Рабочая программа учебной дисциплины

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Волгодонский инженерно-технический институт – филиал НИЯУ МИФИ

 

УТВЕРЖДАЮ

Зам. руководителя ВИТИ НИЯУ МИФИ

______________________А. Г.Федотов

”_____” __________________2012 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

 

«Химия»

 

Направление подготовки: 140100 Теплоэнергетика и теплотехника

Профиль подготовки: Автоматизация технологических процессов и

производств

Наименование образовательных программ:

Квалификация (степень) выпускника _ бакалавр

Форма обучения: очная

 

г. Волгодонск, 2012 г.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 кредита, 108 час.

Аудиторные занятия 54 час

лекции 18 час

лабораторных работ 18 час

практических 18 час

Самостоятельная работа 54 час

домашние задания

курсовая работа

другие виды самостоятельной работы

Форма отчетности:

экзамен

Курсы: 1

Семестры: 1

Индекс дисциплины в Рабочем учебном плане (РУП) и в Компетентностно- ориентированном учебном плане (КОП) – «Б2Б4»

Рабочая программа рассмотрена на заседании кафедры «Инженерная экология» ВИТИ НИЯУ МИФИ «____» _________ 2011 г., протокол №____ и рекомендована для подготовки по направлению 140100 Теплоэнергетика и теплотехника

 

Заведующий кафедрой И.А. Бубликова

 

Рабочая программа учебной дисциплины согласована с выпускающей кафедрой «Теплоэнергетическое оборудование» ВИТИ НИЯУ «МИФИ»

 

Заведующий кафедрой Бекетов В.Г.

 

 

Учебная дисциплина обеспечена основной литературой

Зав. библиотекой ВИТИ НИЯУ «МИФИ» З.М. Литвинова

 

1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Цель освоения дисциплины – углубление у студентов 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, формирование у бакалавров общего химического мировоззрения и развитие химического мышления.

Данная дисциплина участвует в формировании следующих общекультурных и общепрофессиональных компетенций:

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

· способности демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и готовностью использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);

· готовности выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, и способностью привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-3);

· способности формировать законченное представление о принятых решениях и полученных результатах в виде отчета с его публикацией (публичной защитой) (ПК-7);

· способности к проведению экспериментов по заданной методике и анализу результатов с привлечением соответствующего математического материала (ПК-18).

Задачи дисциплины:

· Изучение основных положений современной теории строения атома, теории химической связи, энергетики и кинетики химических реакций, химического равновесия, основных соединений элементов и их химических превращений, основных классов органических веществ;

· Обоснование возможных направлений химических взаимодействий, констант равновесия химических превращений

· Формирование у студента владения методами расчета кинетических и термодинамических характеристик химических реакций.

2.МЕСТО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Данная учебная дисциплина входит в образовательный модуль математического и естественнонаучного цикла раздела «Б.2. Математический и естественнонаучный цикл. Базовая часть» ФГОС-3 по направлению подготовки ВПО «Теплоэнергетика и теплотехника» профиля подготовки бакалавров «Автоматизация технологических процессов и производств»

Дисциплина содержательно связана с курсом физики; является базой для изучения курсов «Экология», «Материаловедение и технология конструкционных материалов». «Безопасность жизнедеятельности». Знание ее материалов необходимо при выполнении курсового и дипломного проектирования, УИР, а также при практической работе выпускников по специальности.

 

3. КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ / ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОБРАЗОВАНИЯ И КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА ПО ЗАВЕРШЕНИИ ОСВОЕНИЯ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)

В результате освоения дисциплины студент должен:

1) Знать (КМ. ПК. 2): основные положения современной теории строения атома, теории химической связи, энергетики и кинетики химических реакций, химического равновесия, основных соединений элементов и их химических превращений, основных классов органических веществ;

2) Уметь (КМ.ОК-1; КМ.ПК-2; КМ ПК-3): написать и объяснить следующие законы и уравнения:

Закон эквивалентов

Волновое уравнение Шредингера, принцип Паули, правило Хунда

Периодический закон Д.И. Менделеева

Квантово-механические методы описания химической связи

Закон Гесса и следствия из него

Энергия Гиббса и ее изменение в химических процессах

Закон действия масс.

