Проверка текущих и остаточных знаний студентов по дисциплине "Физическая химия"

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 

Федеральное государственное бюджетное 

образовательное учреждение высшего образования 

«Казанский национальный исследовательский 

технологический университет» 

 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 

ПРОВЕРКА ТЕКУЩИХ И ОСТАТОЧНЫХ  
ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ ПО ДИСЦИПЛИНЕ  

«ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ» 

 

Учебно-методическое пособие 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Казань 

Издательство КНИТУ 

2018 

УДК 541.127
ББК Г542я7

П78

 

 Печатается по решению редакционно-издательского совета  

Казанского национального исследовательского технологического университета 

 

Рецензенты: 

д-р пед. наук С. И. Гильманшина 
д-р хим. наук, доц. В. Э. Семенов 

 

 
 
 

П78

Авторы: Г. В. Булидорова, С. В. Шилова, 
Л. А. Альметкина, Ю. Г. Галяметдинов 
Проверка  текущих и остаточных знаний студентов по 
дисциплине 
«Физическая 
химия»: 
учебно-методическое 

пособие / Г. В. Булидорова [и др.]; Минобрнауки России, 
Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 
2018. – 144 с.

ISBN 978-5-7882-2451-0

 
Содержит краткую теоретическую часть и базу тестовых заданий 

по основным разделам дисциплины «Физическая химия» для проверки 
текущих и остаточных знаний. 

Предназначено для бакалавров направления подготовки 18.03.01 

«Химическая технология».  

Подготовлено на кафедре физической и коллоидной химии. 
 

 
 
 

ISBN 978-5-7882-2451-0
© Булидорова Г. В., Шилова С. В., 

Альметкина Л. А., Галяметдинов Ю. Г., 2018

© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2018

УДК 541.127
ББК Г542я7

ВВЕДЕНИЕ 

 

Закон «Об образовании в Российской Федерации» (№ 273 от 

29.12.2012 г.) устанавливает, что управление системой образования 
включает в себя проведение мониторинга в системе образования 
(статья 2, часть 4, п. 89). Мониторинг – это систематическое 
стандартизированное наблюдение, в том числе за качеством 
образования и динамикой изменений его результатов. В связи с этим в 
ФГБОУ ВО «КНИТУ» разрабатывается и внедряется система 
контроля качества подготовки выпускников. В основу ее положена 
проверка остаточных знаний. Она является важной составляющей 
образовательного процесса. 

Основные цели контроля остаточных знаний: 
- качественная и объективная оценка учебных достижений 

обучающихся; 

- анализ качества основных образовательных программ (ООП)  

и основных профессиональных образовательных программ (ОПОП); 

- повышение качества подготовки выпускников. 
Контроль 
остаточных 
знаний 
проводится 
по 
истечении 

определенного времени (не менее шести месяцев) после сдачи зачета 
или экзамена по соответствующей дисциплине. Минимальное 
количество студентов, участвующих в проверке остаточных знаний по 
одной дисциплине, должно составлять не менее 2/3 от численного 
состава курса (группы).  

Вопросы 
для 
контроля 
остаточных 
знаний 
позволяют 

обучающимся и преподавателю адекватно оценить уровень усвоения 
материала и выделить темы, которые требует более тщательной 
подготовки. В случае низких результатов проверки остаточных знаний 
преподавателю следует провести анализ и выявить наиболее трудные 
для усвоения вопросы и темы с целью более детального их 
рассмотрения, 
внести 
необходимые 
корректировки 
в 
рабочие 

программы 
дисциплин, 
методические 
материалы, 
содержание 

лекционных, лабораторных и практических занятий. 

Тестирование как современная и перспективная форма контроля 

остаточных 
знаний 
нашло 
широкое 
применение 
на 
кафедре 

Физической и коллоидной химии ФГБОУ ВО «КНИТУ». В течение 
нескольких лет на кафедре проводится тестирование обучающихся по 
всем преподаваемым дисциплинам. В этой области накоплен 
значительный опыт.  

Данное учебно-методическое пособие содержит базу тестовых 

заданий по основным разделам дисциплины «Физическая химия» и 
предназначено для проверки текущих и остаточных знаний бакалавров 
технологического профиля всех форм обучения.  

Содержание тестов отвечает требованиям ФГОС ВО и рабочим 

программам дисциплины «Физическая химия» и охватывает все 
разделы и темы курса. 

Учебно-методическое 
пособие 
включает 
краткую 

теоретическую часть и набор тестовых вопросов и задач по каждой из 
четырех тем курса «Физическая химия».  

В первой теме рассмотрены основные понятия и законы 

химической 
термодинамики, 
приведены 
формулы 
для 

термохимических расчетов, введены основные понятия, рассмотрено 
влияние внешних условий на состояние равновесия.  

Во второй теме «Фазовые равновесия – основные понятия и 

законы» рассмотрены законы фазовых переходов и фазовых 
равновесий, обсуждены различные виды фазовых диаграмм. Подробно 
описаны отличия идеальных растворов от реальных и разобраны 
коллигативные свойства растворов.  

