Программа курса «Общая химия»

Конкурсное испытание по направлениям подготовки 150400 МЕТАЛЛУРГИЯ, 151000
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ, 220400 УПРАВЛЕНИЕ В
ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ, 221700 СТАНДАРТИЗАЦИЯ И МЕТРОЛОГИЯ, 221400
УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ, 280700 ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, 100700
ТОРГОВОЕ
ДЕЛО,
261400
ТЕХНОЛОГИЯ
ХУДОЖЕСТВЕННОЙ
ОБРАБОТКИ
МЕТАЛЛОВ
.
Форма проведения вступительного испытания – собеседование.
В ходе экзамена абитуриенту предлагается ответить на три вопроса (по одному из каждой
части программы) в соответствии с программой аттестационных испытаний. Вопросы и
ответы протоколируются.
Продолжительность испытания – 60 минут.
Критерии выставления оценок:
- максимальное количество баллов – 100
- минимальное необходимое количество баллов – 40.
Часть 1 «Общая химия» и «Химия металлов»
Раздел 1. Введение. Основные законы и понятия химии
1.1. Химия как раздел естествознания. Значение химии как научной основы металлургии
и материаловедения. Основные законы химии. Закон сохранения материи. Закон
постоянства состава. Закон эквивалентов. Основные понятия химии - моль, атомная и
молекулярная массы, способы их определения.
Раздел 2. Термохимия. Скорость химических реакций и равновесие
2.1. Энергетика химических процессов. Тепловой эффект реакции. Термохимические
уравнения. Стандартная энтальпия образования химических соединений. Закон Гесса.
Основы термохимических расчетов.
2.2. Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость реакции. Закон
действующих масс. Обратимые химические процессы. Химическое равновесие.
Константа равновесия. Смещение равновесия. Принцип Ле Шателье, его значение для
оптимизации химико-металлургических процессов.
Раздел 3. Дисперсные системы. Растворы. Электролитическая диссоциация
3.1. Дисперсные системы. Классификация. Общие свойства растворов. Способы
выражения концентрации. Растворимость. Зависимость растворимости от природы
растворителя и растворенного вещества, температуры и давления. Закон распределения.
Экстракция. Растворы неэлектролитов. Закон Рауля. Криоскопия и эбулиоскопия.
3.2. Растворы электролитов. Теория электролитической диссоциации. Степень
диссоциации, ее зависимость от температуры и концентрации, способы определения.
Слабые электролиты. Константа электролитической диссоциации. Закон разбавления
Оствальда.
3.3. Ионное произведение воды. Водородный показатель. Гидролиз солей. Константа и
степень гидролиза. Влияние температуры и концентрации на степень гидролиза.
Смещение равновесия гидролиза. Формы гидролиза: простой, ступенчатый, полный.
Раздел 4. Свойтсва частиц. Строение атомов. Атомные характеристики.
4.1. Корпускулярно-волновые свойства материальных частиц. Квантово-механическая
природа атома. Квантовые числа. Атомные орбитали. Электронные уровни и подуровни.
Многоэлектронные атомы. Принцип минимума энергии. Принцип Паули. Правило
Хунда.
4.2. Электронное строение атомов элементов в связи с их положением в периодической
системе: s-, p-, d-, f-элементы. Структура периодической системы (периоды, группы,
подгруппы). Причина периодичности свойств элементов
4.3. Основные атомные характеристики элементов (атомный радиус, энергия ионизации,
сродство к электрону, электроотрицательность) и особенности их изменения в
периодической системе.
Раздел 5. Химическая связь и строение молекул
5.1. Основные типы химической связи: ковалентная, ионная, металлическая. Механизм
образования ковалентной связи. Основные характеристики ковалентной химической
связи. Структура молекул как следствие природы электронного строения атомов.
Гибридизация. Кратные связи.
5.2. Условия образования ионной связи. Энергия ионной кристаллической решетки.
Ненаправленность и ненасыщаемость ионной связи. Природа межионного
взаимодействия. Водородная связь.