Кинетическое уравнение

Уравнение Аррениуса

Правило Вант-Гоффа

Принцип Ле-Шателье – Брауна

Методы определения величины рН

Произведение растворимости

Уравнение Нернста

3) Владеть / быть в состоянии продемонстрировать (КМ.ОК-1; КМ.ПК-2; КМ ПК-3; КМ ПК -7, КМ ПК - 18): обоснованием возможных направлений химических взаимодействий, констант равновесия химических превращений; методами расчета кинетических и термодинамических характеристик химических реакций.

4.СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.

№ п/п	Раздел учебной дисциплины	недели	Виды учебной деятельности, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)	Текущий контроль успеваемости (неделя, форма)	Аттестация раздела (неделя, форма)	Максимальный балл за раздел
Лекции	Практические занятия/Семинары	Лабораторные работы	Самостоятельная работа
1 семестр
	Основные химические законы. Строение вещества.	1-6					1Т, 3ЛБ, 5 ЛБ	6 Тест
	Закономерности протекания химических процессов	7-12					7 ЛБ, 9 ЛБ, 11 ЛБ	12 Тест
	Химия элементов	13-18					13 ЛБ, 15 ЛБ, 17 ЛБ	17 Тест
	зачет
	Итого за семестр

Т – тест, ЛБ- защита лабораторной работы.

Наименование тем и содержание лекционных занятий:

1. Введение. Основные химические законы. Квантовомеханическая модель атома. Предмет и задачи химии. Понятие об эквиваленте. Закон эквивалентов. Строение атома. Составные части атома. Атомное ядро. Квантовомеханическая модель атома. Волновое уравнение Шредингера и результаты его решения для атома водорода и водородоподобных атомов. Квантовые числа

2. Электронное строение атома. Закономерности изменения свойств элементов и их соединений.

Принцип Паули и правило Хунда. Энергетический ряд атомных орбиталей. Электронные формулы атомов и ионов. Энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность. Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Периодическое изменение свойств элементов и их соединений.

3. Химическая связь и межмолекулярные взаимодействия.

Типы химической связи: ковалентная и ионная, их свойства. Механизмы образования связи. Метод валентных связей и метод молекулярных орбиталей. Гибридизация атомных орбиталей. Основные характеристики ковалентной связи. Водородная связь, межмолекулярные взаимодействия. Комплексные соединения: строение, номенклатура.

4. Элементы химической термодинамики.

Внутренняя энергия и энтальпия систем. Первый закон термодинамики. Энтальпия образования химических соединений. Закон Гесса и следствия из него. Понятие об энтропии и ее изменении в химических превращениях. Энергия Гиббса. критерий самопроизвольного протекания реакций в изобарно-изотермических условиях.

5. Химическая кинетика. Химическое равновесие. Катализ.

Гомогенные и гетерогенные реакции. Скорость гомогенных химических реакций. Факторы, влияющие на скорость реакций. Закон действия масс. Константа скорости. Кинетическое уравнение. порядок и молекулярность реакции. Уравнение Аррениуса. Правило Вант-Гоффа. Энергия активации. Химические реакции в гетерогенных системах.

Химическое равновесие. Обратимые и необратимые реакции. Константа химического равновесия. Ее связь с термодинамическими характеристиками системы. Принцип Ле-Шателье – Брауна. Гомогенный и гетерогенный катализ. Механизм гомогенного катализа.

 

6.Растворы. Электрохимические процессы.

Определение и классификация растворов. Растворимость. Способы выражения концентрации растворов. Растворы электролитов и неэлектролитов. Особенности воды как растворителя. Водородный показатель среды рН и способы его определения. Диссоциация электролитов, константа и степень диссоциации. Буферные растворы. Гидролиз солей: виды, уравнения. Константа и степень гидролиза. Равновесие в гетерогенных системах. Произведение растворимости. Условия выпадения и растворения осадка.

Окислительно-восстановительные реакции. Важнейшие окислители и восстановители. Окислительно-восстановительный потенциал. Уравнение Нернста. Водородный электрод сравнения.

7. Химия элементов 1-III групп и их соединений. Химия d- элементов.

Изотопы водорода. Способы получения водорода. Физические и химические свойства водорода и его соединений с металлами и неметаллами.

Щелочные металлы: нахождение в природе, получение, применение. Окисды, гидроксиды, пероксиды щелочных металлов.

Щелочноземельные металлы и магний: получение, химические свойства соединений. Жесткость воды и способы ее устранения.