В теме «Химическая кинетика» обсуждаются такие базовые 

понятия, как скорость реакции, молекулярность и порядок реакции. 
Приведены 
уравнения 
для 
констант 
скоростей 
и 
времен 

полупревращений 
реакций 
различных 
порядков. 
Обсуждены 

особенности реакций нулевого, первого, второго (в том числе для 
случая неравенства исходных концентраций) и третьего порядков. 
Приведены и проанализированы различные методы определения 
порядка и константы скорости элементарных реакций. Рассмотрены 
основные критерии сложных реакций. Дана информация о временном 
и концентрационном порядках реакции и возможных причинах их 
несовпадения. Проанализированы причины влияния температуры на 
скорость химической реакции и представлены математические 
зависимости скорости реакции от температуры.  

В четвертой теме «Электрохимия» уделено внимание основным 

понятиям электрохимии, теории Аррениуса, приводятся уравнения 
Оствальда, Кольрауша, Нернста. Рассматриваются произведение 
растворимости и рН растворов.  

Учебно-методическое 
пособие 
завершается 
набором 

многовариантных задач (по 20 вариантов для каждого параграфа) для 

самостоятельной работы студентов и примером тестового задания, 
состоящего из 13 вопросов. 

Проверка 
остаточных 
знаний 
проводится 
в 
форме 

компьютерного тестирования в среде 
Moodle или 
в форме 

письменного тестирования. Каждому из студентов предлагается 
индивидуальный 
тест 
(или 
перечень 
вопросов), 
отражающих 

содержание обязательного минимума дисциплины «Физическая 
химия». На выполнение теста отводится 45 минут. Тест-задания для 
каждого студента имеют одинаковый уровень трудности. Оценка 
основывается на обязательном минимуме требований к знаниям, 
умениям и навыков студентов. 

Отдельные вопросы из тестов, разработанных в данном учебно-

методическом пособии, могут быть использованы также при текущем 
контроле студентов и при итоговой оценке знаний по окончании 
изучения дисциплины. 

5

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИЧЕСКОЙ 

ТЕРМОДИНАМИКИ 

 

1.1. Терминология 

 

Объект изучения термодинамики называется термодинамической 

системой (или просто системой). Этим термином обозначают реально 
или мысленно отделенную от всего окружающего (от внешней среды) 
группу тел или отдельное тело. Термодинамические системы могут 
быть открытыми и закрытыми. Если система обменивается с 
окружающей средой и энергией, и веществом, то она называется 
открытой. Примеры открытых систем – люди, животные, растения, 
водоемы и пр. Закрытые системы делятся на неизолированные и 
изолированные. Неизолированные системы не обмениваются с 
окружающей средой веществом, но обмениваются энергией. Пример — 
герметично упакованные продукты (бутылки с газированной водой, 
пакеты с чипсами). Изолированные системы не обмениваются ни 
веществом, ни энергией. Такие системы в природе практически не 
встречаются, однако к ним можно с небольшим допущением отнести 
термос или кабину космического корабля. 

Величины, 
которые 
количественно 
описывают 

термодинамическое 
состояние 
системы, 
называют 

термодинамическими переменными. Их разделяют на параметры 
(или независимые переменные) и функции. Термодинамические 
параметры – это такие свойства системы, как химический состав, 
концентрации компонентов, масса, плотность, температура, давление и 
др. Термодинамическими параметрами состояния называются такие 
параметры, изменение которых в каком-либо процессе не зависит от 
пути процесса, а зависит только от начального и конечного состояния 
системы. Любое изменение хотя бы одного из термодинамических 
параметров 
изменяет 
состояние 
системы, 
возникает 

термодинамический 
процесс. 
Если 
процесс 
сопровождается 

изменением химического состава системы, то такой процесс называют 
реакцией.  

1.2. Газы 

 

Число атомов (молекул) в одном моле газа при нормальных 

условиях (один моль занимает объем 22,4 л) называют числом 
Авогадро NA. Приближенно NA = 61023.  

Уравнение 
состояния 
идеального 
газа 
(Клапейрона–

Менделеева):  

PV = RT,       = m/M,   

 

где m – масса газа; М – молярная масса;  – число моль (количество) 
вещества; R – универсальная газовая постоянная, в единицах 
системы СИ равна 8,314 Дж/моль∙град. 
 

Уравнение состояния реального газа Ван-дер-Ваальса: 

 






RT
b
V
V
a
P




2
, 

 

где a и b – постоянные Ван-дер-Ваальса, зависящие от природы газа и 
не зависящие от температуры. Поправка b учитывает собственный 
объем молекул реального газа. Поправка а учитывает силы 
взаимодействия между молекулами. 

 

1.3. Внутренняя энергия, теплота и работа 

 
Внутренняя энергия U – сумма кинетической энергии 

движения всех частиц, составляющих систему (молекул, атомов, 
электронов…) и потенциальной энергии их взаимодействия. 

Если энергия системы изменяется в результате хаотического 

движения частиц, принято говорить, что происходит передача 
теплоты. Если энергия изменяется в результате согласованного и 
направленного движения частиц, то говорят, что совершается работа. 

