Прикладная химия - Учебно

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Тобольская государственная социально-педагогическая академия
им. Д.И.Менделеева»
Биолого-химический факультет
Кафедра химии, безопасности жизнедеятельности,
теории и методик преподавания
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
____________________ Клюсова В.В.
«___» __________ 2012 г.
Рабочая программа учебной дисциплины
«ПРИКЛАДНАЯ ХИМИЯ»
Код и направление подготовки
050100 «Педагогическое образование»
Профиль подготовки
Биология, химия
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
Заочное
Тобольск
2012
Содержание
1. Цели и задачи освоения дисциплины………………………………………………… …….5
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО…………………………………………………5
3. Требования к результатам освоения дисциплины ………………………………………… 5
4. Структура и содержание дисциплины…………………………..…………………………...6
4.1. Структура дисциплины …………………………………………………………………. 6
4.2. Содержание разделов дисциплины …………………………………………………….. 7
5. Образовательные технологии ………………………………………….……………….........8
6. Самостоятельная работа студентов…………………………………………….…….…...….9
7. Компетентностно-ориентированные оценочные средства………………..……................10
7.1. Оценочные средства диагностирующего контроля …………………………… …… 10
7.2. Оценочные средства текущего контроля:
модульно-рейтинговая технология оценивания работы студентов…………………….....10
7.3. Оценочные средства промежуточной аттестации ………………………………….... 16
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины ………………..…17
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины ………………………………….... 18
10. Паспорт рабочей программы дисциплины………………………………………………..18
1. Цели и задачи освоения дисциплины
Цель: формирование и развитие профессиональных компетенций на основе
изучения основных разделов дисциплины «Прикладная химия».
Задачи дисциплины:
- развитие творческого мышления, объединение фундаментальных знаний основ
прикладной химии и метода моделирования при проведении практических занятий
с последующей обработкой и анализом результатов исследований;
- формирование способности понимать химико-технологические процессы,
современные требования к химическому производству, знания о химизации
промышленного производства и уметь применять знания по прикладной химии в
профессиональной деятельности;
- формирование общего химического мировоззрения и развитие химического
мышления, логического и абстрактного мышления, приемов учебной и
познавательной деятельности и т.д.;
- изучение основных понятий и положений дисциплины «Прикладная химия» в
соответствии с образовательной программой.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина «Прикладная химия» включена в цикл дисциплин направления. Для
полноценного усвоения данной дисциплины студент должен владеть базовыми знаниями
в области общей теоретической физики, основ математики. Также дисциплина
основывается на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплин:
«Информационные технологии» (1курс), «Химия» и «Естественнонаучная картина мира»
(2курс).
3. Требования к результатам освоения дисциплины
3.1. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины:
-способностью использовать возможности образовательной среды для формирования
универсальных видов учебной деятельности и обеспечения качества учебновоспитательного процесса (ПК-5);
-способностью организовывать сотрудничество обучающихся, поддерживать активность и
инициативность, самостоятельность обучающихся, их творческие способности (ПК-7).
3.2. В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
знать:
- структуру и основные составляющие химического производства;
- основные задачи, решаемые химической технологией на современном этапе;
- основные химические аппараты;
- основные химические производства;
- современные требования к химическому производству;
- сущность химизации экономики и создания новых материалов. Роль химии в
создании новых материалов;
- роль химии в биорегуляции и создания продуктов питания;
- проблемы направленного синтеза важнейших продуктов.
уметь:
- подготовить химическую посуду и оборудование к лабораторному занятию;
- изготовить технологические схемы, графики, коллекции веществ др.;
- уметь работать с тестовыми программами обучающего и контролирующего
характера
самостоятельно применять полученные навыки и знания при написании
дипломных и курсовых работ, рефератов; овладеть основными понятиями
курса квантовой химии и уметь их применять при объяснении теоретического
материала (содержание теории отражено в программе).
- использовать
в
освоении
дисциплины
возможности
информационнокоммуникационных технологий.
владеть:
 основными методами математической обработки информации;
 навыками работы с программными средствами общего и профессионального
назначения;
 навыками работы с расчетными формулами, решать расчетные задачи по
прикладной химии.
 навыками моделирования и испытания лабораторных моделей промышленного
синтеза веществ;
 навыками рецензирования научной и научно-методической литературы.
 навыками самостоятельной, исследовательской деятельности.
-
4. Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц (180 часов).
4.1. Структура дисциплины
Таблица 1
№
1
2
3
4
5
Наименование раздела
дисциплины
Введение. Понятие о
химическом
производстве. Основные
задачи,
решаемые
химической технологией
Типы и виды химических
аппаратов.
Основные
химические
производства. Основные
требования
к
химическому
производству Проблемы
направленного
синтеза
важнейших продуктов.
Химизация экономики и
социально-бытовой
сферы общества. Химия и
энергетика. Химия и
новые материалы
Химия и биорегуляция.
Химия
и
создание
продуктов питания
Экзамен
Итого
Семестр
Виды учебной работы
(в академических часах)
аудиторные занятия
СРС
ЛК
ПЗ
ЛБ
10
10
32
1
2
32
1
2
32
2
33
2
32
8
9
170
10
10
10
180
2
4.2. Содержание дисциплины
Таблица 2
Наименование раздела
№
дисциплины
1
Введение. Понятие о
химическом
производстве. Основные
задачи,
решаемые
химической технологией
2
Содержание раздела
(дидактические единицы)
Тема 1: Введение. Понятие о химическом
производстве.
Содержание лекции:
Материальное производство и его организация.
Химическая промышленность.
Химическая технология как научная основа
химического производства.
Особенности и составляющие химической технологии
как науки.
Связь химической технологии
Тема 2: Основные задачи, решаемые химической
технологией. Содержание лекции:
Организация химического производства как системы.
Моделирование
ХТС.
Организация
химикотехнологического
процесса
и
управление
производством. Создание бессточных и безотходных
химических
производств.
