1336

2

УДК 54

Стрельникова, О. Ю. Химия [Текст] : методические указания для аудиторной и самостоятельной работы студентов 1 курса по направлению подготовки 190600 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов / О. Ю. Стрельникова ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2013. – 16 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 1 от 20 сентября 2013 г.)

Рецензент заведующий кафедрой аналитической химии ФГБОУ ВПО «ВГУ» д-р хим. наук, проф. В.Ф. Селеменев

3

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

1.1.Целью изучения дисциплины является формирование у студентов целостного естественнонаучного мировоззрения.

1.2.Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

освоить основные понятия, законы и модели химических систем, реакционной способности веществ;

иметь представление о термодинамической возможности протекания химических реакций, об изменениях во времени химических процессов при изучении химической кинетики;

ознакомиться со свойствами неэлектролитов и электролитов;

иметь представление об окислительно-восстановительных реакциях, электрохимических и коррозионных процессах;

ознакомиться с химической идентификацией вещества, инструментальными методами анализа;

иметь представление о новейших теоретических открытиях в химических науках и перспективах для их практического использования.

1.3. Дисциплина «Химия» относится к математическому и естественнонаучному циклу и входит в базовую часть учебного плана.

2. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Студент по результатам освоения дисциплины «Химия» должен обладать следующими компетенциями:

а) общекультурными (ОК):

–владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей еѐ достижения (ОК-1);

–быть готов к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-3);

–использовать основные законы естественнонаучной дисциплины в профессиональной деятельности, применять методы теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

б) профессиональными (ПК):

–владеть знаниями направлений полезного использования природных ресурсов, энергии и материалов при эксплуатации, ремонте и сервисном обслуживании транспортных и транспортно-технологических машин различного назначения, их агрегатов, систем и элементов (ПК-12);

–владеть умением проводить измерительный эксперимент и оценивать результаты измерений (ПК-20).

4

Врезультате освоения дисциплины 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; колебательные реакции; реакционная способность веществ; химия и периодическая система элементов: кислотно-основные и окислительновосстановительные свойства веществ; методы и средства химического исследования веществ и их превращений; элементы органической химии.

–уметь: осуществлять постановку и решение задач с использованием знаний по химии в области профессиональной деятельности.

–владеть: методами выполнения элементарных лабораторных физикохимических исследований в области профессиональной деятельности.

3. ОБЪЁМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

Таблица 2

5

4.2. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. Предмет химии. Основные понятия и законы химии

Введение. Предмет химии и еѐ связь с другими науками. Основные понятия и стехиометрические законы химии.

Раздел 2. Общие закономерности химических процессов

Основные понятия химической термодинамики. Термодинамические функции. Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия и энтальпия. Законы термохимии. Экзотермические и эндотермические реакции. Teпловой эффект реакции. Закон Гесса и следствия из него. Закон Лавуазье-Лапласа. Направление протекания химических процессов. Понятие об энтропии. Второй закон термодинамики. Изменение энтропии при химических реакциях. Понятие об изобарно-изотермическом потенциале (энергия Гиббса). Влияние энтальпийного и энтропийного факторов на направление реакции. Условия самопроизвольного протекания химических процессов.

Химическая кинетика. Скорость реакций в гомогенных и гетерогенных системах. Факторы, влияющие на скорость реакции. Обратимые и необратимые химические реакции. Условия химического равновесия. Принцип Ле-Шателье.

Раздел 3. Строение вещества

Исторические этапы создания теории строения атома. Состав атомных ядер. Изотопы. Изобары. Особенности поведения микрообъектов. Двойственная природа электрона. Уравнение де Бройля. Квантово-механическая модель атома. Характеристика состояния электрона в атоме квантовыми числами. Правила и порядок заполнения атомных орбиталей. Принцип Паули и следствие из него. Правило Клечковского. Правило Гунда. Связь строения атома с периодической системой элементов.

Химическая связь. Условие и механизм образования химической связи. Химическая связь и валентность. Количественные характеристики химической связи: энергия связи, длина связи, валентные углы. Ковалентная связь. Метод валентных связей. Свойства ковалентной связи: насыщаемость, направленность, и -связи. Поляризуемость. Полярные и неполярные молекулы. Диполь. Дипольный момент. Образование и особенности ионной связи. Металлическая связь и ее особенности. Межмолекулярные взаимодействия.

6

Раздел 4. Растворы

Дисперсные системы. Общие понятия о растворах. Растворимость. Диффузия и осмос. Закон Вант-Гоффа. Давление пара растворов. Замерзание и кипение растворов. Законы Рауля. Свойства растворов электролитов. Электролитическая диссоциация. Растворы электролитов. Изотонический коэффициент. Теория электролитической диссоциации. Количественные показатели диссоциации: степень диссоциации, константа диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Ионные уравнения реакций. Произведение растворимости. Ионное произведение воды. Водородный показатель среды. Определение водородного показателя. Индикаторы. Гидролиз солей. Типичные случаи гидролиза солей. Константа и степень гидролиза. Жесткость воды. Методы количественного анализа.

