№ раздела

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Московский государственный университет дизайна и технологии»
ПРОГРАММА
вступительного испытания в магистратуру по направлению
240100.68 «Химическая технология» на 2013/2014 уч.г.
В основу программы положены базовые дисциплины: «Химия» (разделы: «Общая и неорганическая химия», «Органическая химия» «Физическая химия», «Колло идная химия») и «Процессы и аппараты химической технологии», составляющие основу профессиональной подготовки бакалавра техники и технологии по направлению 240100.62 «химическая технология».
В процессе вступительных испытаний проверяются профессиональные знания претендентов в объеме образовательной программы бакалавра (специалиста), определенной Государственной образовательной программой направления подготовки, и дается объективная оценка способностей лиц, поступающих в магистратуру.
Вступительный экзамен проводится в письменной форме. Продолжительность экзамена - 4 академических часа.
Во время экзамена предоставляется право использования справочных материалов, наглядных пособий и технологических схем без аппликаций (анонимных), нормативных документов и электронно-вычислительной техники.
Ответ по каждой дисциплине оценивается по пятидесятибалльной шкале. Общая оценка определяется как сумма баллов по каждой дисциплине.
(85-100 баллов)– ставятся, если испытуемый продемонстрировал уверенное владение материалами курсов, а также материалами из дополнительных источников по темам базовых дисциплин.
(70-84 балла) – ставятся, если испытуемый продемонстрировал уверенное владение всеми материалами курсов.
(55 - 69 баллов) – ставятся, если испытуемый продемонстрировал уверенное знание ключевых положений курсов.
Оценка «Неудовлетворительно» (менее 55 баллов) ставится, если испытуемый не сумел продемонстрировать знания ключевых положений курсов.
Максимальное количество баллов – 100 баллов.
Дисциплина 1: «Химия»
Содержание разделов дисциплин (темы)
Требования к знаниям и умениям
Абитуриент должен:
1. Общая и неорганическая химия
Строение атома. Периодическая система элементов
Д.И.Менделеева
1. Для элемента с порядковым номером 34 определите число протонов и нейтронов в ядре его атома, число электронов в электронной оболочке. Электронно-графическим методом покажите строение электронной оболочки атома в нормальном состоянии. Объясните его место в периодической системе элементов
Д.И.Менделеева (период, группа, семейство, подгруппа), является
данный элемент металлом или неметаллом, характерные степени
окисления и характер его оксидов и гидроксидов (кислотный, амфотерный, основный).
2. Для элемента с порядковым номером 23 определите число протонов и нейтронов в ядре его атома, число электронов в электронной оболочке. Электронно-графическим методом покажите строение электронной оболочки атома в нормальном состоянии. Объясните его место в периодической системе элементов
Д.И.Менделеева (период, группа, семейство, подгруппа), является
данный элемент металлом или неметаллом, характерные степени
окисления и характер его оксидов и гидроксидов (кислотный, амфотерный, основный).
3. Для элемента с порядковым номером 25 определите число протонов и нейтронов в ядре его атома, число электронов в электронной оболочке. Электронно-графическим методом покажите строение электронной оболочки атома в нормальном состоянии. Объясните его место в периодической системе элементов
Д.И.Менделеева (период, группа, семейство, подгруппа), является
знать- состав атома и строение электронной оболочки; зависимость
свойств химических элементов от их положения в периодической системе Д.И.Менделеева.
уметь- описать электронное строение атома и принадлежность их к металлу или неметаллу; проиллюстрировать свойства химических элементов на основе строения их электронной оболочки и положения в периодической системе Д.И.Менделеева.
данный элемент металлом или неметаллом, характерные степени
окисления и характер его оксидов и гидроксидов (кислотный, амфотерный, основный).
4. Для элемента с порядковым номером 30 определите число протонов и нейтронов в ядре его атома, число электронов в электронной оболочке. Электронно-графическим методом покажите строение электронной оболочки атома в нормальном состоянии. Объясните его место в периодической системе элементов
Д.И.Менделеева (период, группа, семейство, подгруппа), является
данный элемент металлом или неметаллом, характерные степени
окисления и характер его оксидов и гидроксидов (кислотный, амфотерный, основный).
5. Для элемента с порядковым номером 35 определите число протонов и нейтронов в ядре его атома, число электронов в электронной оболочке. Электронно-графическим методом покажите строение электронной оболочки атома в нормальном состоянии. Объясните его место в периодической системе элементов
Д.И.Менделеева (период, группа, семейство, подгруппа), является
данный элемент металлом или неметаллом, характерные степени
окисления и характер его оксидов и гидроксидов (кислотный, амфотерный, основный).
Окислительно-восстановительные процессы.
1.Используя стандартные окислительно-восстановительные потенциалы, методом ионно – электронного баланса составьте и
уравняйте реакцию, укажите окислитель и восстановитель, рассчитайте электродвижущую силу для процесса:
KMnO4 + KNO2 +H2SO4 →
Ео(MnO4– +8H+ / Mn2+ + 4Н2О) = 1,52 В; Ео(NO3─ + 2H+/ NO2─ +
Н2О) = 0,96 В.
2. Используя стандартные окислительно-восстановительные потенциалы, методом ионно – электронного баланса составьте и
уравняйте реакцию, укажите окислитель и восстановитель, рас-
знать- основные характеристики и типы окислительновосстановительных процессов, понятия окислитель и восстановитель,
полуреакции окисления и восстановления, стандартный окислительновосстановительный потенциал.
уметь- отличить окислительно-восстановительный процесс от других
типов химических реакций, уравнивать окислительновосстановительные реакции методом ионно-электронного баланса и
определить возможность и направление протекания процесса, используя
справочные данные стандартных окислительно-восстановительных потенциалов.
считайте электродвижущую силу для процесса:
ZnS↓ + HNO3 →
Ео(NO3– + 4H+ / NO + 2Н2О ) = 0,96 В;
Ео(S + Zn2+ / ZnS) = 0,17 В.
3. Используя стандартные окислительно-восстановительные потенциалы, методом ионно – электронного баланса составьте и
уравняйте реакцию, укажите окислитель и восстановитель, рассчитайте электродвижущую силу для процесса: K2Cr2O7 + H2S +
H2SO4 →
Ео(Cr2O7 2– +14H+ / 2Cr3+ + 7Н2О) = 1,36 В; Ео(S + 2H+ / H2S) = 0,17
В.
4. Используя стандартные окислительно-восстановительные потенциалы, методом ионно – электронного баланса составьте и
уравняйте реакцию, укажите окислитель и восстановитель, рассчитайте электродвижущую силу для процесса:
KNO2 + K2SO3 +H2O →
Ео(2NO2─ + 4H2O / N2 + 8OH─ ) = 0,41 В;
Ео(SO4 2─ + H2O / SO32─ + 2OH─) = - 0,93 В.
5. Используя стандартные окислительно-восстановительные потенциалы, методом ионно – электронного баланса составьте и
уравняйте реакцию, укажите окислитель и восстановитель, рассчитайте электродвижущую силу для процесса:
KMnO4 + FeSO4 +H2SO4 →
Ео(MnO4─ + 8H+ / Mn2+ + 4Н2О) = 1,52 В; Ео(Fe 3+ / Fe2+) = 0,77 В.
1. Электролитическая диссоциация.
Ионно-обменные процессы.
1.Составьте и уравняйте реакции в молекулярной и ионно – молекулярной формах:
[Zn(OH)4] 2– + 2H3O+ = 4H2O + Zn(OH)2
Гидросульфат железа (III) + гидроксид калия
знать- номенклатуру и состав неорганических соединений, понятия
электролит (сильные и слабые) и неэлектролит, электролитическая диссоциация, ионно-обменные процессы.
уметь- отличить ионно-обменные процессы от других типов химических реакций, писать и уравнивать молекулярные и ионно-
2. Составьте и уравняйте реакции в молекулярной и ионно – молекулярной формах:
H2PO4 – + 2OH – = 2H2O + PO4 3–
Гидрокарбонат кальция + гидроксид кальция
3. Составьте и уравняйте реакции в молекулярной и ионно – молекулярной формах:
P2O7 4 – + 4H3O + = H4P2O7 + 4H2O
Гидрофосфат калия + гидроксид магния
4. Составьте и уравняйте реакции в молекулярной и ионно – молекулярной формах:
HSO4 – + OH – = SO4 2 – + H2O Гидрокарбонат натрия + гидроксид натрия
5. Составьте и уравняйте реакции в молекулярной и ионно – молекулярной формах:
Be(OH)2 + 2OH – = [Be(OH)4] 2 –
Гидросульфит кальция + гидроксид кальция
молекулярные уравнения, используя таблицу растворимости солей и
оснований в воде.
Органическая химия
Углеводороды
1.Алканы. Номенклатура, изомерия. Лабораторные способы получения алканов (восстановление галогеноалканов, непредельных
углеводородов, гидролиз магнийорганических соединений). Реакции Вюрца. Электронное строение алканов. Реакции радикального
замещения.
2. Химические свойства алкенов. Механизм реакции электрофильного присоединения. Реакции галогенирования, гидрогалогенирования, гидратации. Правило Марковникова. Реакции полимеризации и окисления.
3. Алкадиены. Классификация, номенклатура, изомерия. Сопряженные алкадиены – способы получения. Электронное строение и
его особенности. Химические свойства – реакции электрофильного присоединения (гидрирование, гидрогалогенирование, галогенирование). Полимеризация алкадиенов.
знать: виды химической связи в органических соединениях, виды изомерии, типы гибридизации атомов углерода, типы органических реакций и реагентов, основные способы получения и химические свойства
углеводородов.
уметь: использовать основы международной номенклатуры, графически изображать структурные формулы углеводородов и схемы их превращений.
Ароматические и алифатические амины.
1.Химические свойства ароматических и алифатических аминов
(алкилирование, ацилирование, реакции электрофильного замещения и их особенности).
2. Алифатические амины. Классификация, номенклатура, изомерия. Способы получения: восстановление нитросоединений, аммонолиз галогенопроизводных, восстановление нитрилов. Электронное строение. Основность аминов.
знать: основы рациональной номенклатуры и IUPAC для аминов, основные способы получения и химические свойства аминов, диазо- и
азосоединений.
уметь: графически изображать структурные формулы аминов, азо- и
диазосоединений и схемы их превращений.
Алифатические карбоновые кислоты. Аминокислоты.
1. Алифатические карбоновые кислоты. Классификация, номенклатура, изомерия. Способы получения (окисление алкенов,
спиртов, альдегидов и кетонов; гидролиз тригалогенопроизводных). Кислотность. Влияние природы заместителя на кислотность.
2. Химические свойства алифатических кислот. Образование производных карбоновых кислот (солей, эфиров, галогенангидридов,
ангидридов, амидов, нитрилов).
знать: классификацию и номенклатуру карбоновых, аминокислот и их
производных, основные способы их получения и химические свойства.
Основы химического строения натуральных белковых и синтетических
полиамидных волокон.
уметь: графически изображать структурные формулы и схемы получения некоторых полимеризационных и поликонденсационных полиамидных смол.
3. Классификация, номенклатура, изомерия аминокислот. Способы получения. Химические свойства аминокислот. Синтез белков
и полиамидных смол.
Физическая химия
знать- знать характеристики равновесного состояния, постулаты термоХимическая термодинамика. Приложение первого и второго
начал термодинамики к химическим процессам.
динамики, основные законы термохимии,
1.Термохимия. Стандартное состояние. Тепловой эффект химиче- уметь- применять основные законы, термины и понятия химической
ской реакции. Закон Гесса и его следствия. Методы определения
термодинамики для решения задач химической технологии (рассчитытепловых эффектов. Расчет ΔU и ΔН.
вать тепловые эффекты химических реакций, определять возможность и
2. Самопроизвольные и равновесные процессы. Энтропия как
направление химических процессов)
функция состояния и критерий равновесия в изолированных системах. Термодинамические потенциалы как критерии равновесия в закрытых системах.
3. Химическое равновесие. Константы равновесия Кр и Кс. Определение направления химической реакции, термодинамического
сродства и константы равновесия с использованием уравнения
изотермы химической реакции.
знать-основное уравнение фазового равновесия, типы фазовых диаФазовые равновесия
1.Гомогенные и гетерогенные системы. Фазы и фазовые равновеграмм однокомпонентных и двухкомпонентных систем, критерии фазосия. Условия фазового равновесия в гетерогенных системах. Пра- вого равновесия;
вило фаз Гиббса.
уметь- распознавать различные типы фазовых диаграмм и использовать
2. Фазовые равновесия и фазовые переходы в однокомпонентных
их для определения фазового состояния системы при заданных условисистемах. Диаграмма состояния воды.
ях, использовать правило фаз Гиббса для расчета вариантности систе3. Физико-химический анализ многокомпонентных систем. Расчет мы, а правило рычага для определения состава сосуществующих фаз.
вариантности системы в различных фигуративных точках диаграммы состояния. Системы с ограниченной растворимостью в
жидкой фазе (на примере системы фенол-вода). Использование
правила рычага для определения состава сопряженных растворов.
Химическая кинетика. Учение о механизме химических реакций.
1.Основные понятия химической кинетики. Формальная кинетика.
Скорость, порядок и молекулярность химических реакций. Общий
и частный порядок реакции. Основной постулат химической кинетики.
Выберите верное соотношение для скорости реакции
N2+3Н2=2NH3
1) v =-l/3(dCH2/d) = -dCN2/d= l/2(dCNH3/d);
2) v =-dCH2/d = - dCN2/d = dCNH3/;
3) v =-dCH2/d = -3/2(dCN2/d)= dCNH3/d.
2. Кинетические уравнения. Анализ кинетического уравнения реакции первого порядка.
Задача
Реакция первого порядка протекает на 30% за 7 мин. Через какое
время реакция завершится на 99%?
3. Зависимость скорости химической реакции от температуры.
Температурный коэффициент Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса.
Потенциальный барьер. Энергия активации химической реакции.
Задача
Рассчитайте энергию активации реакции, скорость которой увеличилась в 2 раза при увеличении температуры с 295 К до 305 К.
знать- знать и основные уравнения химической кинетики,
распознать необходимые кинетические подходы к решению технологической задачи
уметь применять на практике;
уметь- вычислять основные кинетические параметры и характеристики
химических реакций и процессов, сравнить с имеющимися в справочной литературе значениями соответствующих параметров и характеристик
Коллоидная химия
знать- основные законы, термины и понятия термодинамики поверхТермодинамика поверхностных явлений.
1.Понятие удельной свободной поверхностной энергии. Поверхностных явлений
ностное натяжение растворов. Поверхностно-активные вещества
уметь- применять на практике методы определения характеристик сво(ПАВ). Особенности строения молекул ПАВ. Правило Траубе забодной энергии поверхности (поверхностного натяжения, адсорбции,
висимости поверхностной активности от строения молекул ПАВ.
краевого угла смачивания)
Классификация ПАВ.
2. Адсорбция ПАВ на поверхности раздела фаз. Основные уравнения изотерм адсорбции ПАВ. Связь адсорбции и поверхностного натяжения. Вывод и анализ уравнения изотермы адсорбции
Гиббса. Уравнение изотермы адсорбции Ленгмюра. Различные
формы уравнения. Определение параметров молекул по характеристикам адсорбционного слоя.
3. Смачивание, растекание и капиллярность. Термодинамические
закономерности смачивания и растекания. Определение свободной поверхностной энергии твердых тел. Краевой угол смачивания. Вывод и анализ уравнений Уошборна для пропитки пористых тел. Основы теории модификации поверхности твердых тел.
Электроповерхностные свойства дисперсных систем.
1.Механизм образования и основные теории строения двойного
электрического слоя (ДЭС) на поверхности раздела фаз. Электрокинетический потенциал
2. Определение электрокинетического потенциала. Влияние различных факторов на структуру ДЭС и на электрокинетический
потенциал. Влияние электрокинетического потенциала на адсорбцию из растворов.
знать- механизм образования и методы определения характеристик
двойного электрического слоя
уметь- применять основные законы, термины и понятия термодинамики электроповерхностных свойств дисперсных систем для решения задач химической технологии (определять возможность и направление
протекания процессов на поверхности раздела фаз, сопровождающихся
изменением строения двойного электрического слоя)
Литература для подготовки:
1)
2)
3)
4)
Общая и неорганическая химия. Учебник для ВУЗов. Ахметов Н.С. М.: - 2001., 743 стр.
Органическая химия. Учебник для химических специальностей ВУЗов. Нейланд О.Я. М.: - 1990 г., 751 стр.
Физическая химия. Ч.1-2. Краснов К.С. М.: - 2001 г.
Занимательная коллоидная химия. А.Д. Зимон, 2002 г., 168 стр.
Дисциплина 2: «Процессы и аппараты химической технологии»
Содержание дисциплины
Код элемента
содержания
Требования к знаниям и умениям
Студент должен:
Наименование элемента содержания (темы)
1. Основные закономерности гидравлики
1.1 Свойства газов, жидкостей и их смесей. Гидростатика. Основные законы гидростатики, гидростатическое давление.
1.2 Гидродинамика. Режимы движения жидкостей и газов. Движение неньютоновских жидкостей. Приборы для определения скорости и расхода газов и жидкостей. Определение потерь напора при
движении газов и жидкостей.
1.3 Насосы, компрессоры и вентиляторы. Принцип работы.
знать: основные законы гидравлики; режимы движения, уравнения
движения жидкостей Эйлера и Новье –Стокса. Устройство приборов, насосов, компрессоров.
уметь: определять гидравлические потери при движении жидкости,
подбирать насосы; вентиляторы; пользоваться приборами для определения скорости и расхода жидкости.
2. Гидромеханические процессы
2.1 Осаждение под действием силы тяжести. Разделение неоднородных систем.
2.2 Центробежное осаждение. Циклоны и центрифуги.
2.3Фильтрование. Фильтры периодического и непрерывного действия
Центробежное фильтрование. Фильтрующие центрифуги.
2.4 Перемешивание. Способы перемешивания. Расход энергии на
перемешивание.
знать: классификацию неоднородных систем; способы разделения
систем; устройство аппаратов для разделения . Скорость фильтрования. Способы перемешивания.
уметь: выбирать рациональный способ разделения и подобрать соответствующую аппаратуру.
3. Тепловые процессы
3.1 Способы передачи теплоты. Основные законы теплофизические
свойства рабочих тел.
3.2 Теплопроводность. Теплопередача. Тепловое изучение. Слож-
знать: способы передачи теплоты, коэффициенты теплоотдачи и
теплопередачи. Теплопроводность материалов. Законы передачи
теплоты. Расчёт процессов передачи теплоты. Устройство теплооб-
ный теплообмен.
3.3 Способы нагревания. Нагревание водяным паром и топочными
газами.
3.4 Устройство теплообменной аппаратуры.
3.5 Выпаривание. Назначение выпаривания. Выпарные установки.
менной аппаратуры.
уметь: подбирать теплообменную и выпарную аппаратуру.
4. Массообменные процессы
4.1 Классификация массообменных процессов; их краткая характеристика.
4.2 Дистилляция и ректификация. Механизм процесса. Устройства
ректификационных колонн. Схема ректификационной установки.
4.3 Абсорбция. Область применения. Схема абсорбционной установки.
4.4 Процессы с твёрдой фазой. Адсорбция. Область применения.
Адсорбенты.
4.5 Сушка. Способы сушки. Их характеристика. Влажность материалов. 4.6 Конвективная сушка.
знать: законы диффузии; маханизм переноса веществ между фазами. В процессах без твёрдой фазы и с твёрдой фазой; расчёт основных размеров аппаратов.
уметь: составлять технологические схемы установок; проводить
расчёты; подбирать типовую аппаратуру.
Литература для подотовки:
1. Процессы и аппараты химической технологии: учебное пособие для вузов / [А.А. Захарова, Л.Т. Бахшиева, Б.П. Кондауров, В.С. Салтыкова, М.Б, Сажина], под ред. А.А. Захаровой. - М. / издательский центр «Академия», 2006.
2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической
технологии. - М.: Химия, 1981.
3. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической
технологии / [К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков]. - Л.: Химия, 1981.
4. Процессы и аппараты химической технологии. А.И. Плановский, Л.И. Николаев, - М.: Химия. 1987.
5. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии /. -М.: Химия, 2005г.