Создание
энерготехнологических производств.
Типы и виды химических Тема 3. Процессы и аппараты химического
аппаратов.
производства. Содержание лекции:
Общая характеристика и классификация процессов.
Основные процессы химической технологии и
аппаратура для их осуществления. Химические
реакторы.
Тема 4. Каталитические процессы и контактные
аппараты. Содержание лекции:
Промышленный
катализ.
Технологические
характеристики твердых катализаторов.
3
Основные
химические
производства. Основные
требования
к
химическому
производству Проблемы
направленного
синтеза
важнейших продуктов.
4
Химизация экономики и
социально-бытовой
сферы общества. Химия и
энергетика. Химия и
новые материалы
5
Химия и биорегуляция.
Химия
и
создание
продуктов питания
Тема 5. Основные производства неорганических
веществ.
Содержание лекции: Производство серной кислоты.
Производство аммиака. Производство азотной
кислоты. Производство минеральных удобрений.
Производство
силикатных
материалов.
Электрохимические производства. Производство
металлов.
Тема 6. Переработка химического топлива.
Содержание лекции:
Химическое топливо. Переработка жидкого топлива.
Переработка твердого топлива. Производство и
переработка газообразного топлива.
Тема 7. Производство органических веществ.
Содержание лекции:
Основной органический синтез. Производство
ацетилена, спиртов, альдегидов, уксусной кислоты и
ангидрида. Производство полимеров и химических
волокон. Основные требования к химическому
производству Проблемы направленного синтеза
важнейших продуктов.
Тема 9. Химизация экономики и социально-бытовой
сферы общества. Химия и энергетика. Химия и новые
материалы. Содержание лекции:
Понятие о химизации. Коэффициент химикоемкости.
Доля химизации в нехимических отраслях.
Виды и источники энергии в химической
промышленности.
Рациональное
использование
энергии в химической промышленности. Новые виды
энергии в химической промышленности. Химия и
производство новых источников энергии.
Производство и классификация новых материалов.
Тема 10. Химия и биорегуляция. Химия и создание
продуктов питания. Содержание лекции:
Производство пестицидов и минеральных удобрений.
Производство пищевых добавок и искусственных
продуктов питания
5. Образовательные технологии
Таблица 3
№
№
занятия раздела
1.
2.
3.
4.
5.
2
2
3
3
3
Тема занятия
Тема 3. Процессы и аппараты химического
производства. Содержание лекции:
Общая характеристика и классификация
процессов.
Основные
процессы
химической технологии и аппаратура для
их осуществления. Химические реакторы.
Тема 4. Каталитические процессы и
контактные аппараты. Содержание лекции:
Промышленный катализ. Технологические
характеристики твердых катализаторов.
Тема
5.
Основные
производства
неорганических веществ.
Содержание лекции: Производство серной
кислоты.
Производство
аммиака.
Производство
азотной
кислоты.
Производство минеральных удобрений.
Производство силикатных материалов.
Электрохимические
производства.
Производство металлов.
Тема 6. Переработка химического топлива.
Содержание лекции:
Химическое
топливо.
Переработка
жидкого топлива. Переработка твердого
топлива. Производство и переработка
газообразного топлива.
Тема 7. Производство органических
веществ. Содержание лекции:
Основной
органический
синтез.
Производство
ацетилена,
спиртов,
альдегидов, уксусной кислоты и ангидрида.
Производство полимеров и химических
волокон.
Основные
требования
к
химическому производству Проблемы
направленного
синтеза
важнейших
продуктов.
Виды
образовательных
технологий
Колво
часов
лекциявизуализация
2
лабораторная
работа
лекциявизуализация
практическое
занятие
- семинар
лекция-беседа
2
2
лабораторная
работа
лабораторная
работа
2
лекциявизуализация
2
лабораторная
работа
6. Самостоятельная работа студентов
№
Наименование раздела
дисциплины
1. Раздел 1. Введение. Понятие
о химическом производстве.
Основные задачи, решаемые
химической технологией
2. Раздел 2. Типы и виды
химических аппаратов.
3.
Основные
3. Раздел
химические производства.
Основные требования к
химическому производству
Проблемы
направленного
синтеза
важнейших
продуктов.
Вид самостоятельной работы
Подготовка
вопроса
на
самостоятельное
изучение
«История
возникновения
отечественной
химической
технологии» (форма отчета –
конспект,
собеседование
с
преподавателем)
Графические
работы. Изготовление схемы ХТП
(форма
отчета
–
схемы,
собеседование с преподавателем)
Изготовление схем и моделей
химических реакторов (форма
отчета
–
схемы,
модели,
собеседование с преподавателем)
Подготовка к занятию: «Процессы
и
аппараты
химического
производства» «Каталитические
процессы и контактные аппараты»
«Химические
реакторы
для
проведения
каталитических
процессов в газовой фазе»
(форма
отчета
–
конспект,
собеседование с преподавателем)
Самостоятельная
подготовка
лабораторного практикума (форма
отчета – конспект, выполнение
работы
под
руководством
преподавателя)
Изготовление
моделей химических реакторов и
моделей лабораторных установок
(форма
отчета
–
модели,
собеседование с преподавателем)
Подготовка
к
коллоквиуму
«Производство
минеральных
кислот»
(форма
отчета
–
коллоквиум, собеседование с
преподавателем) Рецензирование
литературы
по
разделу
3
Подготовка рефератов по теме
«Основные
производства
органического синтеза»
Подготовка
к
лабораторным
работам по разделу (форма отчета
– конспект, собеседование с
преподавателем)
Трудоемкость
(в
академических
часах)
32
32
32
4.
Химизация
4. Раздел
экономики и социальнобытовой сферы общества.
Химия и энергетика. Химия
и новые материалы.
Подготовка технологических схем
ВЭР (вторичного использования
энергоресурсов) (форма отчета –
схемы,
собеседование
с
преподавателем) Подготовка к
занятию «Химизация экономики и
социально-бытовой
сферы
общества. Химия и энергетика.
