МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ

Направление подготовки: 140400 Электроэнергетика и электротехника

Профиль(и) подготовки: Высоковольтные электроэнергетика и электротехника;

Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии;

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем;

Электрические станции;

Электроэнергетические системы и сети;

Гидроэлектростанции;

Электроснабжение;

Менеджмент в электроэнергетике и электротехнике

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

“ХИМИЯ”

Цикл:

математический и естественно-научный

Часть цикла:

базовый

№ дисциплины по учебному плану:

ИЭЭ; Б2,3

Часов (всего) по учебному плану:

144

Трудоемкость в зачетных единицах:

25

1 семестр - 25

Лекции

34 час

1 семестры

Практические занятия

17 час

1 семестры

Лабораторные работы

17 час

1 семестры

Расчетные задания, рефераты

18 час

1 семестры

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

76 час

Экзамены

1 семестры

Курсовые проекты (работы)

не предусмотрены учебным планом

-

Москва - 2010

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение общих законов и принципов химии для последующего использования в межпредметных дисциплинах и специальных вопросах химии при подготовки бакалаврской работы.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

·  к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);

·  в условиях развития науки и изменяющейся социальной практики к переоценке накопленного опыта, анализу своих возможностей, приобретению новых знаний, использованию различных средств и технологий обучения (ОК-6);

·  к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции (ОК-7);

·  владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения и переработки информации (ОК-11);

·  к практическому анализу логики различного рода рассуждений, к публичным выступлениям, аргументации, ведению дискуссии и полемики (ОК-12);

·  понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности (ОК-15);

·  демонстрировать базовые знания в области химической науки и использовать основные законы в профессиональной деятельности (ПК-2);

·  выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности (ПК-3);

·  анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследований (ПК-6);

·  формировать законченное представление о принятых решениях и полученных результатах в виде отчета и публикаций (ПК-7).

Задачами дисциплины являются:

·  изучить основные законов и теории органической и неорганической химии;

·  познакомить обучающихся с классификацией химических элементов и их соединений;

·  научить понимать общие закономерности изменений свойств веществ и химических процессов и на их основе уметь делать обобщения и моделирования мировоззренческого характера;

·  научить владению инструментарием для решения химических задач в предметной области обучающихся.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части Б2 основной образовательной программы подготовки бакалавров направления 140400 Электроэнергетика и электротехника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: “Химия”, “Физика” и “Математика” в объеме средних образовательных учреждений.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при изучении межпредметных дисциплин и грамотного решения экологических, сырьевых и энергетических проблем при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины “химия” обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

·  основные законы органической и неорганической химии (ОК-6, ПК-2,3);

·  классификацию и свойства химических элементов и их соединений (ОК-7, ПК-2,3);

·  общие закономерности химических процессов (ОК-7, ПК-2.3);

·  основные методы исследования веществ и их соединений (ОК-1, ОК-6);

·  источники научной и учебно-методической информации (учебники, учебно-методические пособия, Информационно-справочную литературу, Интернет-ресурсы) по изучаемым разделам дисциплины (ПК-6).

Уметь:

    сравнивать, анализировать и вычленять в полученной информации существенное, устанавливать причинно-следственные связи и делать обобщения (ОК-1);

·  самостоятельно применять, пополнять и систематизировать приобретенные знания (ОК-6,7);

·  логически излагать учебный материал, публично выступать, аргументировано вести дискуссии и полемики (ОК-12)

·  понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности (ОК-15);

·  обращаться с химическими веществами, приборами, оборудованием, соблюдать правила техники безопасности (ПК-10);

·  использовать основные элементарные методы химического исследования веществ и соединений (ОК-1,6)

Владеть:

    терминологией, химической символикой, методами расчетов необходимыми для понимания протекания химических процессов (ОК-2); навыками дискуссии по тематике дисциплины (ОК-12); инструментарием для решения химических задач, возникающих в профессиональной области (ОК-1,6); навыками поиска информации о назначении и областях применения основных химических веществ и их соединений (ПК-2); навыками применения полученной информации при изучении химии и межпредметных профессиональных дисциплин (ПК-6).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часа.

№

п/п

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

Виды учебной работы,

включая самостоятельную работу

студентов и
трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)

лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Принципы формирования электронной структуры атомов. Периодическая таблица элементов. Периодическое изменение свойств элементов и их соединений.

