3468

1

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова»

ХИМИЯ

Методические указания для самостоятельной работы студентов по специальности

09.05.01 – Применение и эксплуатация автоматизированных

систем специального назначения

Воронеж 2018

2

УДК 54

Ходосова, Н. А. Химия [Электронный ресурс] : методические указания для само-

стоятельной работы студентов по специальности 09.05.01 – Применение и эксплуа-

тация автоматизированных систем специального назначения / Н. А. Ходосова ; М-

во науки и высшего образования РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2018. – 24 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» (протокол № 7 от 29 мая 2018 г.)

Рецензент канд. хим. наук, доц. кафедры неорганической химии и химической технологии ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» Ю.С. Перегудов

5.Лабораторный практикум, практические занятия, семинары и другие виды аудиторных занятий…………………………………………………. 9

6.Перечень вопросов для промежуточного контроля……………………… 11

7. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины… 14 8.Перечень вопросов для итогового контроля……………………………… 16

9.Перечень примерных тем рефератов …………………………………….. 18 Библиографический список ……………………………………………..... 21 Приложение 1. Технологическая карта модульно-рейтинговой системы оценки успеваемости студентов ………………………………. 22

Приложение 2. Пример оформления титульного листа реферата ……. 23

4

1. Цели и задачи дисциплины

1.1.Целью изучения дисциплины «Химия» является формирование у студентов представлений о единстве естественных наук, о понятиях и законах химии, об основных химических системах, о закономерностях протекания химических процессов; получение практических навыков решения задач и выполнения химических экспериментов.

1.2.Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

–ознакомиться с общими закономерностями протекания химических процессов;

–изучить теоретических основ строения вещества;

–ознакомиться с дисперсными системами, включая свойства растворов неэлектролитов и электролитов;

–изучить особенностей окислительно-восстановительных реакций и электрохимических процессов;

–усвоить принципов химической идентификации и анализа веществ;

–изучить строения, свойств и методов получения органических веществ;

–ознакомиться с лабораторным практикумом по основным разделам химии, а также химической идентификации веществ.

1.3.Дисциплина «Химия» » по учебному плану входит в дисциплины базовой части. Её индекс по учебному плану Б1.Б.7.

2. Требование к результатам освоения дисциплины

2.1. Для эффективного освоения дисциплины «Химия» у обучающегося должны быть сформированы следующие предварительные компетенции или их части:

а) сформированность представлений о месте химии в современной научной картине мира; понимание роли химии в формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач;

б) владение основополагающими химическими понятиями, теориями, законами и закономерностями; уверенное пользование химической терминологией и символикой;

в) владение основными методами научного познания, используемыми в химии: наблюдение, описание, измерение, эксперимент; умение обрабатывать, объяснять результаты проведенных опытов и делать выводы; готовность и способность применять методы познания при решении практических задач;

г) сформированность умения давать количественные оценки и проводить расчеты по химическим формулам и уравнениям;

д) владение правилами техники безопасности при использовании химических веществ;

е) сформированность собственной позиции по отношению к химической информации, полученной из разных источников.

5

2.2. Студент по результатам освоения дисциплины должен обладать следующими общепрофессиональными компетенциями:

- способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОПК-3).

2.3. В результате освоения дисциплины студент должен:

-знать: основные положения современной теории строения атома, периодический закон; теорию химической связи; основные законы термодинамики и кинетики химических реакций; основные классы органических соединений; особые свойства и закономерности поведения дисперсных систем; методы описания равновесий в растворах электролитов; основные процессы, протекающие в электрохимических системах, процессы коррозии и методы борьбы с коррозией; особенности, строение и свойства распространенных классов высокомолекулярных соединений, методы химической идентификации веществ, качественного и количественного анализа.

-уметь: определять атомное строение химических элементов, использовать периодический закон для предсказания свойств элементов и соединений; устанавливать тип химической связи и свойства различных классов соединений; определять возможность протекания химических реакций путем расчета термодинамических величин; определять изменение концентраций и константы равновесия при протекании химических реакций; работать с учебной и научной литературой; самостоятельно анализировать, обобщать и делать выводы из полученных на лабораторных занятиях результатов; работать как в составе группы, так и индивидуально;

-владеть: навыками выполнения основных химических лабораторных операций; методами определения pH растворов и определения концентраций в растворах; методами синтеза простейших неорганических и органических соединений.

