Методические рекомендации и указания по изучению дисциплины «Теоретические основы химической технологии неорганических веществ»


Скачать 132.75 Kb.
НазваниеМетодические рекомендации и указания по изучению дисциплины «Теоретические основы химической технологии неорганических веществ»
Дата публикации13.06.2014
Размер132.75 Kb.
ТипМетодические рекомендации
referatdb.ru > Химия > Методические рекомендации

Титульный лист методических рекомендаций и указаний, методических рекомендаций, методических указаний





Форма

Ф СО ПГУ 7.18.3/40


Министерство образования и науки Республики Казахстана
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
Кафедра химии и химических технологий

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И УКАЗАНИЯ

по изучению дисциплины
«Теоретические основы химической технологии неорганических веществ»
для студентов специальности

5В072000 Химическая технология неорганических веществ

Павлодар




Лист утверждения методических рекомендаций и указаний, методических рекомендаций, методических указаний






Форма

Ф СО ПГУ 7.18.3/41


УТВЕРЖДАЮ

Проректор по УР

___________ Н. Э.Пфейфер

«___»_____________201_ г.

Составитель: доцент, к.х.н. ____________ Масакбаева С.Р.
Кафедра химии и химических технологий
^ Методические рекомендации и указания

по изучению дисциплины
«Теоретические основы химической технологии неорганических веществ»
для студентов специальности 5В072000 Химическая технология неорганических веществ
Рекомендовано на заседании кафедры

«____»____ 201__ г., протокол №___
Заведующий кафедрой____________________ К. Х. Жапаргазинова
^

Одобрено УМС ФХТиЕ


«___» ________201___ г., протокол № ___
Председатель УМС ________ Р. Ж. Нургожин «___» _____201___ г.
Одобрено ОПиМОУП:

Начальник ОПиМОУП __________ А. А. Варакута «___» _____201__г
Одобрена учебно-методическим советом университета

«_____»______________20__г. Протокол №____

^ Тема 1 Введение

Теоретические основы существующих технологий производства неорганических веществ. Проблемы комплексного использования природных сырьевых материалов, улучшения качества продуктов, увеличения объема их выпуска, переработки и утилизации отходов производства. Возможные пути решения проблемных вопросов технологии неорганических веществ.

Литература: [2], 426 - 493 стр.; [3], 215 - 236 стр.

Контрольные вопросы:

1. Что следует понимать под безотходной технологией?

2. На каких принципах строится безотходная технология?

3. Какие безотходные и малоотходные технологические процессы нужно внедрять при создании новых предприятий и реконструкции действующих производств черной и цветной металлургии?

4. Какие безотходные технологии необходимо внедрять в химической и нефтеперерабатывающей промышленности?

5. Какие БОТ необходимо внедрять в энергетической отрасли?

6. Приведите примеры безотходных технологий.

7. Основные направления по внедрению БОТ в горной промышленности.

8. Основные направления по внедрению БОТ в металлургии.

9. Какие БОТ необходимо внедрять в химической и нефтеперерабатывающей промышленности?
^ Тема 2 Термодинамический анализ обратимых и необратимых процессов.

Термодинамические параметры систем. Уравнения состояния. Энтропия как критерий равновесия и самопроизвольности процессов. Связь энтропии и термодинамических параметров. Общие условия равновесия. Термодинамические потенциалы. Характеристические функции.

Приближенные методы расчета теплоемкостей, теплот образования и сгорания химических соединений: метод Капустинского; метод тепловых поправок; сравнительные методы расчета Карапетьянца; уравнение Коновалова и т.д. Вычисление энтропии. Расчет изменения энергии Гиббса химической реакции. Методика составления тепловых балансов химического процесса в изотермических и адиабатных условиях.

Литература: [2], 203 - 337 стр.; [3], 42 - 56 стр.; [8], 216 -246 стр.

Контрольные вопросы:

1. Напишите уравнения Больцмана?

2. Какие обстоятельство учитываются при расчете общего изменения энтропии сложной изолированной системы?

3. Какую работу совершает газ в изотермическом процессе, если теплота больше нуля?