14

1

4

3

2

5

Тест: электронное строение атома, свойства элементов

2

Химическая связь. Методы определения пространственной структуры органических и неорганических молекул. Структура и свойства комплексных соединений. Свойства веществ в различных физических состояниях

16

1

6

2

2

6

Тест:

1)пространственная структура молекул и комплексных соединений;

2)межмолекулярные взаимодействия

Защита расчетного задания №1

3

Общие закономерности химических процессов. Энергетика и кинетика процессов. Равновесное состояние процессов.

23

1

7

4

5

7

Контрольная работа

1)термодинамика химических процессов;

2)кинетика и равновесное состояние процессов.

Защита расчетного задания №2 и №3

4

Дисперсные системы. Свойства растворов неэлектролитов и электролитов. Равновесие в растворах электролитов.

18

1

7

2

2

7

Тест:

Определение рН растворов

Защита расчетного задания №4.

5

Закономерности протекания электрохимических процессов. Потенциалы металлических и газовых электродов. Электролиз и его применение. Химические источники тока.

20

1

6

4

4

6

Тест:

1) гальванический элемент;

2) электролиз.

Защита расчетного задания №5

6

Классификация коррозионных процессов. Химическая, электрохимическая и биохимическая коррозия. Защита металлов от коррозии.

14

1

4

2

2

6

Контрольная работа:

1)гальванический элемент;

2)электролиз;

3)коррозия и защита

Металлов от коррозии

Зачет

3

1

3

Экзамен

36

1

36

письменный

Итого

144

34

17

17

76

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

1 семестр

1.Электронное строение атомов.

Квантово-механическая модель атома. Двойственная природа электрона. Понятие орбитали. Квантовые числа. Принципы распределение электронов в атоме. Принцип минимальной энергии. Клечковского. Принцип запрета Паули. Правило Гунда. Строение многоэлектронных атомов.

2.Периодическая система элементов .

Периодическая система элементов и электронная структура атомов. Периодические свойства элементов и их простейших соединений. Энергия ионизации, энергия сродства к электрону, электроотрицательность, атомные радиусы, окислительно-восстановительные свойства и кислотно-основные.

3. Ковалентная химическая связь.

Ковалентная связь. Параметры ковалентной связи: энергия связи, длина связи, валентный угол, кратность связи. Свойства ковалентной связи: насыщаемость, направленность, полярность. Метод валентных связей. Механизмы образования ковалентной связи: обменный, донорно-акцепторный, дативный и резонансные связи.

4.Пространственная структура молекул.

Гибридизация атомных орбиталей. Типы гибридизации атомных орбиталей. Пространственная структура молекул. Определение полярности молекул в целом. Метод молекулярных орбиталей. Порядок связи. Магнитные свойства молекул.

5..Комплексные соединения и межмолекулярные взаимодействия.

Структура комплексных соединений. Природа химической связи в комплексных соединениях. Структура и свойства комплексов. Ионная связь. Водородная связь. Межмолекулярные взаимодействия.

Взаимодействия между частицами веществ в различных физических состояниях и свойства веществ.

6.Общие закономерности химических процессов.

Энергетика химических процессов. Элементы химической термодинамики. Энтальпия системы и ее изменения. Энтальпии образования и сгорания веществ. Термохимические уравнения. Стандартное состояние веществ. Энтальпия химических реакций. Закон Гесса. Зависимость энтальпии процессов от температуры. Уравнение Кирхгоффа.

7.Самопроизвольные процессы.

Энтропия химических процессов. Стандартная энтропия веществ. Зависимость энтропии процесса от температуры. Второй закон термодинамики для изолированных систем. Энтальпийный и энтропийный факторы изобарно-изотермических процессов.

8.Направленность химических процессов.

Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца химических реакций. Определение условий самопроизвольного протекания и глубины протекания химических процессов. Энергия Гиббса образования веществ. Термодинамические расчёты. Уравнение изотермы Вант-Гоффа.

9.Равновесное состояние химических процессов.

Условие образования химического равновесия. Константа химического равновесия. Влияние температуры на константу равновесия. Уравнение изобары Вант-Гоффа. Расчет равновесных концентраций реагирующих веществ. Принцип Ле Шателье-Брауна. Химическое равновесие в гетерогенных системах.

10.Кинетика химических реакций

Химическая кинетика. Скорость химических реакций. Влияние концентрации на скорость процесса. Кинетическое уравнение химической реакции. Порядок и молекулярность реакции. Реакции 0, 1, 2 и n – порядков. Особенности кинетики гетерогенных реакций.

11.Сложные реакции. Катализ.

Влияние температуры на скорость реакций. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Механизмы реакций. Сложные реакции. Основные понятия каталитических реакций. Катализаторы и каталитические процессы. Гомогенный и гетерогенный катализ.

