Geum.ru

Николая Григорьевича Столетовых» Кафедра химии утверждаю первый проректор В. Г. Прокошев 2011 г рабочая программа

Вид материалаРабочая программа

Содержание


Выписка из государственного образовательного
Цели освоения дисциплины
Место дисциплины в структурЕ ООП ВПО
В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует следующие общепрофессиональные компетенции
Структура и содержание дисциплины
Содержание программы курса
Тематика лабораторных работ
5. Образовательные технологии
7. Учебно-методическое и информационное
8. Материально-техническое обеспечение
221000 Мехатроника и робототехника
Подобный материал:


Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет имени

Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»


Кафедра____химии_______


УТВЕРЖДАЮ

Первый проректор

________________В.Г. Прокошев

«_____»________________ 2011 г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА


Дисциплина: Химия____________________________________

Направление подготовки: 221000 Мехатроника и робототехника ________

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр _________________________

Форма обучения: очная ____________________________________________



Семестр
Трудоемкость

зач.ед., час
Лекции, час
Практи−

ческие занятия, час
Лабора−

торные работы, час
СРС, час.
Форма промежуточного

контроля (экз./зачет)

1 семестр
4 (144 ч)
18
0
36
90
Зачет



Владимир 2011


ВЫПИСКА ИЗ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО

СТАНДАРТА ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

по направлению подготовки

221000 МЕХАТРОНИКА И РОБОТОТЕХНИКА

(квалификация (степень) «бакалавр»)


Б.2 Математический и естественнонаучный цикл. Базовая часть.

В результате изучения базовой части цикла студент должен

знать:

химические системы: растворы, дисперсные системы, электрохимические системы, катализаторы и каталитические системы, полимеры и олигомеры; химическая термодинамика и кинетика: энергетика химических процессов, химическое и фазовое равновесие, скорость реакции и методы ее регулирования; реакционная способность веществ: химия и периодическая система элементов, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства веществ, химическая связь; химический практикум.

владеть:

навыками выполнения основных химических лабораторных операций, методами определения рН растворов и определения концентраций в растворах, методами синтеза неорганических и простейших органических соединений.

  1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ



Курс химии для нехимических специальностей вуза принадлежит к числу общенаучных учебных дисциплин и является важной составляющей в естественнонаучной подготовке специалистов. Курс химии опирается на знание студентами основ химии, физики и математики в объеме программ обязательного среднего (полного) образования и лежит в основе общетеоретической подготовки бакалавров и магистров в области мехатроники и робототехники.

В курсе рассматриваются основы учения о строении вещества, фазовые равновесия и свойства растворов, растворы электролитов и гальванические элементы, химическая кинетика, фундаментальные основы учения о направленности и закономерностях протекания химических процессов, сведения об экспериментальных и теоретических методах исследования и расчета термодинамических свойств веществ, базируясь на которых, становится возможным дать количественное описание процессов, сопровождающихся изменением физического состояния и химического состава в системах различной сложности.

В результате изучения курса химии студенты должны обладать такой совокупностью знаний и умений, которые достаточны для изучения других общенаучных, общетехнических и специальных дисциплин и дальнейшей практической деятельности.


Цель освоения дисциплины:
    • формирование современного естественнонаучного мировоззрения;
    • овладение базовыми знаниями в области химии, теории химических процессов и методов их анализа;
    • развитие навыков самостоятельной работы, необходимых для применения химических знаний при изучении специальных дисциплин и дальнейшей практической деятельности.


Задачи дисциплины:
  • Изучение студентами основ химии с целью применения их при освоении последующих дисциплин;
  • Владение методами безопасного обращения с химическими материалами с учетом их физических и химических свойств, способностью проводить оценку возможных рисков.
  • В результате изучения курса химии студенты должны приобрести знания, которые помогут решать химические проблемы, возникающие при работе в области мехатроники и робототехники.


  1. Место дисциплины в структурЕ ООП ВПО

Химия преподается студентам на первом курсе.

Связь с предшествующими дисциплинами:

Для изучения химии в университете необходимы знания химии, физики, математики, информатики в объеме средней школы. Предварительно из курса математики должны быть изучены следующие темы, используемые при прохождении курса химии:
  • Элементарная математика (пропорция; натуральный и десятичный логарифмы, вычисление десятичного логарифма; вычисление абсолютной и относительной ошибки эксперимента);
  • Высшая математика (понятие первой и второй производной ).

