Энгельсский технологический институт (филиал)
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Саратовский государственный технический университет имени »
______________________________________________________________________
Кафедра "Физическая и органическая химия"
"УТВЕРЖДАЮ"
Председатель УМКН
(ф. и.о.)
"___ " __________ 20___ г.
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине Б2.1.3 «Химия»
(шифр и наименование дисциплины по УП)
Направление подготовки 151000.62- Технологические машины и оборудование
Форма обучения ______________________________Очная____________
(очная, заочная)
Цикл дисциплин: (МиЕН), часть цикла (базовая)
Вид учебной работы | Всего | Курс, семестр (часы) | ||||||||
З. е. | Часы | 1 | 2 | 3 | 4 | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |||
Аудиторные занятия (АЗ): всего в том числе: | 4 | 72 | 72 | |||||||
Лекции (ЛК) | 28 | 28 | ||||||||
Доля лекционных часов от АЗ по дисциплине, % | 39 | |||||||||
Коллоквиумы (КЛ) | 8 | 8 | ||||||||
Лабораторные работы (ЛР) | 36 | 36 | ||||||||
Практические занятия: (ПЗ) | - | - | ||||||||
Доля интерактивных форм обучения от АЗ по дисциплине, % | ||||||||||
Самостоятельная работа (СР), всего в том числе: | 108 | 108 | ||||||||
Курсовая работа (КР) | - | |||||||||
Курсовой проект (КП) | - | |||||||||
Расчетно-графическая работа (РГР) | - | |||||||||
Другие виды самостоятельной работы | - | |||||||||
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен): | Экз. | Экз. | ||||||||
Общая трудоемкость дисциплины и трудоемкость по семестрам: | 180 | 180 |
1. Цели и задачи освоения дисциплины
Химия относится к фундаментальным наукам, формирующим инженерное мышление. Химия является одной из базовых естественно научных дисциплин при изучении лекционных курсов на специальных кафедрах.
Цель преподавания химии – преподать студентам теоретические основы и фактический материал в этой области знания, а также научить студентов применять полученные знания для решения прикладных задач.
Настоящая программа составлена в соответствии с современным уровнем развития данной отрасли науки и требованиями к подготовке высококвалифицированных инженеров.
Изложение теоретических вопросов во всех разделах курса позволяет ориентировать студентов на понимание, а не на простое запоминание материала. Программа построена с постепенным переходом от простого к сложному, что позволяет более четко усваивать материал данного курса.
Обучение химии включает чтение лекций по курсу, проведение лабораторных и практических занятий, решения задач. Текущий и промежуточный контроль состоит из выполнения контрольных заданий и отчетов. Для всех видов контроля составлены индивидуальные задания различной сложности.
В лекционном курсе была сделана попытка, по возможности более точно воспроизвести картину современного состояния химии и отразить всевозрастающее внимание химиков к механизмам реакций и использованию физических методов исследования процессов. Теоретические сведения закрепляются на практических и лабораторных занятиях, что позволяет добиться максимального эффекта усвоения учебного материала студентами.
Задачей высшего образования является подготовка специалиста, способного воспринимать, оценивать и применять на практике важнейшие и наиболее современные решения стоящих перед ними задач. Для этого должна быть углубленная подготовка студентов в области фундаментальных наук, к числу которых относится и химия.
Знание химии необходимо не только для успешного изучения последующих общенаучных дисциплин, но и для плодотворной творческой деятельности инженера любой специальности. Современный инженер любой отрасли народного хозяйства, должен уметь использовать в своей работе достижения химии и активно участвовать в разработке новых материалов и конструкций, выдвигая перед специалистами химиками определенные технические задачи. Современный инженер-механик, технолог, энергетик, строитель непрерывно сталкивается со сложными физико-химическими процессами, со свойствами конструкционных, инструментальных материалов, с химическими и электрохимическими методами обработки металлов, следовательно, знание химии необходимо.
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО
Химия представляет собой дисциплину базовой (обязательной)математической и естественнонаучной части учебного цикла (Б.2.4) основной образовательной программы бакалавриата по направлению 151000.62- Технологические машины и оборудование, по профилю «Технологическое оборудование химических и нефтехимических производств».
