Для заочников. Методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженернотехнических (нехимических)
 Скачать 417.39 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет» Кафедра «Химия и химическая технология» ХИМИЯ Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженерно-технических (нехимических) специальностей высших учебных заведений Комсомольск-на-Амуре 2012 ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАКЗАНИЯ Наука стала производительной силой нашего общества. Без применения достижений науки, и в частности химии, невозможно развитие современной промышленности и социалистического сельского хозяйства. Инженер любой специальности должен обладать достаточными знаниями в области химии. Изучение курса химии способствует развитию логического химического мышления и диалектико-материалистического мировоззрения, позволяет получить современное научное представление о материи и формах ее движения, о веществе как одном из видов движущейся материи, о механизме превращения химических соединений. Необходимо прочно усвоить основные законы и теории химии и овладеть техникой химических расчетов; выработать навыки самостоятельного выполнения химических экспериментов и обобщения наблюдаемых фактов; уяснить значения решений Коммунистической партии и Советского правительства по вопросам развития химии и химизации народного хозяйства. Знание курса химии необходимо для успешного изучения последующих общенаучных и специальных дисциплин. Основной вид учебных занятий студентов-заочников - самостоятельная работа над учебным материалом. По курсу химии она слагается из следующих элементов: изучение материала по учебникам и учебным пособиям; выполнение контрольных заданий; выполнение лабораторного практикума; индивидуальные консультации (очные и письменные); посещение лекций; сдача зачёта по лабораторному практикуму; сдача экзамена по всему курсу. Работа с книгой. Изучать курс рекомендуется по темам, предварительно ознакомившись с содержанием каждой из них по программе. (Расположение материала курса в программе не всегда совпадает с расположение его в учебнике). Изучая курс, обращайтесь и к предметному указателю в конце книги. При первом чтении не задерживайтесь на математических выводах, составлении уравнений реакций; старайтесь получить общее представление об излагаемых вопросах, а также отмечайте трудные или не ясные места. Внимательно прочитайте текст, выделенный шрифтом. При повторном изучении темы усвойте все теоретические положения, математические зависимости и их выводы, а также принципы составления уравнение реакций. Вникайте в сущность того или иного вопроса, а не пытайтесь запомнить отдельные факты и явления. Изучение любого вопроса на уровне сущности, а не на уровне отдельных явлений способствует более глубокому и прочному усвоению материала. Чтобы лучше запомнить и усвоить изучаемый материал, надо обязательно иметь рабочую тетрадь и заносить в неё в формулировки законов и основных понятий в химии, новые незнакомые термины и названия, формулы и уравнения реакций, математические зависимости и их выводы и т.п. Во всех случаях, когда материал поддаётся систематизации, составляйте графики, схемы, диаграммы, таблицы. Они очень облегчают запоминание и уменьшают объём конспектируемого материала. Пока тот или иной раздел не усвоен, переходить к изучению новых разделов не следует. Краткий конспект курса будет полезен при повторении материалов период подготовки к экзамену. Изучение курса должно обязательно сопровождаться выполнением упражнений и решение задач (см. список рекомендованной литературы). Решение задач- один из лучших методов прочного усвоения проверки и закрепления теоретического материала. Контрольные задания. В процессе изучения химии студент должен выполнить две контрольные работы. К выполнению контрольной работы можно приступить только тогда, когда будет изучена определённая часть курса и тщательно разобранные решение примеров, приведённых в данном пособии, перед задачами к соответствующим темам контрольных заданий. Решение задач и ответы на теоретические вопросы должны быть коротко, но чётко обоснованы, за исключением тех случаев, когда по существу вопроса такая мотивировка не требуется, например, когда нужно составить электронную формулу атома, написать уравнение реакций и т.