Химия и новые материалы»
5.
Химия
и Подготовка к занятию «Химия и
5. Раздел
биорегуляция. Химия и биорегуляция. Химия и создание
создание продуктов питания продуктов питания. Производство
пестицидов
и
минеральных
удобрений.
Производство
пищевых
добавок
и
искусственных
продуктов
питания»
7. Компетентностно-ориентированные оценочные средства
7.1. Оценочные средства диагностирующего контроля
1. Наука «Технология» имеет следующие разделы:
А) физическая технология;
Б) химическая технология;
В) механическая технология.
Укажите лишний элемент.
2. Указаны некоторые элементы химической технологии:
А) физико-химические закономерности протекания процесса;
Б) вопросы кадрового состава производства;
В) сырьё;
Г) материалы аппаратуры.
Укажите лишний элемент.
3. Химизация экономики преследует цели:
1) усовершенствование …….;
2) производство новых и дешёвых ……….
4. Наиболее часто в химической промышленности используется вода:
А) атмосферная;
Б) подземная;
В) поверхностная пресная;
Г) поверхностная солёная.
Выберите правильный ответ.
5. Системы оборотного водоснабжения химического предприятия состоят из
следующих элементов:
- градирня (бассейн);
- камера пополнения потерь воды;
- технологическая установка (цех);
- очистные сооружения;
- насосная станция.
33
32
Укажите правильную последовательность, используя последовательную пометку.
В реакции С2Н4 + Н2О = С2Н5ОН + Q (прямой синтез этанола) согласно принципу
Ле Шетелье эффективно:
А) уменьшение температуры;
Б) увеличение давления;
В)уменьшение давления;
Г) увеличение концентрации паров воды;
Д) увеличение температуры процесса.
Выберите правильные ответы.
6.
7. Наука, которая изучает закономерности протекания химических реакций, которые
сопровождаются переносом вещества, энергии, электрического заряда, импульса,
называется …….
.
8. Установите соответствие между участками графика и областями протекания
процесса:
диффузионная область
кинетическая
переходная
9. Установите соответствие между важнейшими признаками контактных аппаратов с
фильтрующим слоем катализатора и их названием:
а) теплообмен чередуется с каталитической реакцией;
б) теплообмен с окружающей средой отсутствует;
в) теплообмен протекает одновременно с каталитической
реакцией.
- 1)реактор с одним слоем катализатора;
- 2)реактор с теплообменниками между слоями катализатора;
- 3)двойные теплообменные трубки (реактор с катализаторной коробкой).
10. Производительность работы аппарата можно определить по формуле:
кг.исходногосырья
П
G
а) ...... 
; б) ……= ; в) ……=
;
Vп
t
кг.конечногопродукта
11. Слои катализатора чередуются с теплообменными трубками в:
а) в контактном аппарате с несколькими кипящими слоями катализатора;
б) в контактном аппарате с чередованием теплообмена и каталитической реакции;
в) в двойных теплообменных трубках.
12. Насколько полно используется энергия в химической промышленности показывает:
а) равновесный выход продукта;
б) коэффициент химикоёмкости;
в) коэффициент использования энергии.
13. Установите соответствие между устройством химических реакторов и температурным
режимом их работы:
1) реактор шахтного типа без перемешивания;
2) реактор с мешалкой или кипящим слоем;
3) реактор с теплообменными трубками, внутри которых катализатор.
А) реактор, работающий в политермическом режиме;
Б) реактор, работающий в изотермическом режиме;
В) адиабатический реактор.
14. Установите последовательность расположения рисунков печей:
- 1) барабанная вращающаяся печь;
- 2)печь КС;
- 3)туннельная печь.
15. Какая из промышленных печей 3 зоны: а)камерная; б) ванная; в) электродуговая; г)
туннельная. Выберите верный ответ.
16. В производстве уксусного альдегида не прореагировавший ацетилен и пары воды
постоянно отделяются от продукта и снова подаются в химический реактор. Это
позволяет считать данный процесс по времени: а) непрерывным; б)периодическим;
в)комбинированным. Выбрать правильный ответ.
17. Процесс получения соды аммиачным способом относится к классу: а)гомогенные
химические процессы; б) многофазные химические процессы; в) гетерогенные процессы.
18. Самым эффективным считается технологический процесс, в котором реагирующие
вещества движутся в ………… направлении.
19. На рисунке изображён контактный аппарат: а) кипящего слоя катализатора;
б)Двойная теплообменная трубка; в) с одним слоем неподвижного катализатора.
20. Расположите в порядке возрастающей сложности подсистемы, входящие в систему
«Химическое производство»:
1 – уровень потока;
2 – молекулярный уровень;
3 – уровень реактора;
4 – уровень малого объёма;
5 – уровень системы.
21. Внедрение достижений химии в экономику с целью ускоренного развития
производительных сил и повышения эффективности общественного производства
называется …….
22. Приведены принципы рационального размещения промышленных объектов:
1 – максимальное приближение к источникам сырья;
2- максимальное использование материальных и трудовых ресурсов;
3- интенсификация работы оборудования путём повышения давления и температуры;
4- концентрация в форме промузлов и комплексов;
5 – экологическая обстановка в регионе и др.
Укажите лишний принцип.
23. Измельчение частиц сырья до размеров 10-3 называется ………., а до размеров от
10-3 до 10-6 - …….. .
24. Выход концентрата при обогащении сырья измеряется по формуле:
1)……=
mk
mkk
 100% ; 2) …….=
 100% ; 3) …….=
mc
mkc
kk
kc
25. Данный аппарат используется для: а) сортировки сырья; б) гравитационного
обогащения сырья; в) электромагнитного обогащения сырья; г) флотации сырья:
26. Использование энергии газов и жидкостей, идущих под большим давлением для
выработки механической или электрической энергии в:
А) в горючих (топливных ВЭР);
Б) в силовых ВЭР (ВЭР избыточного давления);
В) в тепловых ВЭР.
