Министерство образования и науки Российской Федерации Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина «УТВЕРЖДАЮ» Первый проректор профессор В.Н.Кошелев ____________________ «___»______________2011 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины ХИМИЯ Направление подготовки 151000 «ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ» Профили: Морские нефтегазовые сооружения; Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов; Оборудование нефтегазопереработки. Квалификация выпускника Бакалавр Форма обучения Очная Москва 2011 2 1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ. Целью освоения дисциплины Химия является приобретение студентами знаний и навыков, позволяющих применять их при освоении других дисциплин образовательного цикла и последующей профессиональной деятельности. Для достижения этой цели преподавание дисциплины предполагает: - ознакомить студентов с основными понятиями, законами и методами химии как науки, составляющей фундамент всей системы химических знаний; - способствовать формированию у студента обобщенных приемов исследовательской деятельности (постановка задачи, теоретическое обоснование и экспериментальная проверка ее решения), научного взгляда на мир в целом; - довести до сознания студентов тот факт, что химия является фундаментальной наукой и мощным инструментом исследования и познания процессов, происходящих в окружающем нас мире и внутри нас; - развить у студентов профессиональное химическое мышление, чтобы будущий бакалавр смог переносить общие методы научной работы в работу по специальности; - обеспечить возможность овладения студентами совокупностью химических знаний и умений, соответствующих уровню бакалавра по соответствующему профилю. Теоретическая часть дисциплины излагается в лекционном курсе. Полученные знания закрепляются на практических и лабораторных занятиях. Самостоятельная работа предусматривает работу с учебниками и учебными пособиями, подготовку к практическим и лабораторным занятиям, выполнение домашних заданий, подготовку к контрольным работам и коллоквиумам. Предусматривается возможность написания студентами рефератов по отдельным разделам дисциплины. 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 «ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ» (ООП 62). 3. КОМПЕТЕНЦИИ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ, РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ ФОРМИРУЕМЫЕ В 3 В процессе изучения дисциплины «Химия» в соответствии ООП ФГОС ВПО студент формирует и демонстрирует следующие компетенции: - владение целостной системой научных знаний об окружающем мире, способность ориентироваться в ценностях бытия, жизни, культуры (ОК-1); - способность на научной основе организовывать свой труд, оценивать с большой степенью самостоятельности результаты своей деятельности, владение навыками самостоятельной работы (ОК-6); способность к приобретению с большой степенью самостоятельности новых знаний с использованием современных образовательных и информационных технологий (ОК-7); - способность самостоятельно применять методы и средства познания, обучения и самоконтроля, выстраивания и реализацию перспективных линий интеллектуального, культурного, нравственного, физического и профессионального саморазвития и самосовершенствования, способность с помощью коллег критически оценить свои достоинства и недостатки с необходимыми выводами (ОК-8); - способность к целенаправленному применению базовых знаний в области математических, естественных, гуманитарных и экономических наук в профессиональной деятельности (ОК-9); -умение выбирать основные и вспомогательные материалы и способы реализации основных технологических процессов и применять прогрессивные методы эксплуатации технологического оборудования при изготовлении изделий машиностроения (ОК-11); - умение применять современные методы для разработки малоотходных, энергосберегающих и экологически чистых машин, приводов, систем, различных комплексов, машиностроительных технологий, обеспечивающих безопасность жизнедеятельности людей и их защиту от возможных последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий, умение применять способы рационального использования сырьевых, энергетических и других видов ресурсов в машиностроении (ОК-12); овладение достаточными для профессиональной деятельности навыками работы с персональным компьютером (ОК-13); В результате изучения дисциплины «Химия» базовой (обязательной) математической и естественнонаучной части учебного цикла (Б.2.4) основной образовательной программы бакалавриата студент должен знать (ОК–1, ОК-9, ОК-11, ОК-12): 4 содержание основных разделов, составляющих теоретические основы химии как системы знаний о веществах и химических процессах: - учение о строении вещества - электронное строение атомов и Периодический закон Д.