Учебно-методический комплекс по дисциплине Химия (направление дисциплины)

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

ГОУ ВПО

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

УТВЕРЖДАЮ

Декан

(факультет)

(подпись) (Дата)

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

по дисциплине Химия

(направление дисциплины)

Для специальностей (направлений) 311400 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» (Направление – 660300 «Агроинженерия») (коды специальностей по ОКСО, для которых рекомендуются УМК)

Кафедра «Технология и обеспечение гражданской обороны в чрезвычайных ситуациях»

(наименование кафедры-разработчика УМК)

УМК разработали Цветкова Т.Н., к.т.н.

(Фамилия, инициалы, ученое звание авторов)

Рассмотрено и одобрено на заседании кафедры от « »

200…г.

Заведующий кафедрой

(Ф.И.О.)

Воронеж 200 г.

Форма обучения дневная

Курс первый

Вид занятий	Всего часов	Семестры и количество часов
Вид занятий	Всего часов	1	2	3	4
Общая трудоемкость	140	140
Аудиторные занятия	68	68
Лекции	34	34
Практические занятия
Лабораторные работы	34	34
Семинары
Другие виды аудит. занятий
Самостоятельная работа	72	72
Курсовой проект
Курсовая работа
Расчетно-графическая работа
Реферат
Работа над темами для самостоятельного изучения	32	32
Подготовка к практическим, семинарским и лабораторным занятиям	24	24
Выполнение домашних заданий
Подготовка к контрольным мероприятиям	16	16
Другие виды самостоятельной работы
Рубежи контроля знаний (экзамен, зачет)		зачет

СОДЕРЖАНИЕ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ ПРЕПОДАВАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В

ыписка из государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования требований к максимуму содержания и уровню подготовки инженера (специалиста) направления 660300 «Агроинженерия» по специальности 311400 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства»

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, колебательные реакции.

Реакционная способность веществ: химия и периодическая система элементов, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства веществ, химическая связь, комплементарность.

Химическая идентификация: качественный и количественный анализ, аналитический сигнал, химический, физико-химический и физический анализ, химический практикум.

1. Цель и задачи дисциплины

Основной целью преподавания дисциплины «Химия» является образование студентов в области фундаментальной науки химия, направленное на обеспечение профессиональной деятельности специалиста широкого профиля. Задачами изучения химии являются: обучить пониманию природы химических процессов, происходящих в некоторых отраслях сельского хозяйства, научить общему подходу к пониманию закономерностей протекания химических реакций, дать современное представление о строении веществ, химической связи, от природы которой в конечном итоге зависят физико-химические свойства веществ. Ознакомить с химическими и электрохимическими процессами, происходящими при использовании изделий из металлов и сплавов, со способами защиты их от коррозионных разрушений, что является актуальным при эксплуатации сельскохозяйственного оборудования. При изложении материала химии используются знания дисциплин: «математика» и «физика».

2.Требования к уровню освоения содержания дисциплины

Студенты должны прочно усвоить основные законы химии, овладеть техникой химических расчетов, выработать навыки самостоятельного выполнения химических экспериментов и обобщения наблюдаемых фактов, должны понимать природу реакций, используемых в технологических процессах получения металлов и их обработки. Знание механизма химических реакций позволяет выбрать рациональные методы защиты металлов от агрессивного воздействия окружающей среды с тем, чтобы избежать экологических катастроф при эксплуатации сельскохозяйственного оборудования.

3.2.Содержание разделов дисциплины

I CEMECTP

Р

АЗДЕЛ 1. Введение

Лекция 1. Предмет и задачи химии. История развития химии. Взаимосвязь химии с другими науками. Роль химии в создании материально-технической базы страны. Значение химических знаний для студентов машиностроительных специальностей и специалистов промышленной теплоэнергетики в области электрификации сельского хозяйства.

Самостоятельное изучение. Основные понятия и законы химии. Классы неорганических соединений.

РАЗДЕЛ 2. Строение вещества.

Лекция 2-4.Строение атомов и Периодическая система элементов Д.И.Менделеева. Квантовомеханическая модель атома. Электронное облако. Уравнение Шредингера. Квантовые числа. Распределение электронов по энергетическим уровням. Принцип Паули. Запрет Гунда. Принцип наименьшей энергии. Правила Клечковского. Электронные и электронно-графические формулы. Физический смысл периодического закона. s-, p-, d-, f-элементы. Реакционная способность веществ. Периодичность изменения свойств элементов: радиуса атомов, ионизационного потенциала, энергии сродства к электрону, электроотрицательности, металлических и неметаллических свойств, окислительного числа, кислотно-основных свойств оксидов и гидроксидов. (6 ч.)

