Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Волгодонский инженерно-технический институт – филиал НИЯУ МИФИ
УТВЕРЖДАЮ
Зам. руководителя ВИТИ НИЯУ МИФИ
______________________А. Г.Федотов
”_____” __________________2012 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Химия»
Направление подготовки: 140100 Теплоэнергетика и теплотехника
Профиль подготовки: Автоматизация технологических процессов и
производств
Наименование образовательных программ:
Квалификация (степень) выпускника _бакалавр
Форма обучения:очная
г. Волгодонск, 2012 г.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 кредита, 108 час.
Аудиторные занятия 54 час
лекции 18 час
лабораторных работ 18 час
практических 18 час
Самостоятельная работа 54 час
домашние задания
курсовая работа
другие виды самостоятельной работы
Форма отчетности:
экзамен
Курсы: 1
Семестры: 1
Индекс дисциплины в Рабочем учебном плане (РУП) и в Компетентностно- ориентированном учебном плане (КОП) – «Б2Б4»
Рабочая программа рассмотрена на заседании кафедры «Инженерная экология» ВИТИ НИЯУ МИФИ «____» _________ 2011 г., протокол №____ и рекомендована для подготовки по направлению 140100 Теплоэнергетика и теплотехника
Заведующий кафедрой И.А. Бубликова
Рабочая программа учебной дисциплины согласована с выпускающей кафедрой «Теплоэнергетическое оборудование» ВИТИ НИЯУ «МИФИ»
Заведующий кафедрой Бекетов В.Г.
Учебная дисциплина обеспечена основной литературой
Зав. библиотекой ВИТИ НИЯУ «МИФИ» З.М. Литвинова
ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Цель освоения дисциплины – углубление у студентов имеющихся представлений и получение новых знаний и умений в области химии, без которых невозможно решение современных технологических, экологических, сырьевых и энергетических проблем, стоящих перед человечеством, формирование у бакалавров общего химического мировоззрения и развитие химического мышления.
Данная дисциплина участвует в формировании следующих общекультурных и общепрофессиональных компетенций:
способности к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);
способности демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и готовностью использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);
готовности выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, и способностью привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-3);
способности формировать законченное представление о принятых решениях и полученных результатах в виде отчета с его публикацией (публичной защитой) (ПК-7);
способности к проведению экспериментов по заданной методике и анализу результатов с привлечением соответствующего математического материала (ПК-18).
Задачи дисциплины:
Изучение основных положений современной теории строения атома, теории химической связи, энергетики и кинетики химических реакций, химического равновесия, основных соединений элементов и их химических превращений, основных классов органических веществ;
Обоснование возможных направлений химических взаимодействий, констант равновесия химических превращений
Формирование у студента владения методами расчета кинетических и термодинамических характеристик химических реакций.
2.МЕСТО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Данная учебная дисциплина входит в образовательный модуль математического и естественнонаучного цикла раздела «Б.2. Математический и естественнонаучный цикл. Базовая часть» ФГОС-3 по направлению подготовки ВПО «Теплоэнергетика и теплотехника» профиля подготовки бакалавров «Автоматизация технологических процессов и производств»
Дисциплина содержательно связана с курсом физики; является базой для изучения курсов «Экология», «Материаловедение и технология конструкционных материалов». «Безопасность жизнедеятельности». Знание ее материалов необходимо при выполнении курсового и дипломного проектирования, УИР, а также при практической работе выпускников по специальности.
3. КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ / ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОБРАЗОВАНИЯ И КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА ПО ЗАВЕРШЕНИИ ОСВОЕНИЯ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
В результате освоения дисциплины студент должен:
1) Знать (КМ. ПК. 2): основные положения современной теории строения атома, теории химической связи, энергетики и кинетики химических реакций, химического равновесия, основных соединений элементов и их химических превращений, основных классов органических веществ;
2) Уметь (КМ.ОК-1; КМ.ПК-2; КМ ПК-3): написать и объяснить следующие законы и уравнения:
Закон эквивалентов
Волновое уравнение Шредингера, принцип Паули, правило Хунда
Периодический закон Д.И. Менделеева
Квантово-механические методы описания химической связи
Закон Гесса и следствия из него
Энергия Гиббса и ее изменение в химических процессах
Закон действия масс.