п. При решение задач нужно приводить весь ход решения и математические преобразования. Контрольная работа должна быть аккуратно оформлена; для замечаний рецензента надо оставлять широкие поля; писать чётко и ясно; номера и условия задач переписывать в том порядке, в каком они указаны в задании. В конце работы следует дать список использованной литературы с указанием года издания. Работы должны быть дотированы, подписаны студентом и представлены в институт на рецензирование. Если контрольная работа не зачтена, её нужно выполнить повторно в соответствии с указаниями рецензента и выслать на рецензирование вместе с незачтенной работой. Исправления нужно выполнять в конце тетради, а не в рецензированном тексте. Контрольная работа, выполненная не по своему варианту, преподавателем не рецензируется и не засчитывается. Лабораторные занятия. Для глубокого изучения химии как науки, основанной на эксперименте, необходимо выполнить лабораторные работы. Студенты, проживающие в месте нахождения института или его УПК, выполняют их параллельно с изучение курса, все остальные – в период лабораторно-экзаменационный сессии. Консультации. Если у студента возникают затруднения при изучении курса, следует обращаться за письменной консультацией в институт к преподавателю, рецензирующему контрольные работы, или за устной консультацией - к преподавателю на УПК. Консультации можно получить по вопросам организации самостоятельной работы и по другим организационно-методическим вопросам. Лекции. В помощь студентам, прикреплённым к УПК, читаются лекции по важнейшим разделам курса. Студентам, не связанным с УПК, следовательно, не имеющим возможности слушать лекции одновременно с изучение курса по книге, лекции читаются в период лабораторно-экзаменационной сессии. Зачет. Выполнив лабораторный практикум, студенты сдают зачет. Для сдачи зачета необходимо уметь уложить ход работы, объяснить результаты выполненных опытов и выводы из них, уметь составлять уравнения реакций. Студенты, сдающие зачет, предъявляют лабораторный журнал с пометкой преподавателя о выполнении всех работ, предусмотренных планом практикума. Экзамен. К сдаче экзамена допускаются студенты, которые выполнили контрольные задания и сдали зачет по лабораторному практикуму. Экзаменатору студенты предъявляют зачетную книжку, направление на экзамен и зачтенные контрольные работы. ПРОГРАММА Содержание курса и объем требований, предъявляемых студенту при сдаче экзамена, определяет программа по химии для инженерно-технических (нехимических) специальностей высших учебных заведений, утвержденная Учебно-методическим управлением по высшему образованию Министерства высшего и среднего специального образования СССР 4 октября 1984 г. Настоящая программа курса химии составлена в соответствии с современным уровнем химической и требованиями, предъявленными к подготовке высококвалифицированных специалистов для социалистического народного хозяйства. Программа состоит из введения и пяти разделов. Первые четыре раздела охватывают содержание общей части курса, необходимой для подготовки инженеров любой специальности. Содержание пятого раздела программы отражает специализацию будущих инженеров. Оно изменяется в зависимости от основных направлений (механическое, энергетическое, строительное) профилирование подготовки будущих инженеров. Ниже приводится эта программа. Введение Значение химии в изучении природы и развитии техники. Химия как раздел естествознания — наука о веществах и их превращениях. Понятие о материи, веществе и поле. Предмет химии и связь с другими науками. Значение химии в формировании диалектико-материалистического мировоззрения. Развитие химии и химической промышленности в Советском Союзе. Специфическое значение химии в технологических и экономических вопросах отраслей народного хозяйства. Химия и охрана окружающей среды. Основные химические понятия и законы в свете современной материалистической философии. Законы сохранения и взаимосвязи массы и энергии. Стехиометрические законы и атомно-молекулярные представления. Химический эквивалент. Молекулярные и атомные массы. I. СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА 1. Строение атомов и систематика химических элементов Основные сведения о строении атомов. Состав атомных ядер. Изотопы. Современное понятие о химическом элементе. Электронные оболочки атомов. Постулаты Бора. Двойственная корпускулярно-волновая природа электрона. Характеристика поведения электронов в атомах. Размещение электронов в атомах. Электронные аналоги. Нормальное и возбужденное состояние атомов. Периодическая система элементов Д. И. Менделеева. Диалектический характер периодического закона. Изменение свойств химических элементов. Электроотрицательность. Окисление и восстановление. 