2733

2

УДК 54

Бельчинская, Л. И. Химия [Электронный ресурс] : методические указания для аудиторной и самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 35.03.02 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств / Л. И. Бельчинская ; Министерство науки и высшего образования РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2018. – 24 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ»

Методические указания составлены в соответствии с Федеральным Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 35.03.02 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств, утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 24 декабря 2009 г. № 824 и примерной программы для подготовки бакалавров по дисциплине “Химия” для нехимических специальностей высших ученых заведений.

Рецензент – доктор химических наук В. Ю. Хохлов

3

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Данная методическая разработка по дисциплине «Химия» предназначена для подготовки бакалавров по направлению 35.03.02 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств. Ее особенность, в отличие от программы по химии для специалистов, состоит в более фундаментальном характере изложения, имеет целью формирование у студентов целостного естественнонаучного мировоззрения.

При подготовке бакалавров необходимо учитывать современное состояние химической науки и требования, предъявляемые к бакалаврам технического профиля.

В результате освоения дисциплины «Химия» решаются следующие за-

дачи:

1)углубление 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;

2)использование основных понятий и законов химии в профессиональной деятельности;

3)владение методами экспериментального исследования в химии, а также методами обработки полученных результатов;

4)умение самостоятельно освоить теоретический материал и самостоятельно подготовиться к лабораторным занятиям;

5)применение полученных знаний для понимания:

–строения вещества, взаимосвязи состава, строения и свойств веществ;

–соотношения порядка и беспорядка в природе, упорядоченности в системах, взаимных переходах из упорядоченного в неупорядоченное состояние при изучении термодинамики в химических системах;

–свойств растворов неэлектролитов и электролитов;

–различий в реакционной способности веществ и скорости химических реакций;

–основных закономерностей окислительно-восстановительных электрохимических и коррозионных процессов.

4

2. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ «ХИМИЯ» С УЧЕТОМ ОСНОВНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ БАКАЛАВРИАТА

Выпускник должен обладать следующими общекультурными (ОК) и общепрофессиональными (ОПК) компетенциями:

способностью использовать основы философских знаний для формирования мировоззренческой позиции (ОК-1);

способностью работать в команде, толерантно воспринимая социальные

икультурные различия (ОК-6);

способностью к самоорганизации и самообразованию (ОК-7); общепрофессиональными

способностью применять систему фундаментальных знаний (математических, естественнонаучных, инженерных и экономических) для идентификации, формулирования и решения технологических проблем лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств (ОПК-2);

3.ОБЪЕМ 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

Введение. Предмет химии. Понятие о материи и химической форме движения материи. Основные химические понятия и стехиометрические законы химии.

Раздел 2

Основные понятия химической термодинамики и химической кинетики. Химическое равновесие.

Раздел 3

Поверхностные явления. Фазовое равновесие. Поверхностноактивные вещества. Сущность процессов адгезии и когезии и их использование в технологии деревообработки.

Раздел 4

Строение атома. Периодическая система элементов. Химическая связь и строение простых молекул. Комплексные соединения.

Раздел 5

Дисперсные системы. Общие понятия о растворах. Коллигативные свойства растворов. Растворы электролитов. Идентификация химических веществ. Химический физико-химический и физический методы анализа. Коллоидные растворы.

Раздел 6

Окислительно-восстановительные свойства веществ. Электрохимические системы. Гальванические элементы. Топливные элементы. Электролиз. Аккумуляторы. Коррозия и защита металлических поверхностей.

4.3. Содержание лекций

Таблица 3

6. ВОПРОСЫ К ТЕКУЩЕМУ КОНТРОЛЮ ПО ХИМИИ

Контроль № 1 по теме «Основные понятия и законы химии. Общие закономерности

химических процессов. Поверхностные явления»

Вопросы к разделу «Основные понятия и законы химии»

1.Основные понятия химии: атом, молекула, моль, молярная масса, относительная атомная масса, относительная молекулярная масса.

2.Химические свойств кислот, оснований, солей, оксидов.

3.Основные стехиометрические законы химии: закон сохранения массы М.В. Ломоносова, закон эквивалентов И. Рихтера, закон постоянства состава Ж. Пруста, закон кратных отношений Дж. Дальтона, закон Авогадро, закон объемных отношений Гей-Люссака, закон соотношения массы и энергии А. Эйнштейна.

8

Вопросы к разделу «Химическая термодинамика и кинетика»

1.Энергетика химических процессов. Экзотермические и эндотермические реакции. Тепловой эффект реакции. Термохимические уравнения и расчеты. Законы термохимии: закон Гесса и закон Лавуазье-Лапласа.

2.Химическая термодинамика. Понятие «система», термодинамические параметры и свойства. Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия и энтальпия. Изменение энтальпии образования. Изменение энтальпии в химических реакциях.