И.Менделеева, принципы построения периодической системы элементов, основы теории химической связи и строения молекул, строение вещества в конденсированном состоянии; - химические свойства простых веществ и свойства важнейших классов сложных соединений; - учение о направлении химического процесса (химическая термодинамика); - учение о скорости химического процесса (химическая кинетика) и химическом равновесии; - классификацию и условия протекания реакций в водных растворах без изменения и с изменением степеней окисления элементов. должен уметь (ОК-9, ОК-11, ОК-13): - использовать знания, накопленные при изучении курса «Химии», для понимания свойств веществ и материалов, а также сущности явлений и химических процессов, протекающих в окружающем нас мире; записывать стехиометрические, ионные, окислительновосстановительные, термохимические и кинетические уравнения реакций; - проводить расчеты по уравнениям химических реакций на основе законов стехиометрии с использованием основных понятий и физических величин; - определять тип химической реакции по различным признакам классификации, возможность, скорость и глубину ее протекания; - характеризовать влияние различных факторов на скорость реакции и смещение химического равновесия в гомогенных и гетерогенных системах; - приготовить раствор заданного количественного состава, определить концентрацию раствора; - предсказывать окислительно-восстановительные свойства простых и сложных веществ на основе электронного строения атомов или ионов, входящих в их состав; - характеризовать кислотно-основные свойства отдельных представителей важнейших классов неорганических веществ, используя представления о типах химических связей и явлении поляризации. должен владеть (ОК-8, ОК-12, ОК-13): 5 - обобщенными приемами исследовательской деятельности (постановка задачи в лабораторной работе или отдельном опыте, теоретическое обоснование и экспериментальная 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, лабораторным оборудованием и химическими реактивами; - основными методами, способами и средствами получения, накопления и переработки информации. 4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ. 1 2 3 4 Первоначальные понятия химии. Законы стехиометрии. Основные классы неорганических соединений. Основы строения вещества Основные закономерности протекания химических реакций Дисперсные системы. Основы теории растворов. Основы коллоидной химии. Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) Л ЛР П СР Коды компетенций Раздел дисциплины Неделя семестра N п.п Семестр Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, всего 180 часов, в т.ч. аудиторных 68 часов. Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра). Форма промежуточной аттестации (по семестрам) ОК-1 2 Тесты текущие всего 11 ОК-7 (2,3,4,5,7,9,10, ОК-8 12,13,14 ОК-9 недели); ОК-11 Тесты ОК-12 рубежные: 14 ОК-13 №1 6 неделя №2 16 неделя 16 ОК-6 13 2 8 4 4-5 4 2 2 911 2 6 4 20 6-8 4 10 6 16 Экзамен 6 5 6 7 Окислительновосстановительные процессы. Основы электрохимии. 1215 4 8 3 18 Органическая химия. Понятие о полимерах. Химическая идентификация и анализ вещества. 1617 1 - - 16 - - 1617 Всего: 12 17 34 17 112 4.1. Содержание разделов дисциплины 4.1.1. Первоначальные понятия химии. Законы стехиометрии. Основные классы неорганических соединений Первоначальные понятия химии Материя и движение. Понятие о веществе и поле как конкретных формах существования материи. Химическая форма движения материи. Определения: атом, молекула, химический элемент. Химический знак элемента. Простые и сложные вещества. Химическая формула вещества. Явления физические и химические. Чистые вещества и смеси веществ. Чистота вещества. Методы разделения и очистки веществ. Признаки химических реакций. Атомные и молекулярные массы. Атомная единица массы. Единица измерения количества вещества – моль. Молярная масса вещества. Постоянная Авогадро. Вычисление значений относительных молекулярных масс, значений абсолютных атомных и молекулярных масс, молярных масс. Связь между массой вещества и его количеством. Молярный объем вещества. Связь между объемом вещества и его количеством. Аллотропия. Аллотропные модификации простых веществ. Причины аллотропии. Качественный и количественный состав вещества. Законы стехиометрии Стехиометрия. Закон