Кинетическое уравнение
Уравнение Аррениуса
Правило Вант-Гоффа
Принцип Ле-Шателье – Брауна
Методы определения величины рН
Произведение растворимости
Уравнение Нернста
3) Владеть / быть в состоянии продемонстрировать (КМ.ОК-1; КМ.ПК-2; КМ ПК-3; КМ ПК -7, КМ ПК - 18): обоснованием возможных направлений химических взаимодействий, констант равновесия химических превращений; методами расчета кинетических и термодинамических характеристик химических реакций.
4.СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.
|
№ п/п |
Раздел учебной дисциплины |
недели |
Виды учебной деятельности, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) |
Текущий контроль успеваемости (неделя, форма) |
Аттестация раздела (неделя, форма) |
Максимальный балл за раздел | |||||||
|
Лекции |
Практические занятия/Семинары |
Лабораторные работы |
Самостоятельная работа |
|
|
| |||||||
|
1 семестр | |||||||||||||
|
1 |
Основные химические законы. Строение вещества. |
1-6 |
6 |
6 |
6 |
18 |
1Т, 3ЛБ, 5 ЛБ |
6 Тест |
15 | ||||
|
2 |
Закономерности протекания химических процессов |
7-12 |
6 |
6 |
6 |
18 |
7 ЛБ, 9 ЛБ, 11 ЛБ |
12 Тест |
20 | ||||
|
3 |
Химия элементов |
13-18 |
6 |
6 |
6 |
18 |
13 ЛБ, 15 ЛБ, 17 ЛБ |
17 Тест |
15 | ||||
|
4 |
зачет |
|
|
|
|
|
|
|
50 | ||||
|
|
Итого за семестр |
100 | |||||||||||
Т – тест, ЛБ- защита лабораторной работы.
Наименование тем и содержание лекционных занятий:
1. Введение. Основные химические законы. Квантовомеханическая модель атома.Предмет и задачи химии. Понятие об эквиваленте. Закон эквивалентов. Строение атома. Составные части атома. Атомное ядро. Квантовомеханическая модель атома. Волновое уравнение Шредингера и результаты его решения для атома водорода и водородоподобных атомов. Квантовые числа
2. Электронное строение атома. Закономерности изменения свойств элементов и их соединений.
Принцип Паули и правило Хунда. Энергетический ряд атомных орбиталей. Электронные формулы атомов и ионов. Энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность. Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Периодическое изменение свойств элементов и их соединений.
3. Химическая связь и межмолекулярные взаимодействия.
Типы химической связи: ковалентная и ионная, их свойства. Механизмы образования связи. Метод валентных связей и метод молекулярных орбиталей. Гибридизация атомных орбиталей. Основные характеристики ковалентной связи. Водородная связь, межмолекулярные взаимодействия. Комплексные соединения : строение, номенклатура.
4. Элементы химической термодинамики.
Внутренняя энергия и энтальпия систем. Первый закон термодинамики. Энтальпия образования химических соединений. Закон Гесса и следствия из него. Понятие об энтропии и ее изменении в химических превращениях. Энергия Гиббса. критерий самопроизвольного протекания реакций в изобарно-изотермических условиях.
5. Химическая кинетика. Химическое равновесие. Катализ.
Гомогенные и гетерогенные реакции. Скорость гомогенных химических реакций. Факторы, влияющие на скорость реакций. Закон действия масс. Константа скорости. Кинетическое уравнение. порядок и молекулярность реакции. Уравнение Аррениуса. Правило Вант-Гоффа. Энергия активации. Химические реакции в гетерогенных системах.
Химическое равновесие. Обратимые и необратимые реакции. Константа химического равновесия. Ее связь с термодинамическими характеристиками системы. Принцип Ле-Шателье – Брауна. Гомогенный и гетерогенный катализ. Механизм гомогенного катализа.
6.Растворы. Электрохимические процессы.
Определение и классификация растворов. Растворимость. Способы выражения концентрации растворов. Растворы электролитов и неэлектролитов. Особенности воды как растворителя. Водородный показатель среды рН и способы его определения. Диссоциация электролитов, константа и степень диссоциации. Буферные растворы. Гидролиз солей: виды, уравнения. Константа и степень гидролиза. Равновесие в гетерогенных системах. Произведение растворимости. Условия выпадения и растворения осадка.
Окислительно-восстановительные реакции. Важнейшие окислители и восстановители. Окислительно-восстановительный потенциал. Уравнение Нернста. Водородный электрод сравнения.
7. Химия элементов 1-III групп и их соединений. Химия d- элементов.
Изотопы водорода. Способы получения водорода. Физические и химические свойства водорода и его соединений с металлами и неметаллами.
Щелочные металлы: нахождение в природе, получение, применение. Окисды, гидроксиды, пероксиды щелочных металлов.