4. Что необходимо учитывать при расчете теплового баланса?

5. Что является характеристикой макросостояния, микросостоянии вещества?

6. Дайте определения понятиям теплоемкость, теплота сгорания и теплота образования.

7. Что является методом определения теплоемкости индивидуальных веществ?

8.Формулировка закона Дебая.

9. Каким методом осуществляется теоретический расчет теплоемкости веществ?

10. Какие формулы теплоемкости используют для расчета энтропии и энтальпии вещества?

11. Какие методы являются наиболее эффективными при расчете теплоты образования веществ?
^ Тема 3 Химическое равновесие в сложных системах

Константы химического равновесия. Методы расчета констант химического равновесия для гомогенных и гетерогенных реакций. Факторы влияющие на состояние равновесия: температура, давление, исходные соотношения между реагентами. Реальные степени приближения к равновесию.

Литература: [2], 127 – 165, 182 - 203 стр.; [3], 58 - 92 стр.; [8], 158 - 216 стр.

Контрольные вопросы:

1. Константа равновесия – это …

2. Какие существуют способы выражения константы равновесия?

3. Что называют положением химического равновесия

3. Какие величины можно рассчитать знаю константу равновесия?

4. По какой формуле рассчитывается стандартная константа равновесия?

5. Назовите основные характеристики константы равновесия реакций в гетерогенных системах

6. Каким образом константа равновесия влияет на изменение энергии Гиббса?

7. Как связаны константа равновесия и константа скорости реакции?

8. Назовите основные методы расчета константы равновесия

9. В чем суть энтропийного расчета изменения энергии Гиббса и константы равновесия реакции
^ Тема 4 Термодинамика газожидкостных превращений

Реальные газы. Уравнения состояния реальных газов и смесей. Критическое состояние вещества. Параметры, характеризующие критическое состояние. Изменение состояния реального газа. Сжимаемость газов. Коэффициенты сжимаемости. Летучесть. Влияние давления и температуры. Расчет свойств газов на основании экспериментальных данных.

Туманообразование. Условия образования тумана. Конденсация паров в объеме газа. Седиментация и агрегация тумана.

Литература: [2], 127 – 182, стр.; [3], 92 - 116 стр.; [8], 45 - 66 стр.

^ Контрольные вопросы:

1 Основные газовые законы: закон Авогадро и следствия из него, законы Гей – Люссака, Шарля, Бойля – Мариотта.

2 Уравнения состояния реальных газов и смесей.

3 Уравнение Менделеева – Клапейрона. Приведение газа к нормальным условиям.

4 Изменение состояния реального газа.

5 Сжимаемость газов.

6 Коэффициенты сжимаемости.

7 Влияние давления и температуры.
^ Тема 5 Термодинамика получения низких температур

Классификация методов получения низких температур. Изоэнтальпийное расширение газа. Дифференциальный и интегральный дроссельный эффекты. Изоэнтропийное расширение газа с отдачей внешней работы. Термодинамические диаграммы. Криогенные циклы, их классификация. Идеальный цикл сжижения газа. Теоретически минимальная работа сжижения газа. Реальные циклы глубококго охлаждения.

Литература: [2], 185 – 208 стр.; [3], 96 – 162 стр.; [8], 126 - 165 стр.

Контрольные вопросы:

1. Способы получения низких температур?

2. Как теплоту передают рабочему веществу?

3. Что происходит при переходе вещества из жидкой фазы в пар?

4. От чего зависят теплота парообразования и температура кипения?

5. Что такое дросселирование?

6. Как процесс расширения происходит при постоянной энтальпии?

7. Когда дроссельный эффект считается положительным?

8. Когда эффект дросселирования называется интегральным?

9. Где происходит расширение газа в адиабатическом расширении?

10. На чем основано действие термоэлектрического охлаждающего устройства?