сохранения массы вещества. Закон постоянства состава. Закон простых объемных отношений. Закон Авогадро. Относительная плотность газов. Закон эквивалентов. Классификация неорганических соединений 7 Классификация веществ. Классификация неорганических соединений. Оксиды. Солеобразующие и безразличные оксиды. Основные, кислотные и амфотерные оксиды. Номенклатура и графическое изображение молекул оксидов. Химические свойства оксидов. Физические свойства оксидов. Способы получения и области применения оксидов. Основания. Классификация оснований. Кислотность оснований. Щелочи. Графическое изображение молекул оснований. Номенклатура оснований. Амфотерные гидроксиды. Физические и химические свойства оснований. Способы получения и области применения оснований. Кислоты. Классификация кислот. Основность кислот. Кислородсодержащие и бескислородные кислоты. Номенклатура и графическое изображение молекул кислот. Физические и химические свойства кислот. Способы получения кислот. Соли. Средние, кислые, основные и двойные соли. Номенклатура солей. Графическое изображение молекул солей. Химические свойства солей. Способы получения и области применения солей. Генетическая связь между классами неорганических соединений. 4.1.2. Основы строения вещества. Электронное строение атома и систематика химических элементов. Ядерная модель атома. Представление о строении ядра. Протоны, нейтроны, электроны. Атомные спектры. Представление о современной квантово-механической модели атома. Энергетическое состояние электрона в атоме. Понятие о квантовых числах. Принцип наименьшей энергии. Правила Клечковского. Принцип Паули. Правило Гунда. Электронная структура атомов. Особенности электронного строения атомов в главных и побочных подгруппах, s-, р-, d- и f-электронные семейства. Понятий об атомных и ионных радиусах. Изменение радиусов атомов по периодической системе. Основное и возбужденное состояние атома. Валентность. Энергия ионизации и энергия сродства к электрону. Металлические и неметаллические свойства элементов. Электроотрицательность. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И.Менделеева. Реакционная способность веществ: химия и периодическая система элементов. Химическая связь и межмолекулярные силы взаимодействия. Основные типы химической связи. Ковалентная неполярная, ковалентная полярная и ионная химические связи. Механизмы образования ковалентной связи: обычный и донорно-акцепторный. Свойства ковалентной связи: направленность, насыщенность. σ - и π-связи. 8 Представление о гибридизации электронных орбиталей центрального атома молекулы. Определение полярности и геометрической формы молекул по теории максимального отталкивания электронных орбиталей центрального атома. Комплексные соединения. Теория строения комплексных соединений Вернера. Комплексообразователи, лиганды, внутренняя и внешняя сфера комплексов, заряд и координационное число комплексов. Типы комплексных соединений. Основные виды межмолекулярного взаимодействия: силы Ван-дерВаальса (ориентационное, индукционное и дисперсионное взаимодействие), водородная связь, донорно-акцепторное взаимодействие, Комплементарность. Влияние межмолекулярного взаимодействия на химические и физические свойства веществ. Строение твердых тел. Кристаллическое состояние вещества. Типы кристаллических решеток и их влияние на физические свойства твердых веществ. Особенности кристаллического строения металлов и их физические и механические свойства. 4.1.3. Основные закономерности протекания химических реакций Классификация химических реакций. Реакции соединения, разложения, замещения и обмена. Реакции простые и сложные, гомогенные и гетерогенные, обратимые и необратимые, колебательные реакции, цепные реакции. Элементы химической термодинамики. Предмет химической термодинамики. Термодинамическая система. Открытые. Закрытые и изолированные системы. Понятия «функция состояния» и «параметры состояния». Внутренняя энергия и энтальпия. Энергетические эффекты химических реакций. Термохимические уравнения. Закон Гесса. Энтропия и ее изменение в химических реакциях. Энергия Гиббса и ее изменение при химических процессах. Условия самопроизвольного протекания химических процессов. Химическая кинетика. Предмет химической кинетики. Скорость гомогенных и гетерогенных химических реакций и методы ее регулирования. Закон действующих масс. Кинетические уравнения химических реакций. Зависимость скорости химических реакций от температуры. Энергия активации. Цепные реакции. Физические методы ускорения химических 9 реакций. Понятие о катализе. Катализаторы и ингибиторы. Каталитические системы. Лимитирующая стадия химического процесса. Химическое равновесие. Понятие о химическом равновесии. Константа химического равновесия и ее связь с термодинамическими функциями. Влияние различных факторов на смещение химического равновесия. Принцип ЛеШателье. 