Раздел 6. Окислительно-восстановительные реакции
6.1. Степень окисления. Природа окислительно-восстановительных процессов. Простые
и сложные вещества в качестве окислителей и восстановителей. Основные типы
окислительно-восстановительных реакций. Влияние концентрации, температуры и
среды на протекание окислительно-восстановительных реакций. Окислительновосстановительный эквивалент.
Раздел 7. Химия s- и p-элементов
7.1. Общая характеристика элементов VIIА подгруппы. Нахождение в природе,
получение и применение галогенов. Хлорная металлургия. Химические свойства
галогенов. Галогеноводороды, их получение и свойства. Кислородосодержащие кислоты
хлора.
7.2. Общая характеристика элементов VIА подгруппы. Нахождение в природе.
Сульфидные руды металлов. Свойства серы. Химические свойства сероводорода и
сульфидов. Оксиды. Кислородосодержащие кислоты серы. Серная кислота и ее соли.
7.3. Общая характеристика элементов VА подгруппы. Азот. Химические свойства азота.
Нитриды металлов. Аммиак, получение и свойства. Соли аммония. Кислородные
соединения азота. Азотная кислота и ее соли. Сурьма и висмут. Нахождение в природе,
получение и применение. Оксиды и гидроксиды. Соли сурьмы и висмута.
7.4. Общая характеристика элементов IV А подгруппы. Углерод. Оксиды углерода.
Угольная кислота и ее соли. Кремний и германий, нахождение в природе, получение и
применение. Силаны. Диоксид кремния. Кремниевая кислота и силикаты. Олово и
свинец. Нахождение в природе, получение и применение. Химические свойства олова и
свинца. Оксиды и гидроксиды. Соли олова и свинца.
7.5. Общая характеристика элементов IIIА подгруппы. Нахождение в природе,
получение, применение и свойства. Кислотно-основные свойства оксидов и
гидроксидов. Бор, нитрид и карбид бора. Использование соединений бора в технике
полупроводниковых и сверхтвердых материалов. Алюминий, использование алюминия
в технике.
Рекомендуемая литература
1. Глинка Н.Л. Общая химия. - М.: Химия, Интеграл, 2000
2. Коржуков Н.Г. Неорганическая химия./Под ред. Г.М.Курдюмова. – М.: МИСиС, 2001
3. Коржуков Н.Г. Общая и неорганическая химия./Под ред В.И.Деляна. – М.: МИСиС,
2004.
4. Богословский С.Ю., Титов Л.Г. Неорганическая химия. Лабораторный практикум./Под
ред. Г.М.Курдюмова.- М.: МИСиС, 1998
5. Коржуков Н.Г., Стаханова С.В. Неорганическая химия. Сборник задач./ Под ред.
Г.М.Курдюмова. М.:МИСиС, 1998.
6. Курдюмов Г.М., Тер-Акопян М.Н., Болотина О.А. и др. Неорганическая химия. Раздел:
Общая химия. Сборник экзаменационных задач. – М.: МИСиС, 2000.
7. Титов Л.Г., Чижова И.Н. Неорганическая химия. Сборник задач повышенной
трудности./Под ред. Г.М.Курдюмова. – М.: МИСиС, 2000.
Раздел 8. Направление окислительно-восстановительных процессов. Комплексные
соединения
8.1. Понятие об электродном потенциале. Водородный электрод. Стандартные
электродные потенциалы металлов и других окислительно-восстановительных систем.
8.2. Направление окислительно-восстановительных реакций. Зависимость электродного
потенциала от концентрации и температуры. Уравнение Нернста.
8.3. Основные положения координационной теории. Комплексообразователь, лиганды,
координационное число, комплексная частица. Номенклатура комплексных соединений.
8.4. Устойчивость комплексных соединений в водных растворах. Константа нестойкости
(образования). Двойные соли. Важнейшие типы комплексных соединений (аква-, ацидо-,
аммино-, гидроксокомплексы, хелаты).
8.5. Природа химической связи в комплексных соединениях Влияние типа гибридизации
орбиталей комплексообразователя на структуру и свойства комплексных частиц.