11. Где осуществляется термоэлектрический эффект?
Тема 6 Термодинамика растворов

Развитие представлений о природе реальных растворов. Межмолекулярное взаимодействие в растворах. Разбавленные растворы. Концентрированные растворы электролитов. Физико-химические и термодинамические параметры растворов. Способы выражения концентраций. Парциальные и относительные парциальные величины. Активность компонентов растворов. Зависимость термодинамических функций от состава раствора. Уравнения Гиббса-Дюгема.

Растворение вещества в воде. Теплота растворения. Смешение растворов, теплота смешения растворов. Термодинамика пересыщенных растворов. Физическая сущность пересыщения. Особенности равновесия в системах насыщенный раствор-раствор. Термодинамика равновесия системы пар-раствор. Закон Рауля-Генри. Законы Гиббса-Коновалова. Влияние давления на растворимость.

Литература: [2], 318 - 389 стр.; [3], 56 - 146 стр.; [8], 216 -246 стр.

^ Контрольные вопросы:

1) Что может произойти при попадании какого-либо вещества в воду?

2) Какие виды растворения вы знаете?

3) Что такое гидратная оболочка?

4) По какому механизму происходит растворение NaCl в воде?

5) Дайте определения насыщенным, ненасыщенным, пересыщенным растворам.

6) В бинарной системе, образующей идеальный раствор при любом соотношении компонентов, максимальная энтропия смешения достигается при мольной доле второго компонента (…).

7) Зависимость объема водного раствора NaOH от моляльности щелочи m при температуре 2000С имеет минимум при m = 1,2 моль/кг. Объем раствора, содержащего 1,2 моль NaOH и 1 кг воды при указанной температуре равен 998,7 см3. Определите парциальный мольный объем воды в данном растворе.
(Ответ выразите в см3/моль и округлите до ближайшего целого числа).
^ Тема 7 Статика и термодинамика гетерогенных систем

Свойства кристаллов и их систематика. Изоморфизм. Полиморфизм. Смешанные кристаллы и твердые растворы. Структура реальных ионных кристаллов. Дефекты в кристаллах, их влияние на свойства веществ.

Термодинамическая оценка твердофазных взаимодействий. Термодинамические параметры важнейших твердофазных реакций. Структурные и фазовые превращения твердых тел при высоких давлениях.

Литература: [2], 203 - 337 стр.; [3], 42 - 56 стр.; [8], 216 -246 стр.

Контрольные вопросы:

1. Что называется диаграммой плавкости?

2. Изобразите диаграмму плавкости системы, которой компоненты не образуют химических соединений (например Sb-Pb при P=const)

3. Какой вид плавления называется конгруэнтным плавлением?

4. Поясните диаграмму плавкости системы, компоненты которой образуют химическое соединение плавящееся конгруэнтно (например Mg-Pb при P=const)

5. Как выглядит диаграмма плавкости системыесли компоненты А и В образуют несколько химических соединений, плавящихся конгруэнтно?

6. Какой вид плавления называется инконгруэнтным?

7. Какая фаза кристаллизуется из расплавов при охлаждении систем, обладающих неограниченной растворимостью компонентов в жидком и ограниченной растворимостью в твердом состояниях?

8. Напишите уравнение Клапейрона-Клаузиуса

для равновесия:

а) кристаллы ↔жидкость;

б) жидкость ↔ пар

^ Тема 8 Фазовые равновесия в многокомпонентных системах. Графические методы анализа и расчетов.

Равновесие гетерогенных систем. Правило фаз. Способы выражения концентраций. Классификация фазовых диаграмм. Методы расчета по фазовым диаграммам.

Двухкомпонентные системы. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем политерма-полибара. Поля кристаллизации. Правила соединительной прямой и рычага. Кривые растворимости и плавкости с явными и скрытыми максимумами. Процессы нагревания и охлаждения, растворения и кристаллизации, испарения.

Трехкомпонентные системы. Диаграммы состояния трехкомпонентных систем политерма, изобара, изотерма. Объемы и поля кристаллизации. Эвтоника. Изображение состава систем. Диаграммы растворимости систем, в которых образуются кристаллогидраты, конгруэнтно и инконгруэнтно растворяющиеся соли. Процессы растворения, испарения, кристаллизации.