Самостоятельное изучение. Строение атомов по Бору.

Лекция 5. Химическая связь и строение молекул. Ковалентная
связь. Метод валентных связей. Теория Гейтлера-Лондона. Спиновая теория
валентности. Свойства ковалентной связи: насыщаемость, энергия, длина,
направленность, полярность. Гибридизация. Строение молекул с гибридными
и негибридными химическими связями. Водородная связь.

Комплементарность. Донорно-акцепторная связь.(2 ч.)

Самостоятельное изучение. σ- и π- связи. Кратные связи. Понятие о комплексных соединениях. Элементы химии твердого состояния веществ. Агрегатные состояния. Кристаллическое и аморфное состояние веществ. Типы кристаллических решеток в зависимости от вида связи между частицами в кристалле: атомные, ионные, молекулярные, металлические. Металлическая химическая связь. Природа сил Ван-дер-Ваальса.

РАЗДЕЛ 3. Основные закономерности химических процессов.

Лекция 6-7. Энергетика химических процессов. Химическое сродство. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Энтальпия. Стандартная энтальпия образования химических соединений. Закон. Гесса и следствия к нему. Термохимические расчеты. Энтропия. Второй закон термодинамики. Статистическая: интерпретация энтропии. Закон Больцмана. Третий, закон термодинамики. Энергия Гиббса. Направленность химических процессов. (4 ч.)

Самостоятельное изучение. Тепловые эффекты химических реакций.

Лекция 8. Скорость химических реакций и методы ее регулирования. Влияние на скорость химической реакции природы: реагирующих веществ,

поверхности соприкосновения, концентрации и температуры. Основной

закон кинетики для гомогенных и для гетерогенных реакций. Зависимость скорости химической реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. (2 ч.)

Самостоятельное изучение. Катализ. Каталитические процессы.

Лекция 9. Химические и фазовые равновесия. Обратимые химические реакции. Химическое равновесие. Константа равновесия. Влияние внешних условий - концентрации, температуры, давления - на смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье. Применение закона действующих масс к расчету равновесного состава газовой смеси. (2 ч.)

Самостоятельное изучение. Фазовые равновесия. Колебательные реакции.

РАЗДЕЛ 4. Растворы. Дисперсные системы.

Лекция 10. Классификация дисперсных систем. Растворы. Процесс растворения. Растворимость. Свойства растворов. Законы Генри, Рауля,

Вант-Гоффа. Температуры кипения и замерзания растворов. Давления паров компонентов над растворами. Законы Коновалова.(2 ч.)

Самостоятельное изучение. Способы выражения концентрации растворов.

Лекция 11-12. Растворы. Дисперсные системы.

Классификация дисперсных систем. Растворы. Процесс растворения. Растворимость. Свойства растворов. Законы Генри, Рауля, Вант-Гоффа. Температуры кипения и замерзания растворов.

Растворы электролитов. Изотонический коэффициент.

Электролитическая диссоциация. Сильные и слабые электролиты. Константа диссоциации. Степень диссоциации. Закон разбавления Оствальда. Диссоциация воды. Водородный показатель. Индикаторы. Гидролиз солей.

Понятие о коллоидном состоянии веществ и основные виды коллоидных систем. Способы получения высокодисперсных и коллоидных систем. Строение коллоидных растворов. Электрокинетический потенциал. Устойчивость, коагуляция и стабилизация коллоидных систем. Золи и твердые коллоиды. Свойства коллоидных растворов (оптические и электрические) и их применение.(4 ч.)

Самостоятельное изучение. Обменные реакции в растворах электролитов. Общие представления о микрогетерогенных системах -суспензиях, эмульсиях, пенах.

РАЗДЕЛ 5. Основы электрохимии. Электрохимические системы.

Лекция 13. Окислительно-восстановителъные реакции. Типы окислительно-восстановительных реакций. Метод электронного баланса. Влияние среды, температуры и концентрации на ход окислительно-

восстановительных реакций, Окислительно-восстановительные реакции при получении, очистке и обработке металлов. (2 ч.)

Самостоятельное изучение. Окислительно-восстановительные свойства элементарных, веществ и: химических соединений.