Щелочноземельные металлы и магний: получение, химические свойства соединений. Жесткость воды и способы ее устранения.
Химические свойства бора и его соединений с кислородом, водородом, галогенами. Алюминий: нахождение в природе, получение, химические свойства алюминия и его соединений.
Положение d- элементов в Периодической системе Д.И. Менделеева. Химические свойстваd- элементов на примере хрома, железа и меди. Кислотно-основные свойства их оксидов и гидроксидов. Комплексные соединения хрома, железа и меди.
8. Химия элементов V-VII групп и их соединений.
Азот: получение, физические и химические свойства. Получение и свойства нитридов металлов. Аммиак: синтез, свойства, применение. Равновесие в водном растворе аммиака. Термическое разложение соей аммония. Оксиды азота: строение молекул, получение и свойства. Азотистая и азотная кислоты: получение в промышленности, свойства, применение. Фосфор: аллотропные модификации, получение и свойства. Состав, свойства, получение, применение соединений фосфора: фосфина, фосфидов металлов, оксидов, кислот, солей.
Кислород, озон: строение молекулы, получение, применение. Сера :получение и свойства. Состав, свойства, получение, применение соединений серы: сероводорода, сульфидов металлов, оксидов, кислот, солей.
Общая характеристика галогенов: нахождение в природе, получение, применение. Состав, свойства, получение, применение галогеноводородов, галогенидов металлов, кислородсодержащих кислот галогенов и их солей.
9. Элементы группы углерода. Элементы органической химии..
Углерод и его аллотропные модификации. Неорганические соединения углерода. Карбиды металлов. Оксиды углерода. Угольная кислота и ее соли.
Кремний. Соединения кремния. Силаны. Галогениды кремния силициды. Оксид кремния. Кремниевые кислоты и их соли. Гидролиз силикатов.
Предмет органической химии. Теория химического строения А.М. Бутлерова. Изомерия. Углеводороды. Гомологические ряды углеводородов. Функциональные производные углеводородов. Классификация и номенклатура органических соединений.
Химико-экологические проблемы взаимодействия человека с окружающей средой.
Аудиторный практикум
|
Раздел дисциплины, вид контрольного мероприятия |
Аудиторные занятия | ||
|
СОДЕРЖАНИЕ |
Время (час) | ||
|
Аудиторное |
СРС | ||
|
Раздел 1: Основные химические законы.Строение вещества. Темы 1- 2. Электронное строение атомов, квантовые числа. Тема 3.Химическая связь.
|
Составление электронных формул атомов и ионов. Определение квантовых чисел валентных электронов.
|
2 |
3 |
|
Определение основных характеристик химической связи: полярность, тип гибридизации. Строение комплексных соединений. |
2 |
3 | |
|
Раздел 2. Закономерности протекания химических процессов. Тема 4. Элементы химической термодинамики
Тема 5. Химическая кинетика. Химическое равновесие.
Тема 6. Растворы.
Тема 6. Электрохимические процессы. |
Расчет тепловых эффектов химических процессов. Расчет равновесных концентрация и давлений по термодинамическим данным. |
2 |
3 |
|
Зависимость скорости реакции от температуры и концентрации. Смещение химического равновесия согласно принципу Ле-Шателье – Брауна. |
2 |
3 | |
|
Способы выражения концентрации растворов. Гидролиз солей. Произведение растворимости. Условия образования и растворения осадков. |
4 |
6 | |
|
Окислительно-восстановительные реакции и вычисление э.д.с. ОВР |
2 |
4 | |
|
Раздел 3. Химия элементов Тема 9. Элементы органической химии |
Классификация и номенклатура органических соединений. |
2 |
4 |
|
Мероприятия межсессионного контроля Тема 1. Введение. |
Тест входного контроля |
0,5 |
1 |
|
Темы 1-3
Темы 4-6
Темы 7-9 |
Тест промежуточного контроля «Основные химические законы. Строение вещества», |
0,5 |
3 |
|
Тест промежуточного контроля «Закономерности протекания химических процессов» |
0,5 |
3 | |
|
Тест промежуточного контроля «Химия элементов» |
0,5 |
3 | |
|
Всего |
18 |
36 | |
Лабораторный практикум
|
Раздел дисциплины |
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ | |||||
|
№ п/п |
Наименование |
Выполнение (час) | ||||
|
аудиторных |
СРС | |||||
|
1. Основные химические законы. Строение вещества.
