4.9. Электрохимия

Электролиты и неэлектролиты. Коллигативные свойства электролитов. Изотонический коэффициент, его связь со степенью диссоциации. Основные положения теории электролитической диссоциации Аррениуса. Степень диссоциации электролитов. Константа диссоциации слабого электролита. Закон разведения Оствальда.

Растворы сильных электролитов. Основные положения теории сильных электролитов (теория Дебая-Гюккеля). Понятие средней активности и среднего коэффициентами активности; их связь с активностью и коэффициентами активности отдельных ионов Ионная сила растворов. Ионная атмосфера и ассоциация ионов. Уравнения для коэффициента активности в первом, втором и третьем приближении теории Дебая-Гюккеля.

Электропроводность растворов электролитов. Удельная электропроводность и её зависимость от концентрации. Эквивалентная электропроводность. Числа переноса ионов. Законы Фарадея. Связь электропроводности со скоростями движения ионов. Подвижность ионов. Закон Кольрауша. Аномальная подвижность ионов водорода и гидроксид-ионов.

Электродные процессы. Общая характеристика электрохимических процессов. Понятие электродного потенциала.

Электрохимические цепи (гальванические элементы): химические и концентрационные. Измерение ЭДС. Электроды сравнения. Электрохимический метод измерения рН. Электроды для измерения рН: водородный, стеклянный.

Формула Нернста для ЭДС и электродных потенциалов. Термодинамика гальванического уравнения Гиббса-Гельмгольца. Направленность электрохимических процессов.

Водородная шкала электродных потенциалов Стандартные электродные потенциалы некоторых электродов в водных растворах. Электрохимический ряд напряжений.

5. Образовательные технологии

В ходе освоения дисциплины при проведении аудиторных занятий используется образовательная технология, предусматривающая такие методы и формы изучения материала как лекция, лабораторное занятие, включающие в том числе активные и интерактивные формы занятий:

• лекция-визуализация (Тема 4. «Второй закон термодинамики»; тема 10 «Растворы электролитов. Электропроводность растворов электролитов», тема 16 «Кинетика цепных, фотохимических и гетерогенных реакций»);

• лекция проблемного характера (Тема 2. «Первый закон термодинамики», тема 5 «Термодинамический и химический потенциалы»; тема 6 «Химическое равновесие», тема 18 «Катализ. Кинетика ферментативных реакций»);

• работа в парах (Лабораторная работа № 1 «Определение молярной массы углекислого газа измерением его объема в газообразном состоянии»; Лабораторная работа №2 «Опрелделение теплоты нейтрализации»; Лабораторная работа № 3 «Определение удельной интегральной теплоты растворения соли»; Лабораторная работа № 4 «Химическое равновесие. Направленность химических реакций»; Лабораторная работа № 5 «Определение теплоты нейтрализации»; Лабораторная работа № 6 , «Гидролиз сложных эфиров в присутствии кислоты»; Лабораторная работа №8 «Изучение кристаллизации веществ из растворов при низких температурах»;. Лабораторная работа №9 «Определение растворимости труднорастворимых веществ по электрической проводимости их растворов»; Лабораторная работа №12 «Определение зависимости поверхностного натяжения жидкости от температуры»; Лабораторная работа № 13 «Изучение скорости инверсии сахара»; Лабораторная работа №14 «Гидролиз сложных эфиров в присутствии кислоты»; Лабораторная работа №15 «Фотометрическое изучение кинетики разложения комплексного иона триоксалата марганца» Лабораторная работа № 17«Разложение H₂O₂»);

• работа в малых группах (Лабораторная работа №10 «Измерение электропроводности растворов электролитов»; Лабораторная работа № 11 «Электролиз»; Лабораторная работа №16 «Фотохимические реакции комплексных соединений»).;

Занятия, проводимые в интерактивной форме, в том числе с использованием интерактивных технологий, составляют 25 % от общего количества аудиторных занятий.

Самостоятельная работа студентов подразумевает работу под руководством преподавателя (консультации, коллоквиумы, помощь в написании рефератов и выполнении мини-проектов и др.) и индивидуальную работу студента, выполняемую в том числе в компьютерном классе с выходом в Интернет на естественно-географическом факультете и читальных залах университета.