27. На графике представлено изменение параметров технологического режима в
реакторе: а) непрерывного действия; б) периодического действия; в)
полунепрерывного действия.
С, Т,Р
С
Со
Т, Р
Сτ
Τ
28. На графиках представлено изменение концентрации, степени превращения и скорости
процесса по длине реактора: а)промежуточного типа, б) полного смешения; в) идеального
вытеснения.
С
Сн
Ск
Х
Хн
L(v)
U
Uо
Uк
L(v)
L(v)
29. Химические процессы в производстве стали протекают в последовательности:
a. окисление железа и примесей кислородом;
b. образование шлака;
c. окисление примесей оксидом железа
30.При электролизе раствора хлорида натрия на твёрдом железном катоде протекают
следующие анодные процессы:
Основной процесс 2С1- = …… + 2е
Побочные процессы:
2ОН- - 2е = 0,5 …… + Н2О
О2 + С = ……
2NаОН + С12 = NаС1 + ……. + Н2О
Заполните пропуски. (Ответ: С12; СО2; NаС1О).
31. Основные химические процессы в производстве стали делятся на 4 группы: 1)
окисление примесей кислородом; 2) окисление железа; 3) окисление примесей
оксидом железа;4) образование шлака. К какой группе процессов относятся
химические реакции:
2С + О2 = 2СО + Q
Si + О2 = Si О2 + Q
2Мn + О2 = 2 МnО + Q
4Р + 5 О2 = 2Р2О5 + Q
S + О2 = SО2 + Q
32. Какие химические превращения показывают химизм получения ацетилена
карбидным методом:
А) СаО + 3С = СаС2 + СО – Q
СаС2 + 2Н2О = С2Н2 + Са(ОН)2
Б) 2СН4 = С2Н2 + 3Н2 – Q
В) СН4 + 0,5О2 = СО + 2Н2
2СН4 = С2Н2 + 3Н2 – Q
33. Сырьём для сернокислотной промышленности служат: 1) ……..; 2) сероводород; 3)
отходы цветной металлургии (содержат сернистый газ); 4) сера; 5) …….. Заполните
пропуски.
34. Каталитическое гидрирование, проводимое с целью очистки конвертированного
газа (продукт конверсии метана) протекает:
СО + 3Н2 = …… + Н2О
СО2 + 4…… = СН4 + 2Н2О
О2 + 2…… = 2Н2О
Заполните пропуски.
35. Установите соответствие между характеристикой процессов выплавки стали в
различных видах печей и их названием:
a. Время плавки 6-8 часов, температура 1600оС, теплота регенерируется, сырьё
– чугун.
b. Применяется верхнее или нижнее дутьё (кислород) под давлением 1,4 МПа,
время плавки 35 – 40 минут. Любое сырьё. Основной способ получения
стали.
c. Любое сырьё, очень высокое качество стали, атмосфера плавки – любая.
Недостаток – высокие затраты энергии.
1. Кислородный конвертор
3.Электропечь
2.Мартеновская печь.
36. Установите правильную последовательность процессов, протекающих при
восстановлении амальгамы водой в процессе электролиза раствора хлорида натрия
в электролизёре с ртутным катодом:
1)Н2О + е = ОН- + 0,5Н2;
2)Nа = Nа+ + е;
3)Nа+ + ОН- = NаОН
37. Синтез карбамида протекает в 2 стадии:
2NН3 + ……. ↔ NН2СООNН4 + Q
NН2СООNН4 ↔ NН2 – СО - NН2 + ……
Заполните пропуски.
38. Д.И. Менделеев предсказывал, что в будущем будут получать железо бездоменным
способом. Он писал: «Я полагаю, что придёт со временем пора искать способов прямого
получения железа и стали из руд, минуя чугун». По сути это – процесс
низкотемпературного восстановления железных концентратов. Какие восстановители
предложил Д.И. Менделеев?
39. Какие оптимальные условия наиболее подходят для производства бутадиена из нбутана в 2 стадии:
А) Давление 7 – 8 МПа, температура 280 – 290оС, катализатор - фосфорная кислота,
замкнутая технологическая схема.
Б) Высокотемпературный катализатор Zn – Cr при температуре 370 – 400оС, давление 25 –
30 МПа. Низкотемпературный катализатор Zn – Cu – Al при давлении 15 МПа и
температуре 300оС. Циклическая технологическая схема.
В) Катализатор – сульфат ртути, температура процесса – 100оС. Циклическая ТС.
Г) Катализатор А1 – Сr, давление – нормальное, температура 536 – 600оС. Замкнутая ТС.
40. Основные стадии промышленной биотехнологии: 1) выбор ……… , обладающего
наивысшей продуктивностью; 2) подбор питательной ……..; 3) культивирование
……..; 4) выделение ……, его обработка, получение товарной формы. Заполните
пропуски.
41. На рисунке изображена установка: а) разделения воздуха для получения азота и
кислорода; б) башня с разбрызгиванием жидкости; в) реактор дегидрирования нбутана. Выберите ответ.
42. Какой процесс промышленного получения формальдегида наиболее экономически
выгоден:
А) метан → синтез-газ → метанол → формальдегид;
Б) метан → метанол → формальдегид.
43. На рисунке изображено контактное отделения 2 стадии производства серной
кислоты: 1) по циклической схеме из серы; 2) по открытой схеме из серы; 3) из
колчедана методом ДКДА.
SO2
SO2
SO2 из 1 абсорбера
SO2 + SO3
В 1 абсорбер
SO3 во 2
абсорбер
SO3
SO2
43. Стадия абсорбции серного ангидрида присутствует в способе производства серной
кислоты из: а) из колчедана; б) из серы; в) из сероводорода.
(Ответ – в).