6

3. Объем дисциплины и виды учебной работы

4.2. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ

Введение. Предмет химии, связь с другими науками. Значение химии в формировании научного мировоззрения при изучении техники. Понятие о материи и движении, веществе и поле. Основные понятия и законы химии. Химия и охрана окружающей среды.

7

Раздел 2. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Химическая термодинамика. Энергетика химических процессов. Элементы термохимии. Экзотермические и эндотермические реакции. Teпловой эффект реакции. Закон Гесса и следствие из него. Закон Лавуазье-Лапласа. Основные термодинамические функции. Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия и энтальпия. Стандартное изменение энтропии. Энтальпия образования. Изменение внутренней энергии и энтальпии в химических реакциях. Понятие об энтропии. Второй закон термодинамики. Изменение энтропии в химических реакциях. Понятие об изобарно-изотермическом потенциале (свободной энергии Гиббса). Стандартная энергия Гиббса образования. Условия самопроизвольного протекания химических процессов.

Химическая кинетика. Скорость химических реакций и методы ее регулирования. Зависимость скорости химической реакции от концентрации. Закон действия масс. Константа скорости реакции. Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа. Понятие об энергии активации. Влияние катализатора на скорость химической реакции.

Химическое и фазовое равновесие. Обратимые и необратимые химические реакции. Условия химического равновесия. Основные факторы, определяющие направления течения реакций и химическое равновесие. Константа равновесия, ее связь с термодинамическими функциями. Принцип Ле-Шателье. Химическое равновесие в гетерогенных системах. Фазовое равновесие. Правило фаз.

Раздел 3. СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА

Строение атома. 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. Правила Клечковского. Правило Гунда. Связь строения атома с периодической системой элементов.

Химическая связь. Условие и механизм образования химической связи. Количественные характеристики химической связи: энергия связи, длина связи, валентные углы. Основные виды химической связи. Ковалентная связь. Метод валентных связей. Насыщаемость; гибридизация электронных облаков в атоме. Поляризуемость, полярные и неполярные молекулы, диполь, дипольный момент. Образование и особенности ионной связи. Свойства ионной связи: ненасыщаемость, ненаправленность. Металлическая связь и ее особенности.

Основные виды взаимодействия молекул. Водородная связь и ее свойства. Роль водородной связи в жизнедеятельности организмов. Комплементарность. Основные виды взаимодействия молекул. Силы межмолекулярного взаимодействия. Типы ван-дер-ваальсового взаимодействия. Влияние типа химической связи на свойства вещества.

8

Раздел 4. РАСТВОРЫ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ И ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Растворы. Общие понятия о растворах. Классификация растворов. Термодинамика растворения. Основные характеристики растворов. Свойства растворов неэлектролитов. Разбавленные растворы неэлектролитов. Диффузия и осмос. Осмотическое давление растворов. Закон Вант-Гоффа. Давление пара растворов. Первый закон Рауля. Понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения растворов. Второй закон Рауля.

Свойства растворов электролитов. Растворы электролитов. Изотонический коэффициент. Электролитическая диссоциация. Количественные показатели диссоциации: степень диссоциации, константа диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Ионное произведение воды. Водородный показатель среды. Определение водородного показателя. Индикаторы. Гидролиз солей. Типичные случаи гидролиза солей. Константа и степень гидролиза.

Раздел 5. ЭЛЕКТРОХИМИЯ. КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ

Окислительно-восстановительные реакции. Степень окисления. Типичные окислители и восстановители. Типы окислительно-восстановительных реакций и способы их уравнивания. Электрохимические процессы. Определение, классификация электрохимических процессов. Понятие об электродных потенциалах. Стандартный водородный электрод и водородная шкала потенциалов. Потенциалы металлических электродов. Уравнение Нернста. Гальванические элементы. ЭДС и ее измерение. Электролиз. Последовательность электродных процессов. Электролиз с нерастворимыми и растворимыми анодами. Законы Фарадея. Практическое применение электролиза.

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

Раздел 6. ЭЛЕМЕНТЫ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ. ПОЛИМЕРЫ И ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Типы органических соединений и реакций. Основные понятия химии полимеров: мономер, олигомер, полимер, степень полимеризации, молекулярная масса полимера. Классификация полимеров. Синтез полимеров: реакции полимеризации и поликонденсации. Полимерные композиционные материалы.

Свойства и применение полимеров и полимерных композиций в автомобильной промышленности.

9

4.3. Перечень занятий, проводимых в интерактивной форме