МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Сыктывкарский государственный университет»
Институт естественных наук
Кафедра химии
Учебно-методический комплекс дисциплины
«РАСЧЕТ РАВНОВЕСИЙ В РАСТВОРАХ»
Направление
020100.62 «Химия»
Квалификация (степень) выпускника
«бакалавр»
Форма обучения
очная
Сыктывкар 2012
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Сыктывкарский государственный университет»
Институт естественных наук
Кафедра химии
УТВЕРЖДЕНО
На заседании учебно-методической комиссии ИЕН
«_3_» сентября 2012 г.
Протокол № 1
Председатель УМК
___________
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«РАСЧЕТ РАВНОВЕСИЙ В РАСТВОРАХ»
Направление
020100.62 «Химия»
Квалификация (степень) выпускника
«бакалавр»
Форма обучения
очная
Блок дисциплин – Б2 В2
Семестр-4
Всего учебных занятий – 108 часов, 3 зачетные единицы.
В том числе:
аудиторных – 56 часов, 1,5 зачетные ед., из них:
лекций – 38 часов; 1 зачетная ед.
практических – 18 часов; 0,5 зачетных ед.
Занятия, проводимые в интерактивной форме: 18 часов
Самостоятельная работа студентов: 47 час., 1,5 зачетные единицы.
Форма текущего контроля - контрольная работа (1)
Контроль самостоятельной работы: 5 часов
Промежуточный контроль: зачет
Сыктывкар 2012
Лист согласования и утверждения рабочей программы
Рабочая программа составлена на основании ФГОС ВПО, в соответствии с целями (миссией) и задачами ООП ВПО и учебного плана по направлению 020100.62 «Химия»
Составитель УМК
Доцент кафедры химии, к. х.н. _____________
Рецензент УМК
__________________________________
Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры химии
Протокол заседания № 1 от 31 августа 2012 г.
Заведующий кафедрой
к. х.н. _________
1 ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Расчет равновесий в растворах - один из важнейших теоретических разделов аналитической химии. Грамотный расчет ионных равновесий позволяет сознательно управлять химическими реакциями и создавать необходимые условия для количественного определения компонентов, содержащихся в анализируемой смеси. Теоретические расчеты и обоснования развивают правильные представления о химических равновесиях, об их взаимном влиянии и составляют объективную основу для научного прогнозирования.
Изучение курса “расчет равновесий в растворах” состоит из
-курса лекций, отражающего основные теоретические расчеты и обоснования, используемые в химических методах анализа неорганических веществ.
-самостоятельной работы, предполагающей проработку и углубление основных приемов и способов расчета ионных равновесий, постижение теоретического материала, вынесенного на самостоятельное изучение с использованием дополнительной литературы.
В результате изучения дисциплины студент должен:
-уметь на основе фундаментальных теоретических знаний провести расчет ионных равновесий в растворе, на основании которого обоснованно предложить схему анализа для решения конкретной практической задачи.
Изучение курса проводится на базе знаний по:
-неорганической, аналитической, органической и физической химии
-высшей математике
Студент должен знать: теоретические основы методов расчета ионных равновесий в растворе
Студент должен уметь: провести расчет ионных равновесий в растворе
Студент должен владеть: теоретическими основами расчета ионных равновесий в растворах
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина «Расчет равновесий в растворах» входит в блок дисциплин математического и естественнонаучного цикла дициплин Б.2. Учебно-методический комплекс по дисциплине «Расчет равновесий в растворах» составлен в соответствии с разделом ЕН. Ф.04 Государственного Образовательного Стандарта высшего профессионального образования для подготовки бакалавров и дипломированных специалистов по направлению: 020100 Химия.
3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины Аналитическая химия.
Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК):
использует основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-6);
способностью применять основные законы химии при обсуждении полученных результатов, в том числе с привлечением информационных баз данных (ПК-3);
4. Структура и содержание дисциплины Расчет равновесий в растворах
Содержание дисциплины: Основные законы и количественные характеристики, используемые при расчете ионных равновесий. Расчет кислотно-основных равновесий в растворах кислот, солей и оснований. Буферные растворы. Расчет и построение кривых кислотно-основного титрования. Расчеты гетерогенных равновесий осадок-раствор.
Равновесия реакций комплексообразования в комплексонометрическом анализе.
