
Моделирование кинетики цепных реакций.
5. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине (модулю)
Перечень экспериментальных установок и оборудования:
1. Химическая термодинамика. Работа №3. Термохимия. Термистор, пресс-таблетер, установка для сжигания таблеток, компьютер
2. Химическая термодинамика. Работа №20. Измерение изотермы адсорбации газа на твердой поверхности. Стеклянная установка, вакуумметр ВТ – 3б вакуумметр – 1 кГс/см2, вакуумносос RV 5/2A, весы торсионные
3. Химическая термодинамика. Работа коэффициент активности. pH – метр pH-150, иономер Эксперт 002
4. Химическая термодинамика. Работа №2. Равновесие между фазами. Установка по автор. Свидетельству SU 1026024A, ультратермостат UTU – 2. Вакуумметр деформационный – 1 кГс/см2
5. Химическая термодинамика. Работа №8. Термодинамика растворов. смеси жидкостей. Установка по автор. Свидетельству SU 1026024A, ультратермостат UTU-2. Микрофотоколориметр МКМФ-1.
6. Химическая термодинамика. Работа 3А. Закон Гесса. Теплоты образования солей и их гидратов. Калориметр Эксперт-001 (pH-метр-иономер), спектрофотометр СФ-46, фотоколориметр KF – 77, лаб. весы
7. Химическая термодинамика. Работа №29. Изучение равновесия диссоциации N2O4 в газовой фазе. Колориметр КФК-2, термостат UTU - 2
8. Химическая термодинамика. Работа №12. Измерение константы диссоциации слабых электролитов. Ультратермостат UTU – 2, измеритель LCR E7-11, стеклянная ячейка
9. Химическая термодинамика. Работа №13. Кислотно-основные равновесия. Спектрофотометр Spectromom-361, ультратермостат UTU-2
11. Химическая термодинамика. Определение теплоты адсобции. Хроматограф Цвет-800, компьютер, гелий 40л
12. Химическая кинетика. Работа №25. Опредление прочности химических связей кинетическим методом. Установка по автор. свидетельству SU 1026024A
13. Химическая кинетика. Работа №26. Изучение жидкофазных реакций окисления хемилюм. методом. Установка окисл. -.восстанов. катализа, компьютер, спектрофотометр DR – 5000 Hoch Lange, термостат UT – 2/77
14. Химическая кинетика. Работа №6. Кинетика разложения хлористого этила. Вакуумметр ВТ-3, потенциометр КСП-4, прибор комбин. цифровой Щ 4313, стекл. установка.
15. Химическая кинетика. Работы 1, 2, 2А. Компьютерный класс. Кинетика цепных неразветвленных реакции водорода и хлора. Кинетика цепных разветвленных реакций водород аи кислорода. Адиабатический тепловой взрыв.
16. Химическая кинетика. Работа № 23. Радикально-цепные реакции жидкофазного окисления. Стеклянная установка, магнитная мешалка, термостат UTU -4.
17. Химическая кинетика. Работа № 5. Флуоресценция. Флуоримет ЭФ-3МФ.
18. Химическая кинетика. Компьютерная работа №1. Моделирование кинетики цепных неразветвленных реакций.
19. Химическая кинетика. Компьютерная работа №2. Моделирование кинетики цепных разветвленных реакций.
6. Перечень основной и дополнительной литературы, необходимой для освоения дисциплины (модуля)
Основная литература
1. Пригожин И., Дефэй Р. Химическая термодинамика. 2-е изд. Пер. с англ. — М.: Бином, 2010. — 533 с.
2. Щеголев И.Ф. Элементы статистической механики, термодинамики и кинетики, 2-е изд., испр. — Долгопрудный: Интеллект, 2008. — 208 с.
3. Буданов В. В., Ломова Т. Н., Рыбкин В. В. Химическая кинетика. Учебн. пос. — СПб.: Лань, 2014. — 288 с.
4. Уманский С.Я. Теория элементарных химических реакций. — Долгопрудный: Интеллект, 2009. — 408 с.