Раздел 9. Химия d- и f-элементов
9.1. Цинк, кадмий, ртуть. Общая характеристика элементов IIВ подгруппы. Нахождение в
природе, получение, применение и свойства. Оксиды и гидроксиды. Комплексные
соединения.
9.2. Медь, серебро, золото. Общая характеристика элементов IВ подгруппы. Оксиды и
гидроксиды. Комплексные соединения.
9.3. Общая характеристика элементов VIIIВ подгруппы. Железо, кобальта, никель.
Нахождение в природе, получение, применение и свойства.
9.4. Свойства железа. Нахождение в природе, получение, применение и свойства. Оксиды,
гидроксиды и соли железа, кобальта, никеля.
9.5. Важнейшие комплексные соединения железа, кобальта, никеля (цианокомплексы,
амминокомплексы, карбонилы, внутрикомплексные соединения), их применение в
металлургической практике.
9.6. Марганец, технеций, рений. Нахождение в природе, получение, применение и
свойства. Оксиды и гидроксиды марганца. Окислительно-восстановительные свойства
важнейших соединений марганца.
9.7. Хром, молибден, вольфрам. Общая характеристика элементов VIВ подгруппы.
Нахождение в природе, получение, применение и свойства. Оксиды и гидроксиды.
9.8. Хроматы и дихроматы. Изо- и гетерополисоединения. Окислительно-восстановительные свойства важнейших соединений хрома.
9.9. Ванадий, ниобий, тантал. Общая характеристика элементов
VВ подгруппы.
Нахождение в природе, получение, применение и свойства. Оксид ванадия (V) и ванадаты.
Соединения ванадия в низших степенях окисления.
9.10. Титан, цирконий, гафний. Общая характеристика элементов IVВ подгруппы.
Нахождение в природе, получение, применение и свойства. Диоксид титана. Важнейшие
соединения титана.
9.11. Общая характеристика элементов IIIВ подгруппы. Нахождение в природе,
получение, применение и свойства. Важнейшие соединения скандия, иттрия и лантана, их
использование в высокотемпературных сверхпроводниках.
9.12. Лантаноиды. Общая характеристика. Получение, применение и свойства. Оксиды,
гидроксиды и соли лантаноидов. Окислительные свойства церия (IV).
9.13. Актиноиды. Общая характеристика. Получение, применение и свойства. Оксиды,
гидроксиды и соли урана.
Рекомендуемая литература
1.Глинка Н.Л. Общая химия. - М.: Химия, Интеграл, 2000
2.Коржуков Н.Г. Неорганическая химия./Под ред. Г.М.Курдюмова. – М.: МИСиС, 2001
3.Коржуков Н.Г. Общая и неорганическая химия./Под ред В.И.Деляна. – М.: МИСиС,
2004.
4.Богословский С.Ю., Титов Л.Г. Неорганическая химия. Лабораторный практикум./Под
ред. Г.М.Курдюмова.- М.: МИСиС, 1998
5.Коржуков Н.Г., Стаханова С.В. Неорганическая химия. Сборник задач./ Под ред.
Г.М.Курдюмова. М.:МИСиС, 1998.
6.Курдюмов Г.М., Тер-Акопян М.Н., Болотина О.А. и др. Неорганическая химия. Раздел:
Общая химия. Сборник экзаменационных задач. – М.: МИСиС, 2000.
Часть 2 «Механика.
Молекулярная физика и термодинамика»
Раздел 1. Физические основы нерелятивистской механики /1а, 1б, 2б, 3б/
1.1. Введение. Механика материальной точки. Структура курса физики.
Физические основы нерелятивистской механики.
1.2. Кинематика материальной точки. Кинематика твердого тела.
1.3. Динамика материальной точки и поступательного движения твердого тела.
Инертность. Законы Ньютона. Виды сил в механике. Сила тяготения. Сила тяжести.