Окислительно-восстановительные равновесия.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц 108 часа.
№ п/п | Раздел дисциплины | Семестр | Неделя семестра | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) | Формы текущего контроля успеваемости Форма промежуточной аттестации | |||
1 | Аналитическая химия | 4 | 19 | Л-38 | ПЗ-18 | ЛАБ-0 | С-47 | зачет |
5. Образовательные технологии
Использование интерактивных технологий в образовательном процессе:
- презентации
- специализированные научные фильмы по профилю подготовки
- обучающие компьютерные программы по профилю подготовки
Использование интерактивных форм обучения в образовательном процессе:
- тематические учебные конференции (самостоятельная работа студентов)
- учебные дискуссии на заданную тему
Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, составляет не менее 10 % аудиторных занятий.
Занятия лекционного типа для соответствующих групп студентов составляет 5 % аудиторных занятий.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
Рабочей программой дисциплины «Расчет равновесий в растворах» предусмотрена самостоятельная работа студентов в объеме 47 часов. Самостоятельная работа проводится с целью углубления знаний по дисциплине и предусматривает:
– чтение студентами рекомендованной литературы и усвоение теоретического материала дисциплины;
– подготовку к практическим занятиям;
– работу с Интернет-источниками;
Планирование времени на самостоятельную работу, необходимого на изучение настоящей дисциплины, студентам лучше всего осуществлять на весь семестр, предусматривая при этом регулярное повторение пройденного материала. Материал, законспектированный на лекциях, необходимо регулярно дополнять сведениями из литературных источников, представленных в рабочей программе дисциплины. По каждой из тем для самостоятельного изучения, приведенных в рабочей программе дисциплины следует сначала прочитать рекомендованную литературу и при необходимости составить краткий конспект основных положений, терминов, сведений, требующих запоминания и являющихся основополагающими в этой теме и для освоения последующих разделов курса.
Для расширения знаний по дисциплине рекомендуется использовать Интернет-ресурсы: проводить поиск в различных системах, таких как www. *****, www. *****, www. *****, www. .
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Расчет равновесий в растворах - один из важнейших теоретических разделов аналитической химии. Грамотный расчет ионных равновесий позволяет сознательно управлять химическими реакциями и создавать необходимые условия для количественного определения компонентов, содержащихся в анализируемой смеси. Теоретические расчеты и обоснования развивают правильные представления о химических равновесиях, об их взаимном влиянии и составляют объективную основу для научного прогнозирования.
Изучение курса “расчет равновесий в растворах” состоит из
-курса лекций, отражающего основные теоретические расчеты и обоснования, используемые в химических методах анализа неорганических веществ.
-самостоятельной работы, предполагающей проработку и углубление основных приемов и способов расчета ионных равновесий, постижение теоретического материала, вынесенного на самостоятельное изучение с использованием дополнительной литературы.
В результате изучения дисциплины студент должен:
-уметь на основе фундаментальных теоретических знаний провести расчет ионных равновесий в растворе, на основании которого обоснованно предложить схему анализа для решения конкретной практической задачи.
Тема 1. Основные законы и количественные характеристики, используемые при расчете ионных равновесий
1.1. Равновесное состояние. Признаки равновесного состояния. Константа равновесия. Способы выражения константы равновесия. Свободная энергия и константа равновесия. Связь констант равновесия со стандартной свободной энергией.
1.2. Основные законы и зависимости химических равновесий: закон действующих масс, условие материального баланса, принцип электронейтральности. Коэффициенты активности ионов и способы их вычисления. Математические приемы, используемые при расчетах ионных равновесий.
Тема 2. Расчет кислотно-основных равновесий в растворах кислот, солей и оснований.
2.1. Кислотно-основные равновесия в растворах. Формулировка задачи и вывод общего расчетного уравнения.
2.2. Расчет равновесий в растворах сильных и слабых одноосновных кислот и оснований, растворе слабой двухосновной кислоты. Вывод общего расчетного уравнения. Приближенные уравнения для расчета рН растворов.
2.3. Расчет кислотно-основных равновесий в водных растворах солей, гидролизующихся по аниону. Смесь сильной и слабой кислот.
Тема 3. Буферные растворы.
Буферные растворы. Буферное действие. Расчет рН буферных растворов. Разбавленные буферные растворы. Буферная емкость. Зависимость буферной емкости от рН.