|
1. |
Определение эквивалентной массы металла по объему вытесненного водорода. |
2 |
2 | ||
|
2. |
Зависимость свойств элементов от положения в периодической системе Д.И. Менделеева |
2 |
2 | |||
|
2. Закономерности протекания химических процессов.
|
3. |
Скорость химических реакций и химическое равновесие |
2 |
2 | ||
|
4. |
Водородный показатель среды. Гидролиз солей. |
2 |
2 | |||
|
5. |
Окислительно-восстановительные реакции |
2 |
2 | |||
|
3. Химия элементов
|
6. |
Жесткость воды и способы ее устранения. |
2 |
2 | ||
|
7. |
Получение сложных эфиров. Реакция этерификации |
2 |
2 | |||
|
|
|
Мероприятия системы межсессионного контроля. Прием лабораторных работ. |
4 |
4 | ||
|
Всего |
18 |
18 | ||||
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
При реализации программы дисциплины «Химия» используются различные образовательные технологии – во время аудиторных занятий (54 часа) занятия проводятся в форме лекций, практических занятий, лабораторных работ. Для контроля усвоения студентом разделов данного курса и приема домашнего задания широко используются тестовые технологии, то есть специальный банк вопросов в открытой и закрытой форме, ответы на которые позволяют судить об усвоении студентом данного курса. Самостоятельная работа студентов (54 часа) подразумевает под собой проработку лекционного материала с использованием рекомендуемой литературы для подготовки к выполнению аудиторного практикума, для подготовки и защиты лабораторных работ.
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ.
В качестве входного контроля уровня знаний студентов на первом занятии, а также при промежуточной оценке успеваемости студентов используются представленные ниже тестовые задания по темам «Основные химические законы. Строение вещества», «Закономерности протекания химических процессов» и «Химия элементов». При этом студенту предлагается в течение 25 минут ответить на 20 вопросов. Для каждого вопроса существует только один правильный ответ. При правильном ответе на 13 и более вопросов студент получает зачет, при количестве правильных ответов меньше 13 тест считается не сданным.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
а) основная литература:
1. Коровин Н.В. Общая химия. М.: Высшая школа. 2006.
2. Глинка Н.Л. Общая химия. М.: Интеграл - Пресс. 2006.
3. Березин Б.Д., Березин. Д.Б. Курс современной органической химии.- М.: Высш.шк., 2001.-600с.
б) дополнительная литература:
1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа. 2006.
2. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа. 2003.
3. А.А. Петров, Х.В. Бальян, А.Т. Трощенко. Органическая химия. – М.: Высшая школа, 1981.
4. Шаврак Е.И. Учебно-методическое пособие к выполнению индивилуальных заданий и контрольных работ по общей химии. ВИТИ НИЯУ МИФИ, г.Волгодонск, 2010г.
4. Шаврак Е.И. Лабораторный практикум по химии, ВИТИ НИЯУ МИФИ, г.Волгодонск, 2010г.
в) программное обеспечение и интернет- ресурсы:
1. Электронный учебник по химии. http://www.hemi.nsu.ru/
2. Комплект опорных схем-конспектов к разделу «Закономерности протекания химических реакций» http://dissociation.nm.ru/
3.Критерии протекания окислительно-восстановительных реакций http://som.fio.ru/item.asp?id=10004859
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Учебная дисциплина обеспечена учебно-методической документацией и материалами. Ее содержание представлено в локальной сети факультета и кафедры и находится в режиме свободного доступа для студентов. Доступ студентов для тренинга по прохождению тестовых заданий и для самостоятельной подготовки осуществляется через компьютеры дисплейного класса (в стандартной комплектации). Для проведения лабораторного практикума имеются специально оборудованные химические лаборатории (аудитории № 203, № 236), оснащенные всеми необходимыми приборами и достаточным запасом химических реактивов.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки «Теплоэнергетика и теплотехника» профиля подготовки бакалавров «Автоматизация технологических процессов и производств».
9. СВЕДЕНИЯ О СОСТАВИТЕЛЯХ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ
Авторы: к.т.н., доцент кафедры инженерной экологии Шаврак Е.И.,к.х.н., доцент кафедры
инженерной экологии Сапельников В.М.
Рецензент_____________________________________________________________________
10. ЛИСТ ИЗМЕНЕНИЙ, ВНОСИМЫХ В РАБОЧУЮ ПРОГРАММУ
Министерство образования и науки Российской федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Волгодонский инженерно-технический институт-филиал НИЯУ МИФИ
«УТВЕРЖДАЮ»
Зам.руководителя ВИТИ НИЯУ МИФИ
_________________А.Г. Федотов
«……»___________2011 г.