Реакция опоры и вес. Сила трения. Сила упругости и деформация твердых тел. Принцип
относительности Галилея и преобразования Галилея. Силы инерции при поступательном и
вращательном движении.
1.4. Динамика вращательного движения. Центр инерции. Основное уравнение динамики
вращательного движения абсолютно твердого тела. Момент инерции твердого тела.
Теорема Гюйгенса-Штейнера.
1.5. Законы сохранения и изменения импульса и момента импульса в механике. Системы
тел. Импульс материальной точки и системы материальных точек. Закон сохранения и
изменения импульса материальной точки и системы материальных точек. Движение тел
переменной массы. Закон сохранения момента импульса.
1.6. Работа и мощность в механике. Работа и мощность силы и момента сил. Механическая
работа и потенциальная энергия. Консервативные и диссипативные силы. Работа сил
потенциального поля на конечном перемещении и на замкнутом пути. Связь между
потенциальной энергией и силой.
1.7. Законы сохранения и превращения энергии. Кинематическая, потенциальная и полная
энергия механической системы. Закон сохранения и превращения энергии. Абсолютно
упругий и неупругий удары. Работа и энергия при вращательном движении. Плоское
движение. Кинетическая энергия при плоском движении.
Раздел 2. Механические колебания /1а, 1б, 2б, 3б/
2.1. Свободные механические колебания. Линейный гармонический осциллятор. Энергетика
ЛГО. Динамика ЛГО. Графическое представление колебаний. Плоские диаграммы.
Векторное представление колебаний (векторная диаграмма). Сложение колебаний.
2.2. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Затухающие колебания. Режимы
затухания. Параметры затухающих колебаний. Решение дифференциального уравнения
вынужденных колебаний (на примере пружинного маятника). Процесс установления
вынужденных незатухающих колебаний.
Раздел 3. Основы специальной теории относительности /1а, 1б, 3б/
3.1. Основы специальной теории относительности. Преобразования Лоренца.
Относительность одновременности. Относительность длины. Относительность промежутка
времени. Интервал. Преобразование скоростей. Релятивистское выражение для импульса.
Релятивистское выражение для массы. Релятивистское выражение для энергии. Взаимосвязь
энергии и импульса.
Рекомендуемая литература (основная и дополнительная)
а) Основная литература:
1а. Савельев И.В. Курс общей физики. Кн. 1. АСТ – Москва. 2006
2а. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Молекулярная физика. М. Наука 1979-687с.
3а. Иродов И.Е. Задачи по общей физике. М. Лань. 2006-416с.
4а. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. М. Наука 1990-67с.
5а. Физика. Раздел механика. Лабораторный практикум. М. МИСиС 1998-67с.
6а. Медников О.И., Пташинский В.В., Ушакова О.А. Физика. Сборник задач для домашних
заданий. Задания и методические указания. М. МИСиС 1998-95с.
7а. Физика. Раздел молекулярная физика и термодинамика. Лабораторный практикум. М.
МИСиС 1997-83с.
8а. Ахметчина Т.М., Богомолова Н.Г., Бузанов В.И., Докучаева В.А., Поволоцкая И.Г.,
Ушакова О.А. Физика. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика. Учебное пособие
для самостоятельной работы по решению задач. Под редакцией Ашмарина Г.М. М. МИСиС
2001-184с.
9а. Сборник контрольных вопросов и задач для самостоятельной работы студентов. Под
редакцией Ашмарина Г.М. М. МИСиС 2001-31с.
б) Дополнительная литература:
1б. Детлаф А.А., Яворский Б.М., Милковская Л.Б. Курс физики. Том 1. М. Высшая школа.
– 1977 – 375 с.
2б. Ч. Киттель, У. Найт, М. Рудерман Механика. Берклиевский курс физики. М. Лань 2002479с.
3б. Ю.А. Рахштадт, Н.В. Чечеткина Физика. Физические основы механики. Учебное
пособие М. МИСиС 2002-143с.
Часть 3 «Математический анализ»
Раздел 1. Предел и непрерывность функций одной переменной /1a,2a,4a/
1.1. Предмет математического анализа, его роль в изучении и создании математических
моделей. Математическая символика. Числовые множества.