Тема 4. Расчет и построение кривых кислотно-основного титрования.
4.1. Общее уравнение кривой титрования сильной кислоты сильным основанием. Индекс крутизны. Скачок титрования. Титрование сильного основания сильной кислотой.
4.2. Общее уравнение кривой титрования слабой кислоты сильным основанием. Индекс крутизны. Скачок титрования. Титрование слабого основания сильной кислотой.
4.3. Общее уравнение кривой титрования слабой двухосновной кислоты сильным основанием. Индекс крутизны. Скачок титрования.
4.4. Общее уравнение кривой титрования фосфорной кислоты сильным основанием. Построение кривой титрования.
Тема 5. Расчеты гетерогенных равновесий осадок-раствор
5.1. Произведение растворимости. Расчет растворимости труднорастворимых электролитов с учетом конкурирующих равновесий.
5.2. Расчет рН в водном растворе над осадком. Перевод одного труднорастворимого соединения в другое.
5.3. Кривая титрования в методе осаждения. Общее уравнение. ”Несимметричные” титрования.
Тема 6. Равновесия реакций комплексообразования в комплексонометрическом анализе.
6.1. Ступенчатое комплексообразование в растворе. Примеры вычислений в случае ступенчатого комплексообразования. Диаграммы распределения. Функция образования Бьеррума.
6.2. Влияние комплексообразования на растворимость солей. Растворимость как функция концентрации лиганда.
6.3. Комплексонометрическое титрование. Комплексонометрия. Общее уравнение кривой комплексонометрического титрования.
6.4. Методы определения отношения Me/L (металл/лиганд) в комплексных соединениях. Расчет константы устойчивости из экспериментальных данных. Определение состава комплексных соединений.
Тема 7. Окислительно-восстановительные равновесия.
7.1. Окислительно-восстановительное равновесия. Константы равновесия. Влияние рН и комплексообразования на окислительно-восстановительные равновесия.
7.2. Окислительно-восстановительное титрование. Расчет кривых титрования. Потенциал точки эквивалентности.
ЛИТЕРАТУРА
-основная
1. Основы аналитической химии. Кн.1. Общие вопросы. Методы разделения./ Под ред. – М. Высш. Школа, 19с.
2. , . Расчеты кислотно-основных равновесий в растворах кислот, солей, оснований. Сыктывкар: ИПО СГУ,19с.
3. Булатов равновесий в аналитической химии. Л. Химия, 1984, 185 с.
- дополнительная
1. Батлер равновесия. Л. Химия. 19с.
2. Шлеффер в растворах. Л. Химия, 1964.379 с.
4. Реакции кислот и оснований в аналитической химии. М. Мир. 19с.
5. Крестов ионных процессов в растворах. Л. Химия. 19с.
6. Расчеты гетерогенных равновесий осадок-раствор. Сыктывкар: ИПО СГУ,19с.
7. Кривые титрования. Сыктывкар: ИПО СГУ,19с.
ВОПРОСЫ по курсу дисциплины «Расчет равновесий в растворах»
для самостоятельного изучения
Расчет равновесий в растворах слабых и сильных оснований. Вывод общего расчетного уравнения. Приближенные уравнения для расчета рН растворов. Смесь сильной и слабой кислот.
Общее уравнение кривой титрования сильного основания сильной кислотой.
Общее уравнение кривой титрования слабого основания сильной кислотой.
Общее уравнение кривой титрования слабой двухосновной кислоты сильным основанием. Индекс крутизны. Скачок титрования.
Кривая титрования в методе осаждения. ”Несимметричные” титрования.
Диаграммы распределения. Функция образования Бьеррума. Влияние комплексообразования на растворимость солей. Растворимость как функция концентрации лиганда.
Методы определения отношения Me/L (металл/лиганд) в комплексных соединениях. Расчет константы устойчивости из экспериментальных данных. Определение состава комплексных соединений.
Окислительно-восстановительное равновесия. Константы равновесия. Влияние рН и комплексообразования на окислительно-восстановительные равновесия.
Окислительно-восстановительное титрование. Расчет кривых титрования. Потенциал точки эквивалентности.
ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ
по дисциплине «Расчет равновесий в растворах»
1. Равновесное состояние. Признаки равновесного состояния. Константа равновесия. Способы выражения константы равновесия. Свободная энергия и константа равновесия. Связь констант равновесия со стандартной свободной энергией.