Рабочая программа учебной дисциплины
«Химия»
(наименование дисциплины (модуля)
Направление подготовки 140400 Электроэнергетика и электротехника
Профиль подготовки _Электрические станции
Наименование образовательной программы_____________________________________
Квалификация (степень) выпускника____________бакалавр_____________________
_____________________________________________________________________________
(бакалавр, магистр, специалист)
Форма обучения________________очная______________________________________
(очная, очно-заочная и др.)
г. Волгодонск 2011 г.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 кредита, 144 часа
Аудиторные занятия 54 час
лекции 18час
лабораторных работ 18 час
практических 18 час
Самостоятельная работа 54 час
домашние задания
курсовая работа
другие виды самостоятельной работы
Форма отчетности:
экзамен
Курсы: 1
Семестры: 1
Индекс дисциплины в Рабочем учебном плане (РУП) и в Компетентностно- ориентированном учебном плане (КОП) –«Б2.Б4»
Учебная программа рассмотрена на заседании кафедры «Инженерной экологии» ВИТИ НИЯУ «МИФИ» ____ _________20__ года и рекомендована для подготовки бакалавров.
Заведующий кафедрой Бубликова И.А.
___ ________________ 20__ г.
Рабочая программа учебной дисциплины согласована с выпускающей кафедрой «Атомные электрические станции» ВИТИ НИЯУ «МИФИ»
Заведующий кафедрой Якубенко И.А.
___ ________________ 20__ г.
Учебная дисциплина обеспечена основной литературой
Зав. библиотекой ВИТИ НИЯУ «МИФИ»
1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Цель освоения дисциплины – углубление у студентов имеющихся представлений и получение новых знаний и умений в области химии, без которых невозможно решение современных технологических, экологических, сырьевых и энергетических проблем, стоящих перед человечеством, формирование у бакалавров общего химического мировоззрения и развитие химического мышления.
Данная дисциплина участвует в формировании следующих общекультурных и общепрофессиональных компетенций:
способности к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);
способности демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и готовностью использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);
готовности выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, и способностью привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-3);
способности формировать законченное представление о принятых решениях и полученных результатах в виде отчета с его публикацией (публичной защитой) (ПК-7).
Задачи дисциплины:
Изучение основных положений современной теории строения атома, теории химической связи, энергетики и кинетики химических реакций, химического равновесия, основных соединений элементов и их химических превращений, основных классов органических веществ;
Обоснование возможных направлений химических взаимодействий, констант равновесия химических превращений
Формирование у студента владения методами расчета кинетических и термодинамических характеристик химических реакций.
2. МЕСТО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Данная учебная дисциплина входит в образовательный модуль математического и естественно-научного цикла раздела «Б.2. Математический и естественно-научный цикл. Базовая часть» ФГОС-3 по направлению подготовки ВПО «Электроэнергетика и электротехника» профиля подготовки бакалавров «Электрические станции».
Дисциплина содержательно связана с курсом физики; является базой для изучения курсов «Экология», «Электротехническое и конструкционное материаловедение», «Безопасность жизнедеятельности». Знание ее материалов необходимо при выполнении курсового и дипломного проектирования, УИР, а также при практической работе выпускников по специальности.
3. КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) / ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОБРАЗОВАНИЯ И КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА ПО ЗАВЕРШЕНИИ ОСВОЕНИЯ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
В результате освоения дисциплины студент должен:
1) Знать (КМ. ПК. 2): основные положения современной теории строения атома, теории химической связи, энергетики и кинетики химических реакций, химического равновесия, основных соединений элементов и их химических превращений, основных классов органических веществ;
2) Уметь (КМ.ОК-1; КМ.ПК-2; КМ ПК-3): написать и объяснить следующие законы и уравнения:
Закон эквивалентов
Волновое уравнение Шредингера, принцип Паули, правило Хунда
Периодический закон Д.И. Менделеева
Квантово-механические методы описания химической связи
Закон Гесса и следствия из него
Энергия Гиббса и ее изменение в химических процессах
Закон действия масс.
Кинетическое уравнение
Уравнение Аррениуса
Правило Вант-Гоффа
Принцип Ле-Шателье – Брауна
Методы определения величины рН
Произведение растворимости
Уравнение Нернста
3) Владеть / быть в состоянии продемонстрировать (КМ.ОК-1; КМ.ПК-2; КМ ПК-3; КМ ПК -7): обоснованием возможных направлений химических взаимодействий, констант равновесия химических превращений; методами расчета кинетических и термодинамических характеристик химических реакций.