5. Чоркендорф И, Наймантмведрайт Х. Современный катализ и химическая кинетика, 2 изд., пер. с англ. — Долгопрудный: Интеллект, 2013. — 504 с.
6. Тиноко И., Зауэр К., Вэнг Дж., Паглиси Дж. Физическая химия. Принципы и применение в биологических науках. Пер. с англ. — М.: Техносфера, 2005. — 744 с.
Дополнительная литература
1. Герасимов Я.И., Древинг В.П., Еремин Е.Н.. Киселев А.В., Лебедев В.П., Панченков Г.М., Шлыгин А.И. Курс физической химии. Т.1. — М.-Л.: Химия, 1964.
2. Герасимов Я.И., Древинг В.П., Еремин Е.Н.. Киселев А.В., Лебедев В.П., Панченков Г.М., Шлыгин А.И. Курс физической химии. Т.2. — М.-Л.: Химия, 1973.
3. Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика. Изд. 3-е, перераб. и доп. — М.: Химия, 1975. — 584 с.
4. Мелвин-Хьюз Э.А. Физическая химия. Книга 1. Пер. с англ. — М.: Издательство иностранной литературы, 1962. — 519 с.
5. Мелвин-Хьюз Э.А. Физическая химия. Книга 2. Пер. с англ. — М.: Издательство иностранной литературы, 1962. — 628 с.
6. Полторак О.М. Термодинамика в физической химии. — М.: Высшая школа, 1991. — 319 с.
7. Физическая химия. Теоретическое и практическое руководство. Под ред. Никольского Б.П. — Л.: Химия, 1987. — 880 с.
8. Хачкурузов Г.А. Основы общей и химической термодинамики. — М.: Высшая Школа, 1979. — 271 с.
9. Жуховицкий А.А., Шварцман Л.А. Физическая химия. — М.: Металлургия, 1968. — 520 с.
10. Шляпинтох В.Я., Замараев К.И., Пурмаль А.П. Химическая термодинамика. — М.: МФТИ, 1975. — 280 с.
11. Эткинс П. Физическая химия. Т.1. Пер. с англ. — М.: Мир, 1980.— 580 с.
12. Эткинс П. Физическая химия. Т.2. Пер. с англ. — М.: Мир, 1980.— 584 с.
13. Леенсон И.А. Как и почему происходят химические реакции. Элементы химической термодинамики и кинетики. — Долгопрудный: Интеллект, 2010. — 224 с.
14. Пурмаль А.П. А, Б, В… химической кинетики. — М.: Академкнига, 2004. — 277 с.
15. Веденеев В.И., Лебедев Я.С., Энтелис С.Г. Лекции по химической кинетике (Вводный курс). — М.: МФТИ, 1974. — 292 с.
16. Денисов Е.Т., Саркисов О.М., Лихтенштейн Г.И. Химическая кинетика. Учебник для вузов. — М.: Химия, 2000. — 568 с.
17. Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики. Учебник для химических факультетов университетов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1984. — 463 с.
18. Уманский С.Я. Теория элементарного акта химического превращения в газе. — М.: ХимФак МГУ, 2000. — 286 с.
7. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы обучающихся по дисциплине (модулю)
1. Захаров И.В., Никитаев А.Т., Простов В.Н., Пурмаль А.П. Химическая термодинамика (задачи, примеры,задания). Учебное пособие. 3-е изд., испр. и доп. — М.: МФТИ. — 2007, 128 с.
2. Пурмаль А.П., Простов В.Н., Козлов Ю.Н. Химическая кинетика (задачи, примеры,задания). Учебное пособие. 2-е изд., испр. и доп. — М.: МФТИ. — 2009, 194 с.
3. Фазовые равновесия. Изучение зависимости давления насыщенного пара жидкости от температуры. Сост. И.В. Захаров. — М.: МФТИ, 1989.
4. Определение теплот сгорания органических соединений. Сост. В.Н. Простов, Д.А. Зубцов, Ж.И. Зубцова, В.А. Яворский. — М.: МФТИ, 2012.
5. Определение стандартных теплот образования солей с помощью калориметрического метода. Сост. А.П. Богданов, А.Д. Калашников. — М.: МФТИ, 2009.