2. Основные законы и зависимости химических равновесий: закон действующих масс, условие материального баланса, принцип электронейтральности. Коэффициенты активности ионов и способы их вычисления.
3. Кислотно-основные равновесия в растворах. Формулировка задачи и вывод общего расчетного уравнения. Расчет равновесий в растворах сильных и слабых одноосновных кислот и оснований, растворе слабой двухосновной кислоты. Вывод общего расчетного уравнения. Приближенные уравнения для расчета рН растворов.
4. Расчет кислотно-основных равновесий в водных растворах солей, гидролизующихся по аниону. Смесь сильной и слабой кислот.
5. Буферные растворы. Буферное действие. Расчет рН буферных растворов. Разбавленные буферные растворы. Буферная емкость. Зависимость буферной емкости от рН.
6. Общее уравнение кривой титрования сильной кислоты сильным основанием. Индекс крутизны. Скачок титрования. Титрование сильного основания сильной кислотой.
7. Общее уравнение кривой титрования слабой кислоты сильным основанием. Индекс крутизны. Скачок титрования. Титрование слабого основания сильной кислотой.
8. Общее уравнение кривой титрования слабой двухосновной кислоты сильным основанием. Индекс крутизны. Скачок титрования.
9.Общее уравнение кривой титрования фосфорной кислоты сильным основанием. Построение кривой титрования.
10. Произведение растворимости. Расчет растворимости труднорастворимых электролитов с учетом конкурирующих равновесий. Расчет рН в водном растворе над осадком. Перевод одного труднорастворимого соединения в другое.
11. Кривая титрования в методе осаждения. Общее уравнение. ”Несимметричные” титрования.
12. Ступенчатое комплексообразование в растворе. Диаграммы распределения. Функция образования Бьеррума. Влияние комплексообразования на растворимость солей. Растворимость как функция концентрации лиганда.
13. Комплексонометрическое титрование. Комплексонометрия. Общее уравнение кривой комплексонометрического титрования.
14. Методы определения отношения Me/L (металл/лиганд) в комплексных соединениях. Расчет константы устойчивости из экспериментальных данных. Определение состава комплексных соединений.
15. Окислительно-восстановительное равновесия. Константы равновесия. Влияние рН и комплексообразования на окислительно-восстановительные равновесия.
16. Окислительно-восстановительное титрование. Расчет кривых титрования. Потенциал точки эквивалентности.
Вариант контрольной работы
1.Постройте кривую титрования 100 см3 раствора CH3COOH раствором NaOH
(С (CH3COOH)=С (NaOH) =0.1 моль/л, К=1,8·10-5).
-рассчитайте скачок титрования, если ∆Ф=0.01
-выведите формулу для расчета индекса крутизны на участке кривой Ф >1+∆Ф
2.Рассчитайте рН растворов гидроксида аммония с молярной концентрацией 10-3,10-5,10-8 моль/л (К=1,8·10-5).
3. Рассчитайте рН растворов соли NaHCO3 с молярной концентрацией 10-3,10-5,10-8 моль/л (К1=4,45·10-7, К2=4,69·10-11).
КАРТА ОБЕСПЕЧЕННОСТИ ЛИТЕРАТУРОЙ
Дисциплины «Расчет равновесий в растворах»
Блок дисциплин Б2 В2 Математический и естественнонаучный
Направление подготовки 020100.62 Химия «бакалавр»
Институт естественных наук
Форма обучения: очная
Число студентов | Список литературы | Кол-во экземпляров | Кол-во экз. на 1 студента |
23 | Основная литература: 1. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Т.2/ под ред. . – М.: Академия, 2012. – 352 с. 2. Медведев равновесия в водных растворах. М., МПГУ. 20с. Дополнительная литература: 3. Васильев химия. Книга 1. Титриметрические и гравиметрические методы анализа. М. Дрофа. 20с. 4.. Васильев химия. Книга 2. Физико-химические методы анализа. М., Дрофа. 20с. | 12 эбс эбс эбс | 0,5 1 |
Составитель, преподаватель
Зав. кафедрой
Дата составления карты «___»_________2012г.
СОГЛАСОВАНО:
Представитель библиотеки СыктГУ___________Ф. И.О.
«___»________2012 г.