Четырехкомпонентные системы. Типы четырехкомпонентных систем: простая система и взаимная пара солей. Центральная и ортогональная проекции изотермы. Солевые и водные проекции изотермы. Объемы и поля кристаллизации. Процессы растворения, испарения, кристаллизации.

Литература: [2], 122 - 194 стр.; [3], 68 - 152 стр.; [8], 64 - 96 стр.

Контрольные вопросы:

1. Равновесие между различными фазам называется..

2. Что называется степенью свободы?

3. Чем определяется число компонентов?

4. Какие диаграммы имеют наибольшее практическое значение?

5. В каком виде записывается правило фаз для однокомпонентных систем?

6. Посредствам чего описывается фазовое равновесие?

7. Чему гласит правило фаз Гиббса?

8. Какое значение принимает правило фаз при постоянстве одного из параметров системы?

9. Что называют «фигуративной точкой»?

10. С помощью какого уравнения можно рассчитать число компонентов системы?

11. Раскройте физический смысл термодинамической степени свободы.

12. Сформулируйте правило фаз и раскройте его физический смысл
^ Тема 9 Кинетические закономерности в технологии неорганических веществ

Кинетика сложных химических процессов обратимых, параллельных, последовательных. Стадии протекания сложных реакций. Лимитирующая стадия. Расчет скоростей реакций и протекания процессов. Влияние температуры и давления на скорость реакций.

Кинетические закономерности процессов абсорбции неподвижными жидкостями. Физическая и химическая абсорбция перемешиваемыми жидкостями для необратимых и обратимых реакций. Особенности кинетики химических реакций, протекающих в потоке. Кинетика ионообменных процессов.

Кинетические закономерности процессов физического и химического растворения. Влияние температуры, дисперсности фаз, диффузионных факторов.

Элементы теории кристаллизации. Предкристаллизация. Образование зародышей в гомогенном растворе и гетерогенной системе. Влияние физико-химических свойств вещества, пересыщения, температуры, примесей и других факторов на образование центров кристаллизации. Современные теории роста кристаллов. Влияние температуры, пересыщения, примесей, перемешивания.

Теория твердофазного взаимодействия. Взаимодействие точечных дефектов в кристаллах. Влияние дефектов нестехиометрии на твердофазные реакции. Влияние неравновесных дефектов на скорость и механизм твердофазного взаимодействия. Механизм твердофазных превращений без изменения состава. Структурная классификация полиморфных превращений. Превращения первого и второго рода. Монотропные и энантиотропные превращения. Инициирование и предотвращение фазовых превращений без изменения состава.

Особенности кинетики твердофазных реакций. Кинетика твердофазных реакций в полидисперсных системах, реакций лимитируемых на границе раздела фаз. Энергия активации твердофазных реакций. Природа активного состояния твердых фаз. Активирование твердых фаз изменением их химической и термической предыстории, введением добавок. Механическое активирование исходных реагентов и реагирующих смесей.

Литература: [2], 202 - 256 стр.; [3], 64 - 121 стр.; [8],202 - 254стр.

Контрольные вопросы:

1. В каком случае определяется условная вариантность системы С усл?

2. Каковы условия фазового равновесия в многофазной системе?

3. Что называется константой фазового равновесия? Напишите формулу, дайте пояснения.
^ Тема 10 Катализ в технологии неорганических веществ

Применение каталитического метода ускорения химических превращений в технологии неорганических веществ. Виды катализа. Гомогенный катализ. Гетерогенный катализ. Механизм гетерогенного катализа. Лимитирующие стадии катализа. Кинетика гетерогенных каталитических реакций. Влияние температуры, давления, концентрации реагентов на скорость гетерогенно-каталитических реакций. Каталитические яды, механизм их действия, роль в изменении активности катализатора.

Теоретические предпосылки подбора и приготовления катализаторов. Основные физико-химические характеристики промышленных катализаторов.

Литература: [2], 127 – 165, 182 - 203 стр.; [3], 102 - 141 стр.; [8], 216 - 246 стр.

Контрольные вопросы:

1. Сравните понятия гомогенной и гетерогенной систем.