Теплота Q считается положительной, если она подводится к 

системе из окружающей среды (эндотермический процесс), и 
отрицательной в противоположном случае (экзотермический процесс). 

Работа W считается положительной, если она совершается 

системой против внешних сил, и отрицательной, если работу 
совершает окружающая среда над системой. 

Работа 
расширения 
газа, 
совершающаяся 
в 
изобарных 

условиях, максимальна и равна  

 



1
2
V
V
Р
W


 = 

1
2
T
T
R

. 

 

При постоянной температуре работа расширения идеального 

газа равна 




1

2
ln V

V
RT
W

2

1
ln Р

Р
RT
. 

 

1.4. Теплоемкость 

 
Если в результате теплообмена телу передается некоторое 

количество теплоты, то внутренняя энергия тела и его температура 
изменяются.  

Теплоемкостью C системы называется отношение количества 

теплоты, подведенной к системе, к повышению температуры, которое 
при этом происходит.  

Количество теплоты Q, необходимое для нагревания 1 кг 

вещества на 1 К, называют удельной теплоемкостью Суд вещества.  

 

Суд = Q / (mΔT). 

 

Во 
многих 
случаях 
удобно 
использовать 
молярную 

теплоемкость Cм:  

Cм = M · Cуд, 

 

где M – молярная масса вещества. 

Теплоемкость газообразного вещества зависит от характера 

термодинамического процесса. Обычно рассматриваются два значения 
теплоемкости газов: CV – молярная теплоемкость в изохорном 
процессе (V = const) и CР – молярная теплоемкость в изобарном 
процессе (p = const). 

Формула Майера:  

 

СР = СV + R, 

 

dT
dU
СV 
;               
dT
dH
СР 
, 

 
где Н – энтальпия. 

 
 

В области от комнатных температур до примерно 1500 К 

зависимость теплоемкости от температуры для органических веществ 
выражается степенными рядами вида 

 

Cр = a + bT + cT2 + dT3; 

для неорганических 

Ср = а + bT + c/T2  + d/T3, 

 
где a, b, c, c, d, d – эмпирические коэффициенты, определенные из 
опыта и приводимые в справочнике. 

Количество теплоты, необходимое для нагревания некоторого 

количества вещества от температуры Т1 до температуры Т2, равно 
приближенно 



1
2

2

1

2

1

Т
Т
С
dT
С
СdT
Q

Т

Т

Т

Т










, 

точно: 

















3
1

3
2

2
1

2
2
1
2
3
2
Т
Т
с
Т
Т
b
Т
Т
а
Q

. 

 

где  – количество вещества (моль). 
 

1.5. Первый закон термодинамики 

 

Первый закон термодинамики – один из фундаментальных и 

абсолютных законов физики. Существует несколько формулировок 
первого закона термодинамики: 

 
Энергия не исчезает и не возникает; она лишь переходит из 

одного вида в другой всегда в одних и тех же количественных 
соотношениях. 

 
Общий запас энергии изолированной системы постоянен. 

 
Невозможен вечный двигатель первого рода – то есть 

машина, совершающая работу без соответствующей затраты энергии.  

 
Теплота, подведенная к системе, расходуется на увеличение 

внутренней энергии системы и работу системы против внешних сил. 

Последняя формулировка дает математическую форму записи 

Первого закона: 

Q = ∆U + W. 

1.6. Термохимия 

 

Энтальпия Н: 

Н = U + РV. 

 

Для изобарного процесса 

 

QР = dН. 

 

Различия 
между 
внутренней 
энергией 
и 
энтальпией 

существенны для газов, а для конденсированных фаз этим различием 
можно пренебречь.  

H = U + RT, 

 

где  – изменение числа молей газообразных веществ в результате 
физического процесса или химической реакции. 

Закон Гесса: тепловой эффект реакции не зависит от числа и 

вида промежуточных стадий, а определяется только химической 
природой и физическими свойствами участников реакции. 

Тепловой эффект химической реакции – количество теплоты, 

которое поглощается или выделяется в химическом процессе, если: 

- единственным видом работы в системе является работа 

расширения; 

- процесс идет либо при V = const, либо при Р = const;  
- соблюдается условие равенства температур исходных веществ 

и продуктов реакции.  

Все 
величины, 
относящиеся 
к 
стандартному 
состоянию  

(Р0 = 1 атм), обозначают верхним индексом 0: 

0
P
С ;   Н0. 

Теплотой образования называется изменение энтальпии в 

реакции образования одного моля данного вещества из простых 
веществ 
при 
стандартных 
условиях. 
Теплота 
образования 

обозначается индексом «f». 

Простым веществом называют вещество, состоящее из атомов 

одного химического элемента. При определении теплоты образования 
простые вещества рассматриваются в том агрегатном состоянии и в 
той кристаллической модификации, в которых они наиболее 
устойчивы при стандартных условиях. Исключением является фосфор. 
Теплота образования простых веществ принимается равной нулю.