2. Химическая связь Химическая связь и валентность элементов. Образование молекул и атомов. Основные представления о ковалентной связи. Валентность химических элементов. Метод валентных связей. Насыщенность и направленность ковалентных связей. Гибридизация электронных орбиталей. Полярность связи. Метод молекулярных орбиталей. Ионная связь. Степень окисления. Координационное число. Строение простейших молекул. Электрическая полярность молекул и ее количественная характеристика. 3. Типы взаимодействия молекул. Конденсированное состояние вещества Агрегация однородных молекул. Конденсация паров и полимеризация. Ван-дерваальсовы силы. Водородная связь. Агрегация разнородных молекул. Комплексообразование. Донорно-акцепторный механизм образования связи в комплексных соединениях. Строение кристаллов. Особенности кристаллического состояния вещества. Кристаллические системы. Типы кристаллических решеток. Реальные кристаллы. Свойства веществ в различных состояниях. Особенности свойств поверхности жидких и твердых тел. П. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 1. Энергетика химических процессов и химическое сродство Энергетические эффекты химических реакций. Внутренняя энергия и энтальпия. Термохимические законы. Энтальпия образования химических соединений. Энергетические эффекты при фазовых переходах. Энергия Гиббса и ее изменение при химических процессах. 2. Химическая кинетика и равновесие в гомогенных системах Скорость химических реакций. Гомогенные и гетерогенные системы. Зависимость скорости гомогенных реакции от концентрации реагирующих веществ. Закон действия масс. Зависимость скорости гомогенных реакций от температуры. Энергия активации Уравнение Аррениуса. Химическое равновесие в гомогенных системах. Ускорение гомогенных реакций. Гомогенный катализ. Цепные реакции. Фотохимические реакции. Радиационно-химические реакции. 4. Химическая кинетика и равновесие в гетерогенных системах Фазовые переходы и равновесия. Скорость гетерогенных химических реакций. Химические равновесия в гетерогенных системах. Основные факторы, определяющие направление течения реакций и химическое равновесие. Принцип Ле Шателье. Правило фаз. Различные виды сорбции. Адсорбционное равновесие. Гетерогенный катализ. III. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ 1. Свойства химических элементов и элементарных веществ Химические элементы в периодической системе. Классификация элементов по химической природе. Классификация элементарных веществ. Аллотропия,полиморфизм. Физические свойства элементарных веществ. Химические свойства элементарных веществ. 2. Простые соединения химических элементов Общий обзор простых соединений и характер химической связи в них. Простые соединения водорода: простые кислоты, гидриды. Соединения галогенов — галиды. Соединения кислорода: оксиды и гидроксиды. Сульфиды, нитриды, карбиды. 3. Комплексные соединения Атомы и ионы как комплексообразователи. Различные типы лигандов и комплексных соединений. Соединения комплексных анионов. Соединения комплексных катионов и нейтральные комплексы. 4. Органические соединения Строение и свойства органических соединений. Изомерия. Особенности свойств органических соединений. Классификация органических соединений. Углеводороды и галогенопроизводные. Кислород и азотсодержащие органические соединения. IV. РАСТВОРЫ И ДРУГИЕ ДИСПЕРСТНЫЕ СИСТЕМЫ. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ. 1. Основные характеристики растворов и других дисперсных систем Общие понятия о растворах и дисперсных системах. Классификация дисперсных систем. Способы выражения состава растворов и других дисперсных систем. Растворимость. Изменение энтальпии и энтропии при растворении. Плотность и давление паров. Фазовые превращения в растворах. Осмотическое давление. Общие вопросы физико-химического анализа. 