При реализации образовательных технологий используются следующие виды самостоятельной работы:

• работа с конспектом лекции (обработка текста);

• повторная работа над учебным материалом учебника;

• выполнение тестовых заданий;

• решение задач и упражнений по образцу;

• решение вариативных задач и упражнений;

• подготовка к лабораторной работе;

• обработка результатов лабораторных работ;

• подготовка реферата и доклада по нему с компьютерной презентацией;

• выполнение и защита мини-проектов (с компьютерной презентацией);

• поиск информации в сети «Интернет» и литературе;

• подготовка к сдаче экзамена

6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,

промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.

План самостоятельной работы

№ недели	Тема	Задание	Кол-во часов
1.	Инструктаж по Т/Б. Газовые законы. Решение задач.	[Л1]: Лекция 1, Лекция 2 [КФ]: стр. 25, № 2, 4, 6, 8, 10, 11, 12, 15, 17, 19, 21, 23, 29, 30, 31, 32 [КК]: стр. 135 № 1, 3, 8, 9, 10, 11	2
2.	Первый закон термодинамики. Решение задач.	[Л1]: Лекция 3, Лекция 4 [КФ]: стр. 32, № 2, 3, 5, 7, 8, 9, 10, 13, 14, 15, 17, 18, 19 [КК]: стр. 60 № 5, 8, 11 [ЕК]: стр. 25, № 2-18, 2-19, 2-20	2
3.	Термохимия. Решение задач	[Л1]: Лекция 5 [КФ]: стр. 38, № 24, 25, 26, 29, 32, 33, 35, 43, 46, 48 [КК]: стр. 52 Пример № 13 [КК]: стр. 54 Пример № 16 [КК]: стр. 60 № 17, 18, 19, 20, 23, 29, 37, 38, 41 [ЕК]: стр. 32, Примеры № 3-1, 3-2, 3-3, 3-4, 3-5 [ЕК]: стр. 34, Задачи № 3-7, 3-9, 3-13, 3-20	2
4.	Второй закон термодинамики. Решение задач.	[Л1]: Лекция 6, Лекция 9 [КФ]: стр. 45, № 49 – 59 [КК]: стр. 88 № 4, 6, 7, 8, 9, 10, 14, 15, 17, 19, 20(1).	2
5.	Термодинамический и химический потенциалы. Решение задач.	[Л1]: Лекция 7, Лекция 8. [КК]: стр. 88 № 27, 28, 32 – 36, 41а (по Темкину-Шварцману), 42, 43, 45 [ЕК]: стр. 57, Пример № 5-5	2
6.	Химическое равновесие. Решение задач	[Л1]: Лекция 10 [КФ]: стр. 50, Вопросы № 8, 9, 10, 11, 12 [КФ]: стр. 51, Задачи № 2, 3, 6. 7. 9, 12, 18а, 20 [КК]: стр. 277 № 3, 6, 7, 9, 10 (1), 12, 15, 21, 28, 30, 31, 32, 33, 35	2
7.	Подготовка к Контрольной работе № 1		2
8.	Фазовые равновесия. Решение задач.	[Л2]: Лекция 1, Лекция 2. [КФ]: стр. 88, № 76, 78, 82, 83, 88 [ЕК]: стр. 70, Пример № 6-1, 6-2, 6-3, 6-4. [ЕК]: стр. 71, Задачи № 6-7, 6-8, 6-9, 6-10.	2
9.	Растворы неэлектролитов. Решение задач.	[Л2]: Лекция 3, Лекция 4, Лекция 5. [КФ]: стр. 64, № 20-24, 27, 28 [КФ]: стр. 69, № 31, 32, 34, 37, 38, 40, 43 [КФ]: стр. 72, № 46, 47, 50, 52, 54 [КФ]: стр. 76, № 60 – 65, 70, 73 [КФ]: стр. 94, № 94, 96, 100 [КФ]: стр. 88, № 103, 104, 105, 107, 109, 110	2
10.	Растворы электролитов. Электропроводность растворов электролитов. Решение задач.	[Л4]: Лекция 1 [КФ]: стр. 112, № 24, 26, 30, ь32, 35, 39, 40, 42, 44, 45, 46 [КФ]: стр. 120, № 52, 53, 54, 56, 57, 61 [Л4]: Лекция 2 [КФ]: стр. 130, № 2, 3, 4, 6, 11, 15, 17, 19, 20, 22, 23	2
11.	Равновесные электродные процессы	[Л4]: Лекция 3 [КФ]: стр. 143, № 26, 32, 33, 35, 44, 45, 48, 49, 51 [ЕК]: стр. 125 Примеры № 13-1, 13-2, 13-3, 13-4 [Л4]: Лекция 4 [ЕК]: стр. 129 Задачи № 13-1, 13-2, 13-3, 13-4, 13-6, 13-8, 13-18, 13-19, 13-20, 13-22, 13-23, 13-24	2
12.	Подготовка к Контрольной работе № 2		2