Химические свойства бора и его соединений с кислородом, водородом, галогенами. Алюминий: нахождение в природе, получение, химические свойства алюминия и его соединений.

Положение d- элементов в Периодической системе Д.И. Менделеева. Химические свойства d- элементов на примере хрома, железа и меди. Кислотно-основные свойства их оксидов и гидроксидов. Комплексные соединения хрома, железа и меди.

8. Химия элементов V-VII групп и их соединений.

Азот: получение, физические и химические свойства. Получение и свойства нитридов металлов. Аммиак: синтез, свойства, применение. Равновесие в водном растворе аммиака. Термическое разложение соей аммония. Оксиды азота: строение молекул, получение и свойства. Азотистая и азотная кислоты: получение в промышленности, свойства, применение. Фосфор: аллотропные модификации, получение и свойства. Состав, свойства, получение, применение соединений фосфора: фосфина, фосфидов металлов, оксидов, кислот, солей.

Кислород, озон: строение молекулы, получение, применение. Сера:получение и свойства. Состав, свойства, получение, применение соединений серы: сероводорода, сульфидов металлов, оксидов, кислот, солей.

Общая характеристика галогенов: нахождение в природе, получение, применение. Состав, свойства, получение, применение галогеноводородов, галогенидов металлов, кислородсодержащих кислот галогенов и их солей.

9. Элементы группы углерода. Элементы органической химии..

Углерод и его аллотропные модификации. Неорганические соединения углерода. Карбиды металлов. Оксиды углерода. Угольная кислота и ее соли.

Кремний. Соединения кремния. Силаны. Галогениды кремния силициды. Оксид кремния. Кремниевые кислоты и их соли. Гидролиз силикатов.

Предмет органической химии. Теория химического строения А.М. Бутлерова. Изомерия. Углеводороды. Гомологические ряды углеводородов. Функциональные производные углеводородов. Классификация и номенклатура органических соединений.

Химико-экологические проблемы взаимодействия человека с окружающей средой.

Аудиторный практикум

Раздел дисциплины, вид контрольного мероприятия	Аудиторные занятия
СОДЕРЖАНИЕ	Время (час)
Аудиторное	СРС
Раздел 1: Основные химические законы. Строение вещества. Темы 1- 2.Электронное строение атомов, квантовые числа. Тема 3. Химическая связь.	Составление электронных формул атомов и ионов. Определение квантовых чисел валентных электронов.
Определение основных характеристик химической связи: полярность, тип гибридизации. Строение комплексных соединений.
Раздел 2. Закономерности протекания химических процессов. Тема 4.Элементы химической термодинамики Тема 5.Химическая кинетика. Химическое равновесие. Тема 6.Растворы. Тема 6.Электрохимические процессы.	Расчет тепловых эффектов химических процессов. Расчет равновесных концентрация и давлений по термодинамическим данным.
Зависимость скорости реакции от температуры и концентрации. Смещение химического равновесия согласно принципу Ле-Шателье – Брауна.
Способы выражения концентрации растворов. Гидролиз солей. Произведение растворимости. Условия образования и растворения осадков.
Окислительно-восстановительные реакции и вычисление э.д.с. ОВР
Раздел 3.Химия элементов Тема 9.Элементы органической химии	Классификация и номенклатура органических соединений.
Мероприятия межсессионного контроля Тема 1.Введение.	Тест входного контроля	0,5
Темы 1-3 Темы 4-6 Темы 7-9	Тест промежуточного контроля «Основные химические законы. Строение вещества»,	0,5
Тест промежуточного контроля «Закономерности протекания химических процессов»	0,5
Тест промежуточного контроля «Химия элементов»	0,5
Всего

Лабораторный практикум

Раздел дисциплины	ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
№ п/п	Наименование	Выполнение (час)
аудиторных	СРС
1. Основные химические законы. Строение вещества.	1.	Определение эквивалентной массы металла по объему вытесненного водорода.
2.	Зависимость свойств элементов от положения в периодической системе Д.И. Менделеева
2.Закономерности протекания химических процессов.	3.	Скорость химических реакций и химическое равновесие
4.	Водородный показатель среды. Гидролиз солей.
5.	Окислительно-восстановительные реакции
3.Химия элементов	6.	Жесткость воды и способы ее устранения.
7.	Получение сложных эфиров. Реакция этерификации
		Мероприятия системы межсессионного контроля. Прием лабораторных работ.
Всего