2. Водные растворы электролитов Особенности воды как растворителя. Электролитическая диссоциация; два вида электролитов. Характеристика поведения электролитов. Свойства растворов электролитов. Сильные и слабые электролиты. Электролитическая диссоциация комплексных соединений. Ионные реакции равновесия. Произведение растворимости. Электролитическая диссоциация воды. Водородный показатель. Гидролиз солей. Теория кислот и оснований. Амфотерные электролиты. 3. Твердые растворы Образование твердых растворов. Виды твердых растворов. Свойства различных твердых растворов. 4. Гетерогенные дисперсные системы Агрегативная и кинетическая устойчивость гетерогенных дисперсных систем. Образование гетерогенных дисперсных систем. Грубодисперсные системы — суспензии, эмульсии, пены. Поверхностно-активные вещества и их влияние не свойства дисперсных систем. Структура и электрический заряд коллоидных частиц. Свойства лиофобных и лиофильных коллоидных систем. Образование и свойства гелей. 5. Электрохимические процессы Окислительно-восстановительные реакции; составление уравнений. Гетерогенные окислительно-восстановительные и электрохимические процессы. Законы Фарадея. Понятие об электродных потенциалах. Гальванические элементы. Электродвижущая сила и ее изменение. Стандартный водородный электрод и водородная шкала потенциалов. Потенциалы металлических, газовых и окислительно-восстановительных электродов. Кинетика электродных процессов Поляризация и перенапряжение. Концентрационная и электрохимическая поляризация. Первичные гальванические элементы, электродвижущая сила, напряжение и емкость элементов. Топливные элементы. Электролиз. Последовательность электронных процессов. Выход по току. Электролиз с нерастворимым и растворимым анодами. Практическое применение электролиза: получение и рафинирование металлов, нанесение гальванических покрытий. Получение водорода, кислорода и других продуктов. Аккумуляторы. 6. Коррозия и защита металлов Основные виды коррозии. Вред, наносимый коррозией народному хозяйству. Классификация коррозионных процессов. Химическая коррозия металлов. Электрохимическая коррозия металлов. Борьба с коррозией металлов. Изыскание коррозийно-стойких материалов. Методы защиты металлов от коррозии. Изоляция металлов от агрессивной среды: защитные покрытия. Электрохимические методы защиты (протекторная, катодная и анодная защита). Изменение свойств коррозийной среды: ингибиторы коррозии. Экономическое значение защиты металлов от коррозии. V. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ХИМИИ. А. Для инженеров-механиков 1. Свойства металлов и сплавов Физические свойства металлов. Химические свойства металлов. Взаимодействия различных металлов. Физико-химический анализ металлических сплавов. Интерметаллические соединения и твердые растворы металлов. 2. Получение металлов Распространение и формы нахождения металлических элементов в природе. Извлечение металлов из руд. Основные методы восстановления металлов. Получение чистых и сверхчистых металлов. Вопросы экономики, связанные с получением металлов. 3. Легкие конструкционные металлы Проблема легких конструкционных материалов. Магний и бериллий. Алюминий. Титан. Физические и химические свойства. Соединения. Распространение и добыча. Использование в технике. Вопросы экономики, связанные с выделением и применением легких металлов. 4. Металлы групп ванадия, хрома и марганца Ванадий, ниобий, тантал. Хром, молибден, вольфрам. Марганец и рений. Физико-химические свойства. Соединения. Распространение и добыча. Использование в технике. 5. Металлы семейства железа и меди Общая характеристика металлов семейства и их соединений. Железо. Кобальт. Никель. Медь. Физические и химические свойства. Соединения. Распространение и добыча. Использование в технике. Вопросы экономики, связанные с выделением и применением. Благородные металлы. 6. Металлы групп цинка, галлия и германия Цинк, кадмий, ртуть. Галий, индий, талий. Олово и свинец. Физические и химические свойства. Соединения. Распространение и добыча. Использование в технике. 7. Бор, углерод, инструментальные и абразивные материалы Бор, бориды. Углерод и его аллотропные формы - графит, алмаз. Карбиды; использование карбидов в технике. 8.Кремний, германий, сурьма, полупроводниковые материалы Кремний, силициды, силикаты. Германий, германиды. Сурьма и висмут; стибиды. 9. Органические полимерные материалы Понятие об органических полимерах. Методы синтеза органических полимеров. Особенности внутреннего строения и физико-химические свойства полимеров. Конструкционные полимерные материалы. |