2. Что называется гетерогенной системой?

3. Приведите примеры гомогенных и гетерогенных систем.

4. Что называется фазой и компонентом? Приведите классификацию гетерогенных систем по количеству фаз и компонентов.

5. Какие фазы называются конденсированными?
^ Тема 11 Общие принципы совершенствования химико-технологических процессов в технологии неорганических веществ

Оценка достоверности исходных физико-химических и технологических данных. Технологические и физико-химические предпосылки совершенствования производств технологии неорганических веществ. Методы оптимизации химико-технологических процессов.

Литература: [2], 182 - 203 стр.; [3], 166 - 202 стр.; [8], 89 - 165 стр.

Контрольные вопросы:

1. Что изучает химическая технология?

2. На каких науках базируется химическая технология?

3. Что такое химическая концепция?

4. Для чего составляется химическая концепция?

5. Что берётся за основу при составлении химической концепции?

6. Дайте определение понятию основное сырьё.

7. Дайте определение понятию вспомогательное сырьё.

8. Что такое химико-технологический процесс?

9. Назовите основные виды отдельных процессов и операций, которые выделяют в ХТП.

10. С чем в первую очередь связан значительный прогресс в химической технологии?

Литература

^

Основная литература



1 Ахметов Т.Г. Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 2003г.

2 Бретшнайдер С., Кавецкий В. Общие основы химической технологии. – Л. : Химия, 1973г.

3 Мухленов И.П. Общая химическая технология (в 2-х частях). - М.: Высшая школа, 1991г.

4 Мельников Е.Я. Технология неорганических веществ и минеральных удобрений.

5 Позин М. Е. Технология минеральных солей . – Л.: Химия, 1974г.

6 Позин М. Е. Технология минеральных удобрений. –М.: Химия, 1983г

7 Позин М.Е. «Руководство к практическим занятиям по технологии неорганических веществ» Л.: Химия, 1983г.
Дополнительная литература
8 Бесков С.Д. Техно – химические расчеты. – М. : Всшая школа, 1962

9 А.Г. Касаткин, Основные процессы и аппараты химической технологии, М.; Химия,1973г.

10 Кутепов А.М и др., Общая химическая технология, М., Высшая школа, 1985г.

11 Позин М. Е. «Расчеты по технологии неорганических веществ» Л., 1977г.

12 Соколовский А.А., Унанянц Т.П. Краткий справочник по минеральным удобрениям. – М.: Химия, 1977г.




Похожие рефераты:

Методические рекомендации и указания к изучению дисциплины «Теоретические...
Титульный лист методических рекомендаций и указаний, методических рекомендаций, методических указаний
Методические рекомендации и указания к изучению дисциплины «Коллоидная химия»
В072000 «Химическая технология неорганических веществ», 5В072100 «Химическая технология органических веществ»
6М072000 – Химическая технология неорганических веществ
Особенности химической технологии как науки. Основные этапы развития химической технологии
Методические рекомендации по изучению дисциплины
«Прикладная механика» для специальности: 5B072000 «Химическая технология неорганических веществ»
Методические рекомендации по изучению дисциплины
«Химический количественный анализ» для специальности 5В072000 «Химическая технология неорганических веществ»
Методические указания к изучению дисциплины Форма
В072000 – Химическая технология неорганических веществ и 5В072100- химическая технология органических веществ
Методические рекомендации и указания к изучению дисциплины «Основы технологии цемента»
Тема 2 Исходные материалы для производства портландцемента, их химический состав и физические свойства
Методические указания Форма ф со пгу 18. 2/05 Министерство образования...
«Теоретические основы технологии органических веществ» для студентов специальности
Методические рекомендации и указания по изучению дисциплины «Основы...
В090100 – Организация перевозок, движения и эксплуатация транспорта; 5В071300 – Транспорт, транспортная техника и технологии
Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине «экспертиза...
Определение токсичных катионов, анионов и токсичных неорганических веществ методом лабораторных исследований

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
referatdb.ru
referatdb.ru
Рефераты ДатаБаза