4.1.4. Дисперсные системы. Основы коллоидной химии. Основы теории растворов Микрогетерогенные системы и коллоидные растворы. Дисперсионная среда и дисперсная фаза дисперсных систем. Классификация дисперсных систем. Суспензии, эмульсии, аэрозоли. Лиофильные и лиофобные коллоиды. Строение мицеллы. Кинетическая и агрегативная устойчивость коллоидных систем. Коагуляция коллоидов. Стабилизация и разрушение дисперсных систем. Понятие о поверхностном натяжении и поверхностно активных веществах (ПАВ). Истинные растворы. ионного обмена. Электролитическая диссоциация. Реакции Растворы. Способы выражения количественного состава растворов. Растворимость. Коэффициент растворимости. Насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные растворы. Изменение энтальпии и энтропии при растворении. Общие свойства истинных растворов. Осмос. Диаграмма состояния воды. Закон Вант-Гоффа. Законы Рауля. Электролиты. Диссоциация солей, кислот и оснований. Основные положения теории кислот и оснований Аррениуса, Льюиса, БренстедаЛоури. Сильные и слабые электролиты. Степень и константа диссоциации электролитов. Закон разбавления Освальда. Ступенчатая диссоциация. Влияние общего иона и противоиона на равновесие в растворе слабого электролита. Особенности диссоциации в растворах сильных электролитов. Особенности растворов электролитов. Изотонический коэффициент. Диссоциация комплексных соединений. Ионно-обменные реакции в растворах электролитов. Условия практической необратимости реакций ионного обмена. Электролитическая диссоциация воды. Константа диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель среды. Понятие об активности ионов. Понятие об индикаторах. Гидролиз. 10 Гидролиз. Гидролиз солей. Количественные характеристики процесса гидролиза. Степень гидролиза и константа гидролиза. Смещение равновесия процесса гидролиза. Необратимый гидролиз. Произведение растворимости. Условия образования и растворения осадков. Растворимость. Насыщенный, пересыщенный, ненасыщенный растворы. Малорастворимые электролиты. Равновесие в системе осадок – раствор. Произведение растворимости. Условия образования и растворения осадков. Жесткость природных вод. Образование осадков и элементы качественного анализа. 4.1.5. Окислительно-восстановительные электрохимии процессы. Основы Окислительно-восстановительные процессы. Окислительно-восстановительные реакции. Степень окисления элементов. Процессы окисления и восстановления. Типичные окислители и восстановители. Типы окислительно-восстановительных реакций. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций. Влияние среды на глубину протекания окислительно-восстановительного процесса. Электродные потенциалы и ЭДС гальванических элементов. Понятие об электрохимических процессах. Электродные потенциалы. Гальванические элементы. ЭДС и ее измерение. Стандартный водородный электрод. Стандартный электродный потенциал. Ряд стандартных электродных потенциалов. Уравнение Нернста. Типы обратимых электродов. Потенциалы металлических, газовых и окислительновосстановительных электродов. Металлические электроды I и II рода. Электроды сравнения. Понятие о ион – селективных электродах. Окислительно-восстановительные потенциалы. Оценка вероятности протекания окислительно-восстановительных процессов. Химические и концентрационные гальванические элементы. Понятие о поляризации электродов. Понятие об электрохимических методах анализа. Окислительно-восстановительные свойства металлов, неметаллов и их соединений. Поведение металлов в воде и в растворах электролитов. Взаимодействие металлов с растворами солей, кислот и щелочей. 11 Окислительно-восстановительные свойства соединений металлов. Окислительно-восстановительные свойства неметаллов и их соединений. Электролиз. Электролиз с растворимыми и нерастворимыми электродами. Катодные и анодные процессы при электролизе. Порядок разряда ионов на электродах при электролизе. Электролиз расплавов и водных растворов электролитов. Законы Фарадея. Практическое применение электролиза в промышленности. Понятие о коррозии и защите металлов. Основные виды коррозии. Химическая коррозия. Электрохимическая коррозия. Электродные процессы при электрохимической коррозии металлов. Причины электрохимической неоднородности поверхности металлов. Методы защиты от коррозии: легирование, металлические и неметаллические защитные покрытия, электрохимическая защита. Обработка коррозионной среды. Ингибиторы коррозии. 