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

При реализации программы дисциплины «Химия» используются различные образовательные технологии – во время аудиторных занятий (54 часа) занятия проводятся в форме лекций, практических занятий, лабораторных работ. Для контроля усвоения студентом разделов данного курса и приема домашнего задания широко используются тестовые технологии, то есть специальный банк вопросов в открытой и закрытой форме, ответы на которые позволяют судить об усвоении студентом данного курса. Самостоятельная работа студентов (54 часа) подразумевает под собой проработку лекционного материала с использованием рекомендуемой литературы для подготовки к выполнению аудиторного практикума, для подготовки и защиты лабораторных работ.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ.

В качестве входного контроля уровня знаний студентов на первом занятии, а также при промежуточной оценке успеваемости студентов используются представленные ниже тестовые задания по темам «Основные химические законы. Строение вещества», «Закономерности протекания химических процессов» и «Химия элементов». При этом студенту предлагается в течение 25 минут ответить на 20 вопросов. Для каждого вопроса существует только один правильный ответ. При правильном ответе на 13 и более вопросов студент получает зачет, при количестве правильных ответов меньше 13 тест считается не сданным.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

а) основная литература:

1. Коровин Н.В. Общая химия. М.: Высшая школа. 2006.

2. Глинка Н.Л. Общая химия. М.: Интеграл - Пресс. 2006.

3. Березин Б.Д., Березин. Д.Б. Курс современной органической химии.- М.: Высш.шк., 2001.-600с.

 

б) дополнительная литература:

1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа. 2006.

2. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа. 2003.

3. А.А. Петров, Х.В. Бальян, А.Т. Трощенко. Органическая химия. – М.: Высшая школа, 1981.

4. Шаврак Е.И. Учебно-методическое пособие к выполнению индивилуальных заданий и контрольных работ по общей химии. ВИТИ НИЯУ МИФИ, г.Волгодонск, 2010г.

4. Шаврак Е.И. Лабораторный практикум по химии, ВИТИ НИЯУ МИФИ, г.Волгодонск, 2010г.

в) программное обеспечение и интернет- ресурсы:

1. Электронный учебник по химии. http://www.hemi.nsu.ru/

2. Комплект опорных схем-конспектов к разделу «Закономерности протекания химических реакций» http://dissociation.nm.ru/

3.Критерии протекания окислительно-восстановительных реакций http://som.fio.ru/item.asp?id=10004859

 

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Учебная дисциплина обеспечена учебно-методической документацией и материалами. Ее содержание представлено в локальной сети факультета и кафедры и находится в режиме свободного доступа для студентов. Доступ студентов для тренинга по прохождению тестовых заданий и для самостоятельной подготовки осуществляется через компьютеры дисплейного класса (в стандартной комплектации). Для проведения лабораторного практикума имеются специально оборудованные химические лаборатории (аудитории № 203, № 236), оснащенные всеми необходимыми приборами и достаточным запасом химических реактивов.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки «Теплоэнергетика и теплотехника» профиля подготовки бакалавров «Автоматизация технологических процессов и производств».

 

9. СВЕДЕНИЯ О СОСТАВИТЕЛЯХ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ

 

Авторы: к.т.н., доцент кафедры инженерной экологии Шаврак Е.И.,к.х.н., доцент кафедры

инженерной экологии Сапельников В.М.

Рецензент_____

 

10. ЛИСТ ИЗМЕНЕНИЙ, ВНОСИМЫХ В РАБОЧУЮ ПРОГРАММУ

 

 

Министерство образования и науки Российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

 

 

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Волгодонский инженерно-технический институт-филиал НИЯУ МИФИ

 

 

«УТВЕРЖДАЮ»

Зам.руководителя ВИТИ НИЯУ МИФИ

_________________А.Г. Федотов

«……»___________2011 г.

 

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«Химия»

(наименование дисциплины (модуля)

 

 

Направление подготовки 140400 Электроэнергетика и электротехника

Профиль подготовки _ Электрические станции

Наименование образовательной программы_____________________________________

Квалификация (степень) выпускника____________ бакалавр _____________________

_____________

(бакалавр, магистр, специалист)

Форма обучения________________ очная ______________________________________

(очная, очно-заочная и др.)

 

г. Волгодонск 2011 г.