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Изучение дисциплины направлено на формирование следующих компетенций:
1. Способен к целенаправленному применению базовых знаний в области химии в профессиональной деятельности;
2. Умеет выбирать основные и вспомогательные материалы при изготовлении изделий машиностроения;
3. Умеет применять современные методы для разработки малоотходных, энергосберегающих и экологически чистых машиностроительных технологий обеспечивающих безопасность жизнедеятельности людей и их защиту от возможных последствий аварий, умение применять способы рационального использования сырьевых, энергетических и других ресурсов в машиностроении.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
3.1. Знать:
- основы классификации и номенклатуры неорганических соединений,
- основные понятия, законы химии и практическое применение,
- основы строения вещества (строение атомов и молекул, образование химической связи, типы межмолекулярного взаимодействия),
- общие закономерности протекания химических процессов
- основы электрохимических процессов в различных технических устройствах и при взаимодействии машин и оборудования с окружающей средой,
- химические свойства основных классов неорганических соединений;
- номенклатуру, особенности строения и химические свойства основных классов органических соединений;
- влияние неорганических и органических соединений на окружающую среду;
- требования техники безопасности при работе с химическими веществами.
3.2. Уметь:
- проводить лабораторные исследования и обрабатывать полученные результаты,
- контролировать качество приготовления растворов,
- оценить конструкционные и эксплуатационные свойства материалов, применяемых в машиностроении,
- оценивать возможности коррозии материалов в процессе использования и хранения техники,
- контролировать качество отходов производства и оценивать их влияние на окружающую среду.
3.3. Владеть:
- обобщенными приемами исследовательской деятельности (постановка задачи в лабо-
раторной работе или отдельном опыте, теоретическое обоснование и эксперименталь-
ная проверка ее решения);
- элементарными приемами работы в химической лаборатории и навыками обращения
с веществом (приготовлением растворов различной концентрации, фильтрованием,
промыванием осадков, кристаллизацией, высушиванием и т. д.);
общими правилами техники безопасности при обращении с химической посудой, ла-
бораторным оборудованием и химическими реактивами;
- основными методами, способами и средствами получения, накопления и переработки
информации.
4. Структура и содержание дисциплины
4.1. Содержание разделов дисциплин
№ п/п | Наименование раздела дисциплины (модуля) | Содержание раздела (модуля) | Трудоемкость, з. е./часы |
1. | Основные закономерности химических процессов. | Основные понятия и законы химии. Энергетика химических процессов. Кинетика химических процессов. Катализ. | 1,11/40 |
2. | Строение атома. | Строение атома. Периодическая система элементов. Химическая связь. Полимеры. | 1,56/56 |
3. | Реакции ионного обмена и окислительно-восстановительные процессы. | Растворы. Дисперсные системы. Теория электролитической диссоциации. Окислительно-восстановительные реакции. | 1,22/44 |
4. | Основные закономерности электрохимических процессов. | Основные понятия электрохимии. Электролиз. Коррозия металлов. | 1,11/40 |
4.2. Разделы дисциплины, виды занятий и работ
№ п/п | Наименование раздела дисциплины (модуля) | ЛК* | КЛ | ПЗ | ЛР | КП (КР, РГР) | СРС |
1. | Основные закономерности химических процессов. | + | + | + | |||
2. | Строение атома. | + | + | + | |||
3. | Реакции ионного обмена и окислительно-восстановительные процессы. | + | + | + | |||
4. | Основные закономерности электрохимических процессов. | + | + | + |
* Используемый вид занятий при прохождении данного раздела помечается знаком “+”
5. Практические занятия
Не предусмотрены
6. Лабораторный практикум
№ п/п | Наименование раздела дисциплины (модуля) | Наименование лабораторных работ | Трудоемкость (з. е./ часы) |
1. | Основные закономерности химических процессов. | Определение эквивалентной массы металла. равновесие. | 4 |
Скорость химических реакций. Химическое равновесие. Принцип Ле-Шателье | 8 | ||
2. | Строение атома. | ||
3. | Реакции ионного обмена и окислительно-восстановительные процессы. | Электролитическая диссоциация. Ионные уравнения. | 4 |
Гидролиз солей. | 4 | ||
Общая характеристика и направленность ОВР. | 4 | ||
4. | Основные закономерности электрохимических процессов. | Химические источники тока. | 4 |
Электролиз. | 4 | ||
Коррозия металлов. | 4 |
7. Примерная тематика курсовых проектов (работ)
Не предусмотрен
8. Образовательные технологии
В рамках учебного курса предусмотрено чтение проблемных лекций по следующим темам «Строение атома», «Метод валентных связей», «Свойства ковалентной химической связи», «Гидролиз солей», «Окислительно-восстановительные реакции», «Электрохимические свойства металлов» (не менее 30%), чтение лекций с применением мультимедийных технологий по темам «Основные законы химии», «Строение атома», «Химическая связь и ее свойства», «Коррозия металлов», «Химические источники тока», «Электролиз» проведение практикумов с разбором конкретных ситуаций по темам «Определение эквивалентной массы различных веществ», «Окислительно-восстановительные реакции», «Гидролиз солей». Такие занятия, в сочетании с внеаудиторной самостоятельной работой, должны формировать и развивать профессиональные навыки обучающегося.
9. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
В процессе обучения студент должен полностью выполнить учебный план, предусмотренный вузовской рабочей учебной программой дисциплины, по всем видам учебных занятий и набрать 5 зачетных единиц трудоемкости. В частности, он должен выполнить все предусмотренные программой лабораторные работы, практические занятия в виде установленных практикумов, самостоятельных видов работы.
Рекомендуемая балльно-рейтинговая система оценки
Степень успешности освоения дисциплины в системе зачетных единиц оценивается суммой баллов, исходя из 10 максимально возможных, и включает две составляющие:
Первая составляющая − оценка преподавателем итогов учебной деятельности студента по изучению каждого модуля дисциплины в течение предусмотренного учебным планом временного отрезка (в сумме не более, чем 8 баллов). Структура баллов, составляющих балльную оценку преподавателя, включает отдельные доли в баллах, начисляемые студенту за успешность рубежных контролей по каждому учебно-образовательному модулю.
Вторая составляющая - за посещаемость аудиторных лекционных и практических занятий (пропорционально числу посещенных занятий).
Методика рубежного контроля по первой составляющей балльно - рейтинговой
оценки.
Максимальное количество баллов по каждому учебно-образовательному модулю – 10 баллов. Оценочное средство представляет собой билет, состоящий из 3 или 4 вопросов, сформированных на основе дидактического минимума содержания и содержания учебно-образовательного модуля, представленного в рабочей учебной программе Оценка ответов на билет осуществляется по следующей схеме:
правильный и полный ответ на вопрос - +2 балла;
в целом правильный, но не полный ответ, наличие несущественных ошибок - +1 балл; отсутствие ответа – 0 баллов;
принципиально неверный ответ - - 2 балла;
за пропуск каждой лекции и семинара по модулю - - 0,2 балла.
Примеры контрольных вопросов и заданий для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины, а также для контроля самостоятельной работы обучающегося по отдельным разделам дисциплин.
Текущий контроль
Модуль 1
· Эквивалент. Закон эквивалентов. Найти эквиваленты хрома в его оксидах, содержащих 76,47%, 68,42% хрома. Определите валентность хрома в каждом из этих оксидов и составьте их формулы.
· Закон Авогадро и его следствия. Относительная плотность газов по водороду равна: 17, 32, 40,51. Определите молекулярную массу этих газов.
· Химическое равновесие. Равновесие системы CO + Cl2 « COCl2 установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ: [CO]=[ Cl2] = [ COCl2] =0,001 моль/л. Определите константу равновесия и исходные концентрации [CO] и [ Cl2].
· Во сколько раз изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, если температуру повысить от 10° до 60° С. Температурный коэффициент равен 2
Модуль 2
· Правило Хунда. Напишите электронную формулу 28 элемента и распределите графически d-электроны по орбиталям.
· Внешние уровни атомов имеют вид: 3s1; 5s25p2; 5s24p6; 2s22p5 в каких периодах и подгруппах находятся эти элементы? К каким электронным семействам они относятся? Напишите их электронные формулы.
· Какой величиной можно охарактеризовать полярность связи? Какая связь называется полярной? Какая из молекул HCl, HBr, HI имеет наибольший дипольный момент?
· Что является причиной образования химической связи? Какие характеристики связи Вы знаете? Какие электроны участвуют в образовании химической связи у s-, p-, d - элементов?
Модуль 3
· Составьте молекулярное уравнение реакции которая может быть выражена следующим ионным уравнением
Mg2+ + CO32- = MgCO3
· Какое из веществ Cr(OH)3, HCl, Ca(OH)2 - будут взаимодействовать с гидроксидом натрия? Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций.
· Какие из солей подвергаются гидролизу: KCl, CuSO4, Na2CO3? Напишите илнные и молекулярные уравнения реакций.