44. Установите соответствие между названием технических методов получения
аммиака и их химизмом:
1) N2 + O2 = 2NO + ΔH,
NO + Са(ОН)2 + О2 = Са(NO3)2
2) СаС2 + N2 = СаС N2 + С – ΔH
СаС N2 + 3Н2О = 2NН3 + СаСО3
3)N2 + Н2↔ 2NН3 – ΔH
а)Дуговой метод
б) Аммиачный метод в)Цианамидный метод
45. В синтезе аммиака из азота и водорода теплообмен наиболее эффектевно
реализуется в реакторах:
a. кипящего слоя катализатора;
b. с теплообменниками между слоями катализатора;
c. в реакторе с катализаторной коробкой.
46. Данный реактор применяется для:
Исходные вещества
1
2
3
4
5
1)
2)
3)
4)
продукты
получения железа из руд;
окисления исходных веществ на 1 и 2 стадиях получения разбавленной азотной
кислоты;
окисления метанола в формальдегид;
получения карбамида.
47. Приведена таблица с расходными коэффициентами основных и вспомогательных
Сырьё и материалы
Метод
Концентрирование
Прямой синтез
Азотная кислота, разб., т
1,01
1,10
Серная кислота, т
3 – 4,5
3
Вода, м
20 - 50
450 - 500
Пар, 109 Дж
1,2 – 1,5
2,9 – 3,4
.
Электроэнергия, кВт ч
8 - 10
500 - 550
Кислород, нм3
165
Материалов в производствах концентрированной азотной методами прямого синтеза и
концентрированием разбавленной азотной кислоты. Какой метод выгоден экономически?
48. Графически представленная зависимость растворимости компонентов минерала
сильвинита позволяет реализовать один из методов его разделения на фракции:
L
КС1
NaCl
Т, оС
А) электромагнитный;
Б) флотационный;
В) галургический.
49. Реактор ИТН применяется в технологических схемах производства:
1) карбамида;
2) нитрата аммония упарочным методом;
3) выделения хлорида калия из сильвинита;
4) нитрата аммония безупарочным методом.
50.Какая из технологических схем в производстве карбамида является экономически
более выгодной:
1) без возвращения продуктов дистилляции в цикл (схема без рецикла);
2) с возвращением продуктов дистилляции в цикл - замкнутая схема с жидкостным
рециклом.
3) с возвращением продуктов дистилляции в цикл - замкнутая схема с газовым рециклом.
51. Установите соответствие между описанием промышленных методов получения двойного
суперфосфата и их названием:
1) используются суперфосфатные камеры и продукт выдерживается для созревания на
складе. Для разложения используют избыток фосфорной кислоты (50-58% Р2О5). Степень
разложения фосфата 75-80%.
2) используются камеры, но без дозревания на складе. Используется экстракционная
кислота 47-49%. Степень разложения фосфатов 70%.
3) Используется кислота с 30% Р2О5. Степень разложения 55%. Разложение сырья ведётся в
2 ступени: 1) В реакторах до степени разложения 50%; 2) Разложение в сушилках при
высокой температуре.
А)Камерный метод
Б) Поточный (бескамерный) метод
В) Камерно-поточный метод
52. На рисунке представлен электролизёр, который применяется для электролиза:
+
Н2
1
Рассол
С1
3
4
2
5
NаОН
А) раствора хлорида натрия на ртутном катоде;
Б) раствора хлорида натрия на железном катоде;
В) получения соляной кислоты.
53. Установите соответствие между описанием стадий промышленных способов
выделения глинозёма из природного сырья и их названием:
1 способ:
1.
Дробление боксита..
2.
Выщелачивание оксида алюминия:
3. Разбавление-самоочищение.
4. Фильтрование раствора алюмината натрия,
5. Декомпозиция раствора алюмината натрия
6. Сгущение пульпы с последующим отделением А1(ОН)3 на вакуум-фильтре и
классификация продукта.
7. Упаривание маточного раствора.
8. Каустификация Nа2СО3 гидроксидом кальция 9. Кальцинация (обезвоживание)
гидроксида алюминия.
2 способ:
1.
Измельчение алюминиевой.
2.
Спекание пульпы
3.
Дробление образовавшегося спёка и выщелачивание из него водой
алюминатов натрия и калия.
4.
Обескремнивание раствора
5. Карбонизация раствора алюминатов.
6.Отделение гидроксида алюминия от маточного раствора и его промывка
водой.
7.Кальцинация А1(ОН)3.
способ Байера (Гидрометаллургический метод)
сухой способ (метод спекания)
Текущие контрольные работы
Вариант 1
1. Возникновение и развитие химической технологии в 19 – нач. 20 в.
2. Технология получения стали.
3. В колонну для окисления твердого парафина загружают 40 т парафина. Коэффициент
полезного объема колонны – 0,75; высота колонны 10 м, диаметр 2,5 м. Процесс
окисления длится в среднем 18 ч. Рассчитайте производительность колонны и
интенсивность процесса окисления.
Вариант 2
1. Материалы технологической аппаратуры.
2. Технология получения серной кислоты.
3. Подсчитайте интенсивность полимеризатора сополимеризации дивинила со
стиролом, если объем его 20 м3, коэффициент полезного объема – 0,9.
Производительность реактора – 2160 кг полимера в сутки.
Вариант 3
1. Обзор технологий антикоррозийных покрытий.
2. Технологии получения азотной кислоты.
3. Объем скрубберной башни для сушки кислорода 85 м3. Площадь поверхности
керамических насадок
заполняющих башню – 110 м2. Производительность
скрубберной башни – 2500 м3. Найти интенсивность процесса осушки за один час.
Вариант 4
1. История возникновения и развития технологий переработки нефти.
2. Технология получения аммиака.
3. Определите объем катализатора и высоту слоя катализатора однослойного
контактного аппарата для
окисления метанола в формальдегид, если
производительность процесса 8960 м3/ч. Диаметр реактора – 2,3 м, интенсивность
процесса окисления – 216 кг/м3ч.
Вариант 5
1. Развитие химической технологии в 20 в.
2. Технология получения чугуна.