6. Равновесие в растворах слабых электролитов. Сост. К.С. Казанский. — М.: МФТИ, 1990.
7. Измерение теплоты адсорбции предельных углеводородов на газовом аналитическом хроматографе. Сост. А.П. Богданов, Д.А. Зубцов, Ж.И. Зубцова, А.Д. Калашников. — М.: МФТИ, 2012.
8. Изучение равновесия диссоциации N2O4 в газовой фазе спектрофотометрическим методом. Сост. К.С. Казанский. — М.: МФТИ, 2001.
9. Активность и коэффициент активности. Сост. А.П. Богданов, А.А. Гавричков. — М.: МФТИ, 2009.
10. Химическое равновесие термических реакций диссоциации и синтеза в молекулярных газах. Сост. И.А. Кириллов, В.Н. Щеглов. — М.: МФТИ, 2009.
11. Бимолекулярные реакции. Кинетика омыления этилацетата. Сост. И.В. Захаров — М.: МФТИ, 1991.
12. Кинетика персульфатного окисления иодид-иона. Сост. К.С. Казанский. — М.: МФТИ, 2001.
13. Мономолекулярные реакции. Кинетика термического разложения хлористого этила. Сост. А.М. Чайкин, И.В. Захаров. — М.: МФТИ, 1991.
14. Изучение кинетики фотохимических реакций. Сост. А.П. Богданов. — М.: МФТИ, 2001.
8. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет", необходимых для освоения дисциплины (модуля)
1. http://mipt.ru/dmcp/student/files/chmoph/lections/
2. http://mipt.ru/dmcp/student/files/chmoph/seminars/
3. http://mipt.ru/dmcp/student/files/chmoph/practicum/
4. http://ocw.mit.edu/courses/chemistry/5-60-thermodynamics-kinetics-spring-2008/video-lectures/
5. http://puccini.che.pitt.edu/~karlj/Classes/CHE2101/
6. http://www.uni-kiel.de/phc/temps/vorlesung/PC-3.pdf
9.  Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине (модулю), включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем (при необходимости)
Не предусмотрено.
10. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
Студент, изучающий дисциплину, должен с одной стороны, овладеть общим понятийным аппаратом, а с другой стороны, должен научиться применять теоретические знания на практике.
В результате изучения дисциплины студент должен знать основные определения дисциплины, уметь применять полученные знания для решения различных  задач.
Успешное освоение курса требует:
– посещения всех занятий, предусмотренных учебным планом по дисциплине;
– ведения конспекта занятий;
– напряжённой самостоятельной работы студента.
Самостоятельная работа включает в себя:
– чтение рекомендованной литературы;
– проработку учебного материала, подготовку ответов на вопросы, предназначенных для самостоятельного изучения;
– решение задач, предлагаемых студентам на занятиях;
– подготовку к выполнению заданий текущей и промежуточной аттестации.
Показателем владения материалом служит умение без конспекта отвечать на вопросы по темам дисциплины.
Важно добиться понимания изучаемого материала, а не механического его запоминания. При затруднении изучения отдельных тем, вопросов, следует обращаться за консультациями преподавателю.
Возможен промежуточный контроль знаний студентов в виде решения задач в соответствии с тематикой занятий.
11. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации по итогам обучения
Приложение
ПРИЛОЖЕНИЕ
ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ
ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ОБУЧАЮЩИХСЯ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
по направлению: Прикладные математика и физика (бакалавриат)
профиль подготовки: Химическая физика и свойства наноструктур
факультет: молекулярной и химической физики
кафедра (название): молекулярной и биологической физики
курс: 2
квалификация: бакалавр
Семестры, формы промежуточной аттестации:
4(Весенний) - Дифференцированный зачет
5(Осенний) - Дифференцированный зачет
Разработчики:
Ю.Н. Козлов , канд. хим. наук, доцент, доцент
А.Д. Калашников , канд. физ.-мат. наук, доцент
1. Компетенции, формируемые в процессе изучения дисциплины
Освоение дисциплины направлено на формирование у обучающегося следующих общекультурных (ОК), общепрофессиональных (ОПК) и профессиональных (ПК) компетенций:
способность использовать основы философских знаний для формирования мировозренченской позиции (ОК-1);
способность работать в коллективе, толерантно воспринимая социальные, этнические, конфессиональные и культурные различия (ОК-6);
способность к самоорганизации и самообразованию (ОК-7);
способность решать стандартные задачи профессиональной деятельности на основе информационной и библиографической культуры с применением информационно-коммуникационных технологий и  с учетом основных требований информационной безопасности (ОПК-1);
способность применять теорию и методы математики для построения качественных и количественных моделей объектов и процессов в естественнонаучной сфере деятельности (ОПК-2);
способность понимать ключевые аспекты и концепции в области их специализации (ОПК-3);
способность применять полученные знания для анализа систем, процессов и методов (ОПК-4);
способность логически точно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь, формулировать свою точку зрения, владением навыками ведения научной и общекультурной дискуссий (ОПК-5);
способность планировать и проводить научные эксперименты (в избранной предметной области) и (или) теоретические (аналитические и имитационные) исследования (ПК-1);
способность анализировать полученные в ходе научно-исследовательской работы данные и делать научные выводы (заключения) (ПК-2);
способность выбирать и применять подходящее оборудование, инструменты и методы исследований для решения задач в избранной предметной области (ПК-3);
способность критически оценивать применимость применяемых методик и методов (ПК-4);
способность понимать принципы составления проектов работ в избранной области и экономические аспекты проектной деятельности (ПК-5);
способность понимать и применять методологии проектирования (ПК-6);
способность демонстрировать осведомленность в сфере проектного менеджмента и бизнеса, знание и понимание влияния рисков и изменяющихся условий (ПК-7).
2. Показатели оценивания компетенций
В результате изучения дисциплины «Основы химической физики: лабораторный практикум» обучающийся должен:
знать:
-фундаментальные понятия, законы и теории химической термодинамики и кинетики;
-численные значения мировых констант и основных величин, употребляемых в химической физике;
-основные термодинамические потенциалы и их физический смысл;
-условия термодинамического равновесия, в т.ч. фазового, химического;
-законы действующих масс и действующих поверхностей.
уметь:
-абстрагироваться от несущественных влияний при моделировании реальных физических ситуаций;
-делать выводы из сопоставлений результатов теории и эксперимента;
-производить численные оценки;
-делать качественные выводы при переходе к предельным условиям в рассматриваемых задачах и проблемах;
-видеть физическую суть технических задач;
-планировать проведение сложного эксперимента;
-получить наилучшие значения измеряемых величин и правильно оценить степень достоверности полученных результатов;
-выяснить источники погрешностей выполненных измерений;
-пользоваться справочной литературой для поиска необходимых физико-химических данных и понятий.
владеть:
-навыками самостоятельной работы в лаборатории на сложном экспериментальном оборудовании;
-навыками освоения больших объемов информации;
-культурой постановки и анализа физических задач;
-методами составления и решения кинетических уравнения химических систем;
-навыками грамотной обработки результатов эксперимента и сопоставления их с теоретическими значениями и табличными данными.
3. Перечень типовых контрольных заданий, используемых для оценки знаний, умений, навыков
Промежуточная аттестация по дисциплине «Основы химической физики: лабораторный практикум» осуществляется в форме экзамена (зачета). Экзамен (зачет) проводится в письменной (устной) форме.
Примеры задач, предлагаемых на самостоятельных и экзаменационных работах для решения обучающимися:
Для широкого температурного интервала (от 298 К до нескольких тысяч градусов) схематически нарисуйте график зависимости DrН0 = f(T) для реакции
СН3ОСН3(Г)  Û   СН4 (Г)  +  СО (Г)  +  Н2 (Г).
Получите выражение для частной производной (дF/дV)T как функции параметров состояния p, V, Т системы.
В растворе может идти реакция А + 2В Û  С. При переходе от неравновесного состояния с [A0] = 1 M, [B0] = 2M, [C0] = 0 к равновесному степень превращения А равна 0.4. Рассчитайте величину константы равновесия KC.