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единиц, 144 часа.
|
№ п/п |
Раздел учебной дисциплины |
недели |
Виды учебной деятельности, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) |
Текущий контроль успеваемости (неделя, форма) |
Аттестация раздела (неделя, форма) |
Максимальный балл за раздел | |||||||
|
Лекции |
Практические занятия/Семинары |
Лабораторные работы |
Самостоятельная работа |
|
|
| |||||||
|
1 семестр | |||||||||||||
|
1 |
Основные химические законы . Строение вещества. |
1-6 |
6 |
6 |
6 |
18 |
1Т, 2ЛБ, 3ДЗ, 4 ЛБ, 5 ДЗ |
6 Тест |
15 | ||||
|
2 |
Закономерности протекания химических процессов |
7-12 |
6 |
6 |
6 |
18 |
7 ЛБ, 8ДЗ, 9 ЛБ, 10 ДЗ, 11 ЛБ |
12 Тест |
20 | ||||
|
3 |
Химия элементов |
13-18 |
6 |
6 |
6 |
18 |
13 ЛБ, 14ДЗ, 15 ЛБ, 16 ДЗ |
17 Тест |
15 | ||||
|
4 |
Экзамен |
|
|
|
|
|
|
|
50 | ||||
|
|
Итого за семестр |
100 | |||||||||||
Т – тест, ЛБ- защита лабораторной работы, ДЗ – индивидуальное домашнее задание.
Наименование тем и их содержание лекционных занятий:
1. Введение. Основные химические законы. Квантовомеханическая модель атома.Предмет и задачи химии. Понятие об эквиваленте. Закон эквивалентов. Строение атома. Составные части атома. Атомное ядро. Квантовомеханическая модель атома. Волновое уравнение Шредингера и результаты его решения для атома водорода и водородоподобных атомов.
2. Электронное строение атома. Закономерности изменения свойств элементов и их соединений.
Принцип Паули и правило Хунда. Энергетический ряд атомных орбиталей. Электронные формулы атомов и ионов. Энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность. Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Периодическое изменение свойств элементов и их соединений.
3. Химическая связь и межмолекулярные взаимодействия.
Типы химической связи: ковалентная и ионная, их свойства. Механизмы образования связи. Метод валентных связей и метод молекулярных орбиталей. Гибридизация атомных орбиталей. Основные характеристики ковалентной связи. Водородная связь, межмолекулярные взаимодействия. Комплексные соединения: строение, номенклатура.
4. Элементы химической термодинамики.
Внутренняя энергия и энтальпия систем. Первый закон термодинамики. Энтальпия образования химических соединений. Закон Гесса и следствия из него. Понятие об энтропии и ее изменении в химических превращениях. Энергия Гиббса. критерий самопроизвольного протекания реакций в изобарно-изотермических условиях.
5. Химическая кинетика. Химическое равновесие. Катализ.
Гомогенные и гетерогенные реакции. Скорость гомогенных химических реакций. Факторы, влияющие на скорость реакций. Закон действия масс. Константа скорости. Кинетическое уравнение. порядок и молекулярность реакции. Уравнение Аррениуса. Правило Вант-Гоффа. Энергия активации. Химические реакции в гетерогенных системах.
Химическое равновесие. Обратимые и необратимые реакции. Константа химического равновесия. Ее связь с термодинамическими характеристиками системы. Принцип Ле-Шателье – Брауна. Гомогенный и гетерогенный катализ. Механизм гомогенного катализа.
6.Растворы. Электрохимические процессы.
Определение и классификация растворов. Растворимость. Способы выражения концентрации растворов. Растворы электролитов и неэлектролитов. Особенности воды как растворителя. Водородный показатель среды рН и способы его определения. Диссоциация электролитов, константа и степень диссоциации. Буферные растворы. Гидролиз солей: виды, уравнения. Константа и степень гидролиза. Равновесие в гетерогенных системах. Произведение растворимости. Условия выпадения и растворения осадка.
Окислительно-восстановительные реакции. Важнейшие окислители и восстановители. Окислительно-восстановительный потенциал. Уравнение Нернста. Водородный электрод сравнения.
7. Химия элементов 1-III групп и их соединений. Химия d- элементов.
Изотопы водорода. Способы получения водорода. Физические и химические свойства водорода и его соединений с металлами и неметаллами.
Щелочные металлы: нахождение в природе, получение, применение. Окисды, гидроксиды, пероксиды щелочных металлов.