В целях устранения излишнего параллелизма и повторения изучения одного и того же материала по физике и химии в лекционный курс включено рассмотрение следующих понятий по теме «Строение атома»: главное, орбитальное и магнитное квантовые числа, спин электрона, спиновое квантовое число, принцип Паули, распределение электронов в атоме по энергетическим состояниям.


Связь с последующими дисциплинами:
  • Безопасность и жизнедеятельность;
  • Электротехника;
  • Экология;
  • Материаловедение. Технология конструкционных материалов.



  1. Компетенции обучающегося, формируемые

в результате освоения дисциплины


В результате изучения данного курса студент будет:
  • иметь представление:

об основах строения вещества, об объектах химии и физико-химических процессах; о свойствах растворов; об электрохимических процессах; о химической кинетике и катализе; о принципах и законах химической термодинамики; о химии современных конструкционных материалов и перспективах их использования;
  • знать:

основные понятия химии и закономерности протекания химических и физико-химических процессов, определение электродных потенциалов и электродвижущих сил, основы кинетики и химической термодинамики, факторы, влияющие на состояние химического равновесия;
  • уметь:

использовать основные понятия и законы химии, знания о кинетических параметрах процесса, о физико-химических характеристиках веществ для объяснения и прогнозирования процессов, протекающих в окружающей среде;
  • объяснять:

закономерности изменения свойств химических элементов в Периодической системе; кинетические закономерности химических процессов; влияние различных факторов на протекание химических процессов и на состояние химического равновесия;
  • проводить расчеты:

состава растворов; окислительно-восстановительных реакций; термодинамических характеристик веществ; констант равновесия химических реакций;
  • овладеть навыками:

самостоятельной работы в химической лаборатории, освоить практически важные экспериментальные методы изучения физико-химических свойств веществ.

В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует следующие общепрофессиональные компетенции:

  • овладение культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);
  • готовность к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-2);
  • использование основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применение методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-9);
  • применение необходимых для построения моделей знаний принципов действия и математического описания составных частей мехатронных и робототехнических систем (информационных, электромеханических, электрогидравлических, электронных элементов и средств вычислительной техники) (ПК-1).

Совокупность указанных представлений, знаний, умений и навыков обеспечивает студентам нехимических специальностей необходимый научный базис, позволяющий ориентироваться в частных вопросах при последующем изучении специальных дисциплин и курсов: материаловедение, технология конструкционных материалов, экология и др. в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования для подготовки бакалавров.


  1. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет _4_ зачетных единицы, 144 часа.


№ п/п
Раздел дисциплины
Семестр
Неделя семестр
Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов
Объем учебной работы, с применением интерактивных методов (в часах/%)
Формы контроля

Лекции
Практические занятия
Лабораторные работы
Самостоятельная работа

1.
Введение. Основные понятия и законы химии
1


1


2


-


2


5


3/20%
Тест на хим. номенклатуру

2
2
5
Тест к лаб. работе 1

2.
Периодическая система и химическая связь


1
3


4




2
5


3/20%
Тест к лаб. работе 2

4


2
5
Тест к лаб. работе 3

5


2
5

Контрольная работа №1

6

2
5
Коллоквиум №1

3.
Начала химической термодинамики
1
7


2


-

2
5

3/20%
Тест к лаб. работе 4

8

2
5
Тест к лаб. работе 5

4.
Кинетика и равновесие


1
9

2


-

2
5

3/30%
Тест к лаб. работе 6

10
2
5
Контрольная работа №2

5.
Растворы

1
11

2

-

2
5

3/20%
Тест к лаб. работе 7

12

2
5
Тест к лаб. работе 8

6.
Электрохимические системы

Полимеры и олигомеры


1
13


6


-

2
5


10/20%
Контрольная работа №3

14
2
5
Тест к лаб. работе 9


15

2
5
Тест к лаб. работе 10

16

2
5
Тест к лаб. работе 11

17

2
5
Коллоквиум №2

18

2
5

Зачет

ИТОГО:
1



18
-
36
90









Темы, разделы дисциплины
Количество часов
Компетенции
Общее количество компетенций

ОК-1
ОК-2
ОК-9
ПК-1

Введение. Основные понятия и законы химии
16
+
+
+



3

Периодическая система и химическая связь
32
+
+
+
+
4

Начала химической термодинамики
16
+
+
+



3

Кинетика и равновесие
16
+
+
+



3

Растворы
16
+
+
+
+
4

Электрохимические системы
48
+
+
+
+
4

+
+
+
+
4

+
+
+
+
4

Итого
144
8
8
8
5



Вес компетенции



1
0,8
1
1





СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ КУРСА


1. Введение

Химия как система знаний о веществах и их превращениях. Русская и международная номенклатура неорганических соединений.