№ недели	Тема	Задание	Кол-во часов
13.	Кинетика необратимых гомогенных реакций	[Л3]: Лекция 1, Лекция 2 [ЕК]: стр. 172 Примеры № 17-1, 17-2, 17-3. [ЕК]: стр. 173 Задачи № 17-9, 17-17, 17-18, 17-19, 17-20. [Л3]: Лекция 1, Лекция 2 [КФ]: стр. 160, № 2, 3, 7, 8 [КК]: стр. 360 № 2, 3, 9, 20, 24, 30. [ЕК]: стр. 179 Примеры № 18-1, 18-2, 18-3. [ЕК]: стр. 181 Задачи № 18-3, 18-6, 18-8, 18-9, 18-23. [ЕК]: стр. 186 Примеры № 19-1, 19-2, 19-3. [ЕК]: стр. 188 Задачи № 19-1, 19-3, 19-9, 19-11, 19-13. [Л3]: Лекция 4 [КФ]: стр. 160, № 10, 12, 14 [КК]: стр. 391 № 1, 3, 6, 7, 9, 14. [ЕК]: стр. 195 Примеры № 20-1, 20-2, 20-3, 20-4. [ЕК]: стр. 197 Задачи № 20-1, 20-2, 20-5, 20-6, 20-11, 20-13, 20-16, 20-20, 20-22, 20-27.	2
14.	Кинетика сложных реакций	[Л3]: Лекция 3 [КК]: стр. 381 № 1, 6, 11, 17, 18, 21. [ЕК]: стр. 204 Примеры № 21-1, 21-2, 21-3, 21-4, 21-5. [ЕК]: стр. 208 Задачи № 21-5, 21-10, 21-18. [ЕК]: стр. 215 Примеры № 22-1, 22-2, 22-3. [ЕК]: стр. 217 Задачи № 22-2, 22-8, 22-13, 22-17, 22-20.	2
15.	Теории химической кинетики	[Л3]: Лекция 5 [КК]: стр. 406 № 2, 3, 5, 6, 19, 22. [ЕК]: стр. 252 Примеры № 25-1, 25-2, 25-3, 25-4, 25-5, 25-6. [ЕК]: стр. 257 Задачи № 25-2, 25-3, 25-4, 25-6, 25-15, 25-19, 25-20, 25-21.	2
16.	Кинетика цепных, фотохимических и гетерогенных реакций	[Л3]: Лекция 6, Лекция 7 [КК]: стр. 424 № 1, 2, 7, 22, 24, 26. [ЕК]: стр. 242 Примеры № 24-1, 24-2. [ЕК]: стр. 243 Задачи № 24-1, 24-3, 24-4, 24-5, 24-10, 24-12. [Л3]: Лекция 8.	2
№ недели	Тема	Задание	Кол-во часов
17.	Катализ. Кинетика ферментативных реакций	[Л3]: Лекция 9, Лекция 10, Лекция 11 [ЕК]: стр. 228 Примеры № 23-1, 23-2, 23-3, 23-4. [ЕК]: стр. 232 Задачи № 23-2, 23-7, 23-8, 23-9, 23-10, 23-23, 23-25, 23-26.	2
18.	Подготовка к Контрольной работе № 3		2
	Итого:		36 часов