· Составьте ионные уравнения, укажите окислитель и восстановитель, расставьте коэффициенты в следующих реакциях:
H2S + K2Cr2O7 + H2SO4 ® S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
Pb + HNO3конц ® Pb(NO3)2 + NO2
Модуль 4
· Дайте определение электролиза. Закон Фарадея. Электролиз сульфата никеля. Какое количество вещества выделится на катоде, какое на аноде при пропускании электрического тока J= 5А в течение 3 часов?
· Виды коррозии. Химическая коррозия. Приведите примеры.
· Гальванические элементы. Составьте два гальванических элемента, в одном из которых железо является катодом, а в другом анодом. Напишите их схемы и реакции, протекающие при их работе. Рассчитайте ЭДС гальванических элементов.
Примеры заданий для проведения промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
- Методом электронного баланса расставить коэффициенты в уравнении реакции KI+H2O2+H2SO4=I2+K2SO4+H2O, коэффициент перед восстановителем равен:
- Методом электронного баланса подобрать коэффициенты в уравнении реакции
- Закончите уравнение реакции Ca+HNO3(разб)=…, методом электронного баланса подберите коэффициенты, укажите сумму коэффициентов в правой части уравнения реакции
- Методом электронного баланса расставьте коэффициенты в уравнении реакции P+HNO3(разб)+H2O=H3PO4+NO и укажите сумму коэффициентов в левой части уравнения:
Примеры заданий для контроля самостоятельной работы по отдельным разделам дисциплины
- Химический элемент. Простое и сложное вещество. Закон Дальтона. Закон Авогадро.
- Ионная связь. Ненаправленность и ненасыщаемость ионной связи. Металлическая связь.
- Теория электролитической диссоциации. Ионные уравнения. Порядок составления ионных уравнений.
- Окислительно-восстановительные реакции. Расстановка коэффициентов методом электронного баланса.
10. Перечень вопросов к экзамену (зачету)
Закон эквивалентов.
Закон Авогадро.
Способы определения относительной молекулярной массы веществ.
Понятие внутренней энергии, энтальпии и энтропии системы.
Закон Гесса.
Энергия активации реакции.
Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ и температуры.
Катализ икатализаторы.
Химическое равновесие. Принцип Ле-Шателье-Брауна.
Влияние концентрации, температуры и давления на смещение химического равновесия.
Строение атома.
Принцип Паули.
Принцип наименьшей энергии.
Правило Хунда.
Правила Клечковского.
Строение периодической системы элементов .
Виды химической связи.
Ковалентная связь.
Ионная связь.
Направленность, поляризуемость и насыщенность химической связи.
Гибридизация орбиталей.
Понятие электролитической диссоциации.
Сильные и слабые электролиты. Степень диссоциации.
Произведение растворимости.
Гидролиз солей.
Окислительно-восстановительные реакции. Классификация.
Метод электронного баланса.
Понятие об электродных потенциалах. Уравнение Нернста.
Гальванические элементы.
Аккумуляторы.
Электролиз. Законы Фарадея.
Свойства металлов.
Способы получения чистых металлов и сплавов.
Коррозия металлов.
Способы защиты металлов от коррозии.
11. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля)
9.1. Основная литература:
1. Ахметов и неорганическая химия. Учебник для вузов / – М.: Высшая школа, 2001. – 743 с.
2. Глинка химия: учебное пособие / - М.: КНОРУС, 2010. – 752 с.
3. задачи и упражнения по общей химии.: учебное пособие для студентов нехимических специальностей вузов / ; под редакцией – М.: Интеграл-пресс, 2009 – 341 с.
9.2. Дополнительная литература:
1. Решебник к учебнику «Неорганическая химия» / С. Штраусс – М.: Мир – 2004.
2. , Сайфуллина лексикон: химия, физика и технология (на русском и английском языках): Справочник. – М.: Логос, 2001. – 448 с.
3. Справочник химика. Изд-во: Химия. Ленинградское отделение. 1966 – 1967. Т.1-6.
4. Химическая энциклопедия. М.: Советская энциклопедия.1988 – 1992. Т. 1-3.
5. , Окишева законы химии. Руководство к лабораторным работам. - Саратов, 2008.
6. , Окишева ионного обмена. Гидролиз солей. Методические указания к выполнению лабораторных работ – Саратов, 2008.
7., Окишева -восстановительные реакции. Методические указания к выполнению лабораторных работ – Саратов, 2008.