1.2. Функции одной переменной и способы их задания. Числовые последовательности.
Предел числовой последовательности. Бесконечно малые и бесконечно большие числовые
последовательности и их свойства.
1.3. Свойства числовых последовательностей, имеющих предел.
1.4. Понятия предела и непрерывности функции в точке. Свойства функций, имеющих
предел.
sin x
ln( 1  x)
ex 1
 1
1.5. Замечательные пределы lim
, lim 1   , lim
, lim
и их следствия.
x 0
x 
x 0
x
x
x
 x  x 0
x
1.6. Бесконечно малые функции и их свойства. Классификация бесконечно малых
функций. Эквивалентные бесконечно малые функции и их свойства. Асимптотические
представления основных элементарных функций и их приложения к исследованию
поведения функции в окрестности точки и вычислению пределов. Бесконечно большие
функции.
1.7. Свойства функций, непрерывных в точке. Односторонние пределы. Поведение
функции в окрестности точки разрыва. Свойства функций, непрерывных на отрезке.
1.8. Асимптоты графика функции и методы их отыскания. Гиперболические функции.
Раздел 2. Дифференцируемые функции одной переменной и их свойства /1а,2а,4а/
2.1. Понятия дифференцируемости функции в точке, производной и дифференциала.
Производная и дифференциал, их геометрический и физический смысл. Связь
дифференцируемости и непрерывности. Уравнения касательной и нормали к графику
функции.
2.2. Правила дифференцирования. Таблица производных. Производные и дифференциалы
высших порядков.
2.3. Теоремы о среднем для дифференцируемых функций ( теоремы Ферма, Ролля,
Лагранжа, Коши).
Раздел 3. Приложения дифференциального исчисления к исследованию функций и
решению прикладных задач /1а,2а, 4а/
3.1. Локальный экстремум функции одной переменной, условия его существования и
способы отыскания .Условие монотонности функции на отрезке.
3.2. Отыскание наибольшего и наименьшего значений функции на отрезке. Приложения к
решению прикладных задач физики и техники.
3.3. Теорема Лопиталя и ее приложения к раскрытию неопределенностей.
3.4. Формула Тейлора. Разложение элементарных Функций по формулам Тейлора и
Маклорена.
3.5. Приложения формулы Тейлора к вычислению пределов, выделению главной части
функции и исследованию поведения функции в окрестности точки, а также к
приближенным вычислениям.
3.6. Условия выпуклости и условие существования точек перегиба графика функции.
Общая схема исследования и построения графиков функций одной переменной. Понятие
о методах приближенного решения нелинейных уравнений.
Раздел 4. Дифференциальное исчисление функций нескольких переменных и его
приложения. /1a,2a,5a/
4.1. Понятие функции нескольких переменных. Поверхности уровня и линии уровня.
Предел, непрерывность, дифференцируемость. Частные производные и дифференциал.
4.2. Условие дифференцируемости функции нескольких переменных. Правила
дифференцирования сложных и неявных функций.
4.3 Скалярное поле. Производная по направлению и градиент скалярного поля.
Касательная плоскость и нормаль к поверхности. Геометрический смысл
дифференциала функции двух переменных.
4.4. Частные производные и дифференциалы высших порядков. Формула Тейлора и ее
приложения к исследованию поведения функции в окрестности точки. Локальный
экстремум, условия его существования и методы поиска.
4.5. Условный экстремум. Метод множителей Лагранжа.
4.6. Отыскание наибольшего и наименьшего значений функции в замкнутой ограниченной
области. Решение прикладных задач физики и техники.
Раздел 5. Интегральное исчисление функций одной переменной и его приложения
/1a,2a,5a/
5.1. Понятия первообразной и неопределенного интеграла. Таблица интегралов. Основные
приемы интегрирования: замена переменной и интегрирование по частям.
5.2. Комплексные числа и корни многочленов.
5.3. Интегрирование рациональных функций.
5.4. Интегрирование тригонометрических и некоторых иррациональных функций.
5.5. Понятие определенного интеграла, его геометрический смысл, условия
существования.
5.6. Свойства определенного интеграла. Теорема о среднем. Среднее значение функции на
отрезке.
5.7. Производная определенного интеграла по переменному верхнему пределу. Основная
формула интегрального исчисления - формула Ньютона-Лейбница. Замена переменной в
определенном интеграле и интегрирование по частям.
5.8. Вычисление площадей и объемов с помощью определенного интеграла.
5.9. Вычисление длины кривой. Дифференциал длины кривой. Вектор-функция
скалярного аргумента и ее производная, их геометрический и физический смысл.
Касательная к пространственной кривой.
5.10. Интеграл по длине кривой Приложения определенного интеграла и интеграла по
длине кривой к задачам физики и техники.
5.11. Несобственные интегралы по бесконечному промежутку. Признаки сходимости.
Абсолютная и условная сходимость.
5.12. Несобственные интегралы от неограниченных функций на конечном промежутке.
Признаки сходимости. Абсолютная и условная сходимость.
Раздел 6. Кратные интегралы и их приложения /1a,2a,5a/
6.1. Двойной интеграл, его геометрический и физический смысл.
6.2. Условия существования двойного интеграла, его свойства и вычисление в декартовых
координатах.
6.3. Замена переменных в двойном интеграле, Полярные координаты, переход в двойном
интеграле к полярным координатам.
6.4. Приложения двойного интеграла к задачам геометрии.
6.5. Приложения двойного интеграла к задачам физики и техники.
6.6. Тройной интеграл, его физический смысл и вычисление в декартовых координатах.
6.7. Замена переменных в тройном интеграле. Цилиндрические координаты. Вычисление
тройного интеграла в цилиндрических координатах.
6.8. Сферические координаты. Вычисление тройного интеграла в сферических
координатах.
6.9. Приложения тройных интегралов к задачам геометрии, физики и техники.
Рекомендуемая литература (основная и дополнительная)
а) основная литература
1а. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления. Т.1,2. -М.:Наука,1985,456 и 559с.
2.а. Сборник задач по математике для ВТУЗов. Линейная алгебра и основы
математического анализа.(Под редакцией Ефимова А.В., Демидовича Б.П.), М.,Наука,
1986, 464с., с илл.
3.а. Сборник задач по математике для ВТУЗов, Специальные разделы математического
анализа (под ред. Ефимова А.В., Демидовича Б.П.) - М., Наука, 1986, 366с., с илл.
4.а. Плужникова Е.Л., Разумейко Б.Г. Дифференциальное исчисление функций одной
переменной. Учебно–методическое пособие 537 –М.: МИСиС, 2001,133с.
5.а. Плужникова Е.Л., Разумейко Б.Г. Дифференциальное исчисление функций многих
переменных. Интегральное исчисление. Учебно–методическое пособие 537 –М.: МИСиС,
2001,151с.
6.а. Плужникова Е.Л., Разумейко Б.Г. Ряды и дифференциальные уравнения. Учебно–
методическое пособие 1713 –М.: МИСиС, 2001, 180с.
б) дополнительная литература
1.б. Высшая математика. Раздел: Основные общематематические понятия и некоторые
сведения из элементарной математики Учебное пособие 1499 - М.: МИСиС, 1998, 74 с.
2.б. Высшая математика. Раздел: Математический анализ. Учебное пособие 688. - М.,
МИСиС, 1990, 154 с.
3.б. Высшая математика. Раздел: Приложения кратных интегралов. Учебное пособие 306.
- М., МИСиС, 1993, - 82с.
4.б. Высшая математика. Раздел: Пределы. Ортогональные базисы. Ряды. Учебное
пособие 840. - М., МИСиС, 1994, - 79с.
5.б. Высшая математика. Раздел: Решение смешанной задачи для уравнения
тепломассопереноса методами Фурье и сеток. Учебное пособие 263.- М.:МИСИС,1994,68с.