12. Растворы. Дисперсные системы.

Растворы. Термодинамика процессов растворения. Способы выражения концентрации растворов. Свойства водных растворов электролитов и неэлектролитов. Слабые электролиты. Константа диссоциации. Закон разбавления Оствальда. Сильные электролиты. Активность электролитов в водных растворах. Правило ионной силы растворов Дебая-Хюккеля. Ионное произведение воды. Водородный показатель среды.

13.Равновесия в растворах электролитов

Особенности реакций и равновесий в растворах электролитов. Ограниченная растворимость. Малорастворимые электролиты. Произведение растворимости. Условие выпадения осадка. Гидролиз солей. Степень гидролиза и ее зависимость от температуры, разведения и присутствия различных ионов. Константа гидролиза. Расчет водородного показателя среды реакции гидролиза. Ионный обмен.

14.Электрохимические процессы.

Электрохимические процессы. Законы Фарадея. Термодинамика электрохимических процессов. Электродные потенциалы и типы электродов. Водородная шкала потенциалов. Гальванический элемент. Элемент Даниэля-Якоби. Электродвижущая сила элемента. Уравнение Нернста.

15.Электролиз.

Химические источники тока. Кинетика электрохимических процессов. Поляризация и перенапряжение Концентрационная и электрохимическая поляризация. Уравнение Тафеля. Способы снижения поляризации. Электролиз. Последовательность электродных процессов при электролизе. Инертные и активные электроды. Практическое применение электролиза.

16.Коррозия металлов.

Классификация коррозионных процессов. Химическая, электрохимическая и биохимическая коррозия. Термодинамика и кинетика химической коррозии. Механизм электрохимической коррозии. Термодинамика и кинетика электрохимической коррозии.

17.Защита металлов от коррозии.

Методы защиты металлов от коррозии. Лигирование металлов. Защитные покрытия. Металлические и неметаллические покрытия. Электрохимическая защита. Изменение свойст коррозионной среды. Рациональное конструирование. Защита от коррозии блуждающими токами.

Химические проблемы охраны окружающей среды в специальных энергетических производствах.

4.2.2. Практические занятия

1 семестр

Химический эквивалент вещества. Молярная масса эквивалента вещества. Закон эквивалентов.

Строение атома. Характеристика состояния электрона в атоме квантовыми числами.

Принципы распределения электронов в атоме (принцип Паули, правило Хунда, принцип наименьшей энергии, правило Клечковского). Периодическая система элементов им. и ее связь со строением атома.

Ковалентная химическая связь. Основные положения метода валентных связей. Гибридизация атомных орбиталей. Пространственная структура молекул и ионов.

Химическая связь в комплексных соединениях, их структура.

Тепловые эффекты химических реакций. Закон Гесса. Вычисление энтальпии химических процессов и энергии химической связи в молекулах.

Энтропия. Расчет изменения энтропии в ходе химических процессов.

Энергия Гиббса. Изменение энергии Гибсса в различных процессах.

Химическое равновесие. Расчет константы равновесия и равновесных концентраций. Принцип Ле Шателье-Брауна.

Кинетика химических реакций. Зависимость скорости от концентрации и температуры.

Растворы электролитов. Расчет водородного показателя среды водных растворов кислот, оснований и солей. Равновесие в растворах комплексных соединений. Произведение растворимости.

Электрохимические процессы. Гальванические элементы. Электролиз. Коррозия металлов. Защита от коррозии.

4.3. Лабораторные работы

Техника безопасности и правила работы в лаборатории.

Эквивалент и молярная масса эквивалента. Определение молярной массы эквивалента металла (Mg, Al, Zn) методом вытеснения водорода.

Электронная структура атомов и одноатомных ионов. Металлы побочных подгрупп.

Комплексные соединения меди. Получение комплексных соединений цинка и кадмия.

Тепловых эффектов химических реакций. Определение теплоты нейтрализации сильной кислоты сильным основанием и расчет энергии Гиббса реакции.

Кинетика химических реакций. Изучение зависимости скорости реакции от концентрации

реагирующих веществ. Изучение скорости реакции от температуры.

Водородный показатель среды. Измерение водородного показателя среды раствора соляной и уксусной кислот электрохимическим методом.

Гидролиз солей. Гидролиз соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой и соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой.

Электродвижущие силы и напряжения гальванического элемента. Влияние концентрации растворов электролитов на ЭДС и напряжение гальванического элемента.

Электролиз. Электролиз водного раствора сульфата натрия с никелевыми электродами.