Понятие элемента, простого и сложного вещества. Атомная единица массы. Атомная и молекулярная массы. Моль. Мольная масса. Валентность. Степень окисления. Эквивалент. Мольная масса эквивалента. Определения химического эквивалента элемента, бинарного соединения, кислоты, гидроксида, соли. Законы стехиометрии. Газовые законы. Закон эквивалентов.

  1. Строение атома. Химическая связь

Атом как сложная система. Квантово-механическая модель атома. Структура ядра: протоны и нейтроны. Электрон. Корпускулярно-волновые свойства электрона.

Квантовые числа. Структура электронных оболочек. Основные принципы распределения электронов в атоме: принцип наименьшей энергии, принцип Паули и Гунда. Правило Клечковского. Современная формулировка периодического закона. Структура современной периодической системы. Период. Группа.

Энергия ионизации, сродство к электрону. Электроотрицательность.

Изменение основных характеристик атомов по периодам и группам.

S-, p-, d- и f-элементы. Валентные электроны.

Понятие химической связи. Природа химической связи. Виды химической связи. Ковалентная и ионная связь: образование связи, характеристика связи, сравнение ковалентной и ионной связи.

Водородная связь. Донорно-акцепторная связь. Металлическая связь.

3. Термодинамическая система, фаза, классификация систем.

Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Энтальпия. Стандартное состояние вещества.

Закон Гесса. Основы термохимии. Второй закон термодинамики. Энтропия. Изобарно-изотермические и изохорно-изотермические потенциалы. Термодинамические функции простых веществ. Энергетика химических процессов.


4. Химическая кинетика и равновесие.

Скорость химической реакции. Закон действующих масс. Порядок реакции. Константа скорости реакции. Факторы, влияющие на скорость химической реакции. Гомогенные и гетерогенные реакции.

Влияние температуры на скорость реакции. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Температурный коэффициент скорости реакции. Понятие о катализаторах и ингибиторах химических реакций. Го­могенный и гетерогенный катализ.

Обратимость химических процессов. Условия химического равновесия. Константа равновесия. Влияние внешних и внутренних факторов на равновесие. Принцип Ле-Шателье. Связь константы равновесия с термодинамическими параметрами.

Классификация фазовых равновесий. Диаграммы состояний для одно- и двухкомпонентных систем. Правило фаз Гиббса.

  1. Растворы

Понятие истинного раствора. Способы выражения концентрации растворов. Идеальные растворы. Реальные растворы.

Теория электролитической диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Особенности растворов слабых электролитов. Константа диссоциации, степень диссоциации. Закон разбавления Оствальда. Особенности растворов сильных электролитов. Активная концентрация.

Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель рН. Понятие об индикаторах. Понятие о буферных растворах. Амфотерные электролиты. Гидролиз солей. Окислительно-восстановительные процессы в растворах. Окислители и восстано­вители. Среда реакции. Метод электронного баланса.

Дисперсные системы.

Дисперсная фаза и дисперсионная среда. Классификация дисперсных сис­тем. Способы получения дисперсных систем. Аэрозоли. Суспензии. Эмульсии.

Коллоидные растворы. Понятие мицеллы. Строение мицеллы, ус­тойчивость и стабилизация дисперсных систем.


6. Электрохимические системы

Химические источники тока.

Электродные потенциалы. Металлические электроды. Водородный электрод. Стандартные электродные потенциалы. Ряд напряжений металлов. Уравнение Нернста. Гальванический элемент Даниэля – Якоби. Расчет и измерение потенциалов электродов и ЭДС гальванических элементов.

Коррозия металлов.

Химическая и электрохимическая коррозия. Катодные и анодные реакции при коррозии. Атмосферная коррозия железа. Способы защиты металлов от коррозии. Катодные и анодные защитные покрытия. Коррозия трубопроводов и методы защиты.

Электролиз.

Сущность электролиза. Электролиз расплавов и растворов. Законы Фарадея. Катодные процессы при электролизе. Анодные процессы при электролизе. Применение электролиза. Кислотные и щелочные аккумуляторы.


7. Полимеры и олигомеры.

Основные понятия и классификация. Методы по­лучения полимеров. Газонаполненные полимеры. Использование полимеров и пластмасс.

Полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, политетрафторэтилен.