Домашние задания, предлагаемые для самостоятельного решения обучающимся.
Задание 1
Расчет максимальных температуры и давления адиабатической реагирующей системы
Для дициана С2N2 ∆fH0298 = +345 кДж/моль. Берется горючая смесь состава С2N2 : О2 = 1:1, в которой после поджига протекает реакция
С2N2 + О2 Û 2CO + N2 .
Температурная зависимость теплоемкости продуктов сгорания описывается полиномами: СP(СО) = 28.4 + 4.1 ∙ 10–3 ∙Т – 4.6 . 104/ Т 2 [Дж/(моль•К)], СP(N2) = 27.9 + 4.3∙10–3 ∙ Т [Дж/(моль•К)].
Адиабатическая бомба при давлении Р0 заполняется горючей смесью, разбавленной гелием PHe/Pг.с. = β. Рассчитать величины максимальной температуры и максимального давления взрыва для приведенных в таблице смесей:
№ 1 2 3 4 5 6 7 8
Р0 , атм 1.0 0.8 0.6 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
β 2 2 2 2 4 6 8 10
Задание 2
Расчет равновесного состава и температуры химической системы с одной реакцией
Рассчитать температуру Т1, при которой степень диссоциации вещества  Х  будет  равна  α  при  общем  давлении равновесной смеси 1 атм. Построить график зависимости степени диссоциации от Р в диапазоне от 0,1 атм до 10 атм при Т1. Рассчитать степень диссоциации при Р = 1 атм, Т2 = 0.5 Т1 и Т3 = 1.5 Т1 и прокомментировать характер зависимости степени диссоциации от давления и температуры.
Для расчета предлагаются следующие равновесия:
1. SO3  ®  SO2 + 1/2 O2,              6. N2O4  ®  2 NO2,
2. COCl2  ®  CO + Cl2, 7. NO2  ®  NO + 1/2 O2,
3. PCl5  ®  PCl3 + Cl2,              8. NOCl  ®  NO + 1/2 Cl2,
4. CO2  ®  CO + 1/2 O2, 9. Н2S  ®  H2 + 1/2 S2,
5. H2О  ®  Н2 + 1/2 О2,              10. NH3  ® 1/2 N2 + 3/2 H2.
Задание 3.
Расчет предэкспоненциального множителя константы скорости и оценка энергии активации заданной реакции
На основании молекулярно-физических свойств реагентов и основных положений теории активных соударений и теории переходного состояния рассчитать значения предэкспоненциального множителя и стерического фактора константы скорости реакции. Расчет выполнить для температур Т1, Т2, Т3 в интервале 298−3000 К. Сравнить значения стерического фактора с его значением, определённым по приближённой формуле. Температуры и реакция задаются преподавателем. В том случае, когда это возможно, оценить энергию активации реакции.
Набор реакций для задания :
1. Н + О2 ® ОН + О, 19. O + HOCl ® OH + ClO,
2. Н + О3 ® ОН + О2, 20. O + HCHO ® OH + HCO,
3. Н + Н2О ® ОН + Н2, 21. O + CH4 ® OH + CH3,
4. Н + Н2О2 ® НО2 + Н2, 22. O + CH3COH ® CH3CO + OH,
5. Н + СО2 ® НСО + О, 23. OH + H2 ® H2O + H,
6. Н + N2O ® NH + NO, 24. OH + OH ® H2 + O2,
7. H + CH2O ® H2 + HCO, 25. OH + Cl2 ® HOCl + Cl,
8. N + O2 ® NO + O, 26. OH + HOCl ® H2O + ClO,
9. N + OH ® NO + H, 27. OH + NH3 ® H2O + NH2,
10. N + NO ® N2 + O, 28. OH + CH4 ® CH3 + H2O,
11. N + NO2 ® NO + NO, 29. Cl + H2O2 ® HCl + HO2,
12. O + OH ® O2 + H, 30. HO2 + O3 ® OH + 2O2,
13. O + HCl ® OH + Cl, 31. NO + O3 ® NO2 + O2,
14. O + N2 ® NO + N, 32. NO2 + O3 ® NO3 + O2,
15. O + H2O ® OH + OH, 33. SO + O2 ® SO2 + O,
16. O + O3 ® O2 + O2, 34. SO + O3 ® SO2 + O2,
17. O + H2S ® OH + SH, 35. CH3 + H2 ® CH4 + H,
18. O + Cl2O ® ClO + ClO, 36. CH3 + O2 ® CH2O + OH.
Задание 4.