3. Определите полезный объем реактора и высоту слоев катализатора в реакторе
окисления SО2 в SO3 на ванадиевом катализаторе по следующим данным:
производительность – 15500 м3/ч, интенсивность процесса – 1512 м3/м3.ч, радиус
реактора – 2 метра.
7.2. Оценочные средства текущего контроля:
7.2.1. Оценивание аудиторной работы студентов
Таблица 5
Наименование раздела
№
Формы оцениваемой работы
дисциплины
1
Введение.
Понятие
о Составление конспекта
химическом
производстве.
Основные задачи, решаемые
химической технологией
2
3
4
5
1
2
3
4
5
Типы и виды химических
аппаратов.
Основные
химические
производства.
Основные
требования к химическому
производству
Проблемы
направленного
синтеза
важнейших продуктов.
Химизация
экономики
и
социально-бытовой
сферы
общества. Химия и энергетика.
Химия и новые материалы
Химия и биорегуляция. Химия
и создание продуктов питания
Введение.
Понятие
о
химическом
производстве.
Основные задачи, решаемые
химической технологией
Типы и виды химических
аппаратов.
Основные
химические
производства.
Основные
требования к химическому
производству
Проблемы
направленного
синтеза
важнейших продуктов.
Химизация
экономики
и
социально-бытовой
сферы
общества. Химия и энергетика.
Химия и новые материалы
Химия и биорегуляция. Химия
и создание продуктов питания
Составление конспекта
Составление конспекта
Составление конспекта
Составление конспекта
Защита лабораторных работ
Защита лабораторных работ
Защита лабораторных работ
Защита лабораторных работ
Защита лабораторных работ
7.2.2. Оценивание самостоятельной работы студентов
Таблица 6
Наименование раздела
№
Формы оцениваемой работы
(темы) дисциплины
1
Введение.
Понятие
о Работа с конспектом лекции, учебником,
химическом
производстве. подготовка к лабораторной работе
Основные задачи, решаемые
химической технологией
2
Типы и виды химических Работа с конспектом лекции, учебником,
аппаратов.
подготовка к лабораторной работе, выполнение
домашних заданий, конспектирование текста
3
Основные
химические Работа с конспектом лекции, учебником,
производства.
Основные подготовка к лабораторной работе, выполнение
требования к химическому домашних заданий, конспектирование текста
производству
Проблемы
направленного
синтеза
важнейших продуктов.
4
Химизация
экономики
и Работа с конспектом лекции, учебником,
5
социально-бытовой
сферы
общества. Химия и энергетика.
Химия и новые материалы
Химия и биорегуляция. Химия
и создание продуктов питания
подготовка к лабораторной работе, выполнение
домашних заданий, конспектирование текста
Работа с конспектом лекции, учебником,
подготовка к лабораторной работе, выполнение
домашних заданий, конспектирование текста
7.2.3. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости
Примеры тестовых заданий для текущего контроля успеваемости
Вопросы по темам, выносимым на самостоятельное изучение.
1. История возникновения и развития отечественной химической
технологии.
2. Схема химико-технологического процесса.
3. Моделирование химических реакторов.
4. Химические реакторы для проведения каталитических процессов.
5. Производство минеральных кислот.
6. Основные производства органического синтеза.
7. Технологические схемы использования ВЭР.
8. Химизация отечественной экономики.
Тесты по курсу прикладной химии. (прилагаются к данной программе).
Темы контрольных работ
1. Способы выражения концентрации растворов.
2. Основные классы неорганических соединений и методы их получения.
3. Итоговая контрольная работа
7.3 Оценочные средства промежуточной аттестации
7.3.1. Оценочные средства для промежуточной аттестации
Примерный перечень вопросов к экзамену
1.
Понятие о химической и механической технологии. Связь химической
технологии с другими науками. Определение и содержание науки химическая технология.
Возникновение и развитие химической технологии.
2.
Химизация народного хозяйства и современное состояние химической
промышленности. Коэффициент химикоемкости нехимической отрасли промышленности.
Перспективы и основные направления развития химической технологии.
3.
Понятие о сырье, полуфабрикате, промежуточном продукте /полупродукте/,
готовом продукте, побочном продукте, отходах производства, вторичном сырье.
Классификация различных видов сырья. Принципы рационального и комплексного
использования сырья. Безотходная технология. Замена пищевого сырья синтетическим.
4.
Подготовка твердого сырья к переработке. Методы обогащения твердого сырья.
Общая характеристика методов обогащения жидкого и газообразного сырья.
5.
Виды и источники энергии в химической промышленности. Характеристика.
Коэффициент использования энергии и тепловой КПД. Принципы рационального
использования энергии.
6.
Использование воды в химической промышленности. Характеристика
природных вод на содержание в ней примесей. Очистка питьевой воды на водопроводных
станциях.
7.
Подготовка промышленной /технологической/ воды. Система оборотного
водоснабжения.
8.
Понятие о технологическом режиме. Основные стадии ХТП. Классификация
ХТП. Понятие о технологическом режиме. Химический реактор и процесс, протекающий
в нем. Классификация химических реакторов. Материалы в химической промышленности.
9.
Равновесие в химической технологии. Пути смещения равновесия. Равновесный
выход продукта и равновесная степень превращения в обратимом процессе.
10. Гомогенные процессы в промышленности и реакторы для их осуществления.
Условия осуществления гомогенных равновесных процессов.
11.
Закономерности массообмена в гетерогенных процессах в системе газ-жидкость.
Реакторы для осуществления.
12.
Закономерности массообмена в гетерогенных процессах в системе газ- твердое
тело. Реакторы для
их осуществления. Общая характеристика закономерностей
протекания и аппаратурного оформления процессов в системе жидкость – твердое тело и
многофазных химических процессов.
13.
Катализ в химической промышленности. Активность и температурный режим
действия катализатора. Свойства твердых катализаторов. Состав контактных масс.
Отравляемость катализатора и борьба с ней. Типы каталитических процессов. Теория
активности катализатора.