Лекция 14. Гальванические элементы. Возникновение скачка потенциалов на межфазной границе проводников 1-го и 2-го рода. Электродный потенциал. Зависимость его от природы металла, температуры, концентрации его ионов в растворе. Формула Нернста. Водородный электрод. Ряд напряжений. ЭДС гальванического элемента. (2 ч.)

Самостоятельное изучение. Химические источники тока. Топливные элементы.

Лекция 15. Электролиз. Электролиз расплавов. Электролиз растворов с инертными и активными анодами. Применение электролиза в промышленности: получение активных металлов и галогенов, электролитическое рафинирование металлов, гальваностегия и гальванопластика, электрохимическое травление и полирование металлов, хемотроника.(2 ч.)

Самостоятельное изучение. Закон Фарадея.

РАЗДЕЛ 6. Коррозия и защита металлов от коррозии.

Лекция 16-17. Характеристика коррозионных процессов. Термодинамическая возможность процессов коррозии. Классификация коррозионных процессов. Химическая коррозия. Газовая коррозия. Механизм и кинетика газовой коррозии. Жаростойкое легирование. Жаростойкие покрытия. Электрохимическая коррозия. Коррозионный гальванический элемент. Механизм и кинетика электродных процессов. Катодные процессы с водородной и кислородной деполяризацией. Способы защиты металлов от электрохимической коррозии: органические и неорганические покрытия (металлические и неметаллические), применение ингибиторов, электрохимические методы защиты (протекторная защита и защита электрическим током). (4 ч.)

Самостоятельное изучение. Атмосферная, почвенная, речная и морская коррозия.

РАЗДЕЛ 7. Металлы и их сплавы.

Самостоятельное обучение. Характеристика металлов. Общие химические свойства металлов. Устойчивость в различных средах (отношение к воде, кислотам, щелочам). Пассивность металлов. Кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов металлов. Галиды, гидриды, оксиды, нитриды, карбиды, бориды, силициды металлов, важнейшие свойства этих соединений и их использование в технике.

Самостоятельное изучение. S-, р~, d-, f- металлы, их степени окисления, характер оксидов и гидроксидов, характер водородных соединений. Распространение и форма нахождения металлов в природе. Извлечение металлов из руд. Методы восстановления металлов из руд. Получение чистых и сверхчистых металлов. Вопросы экономики и экологические проблемы, связанные с получением металлов.

Легкие и тяжелые металлы и их сплавы в качестве конструкционных материалов современной техники. Магний. Алюминий. Бериллий. Титан. Физические и химические свойства. Получение. Применение. Хром. Молибден. Вольфрам. Марганец. Железо, Кобальт, Никель. Физические и химические свойства. Получение. Применение. Полимерные материалы и их применение в помтеплоэнергетике. Методы получения полимеров - реакции полимеризации и поликонденсации. Строение полимеров. Физико-химические свойства полимеров. Применение полимеров. Понятие об олигомерах. Композиционные материалы (композиты), их применение.

3.Содержание дисциплины

3.1. Разделы дисциплины и виды занятий (тематический план)

№ п/п	Разделы дисциплины	Лекции (час.)	Практич. занятия (час.)	Семинарские занятия (час.)	Лабораторные занятия (час.)	Друг. виды аудит. занятий
1	Введение	2			4
2	Строение вещества	8			4
3	Основные закономерности химических процессов	8			12
4	Растворы. Дисперсные системы	6			4
5	Основы электрохимии. Электрохимические системы	6			6
6	Коррозия и защита металлов	4			4

6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

6. 1. Рекомендуемая литература

а) Основная литература

Глинка НЛ. Общая химия. - М.: Высшая школа, 2003.

Фролов В.В. Химия. – М.: Высшая школа, 1986 г,

Коровин Н.В. Курс общей химии. - М.: Высшая школа, 1998. Глинка Н.Л. Сборник задач и упражнений по общей химии. –

М.: Высшая школа, 1987 г.

б) Дополнительная литература

Стенин Б.Д., Цветков А.А. Неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 1994 г.

Методические указания по выполнению лабораторных работ 1-8 по общей химии для студентов всех специальностей, всех форм обучения / Сост. А.И. Фаличева, Б.А. Спиридонов. Воронеж. ВГТУ. 1997 г.

Методические указания к выполнению лабораторных работ 9-15 по общей химии для студентов всех специальностей всех форм обучения / Сост. Б.А. Спиридонов, В.П. Горшунова. Воронеж. ВГТУ. 2003 г.

6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины

Таблицы, плакаты.