Коррозия. Коррозия железа в контакте с углеродом. Защита от коррозии. Анодные и катодные защитные покрытия.

4.4. Расчетные задания

1семестр

Построение электронной структуры атомов химических элементов. Свойства элементов и их соединений. Виды химической связи. Моделирование пространственных структур молекул. Определение межмолекулярных взаимодействий в химических системах.

Расчет возможностей протекания равновесных и неравновесных химических процессов.

Расчет кинетических закономерностей химических процессов.

Расчет определения среды водных растворов по водородному показателю.

Расчет электрохимических и термодинамических показателей электрохимических систем.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы учебным планом не предусмотрены.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций - презентаций с использованием мультимедийных технологий. Лекции содержат большое количество иллюстративного материала и сопровождаются демонстрационными опытами по каждому разделу курса.

По данному направлению так же проводится дополнительное обучение студентов по дистанционной форме.

Лабораторные занятия проводятся в специализированных химических лабораториях по традиционной форме и с 2011 года лабораторные занятия будут проходить в L-micro- лаборатории с использованием компьютерной обработки данных, полученных в ходе выполнения лабораторной работы.

Практические занятия проходят по традиционной академической форме, связанной с углублением и расширением знаний и навыков на основе содержания лекций. Проведение занятий предусматривает выполнение упражнений, решение задач и постановку научных проблем по рассматриваемым темам. Практические занятия предусматривают оценку знаний путем компьютерного тестирования в специализированных аудиториях МЭИ (ТУ).

Самостоятельная работа включает подготовку к лабораторным работам и практическим занятиям, тестам, контрольным работам, подготовку к расчетным заданиям и подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос, расчетные задания.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины определяется как оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 1 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Коровин. Н. В., Общая химия. М: Высшая школа, 2010г.

2. , Мингулина работы по химии. М: Высшая школа, 2007.

3. Курс Общей Химии. Теория и задачи. Под редакцией , . М: Изд. МЭИ,2001.

4. Задачи и упражнения по Общей Химии. Под редакцией .

Авторы: , , М: Высшая школа. 2-е изд.2004, 3-е изд.2006.

б) дополнительная литература:

5. Методическое пособие: Строение атома и периодическая система элементов (расчетные задачи). , . – М.: Изд. МЭИ, 2006.

6. Методическое пособие: Химическая связь. Комплексные соединения (расчетные задачи). , . – М.:Изд. МЭИ, 2007.

7.Методическое пособие: Химическая термодинамика и равновесие (расчетные задачи). , , . – М.: Изд. МЭИ, 2007.

8. Учебное пособие: Расчетные задачи химической термодинамики. . – М: Изд. МЭИ, 2005.

9. Учебное пособие: Расчетные задачи по химической кинетике. Компьютерная математика в исследовании поведения химических систем во времени. . – М: Изд. МЭИ, 2009.

10. Методические указания: Химическая кинетика. , . - М.: Изд. МЭИ, 2005.

11. Методическое пособие: Растворы (расчетные задачи). , . – М.: Изд. МЭИ, 2004.

12. Методическое пособие: Электрохимические процессы. , , . – М.: Изд. МЭИ, 2007.

13. Учебное пособие: Электрохимическая обработка и коррозия металлов (расчетные задачи). , . – М.: Изд. МЭИ, 2005.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

1.Набор 350 слайдов лекций-презентаций по курсу «Химия».

2. Электронный учебно-методический комплекс «Химия».

Авторы: , ,,

В рамках программы «Электронно-образовательные ресурсы МЭИ (ТУ)»,

2007 г. (http://dot. *****/do)

3. http://dot. *****/do/ргоmeteus. aspx

4. http://twt. mpei. *****/TTHB/Chem_Kinetic/index. html

5. http://twt. mpei. *****/TTHB/Chem_Kinetic/tests. html

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций, а так же, показа демонстрационных опытов и учебных фильмов, снабженной набором демонстрационных таблиц, электронной Периодической таблицей. Желательно обеспечение выхода в Internet.

Необходимы специализированные учебные L-micro лаборатории для проведения лабораторных занятий, а так же компьютерные классы и современные демонстрационные приборы.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140400 «Электроэнергетика и электромеханика» и профилям: Высоковольтная электроэнергетика и электротехника;

Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии;

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем;

Электрические станции;

Электроэнергетические системы и сети;

Гидроэлектростанции;

Электроснабжение;

Менеджмент в электроэнергетике и электротехнике.

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к. х.н., доцент

"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИЭЭ

д. т.н. профессор

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой ХиЭЭ

д. т.н., профессор