14.
Контактные аппараты для осуществления каталитических процессов.
15.
Понятие о макрокинетике. Области протекания процессов /кинетическая,
внешнедиффузионная,
внетридифузионная,
переходная/.
Способы
устранения
лимитирующих стадий в промышленности.
16.
Технологические и техно - экономические показатели химического производства
/производительность и интенсивность работы аппарата, качество химической продукции,
выход продукта, расходные коэффициенты по сырью, топливу, энергии, себестоимость
химической продукции и др/.
17.
Понятие о химико – технологической системе производства. Типы
технологических схем. Общие научные принципы организации производства.
18.
Охрана атмосферы от аэрозольных выбросов. Методы и аппараты механической
очистки выбросов от аэрозолей.
19.
Охрана атмосферы от газовых выбросов. Методы и аппараты очистки выбросов
от газов и паров.
20. Охрана почв от химического воздействия. Классификация методов защиты почв
от химического загрязнения. Защитные экраны для размещения отвалов. Охрана вод.
Классификация загрязнителей водоемов по биологическому действию на их обитателей.
Методы очистки сточных вод. Общая сххема очистки производственных стоков.
21. Производство серной кислоты контактным способом из колчедана.
Теоретические аспекты, химизм и оптимальные условия проведения трех стадий процесса.
Очистка обжигового газа. Типы обжиговых печей. Сущность двойного контактирования.
Принципиальная схема производства серной кислоты. Принципиальные
отличия
технологических схем производства
серной кислоты из серы, сероводорода.
Производство серной кислоты и охрана природы.
22. Производство аммиака. Сырье в производстве аммиака. Получение азота.
Получение водорода и очистка от контактных ядов. Химизм и оптимальные условия
синтеза. Принципиальная схема производства аммиака при среднем давлении. Вопросы
экологии в производстве аммиака.
23. Основные стадии и оптимальные условия их проведения в производстве
разбавленной азотной кислоты методом окисления аммиака. Реактор поверхностного
контакта. Аппаратурное оформление третьей стадии процесса. Принципиальная схема
производства
разбавленной
азотной
кислоты
под
давлением.
Получение
концентрированной азотной кислоты. Производство азотной кислоты и экология.
24. Производство фосфорных удобрений. Фосфатное сырье. Химизм процесса
производства простого и двойного суперфосфата. Суперфосфатная камера непрерывного
действия. Нейтрализация и гранулирование суперфосфата. Производство других видов
фосфорных удобрений.
25. Классификация азотных удобрений. Химизм и технологическая схема
производства карбамида. Производство аммиачной селитры /теоретические основы,
химизм, технологическая схема, особенности конструкций нейтрализатора и
грануляционной башни/. Производство других видов азотных удобрений.
26. Калийные удобрения. Галурический и флотационный методы выделения хлорида
калия из сильвинита. Схема процесса флотации. Выделение хлорида калия из сильвинита
методом избирательного растворения солей. Характеристика других методов выделения.
27. Теоретические основы электролиза раствора хлорида натрия как пример
электрохимического процесса. Устройство и работа электролизеров с ртутным и стальным
катодом. Области применения продуктов электролизера. Количественные показатели
электролизера.
28. Производство алюминия. Способы выделения глинозема из природного сырья.
Устройство и работа электролизера с самообжигающимися электродами. Рафинирование
алюминия.
29. Понятие о биотехнологии. Разделы биотехнологии и ее связь с другими науками.
История развития биотехнологии. Виды выпускаемой продукции. Основные стадии и
методы промышленной биотехнологии. Сырье, основные стадии и технологическая схема
производства БВК. Перспективы развития промышленной биотехнологии.
30. Производство чугуна. Сырье и химические реакции, протекающие в доменной
печи. Оптимальные условия и пути интенсификации доменного процесса. Прямое
восстановление металлов из руд – экологически чистый способ производства чугуна.
31. Производство стали. Кислородно – конверторный и мартеновские методы.
Химические реакции, устройство и режим работы конвертора и мартеновской печи.
Выплавка стали в электропечах. Сравнительная характеристика технико-экономических
показателей работы электропечей, мартеновских печей и кислородных конверторов.
32. Состав, строение, свойства и классификация стекол. Химизм реакции получения
и технологический процесс получения оконного стекла. Способы
формования
стеклянных изделий: вытягивание, прокат, литье, выдувание, прессование. Шлифовка и
полирование листового стекла.
33. Производство портландцемента. Сырье и основные физико – химические
процессы в производстве цемента. Особенности технологического процесса. Химизм
затвердевания цементной массы. Производство керамики и огнеупорных материалов.
Сырье, основные химические процессы. Особенности технологического процесса.
34. Переработка нефти. Состав нефти. Прямая перегонка нефти. Схема установки
двухступенчатой атмосферно – вакуумной перегонки нефти. Устройство трубчатых печей
и ректификационных колонн. Продукты перегонки.
35. Цель и продукты высокотемпературных методов переработки нефтепродуктов:
крекинга и ароматизации /риформинга/. Термический крекинг мазута. Химизм
оптимальные условия, технологическая схема и продукты каталитического крекинга.
Крекинг в кипящем слое катализатора. Химические процессы, протекающие при
риформинге. Сравнительная характеристика условий проведения и качества продуктов
термического и каталитического крекинга, риформинга. Пути повышения октанового и
цетанового числа топлива для ДВС.
36. Состав
попутного
и
природного
газов,
газов
нефтепереработки.
Газофракционирование. Работа и продукты ЦГФУ. Конверсия природного газа, ее
разновидности. Технологическая схема. Состав и применение конвертированного газа.
37. Переработка твердого топлива. Методы высокотемпературной переработки
твёрдого топлива. Комплексное использование продуктов высокотемпературной
деструктивной переработки твердого топлива. Коксование каменных углей. Устройство
коксовой печи. Сухое тушение кокса. Продукты коксования: улавливание, разделение,
переработка.