Кинетики сложных реакций: каталитических, индуцированных, цепных (решение набора задач из задачника [3])
Решить набор задач по кинетике сложных химических реакций одного из вариантов по указанию преподавателя:
Вариант 1:
Задачи   3.1.1;   3.1.7;   3.2.7;   3.3.8;   3.3.9;   3.4.1.
Вариант 2
Задачи   3.1.3;   3.1.10;   3.2.3;   3.3.7;   3.3.10;   3.4.3.
Вариант 3
Задачи   3.1.5;   3.1.8;   3.2.9;   3.3.5;   3.3.11;   3.4.5.
Вариант 4
Задачи   3.1.4;   3.1.9;   3.2.15;   3.3.4;   4.6.8;   3.4.7.
4. Критерии оценивания
Оценка отлично 10 баллов -  выставляется студенту, показавшему всесторонние, систематизированные, глубокие знания учебной программы дисциплины, проявляющему интерес к данной предметной области, продемонстрировавшему умение уверенно и творчески применять их на практике при решении конкретных задач, свободное и правильное обоснование принятых решений.
Оценка отлично 9 баллов - выставляется студенту, показавшему всесторонние, систематизированные, глубокие знания учебной программы дисциплины и умение уверенно применять их на практике при решении конкретных задач, свободное и правильное обоснование принятых решений.
Оценка отлично 8 баллов  - выставляется студенту, показавшему всесторонние, систематизированные, глубокие знания учебной программы дисциплины и умение уверенно применять их на практике при решении конкретных задач, правильное обоснование принятых решений, с некоторыми недочетами.
Оценка хорошо 7 баллов - выставляется студенту, если он твердо знает материал, грамотно и по существу излагает его, умеет применять полученные знания на практике, но недостаточно грамотно обосновывает полученные результаты.
Оценка хорошо 6 баллов - выставляется студенту, если он твердо знает материал, грамотно и по существу излагает его, умеет применять полученные знания на практике, но допускает в ответе или в решении задач некоторые неточности.
Оценка хорошо 5 баллов - выставляется студенту, если он в основном знает материал, грамотно  и по существу излагает его, умеет применять полученные знания на практике, но допускает в ответе или в решении задач достаточно большое количество неточностей.
Оценка удовлетворительно 4 балла  - выставляется студенту, показавшему фрагментарный, разрозненный характер знаний, недостаточно правильные формулировки базовых понятий, нарушения логической последовательности в изложении программного материала, но при этом он освоил основные разделы учебной программы, необходимые для дальнейшего обучения, и может применять полученные знания по образцу в стандартной ситуации.
Оценка удовлетворительно  3 балла - выставляется студенту, показавшему фрагментарный, разрозненный характер знаний, допускающему ошибки в формулировках базовых понятий, нарушения логической последовательности в изложении программного материала, слабо владеет основными разделами учебной программы, необходимыми для дальнейшего обучения и с трудом применяет полученные знания даже в стандартной ситуации.
Оценка неудовлетворительно 2 балла - выставляется студенту, который не знает большей части основного содержания учебной программы дисциплины, допускает грубые ошибки в формулировках основных принципов и не умеет использовать полученные знания при решении типовых задач.
Оценка неудовлетворительно 1 балл - выставляется студенту, который не знает основного содержания учебной программы дисциплины, допускает грубейшие ошибки в формулировках базовых понятий дисциплины и вообще не имеет навыков решения типовых практических задач.
5. Методические материалы, определяющие процедуры оценивания знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности
При проведении устного дифференцированного зачета обучающемуся предоставляется 30 минут на подготовку. Опрос обучающегося по билету на устном дифференцированном зачете  не должен превышать одного астрономического часа.
Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика