ЕН.Ф.4 Химия (новое окно)

АННОТАЦИЯ
Дисциплина «Химия» является дисциплиной цикла общих математи­
ческих и естественнонаучных дисциплин и обеспечивает совместно с други­
ми дисциплинами качественную подготовку дипломированных специалистов
по специальности 151001.65 «Технология машиностроения», специализация
«Технологические процессы машиностроительного производства.
Для изучения дисциплины «Химия» необходимы первоначальные зна­
ния студентов по следующим дисциплинам: химии, математики, физики и
биологии в объеме средней школы.
Цель освоения дисциплины: развитие у студентов химического
мышления с тем, чтобы будущий специалист мог не только самостоятельно
решать различные химические проблемы, но и перенести общие методы
научной работы в свою профессиональную сферу.
Задачи дисциплины:
понять закономерности химических процессов;
- исследовать влияние различных факторов на то или другое явление;
- узнать и запомнить свойства веществ;
овладеть техникой несложного химического эксперимента;
- приобрести навыки организации рабочего места, сборки несложных
приборов и соблюдения правил техники безопасности.
Требования к результатам освоения дисциплины:
-
знать об основных химических системах и процессах;
-
знать о взаимосвязи между свойствами химической системы,
природой веществ и их реакционной способностью;
-
знать о методах химической идентификации веществ;
-
знать о новейших открытиях в области химии и перспективах их
использования;
-
знать об особенностях биологической формы организации мате­
рии, биохимических процессах и мембранных технологиях.
-
знать основные понятия и законы химии;
-
знать методы теоретического и экспериментального исследова­
ния в химии;
-
уметь оценивать численные порядки величин, характерных для
химических процессов.
-
владеть навыками постановки и планирования несложного хими­
ческого эксперимента, выбора соответствующих приборов и математическо­
го обеспечения.
I.
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ
Тема 1 (2 часа) Химические системы
Вещество как система; концептуальный уровень; субатомный уровень;
квантовый уровень; проблема строения вещества; вещество на макроуровне;
молекулярные системы. Классификация дисперсных систем; коллоидные
растворы; свойства коллоидных систем; устойчивость коллоидных систем.
Электрохимические системы (гальванические элементы; электролиз;
коррозия металлов).
Катализаторы и каталитические системы (свойства и механизм дейст­
вия катализаторов; особенности каталитических систем; перспективы разви­
тия каталитических систем).
Тема 2 (1 час) Полимеры и олигомеры. Химическая термодинами­
ка и кинетика
Органические соединения; природные полимеры; синтетические поли­
меры; олигомеры. Химическая термодинамика; законы термодинамики; хи­
мическая кинетика; кинетическое уравнение.
Тема 3 (1 час) Химическое и фазовое равновесие .Скорость реак­
ции и методы ее регулирования
Химическое равновесие; константа равновесия; принцип Ле Шателье ;
фазовое равновесие; правило фаз; диаграммы состояния. Природа реагирую­
щих веществ; концентрация реагирующих веществ; температура реакцион­
ной среды; энергия активации; катализаторы.
Тема 4 (1 час) Колебательные реакции. Реакционная способность
веществ
Колебательные процессы в химии; реакция Белоусова-Жаботинского;
колебательные реакции и синергетика; практическое применение колеба­
тельных процессов; нанотехнологии. Химическое сродство; энергия Гиббса;
энергия Г ельмгольца; критерий возможности самопроизвольного протекания
химических процессов.
Тема 5 (2 час) Химия и периодическая система элементов. Кислот­
ные, основные и окислительно-восстановительные свойства веществ
Связь Периодической системы с квантовой химией; строение Периоди­
ческой системы; электронные формулы элементов; краткий обзор свойств s-,
p-, d- и f-элементов. Кислоты и основания; водородный показатель; гидролиз;
буферные растворы; окислительно-восстановительные процессы.
Тема 6 (1 час) Химическая связь; комплиментарность. Химиче­
ская идентификация
Энергия ионизации и сродство к электрону; валентность; виды химиче­
ской связи; комплиментарность; гибридизация; метод молекулярных орбита­
лей (ЛКАО МО). Качественный анализ; количественный анализ; физические
и физико-химические методы анализа.
II. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ
Лабораторные работы
Лабораторная работа № 1 (2 часа).
Очистка воды. Приготовление растворов реакционного обмена
Лабораторная работа № 2 (2 часа).
Г альванические элементы. Электролиз Коррозия металлов
Лабораторная работа № 3 (2 часа). Кислотно-основное равновесие в
системе «осадок-раствор».
Лабораторная работа № 4 (2 часа).
Зависимость скорости химической реакции от концентраций реаги­
рующих веществ в гомогенной системе. Качественный анализ.
Количест­
венный анализ. Объемный метод. Физико-химический анализ. Фотоколо­
риметрия.
III. КОНТРОЛЬ ДОСТИЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ КУРСА
Контрольная работа
Методические рекомендации:
Контрольная работа по теме может быть оформлена в произвольной
форме, с указанием темы, списка использованной литературы. В тексте ра­
боты желательны ссылки на литературный источник. Объем работы не дол­
жен превышать 7-8 страниц отпечатанного текста. При этом необходимо рас­
крыть тему, привести примеры, сделать заключение.
Подготовку к выполнению контрольной работы осуществлять с помо­
щью практикумов, перечисленных в списке рекомендованной литературы
или специальных методических разработок, имеющихся на кафедре неорга­
нической и аналитической химии.
Домашняя контрольная работа выполняется в специальной тетради для
контрольных работ по заданию, выданному преподавателем.
Тематика контрольных работ
1. Решение задач на стехиометрические законы химии и газовые зако­
ны.
2. Квантовые числа. Составление электронных формул элементов.
3. Комплексные соединения.
4. Определение тепловых эффектов химических реакций.
5. Определение направления химического процесса.
6. Факторы, влияющие на скорость химического процесса.
7. Решение задач на различные способы выражения концентрации рас­
творов.
8. Гидролиз солей.
9. Электролиз растворов солей.
10.
Составление окислительно-восстановительных уравнений.
Контрольные тесты
1. Среди галогенов наиболее сильным окислителем является...
а) хлор
б) бром
в) йод
г) фтор
2. Приведенные схемы реакций
а) 2Ка2Э04+И2804^Ка2Э20+Ка2804+И20;
б)№ 2Э20 + И ^ 0 4(конц) ^ Э 0 3+ № ^ 0 4+И20 характерны для соединений
элем ен та. а) Cu б) Сг в)Бе г) Zn
3. Для получения синтетического каучука по Лебедеву в качестве ис­
ходного вещества используется.
а) пропиловый спирт
б) этиловый спирт
в) метиловый спирт
г) бутиловый спирт
4. Неорганической кислотой, имеющей полимерное строение, являет­
с я . а) кремниевая б) сернистая в) хлорная г) угольная
5. Кислота образуется при растворении в воде о к си д а. а) P20 5 б) K20
в) N20 г) Si02
6. Для золя BaS04, полученного по реакции Ва(Ы0з)2+ № ^ 0 4(изб) ^
BaS04+2NaN03, наилучшим коагулирующим действием будет обладать
и о н . а) Fe3+ б) М^2+в) Ba2+г) K+
7.
При получении 2 моль этанола, согласно термохимическому уравне­
нию C2H4(г)+H20 (Ж)^C2H50 H (Ж), ДН°298= -44кДж, выделяется________ кДж
теплоты. а) 22 б) 88 в) 4
г) 66
8. В коллоидной частице, образующейся при действии избытка раство­
ра натрия на раствор нитрата серебра, потенциалопределяющим является
ион... а) Ag+ б) КО3- в) Na+ г) CI-
9. Кристаллические полимеры, в отличие от аморфных, обладаю т. а)
неопределенным значением температуры плавления б) интервалом темпера­
туры размягчения в) определенным значением температуры плавления г)
температурой плавления, зависящей от нагревателя
10. Уравнение Pwm =CRT (закон Ван-Гоффа) характеризующее зависи­
мость осмотического давления от концентрации и температуры, примени­
мо... а) только растворам неэлектролитов б) к растворам слабых электроли­
тов в) к любым растворам г) только к растворам сильных электролитов
11. Слабым электролитом является р аство р . а) гидроксида натрия б)
уксусной кислоты в) соляной кислоты г) хлорида натрия
12. При увеличении концентрации угарного газа в 10 раз, скорость ре­
акции
2CO(q+ 02(Г) ^ 2C02(Г) возрастает в ________ раз. а) 20 б) 10 в) 100
г) 50
13.
Для водных растворов справедливо соотнош ение. а) pH > pOH б)
pH < pOH в) pH+pOH=7 г) pH+pOH=14
14. В периоде с увеличением порядкового номера элементов металли­
ческие свойства. а) изменяются неоднозначно б) ослабевают в) не изме­
няются г) усиливаются
15. Молярная концентрация 1л 36,5%-ного раствора соляной кислоты(р=1,18 г/мл) составляет . моль/л.
а) 10 б) 11,8 в) 5,6 г) 5
16. Уравнение процесса, протекающего на катоде при электролизе вод­
ного раствора бромида м е д и .
а) 2Br -2е=Вг б)
2Н20+2е=Н2+20Н - в)
2Н++2е=Н г) Cu2++2e=Cu0
17. Ионы натрия окрашивают пламя в ____цвет. а) фиолетовый б)
красный в) желтый г) зелёный
18. В молекуле аммиака все с в я зи . а) ковалентные полярные б) кова­
лентные не полярные в) донорно-акцепторные г) ионные
19. Масса осадка, образующегося при смещении 100мл 0,1М раствора
FeCI3 и 150мл 0,2М раствора № 0 Н , равна______ граммов. а) 2,14 б) 1,07 в)
4,28 г) 3,21
20.
Пропущенными
веществами
в
схеме
химической
реакции
C a + .^ •C a (0 H )2+ . являю тся. а) Н2
б) Н а в) CI2 г) Н20
Оценка качества контрольных тестов
Менее 60 %
От 61 % до 74 %
От 75 % до 89 %
От 90 % до 100 %
не зачтено
зачтено
зачтено
зачтено
неудовлетворительно
удовлетворительно
хорошо
отлично
Экзаменационные вопросы
1.
Основные положения атомно-молекулярного учения. Понятия
атом, молекула, моль, атомная, молекулярная, молярная массы.
2.
Закон эквивалентов. Закон Авогадро и следствия из него. Грани­
цы применимости этих законов.
3.
Закон постоянства состава и свойств, границы применимости.
Представление о бертоллидах и дальтонидах.
4.
Современное представление о строении атома.
5.
Принцип Паули, его физический смысл. Правило Хунда.
6.
Первое и второе правила Клечковского.
7.
Строение электронных оболочек атомов и периодическая система
элементов Д.И.Менделеева.
8.
Свойства ковалентной связи: энергия, длина, полярность, направ­
ленность, насыщаемость.
9.
Полярность связи. Ионные соединения.
10.
Ван-дер-Ваальсовы связи.
11.
Водородная связь.
12.
Состав и номенклатура комплексных соединений.
13.
Классификация комплексных соединений.
14.
Тепловой эффект реакции. Закон Г есса и следствия из него.
15.
16.
17.
Энтропия.
Направленность химической реакции. Энергия Г иббса.
Скорость химической реакции. Закон действия масс.
18.
Факторы, влияющие на скорость химической реакции.
19.
Влияние температуры на скорость реакции. Правило Вант-
Гоффа.
20.
Влияние катализатора на скорость химической реакции.
21.
Химическое равновесие. Константа химического равновесия.
22.
Принцип Ле-Шателье.
23.
Условия одностороннего протекания реакции. Гидролиз.
24.
Окислительно-восстановительные реакции. Классификация ОВР.
25.
Направление окислительно-восстановительных реакций.
26.
Классификация растворов. Образование растворов.
27.
Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение во­
ды. Водородный показатель.
28.
Электролитическая диссоциация. Сильные и слабые электролиты.
29.
Способы выражения концентрации растворов.
30.
Биогенные элементы.
31.
Биогеохимические циклы элементов.
32.
Отличие осадочного цикла от газового.
33.
Большой и малый круговорот веществ.
34.
Основные процессы малого круговорота веществ.
35.
Основные элементы земной коры.
36.
Почва, ее функции.
37.
Г еохимическая классификация элементов земной коры.
38.
Химический состав земной коры.
39.
Химические компоненты атмосферы.
40.
Химическая экология атмосферы.
41.
Парниковый эффект.
42.
Озоновый защитный слой.
43.
Кислотные дожди.
44.
Смог.
45.
Химическая экология гидросферы.
46.
Жесткость воды.
47.
Критерии оценки качества окружающей среды.
48.
Предельно допустимая концентрация (ПДК).
49.
Малоотходное и безотходное производство.
50.
Методы очистки сточных вод химических предприятий.
IV. ТЕМАТИКА И ПЕРЕЧЕНЬ КУРСОВЫХ РАБОТ И РЕФЕРАТОВ
Не предусмотрено
V.
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАБОТЕ С ЛИТЕРАТУРОЙ
Важной составляющей самостоятельной внеаудиторной подготовки яв­
ляется работа с литературой ко всем занятий: семинарским, практическим,
при подготовке к зачетам, экзаменам, тестированию участию в научных кон­
ференциях. Умение работать с литературой означает научиться осмысленно
пользоваться источниками.
Существует несколько методов работы с литературой.
Один из них - самый известный - метод повторения: прочитанный текст
можно заучить наизусть. Простое повторение воздействует на память меха­
нически и поверхностно. Полученные таким путем сведения легко забывают­
ся.
Наиболее эффективный метод - метод кодирования: прочитанный текст
нужно подвергнуть большей, чем простое заучивание, обработке. Чтобы ос­
новательно обработать информацию и закодировать ее для хранения, важно
провести целый ряд мыслительных операций: прокомментировать новые
данные; оценить их значение; поставить вопросы; сопоставить полученные
сведения с ранее известными.
Для улучшения обработки информации очень важно устанавливать ос­
мысленные связи, структурировать новые сведения. Изучение научной учеб­
ной и иной литературы требует ведения рабочих записей. Форма записей
может быть весьма разнообразной: простой или развернутый план, тезисы,
цитаты, конспект.
План - первооснова, каркас какой- либо письменной работы, опреде­
ляющие последовательность изложения материала. План является наиболее
краткой и потому самой доступной и распространенной формой записей со­
держания исходного источника информации. По существу, это перечень ос­
новных вопросов, рассматриваемых в источнике. План может быть простым
и развернутым. Их отличие состоит в степени детализации содержания и, со­
ответственно, в объеме.
Выписки - небольшие фрагменты текста (неполные и полные предло­
жения, отделы абзацы а также дословные и близкие к дословным записи об
излагаемых в нем фактах), содержащие в себе квинтэссенцию содержания
прочитанного. Выписки представляют собой более сложную форму записи
содержания исходного источника информации. По сути, выписки - не что
иное, как цитаты, заимствованные из текста. Выписки позволяют в концен­
трированные форме и с максимальной точностью воспроизвести в произ­
вольном (чаще последовательном) порядке наиболее важные мысли автора,
статистические и даталогические сведения. В отдельных случаях - когда это
оправдано с точки зрения продолжения работы над текстом - вполне допус­
тимо заменять цитирование изложением, близким дословному.
Тезисы - сжатое изложение содержания изученного материала в утвер­
дительной (реже опровергающей) форме. Отличие тезисов от обычных выпи­
сок состоит в следующем. Во-первых, тезисам присуща значительно более
высокая степень концентрации материала. Во-вторых, в тезисах отмечается
преобладание выводов над общими рассуждениями. В-третьих, чаще всего
тезисы записываются близко к оригинальному тексту, т.е. без использования
прямого цитирования.
Аннотация - краткое изложение основного содержания исходного ис­
точника информации, дающее о нем обобщенное представление. К написа­
нию аннотаций прибегают в тех случаях, когда подлинная ценность и при­
годность исходного источника информации исполнителю письменной рабо­
ты окончательно неясна, но в то же время о нем необходимо оставить крат­
кую запись с обобщающей характеристикой. Для указанной цели и использу­
ется аннотация.
Резюме - краткая оценка изученного содержания исходного источника
информации, полученная, прежде всего, на основе содержащихся в нем вы­
водов. Резюме весьма сходно по своей сути с аннотацией. Однако, в отличие
от последней, текст резюме концентрирует в себе данные не из основного со­
держания исходного источника информации, а из его заключительной части,
прежде всего выводов. Но, как и в случае с аннотацией, резюме излагается
своими словами - выдержки из оригинального текста в нем практически не
встречаются.
Конспект - сложная запись содержания исходного текста, включаю­
щая в себя заимствования (цитаты) наиболее примечательных мест в сочета­
нии с планом источника, а также сжатый анализ записанного материала и
выводы по нему.
Методические рекомендации по подготовке к практическим занятиям
Для того чтобы практические занятия приносили максимальную поль­
зу, необходимо помнить, что упражнение и решение задач проводятся по вы­
читанному на лекциях материалу и связаны, как правило, с детальным разбо­
ром отдельных вопросов лекционного курса. Следует подчеркнуть, что толь­
ко после усвоения лекционного материала с определенной точки зрения (а
именно с той, с которой он излагается на лекциях) он будет закрепляться на
практических занятиях как в результате обсуждения и анализа лекционного
материала, так и с помощью решения проблемных ситуаций, задач. При этих
условиях студент не только хорошо усвоит материал, но и научится приме­
нять его на практике, а также получит дополнительный стимул (и это очень
важно) для активной проработки лекции.
При самостоятельном решении задач нужно обосновывать каждый этап
решения, исходя из теоретических положений курса. Если студент видит не­
сколько путей решения проблемы (задачи), то нужно сравнить их и выбрать
самый рациональный. Полезно до начала вычислений составить краткий
план решения проблемы (задачи). Решение проблемных задач или примеров
следует излагать подробно, вычисления располагать в строгом порядке, от­
деляя вспомогательные вычисления от основных. Решения при необходимо­
сти нужно сопровождать комментариями, схемами, чертежами и рисунками.
Следует помнить, что решение каждой учебной задачи должно дово­
диться до окончательного логического ответа, которого требует условие, и по
возможности с выводом. Полученный ответ следует проверить способами,
вытекающими из существа данной задачи. Полезно также (если возможно)
решать несколькими способами и сравнить полученные результаты. Решение
задач данного типа нужно продолжать до приобретения твердых навыков в
их решении.
Критерии оценивания компетенций (результатов) на экзамене/зачете
Оценка
Отлично
(5)
Хорошо
(4)
Удовлетворительно (3)
Неудовлетворительно (2)
Знания, умения, навыки и другие компетенции, которые
должен продемонстрировать студент*
На вопросы даны исчерпывающие ответы, проиллюстриро­
ванные наглядными примерами там, где это необходимо.
Ответы изложены грамотным научным языком, все терми­
ны употреблены корректно, все понятия раскрыты верно.
На вопросы даны в целом верные ответы, но с отдельными
неточностями, не носящими принципиального характера.
Не все термины употреблены правильно, присутствуют от­
дельные некорректные утверждения и грамматические /
стилистические погрешности изложения. Ответы не проил­
люстрированы примерами в должной мере.
Ответы на вопросы носят фрагментарный характер, верные
выводы перемежаются с неверными. Упущены содержа­
тельные блоки, необходимые для полного раскрытия темы.
Студент в целом ориентируется в тематике учебного курса,
но испытывает проблемы с раскрытием конкретных вопро­
сов.
Также оценка «удовлетворительно» ставится при верном
ответе на один вопрос и неудовлетворительном ответе на
другой.
Ответы на вопросы отсутствуют либо не соответствуют со­
держанию вопросов. Ключевые для учебного курса поня­
тия, содержащиеся в вопросах, трактуются ошибочно.
VI.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Основная литература
1. Гельфман, М.И. Химия : учебник / М.И. Гельфман, В.П. Юстратов. -
М. : Лань, 2008. - 480 с. http://e.lanbook. com/view/book/4030/
2. Глинка Н.Л. Общая химия / Н.Л. Глинка. - М.: Интеграл-Пресс, 728
с. 2010.
3. Глинка, Н.Л. Общая химия: учебник для вузов / под редакцией: В.А.
Попков, А.В. Бабков. - 18-е изд., перераб. и доп. - М.: ЮРАЙТ, 2011. - 899 с.
4. Дёмич, Г.Г. Химия: конспект лекций : учеб.пособие для студентов
нехимических вузов / Г.Г. Дёмич; ДВГТУ. - Владивосток : Изд-во ДВГТУ,
2009. - 248 с.
5. Лабораторные работы по химии : учеб.пособие для техн. вузов / под
ред. Н.В. Коровина. - 4-е изд., перераб. - М. :Высш. шк., 2007. - 256 с. : ил.
6. Н.Н.Гринвуд, А.Эрншо. Химия элементов. / Н.Н. Гринвуд, А. Эрншо.
- В 2-х томах. Издательство Бином, 2008. 1267 с.
7. Новиков, А.Ф. Методические указания к компьютерному тестирова­
нию по курсу химии : учеб. пособие / А.Ф. Новиков, М.В. Успенская. - СПб.
:
СПб
ГУ
ИТМО,
2010
-
118
с.
http://window.edu.ru/resource/981/71981/files/itmo474.pdf
8. Общая и неорганическая химия: Справочное пособие для студентов I
курса / В.М. Гропянов В.М. и др. - СПб. : СПбГТУРП, 2005. - 77 с. : ил.
http://window.edu.ru/resource/207/76207/files/obshineorg.pdf
9. Практическое пособие по общей и неорганической химии для сту­
дентов нехимических специальностей. Часть 1. / под ред. д.х.н., проф. С.Ф.
Дунаева. - М. 2002. - 120 с.
http://www.chem.msu.su/rus/teaching/general/praktika/
Дополнительная литература
1.
Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. / Н.С. Ахметов. - М.:
Высшая школа, 2002
2. Ахметов Н.С. Актуальные вопросы курса неорганической химии. /
Н.С. Ахметов. - М.: Просвещение, 1991.
3. Васильев В.П. Аналитическая химия: Учебник для вузов в 2-х томах.
/ В.П. Васильев. - М., Высшая школа, 2003.
4. Витинг Л.М., Резницкий Л.А. Задачи и упражнения по общей химии.
/ Л.М. Витинг, Л.А. Резницкий. - М.: Химия, 1995.
5. Гуськова Л.Г., Шиман И.Л. Химия: общие методические указания. /
Л.Г. Гуськова, И.Л. Шиман. - М.: Высшая школа, 1978.
6. Дулицкая К.А., Кротов И. В., Богоявленский А.Ф. и др. Курс химии в
2-х частях. / К.А. Дулицкая, И.В. Кротов, А.Ф. Богоявленский. - М., Высшая
школа, 1971.
7. Ландау Л.Д., Китайгородский А.И.. Молекулы. Л.Д. Ландау, А.И.
Китайгородский. - М.: Наука, 1982.
8. Леенсон И.А. Почему и как идут химические реакции. / И.А. Леенсон. - М.: МИРОС, 1994.
9. Лидин Р.А., Аликберова Л.Ю., Логинова. Г.П. Неорганическая хи­
мия в вопросах. Р.А. Лидин, Л.Ю. Аликберова, Г.П. Логинова. - М.: Химия,
1981.
10.
Романцева Л.М., Лещинская З.Л., Суханова В.А. Сборник задач и
упражнений по общей химии. / Л.М. Романцева, З.Л. Лещинская, В.А. Суха­
нова. - М.: Высшая школа, 1991.
11.
Шварцман Л.А., Жуховицкий А.А.. Начала физической химии
для металлургов. / Л.А. Шварцман, А.А. Жуховицкий. - М.: Металлургия,
1991.