Щелочноземельные металлы и магний: получение, химические свойства соединений. Жесткость воды и способы ее устранения.
Химические свойства бора и его соединений с кислородом, водородом, галогенами. Алюминий: нахождение в природе, получение, химические свойства алюминия и его соединений.
Положение d- элементов в Периодической системе Д.И. Менделеева. Химические свойстваd- элементов на примере хрома, железа и меди. Кислотно-основные свойства их оксидов и гидроксидов. Комплексные соединения хрома, железа и меди.
8. Химия элементов V-VII групп и их соединений.
Азот: получение, физические и химические свойства. Получение и свойства нитридов металлов. Аммиак: синтез, свойства, применение. Равновесие в водном растворе аммиака. Термическое разложение соей аммония. Оксиды азота: строение молекул, получение и свойства. Азотистая и азотная кислоты: получение в промышленности, свойства, применение. Фосфор: аллотропные модификации, получение и свойства. Состав, свойства, получение, применение соединений фосфора: фосфина, фосфидов металлов, оксидов, кислот, солей.
Кислород, озон: строение молекулы, получение, применение. Сера :получение и свойства. Состав, свойства, получение, применение соединений серы: сероводорода, сульфидов металлов, оксидов, кислот, солей.
Общая характеристика галогенов: нахождение в природе, получение, применение. Состав, свойства, получение, применение галогеноводородов, галогенидов металлов, кислородсодержащих кислот галогенов и их солей.
9. Элементы группы углерода. Элементы органической химии..
Углерод и его аллотропные модификации. Неорганические соединения углерода. Карбиды металлов. Оксиды углерода. Угольная кислота и ее соли.
Кремний. Соединения кремния. Силаны. Галогениды кремния. силициды. Оксид кремния. Кремниевые кислоты и их соли. Гидролиз силикатов.
Предмет органической химии. Теория химического строения А.М. Бутлерова. Изомерия. Углеводороды. Гомологические ряды углеводородов. Функциональные производные углеводородов. Классификация и номенклатура органических соединений.
Аудиторный практикум
|
Раздел дисциплины, вид контрольного мероприятия |
Аудиторные занятия | ||
|
СОДЕРЖАНИЕ |
Время (час) | ||
|
Аудиторное |
СРС | ||
|
Раздел 1: Основные химические законы.Строение вещества. ТЕМЫ 1- 2. Электронное строение атомов, квантовые числа. Тема 3.Химическая связь.
|
Составление электронных формул атомов и ионов. Определение квантовых чисел валентных электронов.
|
2 |
3 |
|
Определение основных характеристик химической связи: полярность, тип гибридизации. Строение комплексных соединений. |
2 |
3 | |
|
Раздел 2. Закономерности протекания химических процессов. Тема 4. Элементы химической термодинамики
Тема 5. Химическая кинетика. Химическое равновесие.
Тема 6. Растворы.
Тема 6. Электрохимические процессы. |
Расчет тепловых эффектов химических процессов. Расчет равновесных концентрация и давлений по термодинамическим данным. |
2 |
3 |
|
Зависимость скорости реакции от температуры и концентрации. Смещение химического равновесия согласно принципу Ле-Шателье – Брауна. |
2 |
3 | |
|
Способы выражения концентрации растворов. Гидролиз солей. Произведение растворимости. Условия образования и растворения осадков. |
4 |
6 | |
|
Окислительно-восстановительные реакции и вычисление э.д.с. ОВР |
2 |
4 | |
|
Раздел 3. Химия элементов Тема 9. Элементы органической химии |
Классификация и номенклатура органических соединений. |
2 |
4 |
|
Мероприятия межсессионного контроля Тема 1. Введение. |
Тест входного контроля |
0,5 |
1 |
|
Темы 1-3
Темы 4-6
Темы 7-9 |
Тест промежуточного контроля «Основные химические законы. Строение вещества», |
0,5 |
3 |
|
Тест промежуточного контроля «Закономерности протекания химических процессов» |
0,5 |
3 | |
|
Тест промежуточного контроля «Химия элементов» |
0,5 |
3 | |
|
Всего |
18 |
36 | |
Лабораторный практикум
|
Раздел дисциплины |
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ | |||||
|
№ п/п |
Наименование |
Выполнение (час) | ||||
|
аудиторных |
СРС | |||||
|
1. Основные химические законы. Строение вещества.
|
1. |
Определение эквивалентной массы металла по объему вытесненного водорода. |
2 |
2 | ||
|
2. |
Зависимость свойств элементов от положения в периодической системе Д.И. Менделеева |
2 |
2 | |||
|
2. Закономерности протекания химических процессов.