38. Производство и методы получения ацетилена. Совместное производство
ацетальдегида из ацетилена и уксусной кислоты. Технологическая схема производства,
устройство окислительных колонн. Производство уксусного альдегида по Кучерову и на
твёрдом гетерогенном контакте.
39. Производство метанола из синтеза – газа. Теоретические основы и
принципиальная схема процесса. Производство формальдегида из метанола.
40. Классификация и сравнительная характеристика промышленных методов
производства этанола. Производство этанола прямой гидратацией этилена. Химизм и
принципиальная схема процесса.
41. Производство бутадиена –1,3 и изопрена из бутана и изопентана. Химизм,
оптимальные условия
и технологические
схемы 1-стадийного и 2-стадийного
дегидрирования б утана. Применение продуктов.
42. Производство высших жирных кислот и спиртов. Химизм, оптимальные условия,
технологическая схема. СМС и ПАВ.
43. Производство стирола и бензола. Физико – химические основы алкилирования
бензола и дегидрирования этилбензола. Принципиальная схема процесса. Производство
капролактама прямым
окислением циклогексана. Химизм процесса. Применение
капролактама.
44. Строение и свойства синтетических и натуральных каучуков. Производство
стереорегулярного изопренового каучука /химизм и технологическая схема процесса/.
Сополимеризация дивинила и стирола. Вулканизация каучуков. Химизм вулканизации
непредельных каучуков серой.
45. Полимеризационные ВМС. Получение мономера для производства полиэтилена.
Химизм и принципиальная схема производства полиэтилена высокого и низкого давления.
Полипропилен. Полистирол.
46. Поликонденсационные ВМС. Производство фенолформальдегидных полимеров.
Новолаки и резолы. Получение пресс – порошков, волокнистых и слоистых пластиков.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Основная:
1.
Соколов, Р. С. Химическая технология. В 2т. : учеб. пособ. для студ. вузов / Р. С.
Соколов. - Москва: ВЛАДОС, 2009 - .
2.
Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.:
Химия, 2008.
3.
Тимофеев
В.С. Принципы
технологии
основного
органического
и
нефтехимического синтеза: учеб. пособие для вузов / В. С. Тимофеев, Л. А. Серафимов, А.
В. Тимошенко. - 3-е изд., перераб. и доп. - Москва: Высшая школа, 2010.
4.
Медведева, Ч.Б. Прикладная химия: химия и технология подготовки нефти :
учебное пособие / Ч.Б. Медведева, Т.Н. Качалова, Р.Г. Тагашева ; Министерство
образования и науки России, Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования «Казанский национальный
исследовательский технологический институт». - Казань : Издательство КНИТУ, 2012. 81 с. : ил., табл., схем. - Библиогр. в кн. - ISBN 978-5-7882-1273-9 ; То же [Электронный
ресурс]. - URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=259098
Дополнительная:
1.
Безбородов А. М. Микробиологический синтез: для студ. вузов / А. М.
Безбородов, Г. И. Квеситадзе. - Санкт-Петербург: Проспект науки, 2011.
2.
Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу
процессов и аппаратов химической технологии. – М: Химия, 2004.
3.
Савинкина, Е. В. История химии. Элективный курс [Электронный ресурс] :
учебное пособие / Е. В. Савинкина, Г. П. Логинова, С. С. Плоткин. - 2-е изд. (эл.). - М.:
БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. - 200 с.: ил. - ISBN 978-5-9963-0966-5.;
http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=476596
в) Интернет-ресурсы:
1. Портал
для
химиков
[Электронный
ресурс]:
Режим
доступа:
http://www.chemport.ru.- Загл. с экрана.
2. Химики — Википедия [Электронный ресурс]: - Режим доступа:
http://ru.wikipedia.org/wiki. - Загл. с экрана.
3. ChemNet" - российская информационная сеть [Электронный ресурс]: - Режим
доступа: http://www.chem.msu.su. -Загл. с экрана.
4. Словари и энциклопедии на Академике[Электронный ресурс]: - Режим доступа:
http://dic.academic.ru.-Загл. с экрана.
5. Химик. Сайт о химии. [Электронный ресурс]: - Режим доступа:
http://www.xumuk.ru. - Загл. с экрана.
6. Планирование и расчет химического синтеза, работа со справочной литературой по
химии. [Электронный ресурс]: - Режим доступа: http://www.ido.tsu.ru –
7. Описание синтезов органических и неорганических веществ. [Электронный
ресурс]: - Режим доступа:. http://www.chemexpress.fatal.ru –
8. Теория и практика синтезов химических соединений. [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://www.xumuk.ru/ –
9. Синтезы неорганических соединений. [Электронный ресурс]: - Режим доступа:
http://www.alhimik.ru/ –
10. Интерактивный мультимедиа учебник «Органическая химия» [Электронный
ресурс]: - Режим доступа: http://www.chemistry.ssu.samara.ru/ 9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Для обеспечения данной дисциплины необходимы:
- химическая лаборатория химической технологии, оснащенная необходимым
оборудованием;
- информационные стенды;
- реактивы и химическая посуда в соответствии с выполняемым практикумом;
- технические средства обучения: видеоаппаратура, мультимедийный класс с
видеопроектором.
10. Паспорт рабочей программы дисциплины
Разработчик(и): Иванова Ольга Александровна, к.п.н., доцент,
Михайловна, к.п.н., доцент.
Программа одобрена на заседании кафедры химии, БЖД и Т и МП
от «04» сентября 2012 г., протокол № 1
Согласовано:
Зав. кафедрой
Манакова И.Н.
Попова Елена
ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ УМК
Рег. номер
_______________________________________________________
Дисциплина
Прикладная химия
Учебный план Бакалавры 050100.62 Педагогическое образование «Биология, химия»
Автор
Кафедра
Попова Елена Михайловна
Химии, безопасности жизнедеятельности и методик преподавания
Исполнитель (ответственное лицо)
Попова Елена Михайловна, к.п.н., доцент
89026232805