Контролирующие программы по темам:

основные законы и классы неорганических соединений
химическая термодинамика
скорость химической реакции и химическое равновесие
строение атома
гальванические элементы
электролиз водных растворов электролитов

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Специализированные лаборатории (а. 417/2 и 419/2), основные приборы: аналитические весы, электронагреватели, сушильный шкаф, выпрямители, фотоколориметры, амперметры и вольтметры.

4.Лабораторный практикум

№ п/п	№ раздела дисцип-лины	Наименование лабораторных работ	Кол- во часов
1	1	Определение эквивалентной массы металла	4
2	2	Закономерности изменения химических свойств элементов и их соединений в группах и периодах периодической системы.	4
3	3	Термодинамические расчеты химических процессов. Сравнительная устойчивость карбонатов магния, бария и кальция.	4
4	3	Кинетика химических реакций и химическое равновесие.	4
5	4	Концентрация растворов. Свойства растворов электролитов.	4
6	5	Окислительно-восстановительные реакции.	4
7	5	Гальванические элементы.	4
8	5	Электролиз.	4
9	5	Коррозия металлов.	2

Итого: 34 ч.

Календарный план чтения лекций.

Номер и краткое название темы	Даты и № № недель	Примечания
1. Введение. Предмет и задачи химии. Значение химических знаний для специалистов сельского хозяйства.	1
2. Строение атомов и периодическая система элементов. Квантовомеханическая модель строения атома.	2
3. Связь электронного строения атомов и периодической системы элементов.	3
4. Периодичность изменения свойств элементов.	4
5. Ковалентная химическая: связь. Метод валентных связей. Свойства ковалентной связи.	5
6. Гибридизация. Строение молекул. Водородная связь. Донорно-акцепторная связь.	6
7. Энергетика химических процессов. Первый закон термодинамики. Закон Гесса. Термохимические расчеты.	7
8. Энтропия. Закон Больцмана. Энергия Гиббса. Критерии направленности химических процессов.	8
1 9. Скорость химических реакций. Влияние различных факторов на скорость химических реакций рреакций.реакций.	9
10. Химические и фазовые равновесия. Закон действия масс. Принцип Ле Шателье.	10
11. Классификация дисперсных систем. Растворы. Законы Генри, Рауля, Вант-Гоффа.	11
12. Электролиты. Степень диссоциации. Константа диссоциации. Водородный показатель. Гидролиз солей.	12
13. Понятие о коллоидных системах. Явления коагуляции и стабилизации коллоидных систем.	13
14. Окислительно-восстановительные реакции.	14
15. Гальванические элементы.	15
16. Электролиз и его применение в промышленности.	16
17. Коррозия металлов. Химическая коррозия. Газовая коррозия. Способы защиты.	17
18. Электрохимическая коррозия. Коррозионный гальванический элемент. Механизм и кинетика электрохимической коррозии.	17

Итого: 34 ч.

План-график самостоятельной работы

№ недели	Вид работы	Нор- матив час/ зада- ние	Объем (кол-во заданий)	Трудо- емкость (час)	Всего за неделю (час)
1-2	Самостоятельное изучение Подготовка к лабораторным занятиям. Подготовка к контрольной работе	4 4 2	1 1 1	4 4 2	5
3-4	Самостоятельное изучение Подготовка к лабораторным занятиям. Подготовка к контрольной работе	4 4 2	1 1 1	4 4 2	5
5-6	Самостоятельное изучение Подготовка к лабораторным занятиям. Подготовка к контрольной работе	4 4 2	1 1 1	4 4 2	5
7-8	Самостоятельное изучение Подготовка к лабораторным занятиям. Подготовка к контрольной работе	4 4 2	1 1 1	4 4 2	5
9-10	Самостоятельное изучение Подготовка к лабораторным занятиям. Подготовка к контрольной работе	2 4 2	1 1 1	2 4 2	4
11-12	Самостоятельное изучение Подготовка к лабораторным занятиям. Подготовка к контрольной работе	2 4 2	1 1 1	2 4 2	4
13-14	Самостоятельное изучение Подготовка к лабораторным занятиям. Подготовка к контрольной работе	4 2 2	1 1 1	4 2 2	4
15-16	Самостоятельное изучение Подготовка к лабораторным занятиям. Подготовка к контрольной работе	2 1 1	1 1 1	2 1 1	2
17	Самостоятельное изучение Подготовка к лабораторным занятиям. Подготовка к контрольной работе	2 1 1	1 1 1	2 1 1	4

Blog

Учебно-методический комплекс по дисциплине Химия (направление дисциплины)

Содержание