Неотъемлемой частью курса является лабораторный практикум, при прохождении которого студентами приобретаются навыки самостоятельного проведения химического эксперимента.


ТЕМАТИКА ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ


№
Тематика
Количество часов
Названия лабораторных работ

1
Введение. Основные понятия и законы химии
16
- Классы неорганических соединений

- Определение эквивалентных масс простых и сложных веществ

- Получение растворов различной концентрации

2
Кинетика и равновесие
16
- Скорость химических реакций

- Химическое равновесие и его смещение

3
Растворы
24
- Определение pH растворов

- Гидролиз солей

- Окислительно-восстановительные реакции

4
Электрохимические процессы
32
- Гальванические элементы

- Электролиз

- Электрохимическая коррозия


5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ


При изучении теоретического курса на лекциях предусматривается изложение материала в виде презентации. Преподнесение теоретического материала осуществляется с помощью электронных средств обучения при непосредственном прочтении данного материала лектором. Доля интерактивных форм обучения составляет 20% всех аудиторных занятий.

На лекциях используются в качестве демонстрационного материала Периодическая система элементов Д. И. Менделеева и ряд других справочных таблиц.

При прохождении лабораторного практикума студентам предлагается работать в малых группах: учебная группа разбивается на несколько небольших групп – по 2-3 человека.

На основании полученных данных по всем опытам каждый студент заполняет свой лабораторный журнал, где записывает результаты опытов, наблюдения, составляет уравнения реакций химических процессов, если нужно, производит соответствующие расчеты и результаты представляет в виде графической зависимости.


6. оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов


Вид контроля
Форма учебной работы
Рейтинг в баллах

Текущий
Тестовый контроль
25

Обобщающий
Контрольные работы
15

Коллоквиумы
20

Итоговый
Зачет
40

Итого

100


Тестовый контроль осуществляется с помощью тестов по отдельным темам или разделам курса. Устный зачет проводится по билетам.


7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


Основная литература:
  1. Коровин Н.В. Общая химия: Учебник для технических направ. и спец. вузов. – М.: Высш. шк., 2008. – 557 с.
  2. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия: Учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 2002. – 743 с., ил.
  3. Глинка Н.Л. Общая химия. – М.: Интеграл-Пресс, 2004. – 728 с
  4. Лабораторный практикум по химии: Рейтинг – система организации работы студента М.В.Ольшевский, В.В.Гурылев, С.В.Диденко и др. Под ред. М.В.Ольшевского. ВлГУ, Владимир, 1999, 112 с.
  5. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. – Л.: Химия, 1988.
  6. Орлин Н.А., Кузурман В.А., Архипова Н.А. Практикум для самостоятельной работы по химии. Владимир, 2005. – 76 с.


Дополнительная литература
  1. Угай Я.А. Общая и неорганическая химия, М., «Высшая школа». 2004.
  2. Орлин Н.А., Кузурман В.А. Общая и неорганическая химия. Учеб. пособие. ч.1-3, Владимир, 2002-2005г.
  3. Методические указания к лабораторным работам по общей химии. Полумикрометод. Ч. I – II. Под ред. А.И.Манакова. ВПИ, 1994.
  4. Задачи и упражнения по общей химии: учебное пособие./Под ред. Н. В. Коровина. – М.: Высшая школа, 2003. – 255 с.


Программное обеспечение и Интернет-ресурсы

ссылка скрыта

ссылка скрыта

ссылка скрыта

.narod.ru/literature.php">

ссылка скрыта

ссылка скрыта

ссылка скрыта

ссылка скрыта

ссылка скрыта


8. Материально-техническое обеспечение

дисциплины


1. Мультимедийный проектор для демонстрации иллюстративного материала.

2. Компьютерный класс


Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению 221000 – Мехатроника и робототехника.


Рабочую программу составил к.х.н., доцент кафедры химии, Дорофеева И.Б.


Программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры «Химия» от ________________года, протокол №________

Заведующий кафедрой химии д.х.н., профессор Кухтин Б.А.


Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании учебно-методической комиссии направления _ 221000 Мехатроника и робототехника ______________


Протокол № ___ от ___________________ года.


Председатель комиссии ____________________________________________


Программа переутверждена:


на __________________ учебный год. Протокол заседания кафедры № ______

от ______________________ года.

Заведующий кафедрой________________


на __________________ учебный год. Протокол заседания кафедры № ______

от ______________________ года.

Заведующий кафедрой________________


на __________________ учебный год. Протокол заседания кафедры № ______

от ______________________ года.

Заведующий кафедрой________________