Раздел 5. Основы электрохимии. Коррозия и защита металлов

Окислительно-восстановительные процессы. Степень окисления. Окислители и восстановители. Окисление и восстановление. Типы окислительновосстановительных реакций. Методы составления уравнений окислительновосстановительных реакций.

Электрохимические процессы. Понятие об электродах и электродных потенциалах. Стандартный водородный электрод и водородная шкала потенциалов. Уравнение Нернста. Гальванические элементы. ЭДС и ее измерение. Аккумуляторы.

Электролиз. Последовательность электродных процессов. Законы Фарадея. Практическое применение электролиза.

Коррозия металлов. Основные виды коррозии. Химическая и электрохимическая коррозия. Механизм коррозии. Методы защиты от коррозии: легирование, электрохимическая защита, защитные покрытия, изменение свойств коррозионной среды.

Раздел 6. Органическая химия. Полимеры

Органическая химия. Основные понятия о строении и свойствах органических соединений. Олигомеры. Полимеры. Классификация. Способы получения. Применение.

7

5. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ, ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ, СЕМИНАРЫ И ДРУГИЕ ВИДЫ АУДИТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ

5.1. Лабораторный практикум

8

6.УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

6.1.Библиографический список

Основная литература

1. Глинка, Н. Л. Общая химия [Текст] : учеб. / Н. Л. Глинка ; под ред. В. А. Попкова, А. В. Бабкова. – 18-е изд., перераб. и доп. – М. : Юрайт, 2012.

– 898 с.

Дополнительная литература

2. Бельчинская, Л. И. Химия [Текст] : лабораторный практикум / Л. И. Бельчинская, А. И. Дмитренков, О. А. Ткачева. – Воронеж, 2006. – 96 с.

3.Химия [Текст] : метод. указания для самостоятельного решения задач по общей химии студентами всех специальностей ВГЛТА / Л. И. Бельчинская, О. А. Ткачева, Л. А. Новикова, О. Ю. Стрельникова, Н. А. Ходосова. –

Воронеж, 2007. – 76 с.

4.Химия [Текст] : лабораторный практикум с компьютеризированными

лабораторными работами / Л. И. Бельчинская, А. И. Дмитренков, О. А. Ткачева, О. Ю. Стрельникова. – Воронеж, 2011. – 124 с.

6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины

При чтении лекционного курса используются технические средства в виде слайдов, стендов, плакатов и схем, иллюстрирующих основные разделы общей и органической химии, пакет программ для ЭВМ, содержащих полный иллюстрированный курс химии и ее отдельные разделы и опыты.

Для обеспечения автоматизированного контроля успеваемости студентов в течение учебного года и автоматизированного выполнения заданий по лабораторным работам на кафедре химии имеются программы: «Электронный журнал» – автоматизированный контроль успеваемости студентов по модульнорейтинговой системе, учебно-лабораторный комплекс «Химия» с программным обеспечением – совмещение приборов с персональным компьютером.

Для семестрового и итогового контроля разработан банк тестовых заданий, состоящий из 200 вопросов и задач.

9

7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Дисциплина «Химия» изучается в специальных химических лабораториях (ауд. 101, 106) и компьютерном классе (ауд. 110).

При выполнении лабораторных работ по общей и органической химии используется следующее оборудование: фотоэлектроколориметр КФК-3; ионометр универсальный 3В-74; вольтметр универсальный В7-21А; выпрямитель ВУП-2М; весы торсионные ВТ-500; весы технические; весы аналитические ВЛР-200; электролизер; установка для определения коррозии металлов; установка для титриметрического анализа.

Для чтения лекций используется мультимедиа проектор.

8. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

8.1. Самостоятельная работа студентов очной формы обучения

При изучении данной дисциплины особое внимание уделяется организации самостоятельной работы студентов и контроля за самостоятельной работой, как одного из основных видов обучения студентов.

Самостоятельная работа студентов и контроль за ее выполнением проводится по следующим направлениям:

–составление конспекта по выполняемой лабораторной работе с использованием лабораторного практикума по дисциплине «Химия»;

–освоение теоретического материала по теме лабораторной работы по конспектам лекций и учебнику;

–освоение теоретического материала по темам дисциплины «Химия», вынесенным для самостоятельного изучения, с использованием учебной литературы и конспектов лекций для самостоятельной работы студентов;

–отчет по самостоятельной работе – сдача допуска к лабораторным работам;

–отчет по самостоятельной работе – решение и отчет по задачам по дисциплине «Химия»;

–отчет по теории – написание отчетов по основным разделам курса и по лабораторным работам;

–написание рефератов по отдельным темам дисциплины.

10

Самостоятельная работа студентов эффективно контролируется и дифференцированно оценивается по модульно-рейтинговой системе в ходе семестра.

Темы, выносимые для самостоятельного изучения студентами очной формы обучения, приведены в табл. 4.

8.2. Самостоятельная работа студентов заочной формы обучения

В табл. 5 приведены темы, выносимые для самостоятельного изучения дисциплины «Химия» студентами заочной формы обучения.