3.Направление течения химической реакции. Энтропия. Второй закон термодинамики. Условие самопроизвольного направления химических процессов. Изменение энтропии в химических реакциях. Понятие об изобарно-изотермическом потенциале. Изменение энергии Гиббса. Образование условия термодинамической возможности протекания химического процесса.

4.Скорость химической реакции, гомогенные и гетерогенные химические реакции, определение скорости химических реакций. Порядок реакции. Механизмы химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химической реакции. Закон действия масс. Правило Вант-Гоффа. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Особенности гетерогенных реакций. Катализ. Катализаторы. Катализ гомогенный и гетерогенный. Колебательные реакции. Применение катализаторов.

5.Химическое равновесие. Условие химического равновесия. Константа химического равновесия и ее связь с термодинамическим функциями. Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье.

Вопросы к разделу «Поверхностные явления»

1.Понятие о поверхностной энергии. Правило фаз Гиббса. Диаграмма состояния воды. Поверхностное натяжение. Факторы, влияющие на величину поверхностного натяжения. Поверхностно-активные вещества.

2.Сорбция. Абсорбция. Адсорбция. Термодинамика адсорбции. Адсорбционное равновесие. Изотермы адсорбции Ленгмюра и Фрейндлиха. Адсорбция на границе раздела твердое тело-газ и твердое теложидкость. Применение адсорбции.

3.Смачивание и растекание. Краевой угол смачивания. Адгезия, когезия, аутогезия. Работа адгезии, работа когезии. Уравнение Дюпре. Уравне-

9

ние Юнга. Адсорбционная теория адгезии для процесса склеивания. Типы разрушения при склеивании двух древесных материалов третьим (адгезионный, аутогезионный, когезионный и смешанный).

Коллоквиум «Строение вещества» Вопросы по разделу «Строение атома»

1.Основные сведения о строении атома. Состав атомных ядер. Изотопы, изобары.

2.Квантово-механическая модель атома водорода. Двойственная природа электрона (уравнение де Бройля).

3.Волновое уравнение (уравнение Шредингера). Характеристика энергетического состояния электрона квантовыми числами: главное, побочное, магнитное, спиновое. Распределение электронов по энергетическим уровням в соответствии с принципом Паули, правилами Клечковского и Гунда.

Вопросы к разделу «Периодическая система элементов Д.И.Менделеева»

1.Периодическая система элементов и электронная структура атомов. Структура периодической системы.

2.Периодические свойства элементов: кислотно-основные и окислитель- но-восстановительные свойства веществ, энергия ионизации, энергия сродства к электрону, электроотрицательность.

3.Физическое состояние веществ. Химические системы. Газообразное, жидкое и твердое состояние вещества. Реальные кристаллы. Соединения переменного состава.

Вопросы к разделу «Химическая связь»

1.Условие образования химической связи. Химическая связь и валентность. Основные виды химических связей. Количественные характеристики химической связи: длина связи, энергия связи, валентные углы.

2.Ковалентная связь. Метод валентных связей (МВС). Свойства ковалентной связи: насыщаемость; направленность ( - и -связи, гибридизация атомных орбиталей, типы гибридизаций, пространственная конфигура-

10

ция молекул); поляризуемость связи (полярные и неполярные молекулы, понятие о диполях и дипольном моменте, структура и полярность).

3.Ковалентная связь. Метод молекулярных орбиталей (ММО). Основные понятия. Связывающие и разрыхляющие молекулярные орбитали. Порядок и энергия связи. Электронные структуры молекул по ММО и их свойства.

4.Особенности ионной связи, свойства ионной связи.

5.Водородная связь, её особенности (энергия, длина). Влияние водородной связи на свойства веществ.

6.Металлическая связь и её особенности.

7.Межмолекулярные взаимодействия: Вандерваальсовы взаимодействия, водородные связи.

8.Комплексные соединения. Донорно-акцепторное взаимодействие молекул. Комплексы. Комплексообразователи. Лиганды. Координационное число и заряд комплекса. Номенклатура комплексных соединений. Роль комплексных соединений в природе и технике.

Контроль № 2 по теме «Растворы»

Вопросы к разделу «Растворы электролитов и неэлектролитов»

1.Дисперсные системы. Эмульсии. Суспензии. Растворы. Общие свойства растворов. Способы выражения состава растворов.

2.Растворы неэлектролитов: закон осмотического давления Вант-Гоффа, закон понижения давления насыщенного пара растворителя над раствором (I закон Рауля), понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения растворов (II закон Рауля).

3.Растворы электролитов. Процесс диссоциации. Количественные показатели диссоциации: степень диссоциации и константа диссоциации. Ионно-молекулярные уравнения. Смещение ионных равновесий. Теория кислот и оснований. Водородный показатель. Способы определения реакции среды. Гидролиз солей. Произведение растворимости.

4.Химическая идентификация веществ: качественный и количественный анализы. Химические методы определения концентрации: титриметрический и гравиметрический. Физические и физико-химические методы: фотоэлектроколориметрический и потенциометрический.