|
3. |
Скорость химических реакций и химическое равновесие |
2 |
2 | ||
|
4. |
Водородный показатель среды. Гидролиз солей. |
2 |
2 | |||
|
5. |
Окислительно-восстановительные реакции |
2 |
2 | |||
|
3. Химия элементов
|
6. |
Жесткость воды и способы ее устранения. |
2 |
2 | ||
|
7. |
Получение сложных эфиров. Реакция этерификации |
2 |
2 | |||
|
|
|
Мероприятия системы межсессионного контроля. Прием лабораторных работ. |
4 |
4 | ||
|
Всего |
18 |
18 | ||||
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
При реализации программы дисциплины «Химия» используются различные образовательные технологии – во время аудиторных занятий (54 часа) занятия проводятся в форме лекций, практических занятий, лабораторных работ. Для контроля усвоения студентом разделов данного курса и приема домашнего задания широко используются тестовые технологии, то есть специальный банк вопросов в открытой и закрытой форме, ответы на которые позволяют судить об усвоении студентом данного курса. Самостоятельная работа студентов (54 часа) подразумевает под собой проработку лекционного материала с использованием рекомендуемой литературы для подготовки к выполнению аудиторного практикума, для подготовки и защиты лабораторных работ, а так же выполнение домашнего задания.
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ.
В качестве входного контроля уровня знаний студентов на первом занятии, а также при промежуточной оценке успеваемости студентов используются представленные ниже тестовые задания по темам «Основные химические законы. Строение вещества», «Закономерности протекания химических процессов» и «Химия элементов», а так же домашнее задание. В случае тестовых заданий студенту предлагается в течение 25 минут ответить на 20 вопросов. Для каждого вопроса существует только один правильный ответ. При правильном ответе на 18 и более вопросов студент получает отлично, от 14 до 17 вопросов – хорошо; от 10 до 13 вопросов – удовлетворительно; при количестве правильных ответов меньше 10 тест считается не сданным.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
а) основная литература:
1. Коровин Н.В. Общая химия. М.: Высшая школа. 2006.
2. Глинка Н.Л. Общая химия. М.: Интеграл - Пресс. 2006.
3. Березин Б.Д., Березин. Д.Б. Курс современной органической химии.- М.: Высш.шк., 2001.-600с.
б) дополнительная литература:
1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа. 2006.
2. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа. 2003.
3. А.А. Петров, Х.В. Бальян, А.Т. Трощенко. Органическая химия. – М.: Высшая школа, 1981.
4. Шаврак Е.И. Учебно-методическое пособие к выполнению индивилуальных заданий и контрольных работ по общей химии. ВИТИ НИЯУ МИФИ, г.Волгодонск, 2010г.
4. Шаврак Е.И. Лабораторный практикум по химии, ВИТИ НИЯУ МИФИ, г.Волгодонск, 2010г.
в) программное обеспечение и интернет- ресурсы:
1. Электронный учебник по химии. http://www.hemi.nsu.ru/
2. Комплект опорных схем-конспектов к разделу «Закономерности протекания химических реакций» http://dissociation.nm.ru/
3.Критерии протекания окислительно-восстановительных реакций http://som.fio.ru/item.asp?id=10004859
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Учебная дисциплина обеспечена учебно-методической документацией и материалами. Ее содержание представлено в локальной сети факультета и кафедры и находится в режиме свободного доступа для студентов. Доступ студентов для тренинга по прохождению тестовых заданий и для самостоятельной подготовки осуществляется через компьютеры дисплейного класса (в стандартной комплектации). Для проведения лабораторного практикума имеются специально оборудованные химические лаборатории (аудитории № 203, № 236), оснащенные всеми необходимыми приборами и достаточным запасом химических реактивов.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки «Электроэнергетика и электротехника» профиля подготовки бакалавров «Электрические станции».
Авторы: к.т.н., доцент кафедры инженерной экологии Шаврак Е.И.,к.х.н., доцент кафедры
инженерной экологии Сапельников В.М.
Рецензент_____________________________________________________________________
10. ЛИСТ ИЗМЕНЕНИЙ, ВНОСИМЫХ В РАБОЧУЮ ПРОГРАММУ
Министерство образования и науки Российской федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Волгодонский инженерно-технический институт-филиал НИЯУ МИФИ
«УТВЕРЖДАЮ»
Зам.руководителя ВИТИ НИЯУ МИФИ
_________________А.Г. Федотов
«_____»___________2011 г.