8. , Рябухова -восстановительные реакции. Методические указания к выполнению лабораторных работ. – Саратов, 2006, рег. № 000 э
9. , Панкстьянов процессы в курсе общей химии. Методические указания к выполнению лабораторных работ. – Саратов, 2006
10. , Окишева элементов. Методические указания к выполнению лабораторных работ. – Саратов, 2009
9.3. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы
Институт имеет операционные системы Windows, стандартные офисные программы, электронные версии учебников, пособий, методических разработок, указаний и рекомендаций по всем видам учебной работы, предусмотренных рабочей программой, находящиеся в свободном доступе для студентов, обучающихся в вузе.
12. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля):
Кафедра ФОХ располагает лабораторией для проведения лабораторных, практических занятий, коллоквиумов по общей и неорганической химии. Данная лаборатория (№ 000) оснащена современным оборудованием, необходимым для осуществления лабораторного практикума, в том числе техническими весами и центрифугой.
13. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Учебным управлениям (отделам) вузов и кафедрам, ведущим образовательный процесс по дисциплине необходимо: сформировать вариативное расписание проведения обучения по отдельным учебно образовательным модулям дисциплины различными преподавателями; обеспечить углубленную научную, практическую и методическую подготовку преподавателей, специализирующихся на проведении занятий по отдельным модулям. Студенты перед началом изучения дисциплины должны быть ознакомлены с системами и балльно-рейтинговой оценки, которые должны быть опубликованы и размещены на сайте вуза или кафедры. В учебном процесс рекомендуется внедрение субъект-субъектной педагогической технологии, при которой в расписании каждого преподавателя определяется время консультаций студентов по закрепленному за ним модулю дисциплины.
Практикумы, тренинги и обучающие игры являются формой индивидуально-группового и практико-ориентированного обучения на основе реальных или модельных ситуаций применительно к виду и профилю профессиональной деятельности обучающегося. Преподаватель при проведении занятий этих форм выполняет не роль руководителя, а функцию консультанта, советника, тренера, который лишь направляет коллективную работу студентов на принятие правильного решения. Занятие осуществляется в диалоговом режиме, основными субъектами которого являются студенты.
Самостоятельная работа студентов должна составлять не менее 50% от общей трудоемкости дисциплины, является важнейшим компонентом образовательного процесса, формирующим личность студента, его мировоззрение и культуру безопасности, развивающим его способности к самообучению и повышению своего профессионального уровня.
Цели самостоятельной работы.
Формирование способностей к самостоятельному познанию и обучению, поиску литера-
туры, обобщению, оформлению и представлению полученных результатов, их критическому анализу, поиску новых и неординарных решений, аргументированному отстаиванию своих предложений, умений подготовки выступлений и ведения дискуссий.
Организация самостоятельной работы.
Самостоятельная работа заключается в изучении отдельных тем курса по заданию
преподавателя по рекомендуемой им учебной литературе, в подготовке к лабораторному
практикуму, семинарам, практическим занятиям, к рубежным контролям, экзамену, в выполнении домашнего задания.
составлена в соответствии с требованиями Федерального Государственного образовательного стандарта ВПО с учетом рекомендаций ПрОП ВПО по направлению 151000.62- Технологические машины и оборудование, по профилю «Технологическое оборудование химических и нефтехимических производств».
Рабочая программа по дисциплине Б2.1.3 «Химия» составлена в соответствии с требованиями Федерального Государственного образовательного стандарта ВПО с учетом рекомендаций ПрОП ВПО по направлению 151000.62- Технологические машины и оборудование, по профилю «Технологическое оборудование химических и нефтехимических производств».
Автор(ы) ___________________ ()
Согласовано: зав. библиотекой ________________ ()
Рабочая программа рассмотрена на заседании кафедры «Физическая и органическая химия» протокол №___ от “___ “ ________ 20___ г. и признана соответствующей требованиям ФГОС и учебного плана по направлению 151000.62- Технологические машины и оборудование, по профилю «Технологическое оборудование химических и нефтехимических производств».
Зав. кафедрой ______________________ ()
Рабочая программа рассмотрена на заседании учебно-методической комиссии по направлению ___________ протокол № ___ от “___ “ ________ 20___ г. и признана соответствующей требованиям ФГОС и учебного плана по направлению 151000.62- Технологические машины и оборудование, по профилю «Технологическое оборудование химических и нефтехимических производств».