4.1.6. Органическая химия. Понятие о полимерах. Предмет органической химии. Классификация органических соединений. Углеводороды: алканы, циклоалканы, алкены, алкины, алкадиены, ароматические соединения. Производные углеводородов: галогенпроизводные, спирты, альдегиды и кетоны, фенолы, простые эфиры, карбоновые кислоты, сложные эфиры, нитросоединения, амины. Углеводороды в составе нефти и природного газа. Мономеры, олигомеры и полимеры. Методы получения полимеров. Реакции полимеризации и поликонденсации. Строение и свойства наиболее распространенных полимеров. 4.1.7. Химическая идентификация и анализ веществ. Химическая идентификация как цель качественного анализа. Идентификация катионов неорганических веществ. Идентификация анионов. Количественный анализ. Основные методы количественного анализа. Гравиметрический анализ. Титриметрический анализ (кислотно-основное, окислительно-восстановительное, осадительное и комплексонометрическое титрование). Инструментальные методы анализа: оптические, электрохимические методы анализа, хроматографические методы анализа. 4.2. Основные темы лабораторных занятий 12 (ОК 1, ОК-6, ОК- 7, ОК-8, ОК-9, ОК-11, ОК-12, ОК-13) № раздела дисциплины Наименование лабораторных работ 1 1 Техника лабораторных работ. Методы разделения и очистки веществ. 2 1 Важнейшие классы неорганических соединений 3 1 Химический эквивалент 4 2 Спектральный анализ. 5 3 Тепловые эффекты химических реакций. 6 3 Химическая кинетика. Химическое равновесие 5 4 Приготовление растворов заданного количественного состава. Определение концентрации раствора титрованием 6 4 Электролитическая диссоциация. Реакции обмена в растворах электролитов 7 4 Водородный показатель среды. Гидролиз солей 8 5 Окислительно-восстановительные реакции 9 5 10 5 № п/п Электродные потенциалы металлов и ЭДС гальванических элементов. Коррозия металлов и защита металлов от коррозии. 4.3. Основные темы практических занятий (ОК 1, ОК-6, ОК- 7, ОК-8, ОК-9, ОК-11, ОК-12, ОК-13) № п/п Тема практических занятий. 1 Методика решения расчетных химических задач. 2 Важнейшие классы неорганических соединений 3 Строение атома. Химическая связь 13 4 Способы количественного выражения состава растворов. 5 Химическая термодинамика 6 Кинетика и равновесие. 7 Диссоциация, рН, гидролиз 8 8 Характер взаимодействия металлов с растворами солей, кислот и щелочей. ЭДС, гальванические элементы, электролиз. 5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ При реализации программы по дисциплине «Общая химия» используются следующие образовательные технологии: - мультимедийный курс лекций (с использованием ПК и мультимедиа проектора); - лабораторные работы и практические занятия проводятся в специализированных лабораториях, снабженных необходимым оборудованием и химической посудой; для активизации процесса освоения приемов лабораторного эксперимента студенты кооперируются в группы по 2-3 человека, что позволяет коллективно обсуждать его результаты и формулировать выводы; - самостоятельная работа студентов включает решение задач расчетного характера, подготовку и завершение оформления лабораторных работ, подготовку к контрольным мероприятиям, посещение консультаций, изучение основного и дополнительного материала по учебникам и пособиям, работу на компьютере и в библиотеке, экзамену и т.п. Основные темы домашних заданий (ОК 1, ОК-6, ОК- 7, ОК-8, ОК-9, ОК-11, ОК-12, ОК-13) 1. Классификация, номенклатура, получение и свойства основных классов неорганических соединений. 2. Стехиометрические расчеты; расчеты с использованием понятий о концентрации растворов. 3. Строение атомов и химическая связь; строение молекул. 4. Энергетика химических реакций. Химико-термодинамические расчеты. 5. Расчет скоростей химических реакций и состава равновесных смесей. 6. Расчеты на основе законов Рауля и Вант-Гоффа для разбавленных растворов неэлектролитов; определение молекулярных масс веществ. 14 6. Составление уравнений реакций ионного обмена и гидролиза; расчет величин рН в растворах слабых, сильных электролитов. 7. Расчеты с использованием понятий о растворимости и произведении растворимости для растворов малорастворимых сильных электролитов. 8. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций методами электронного баланса. 9. Составление реакций электролиза. Расчеты с использованием закона Фарадея. 10. Составление схем химических и концентрационных гальванических элементов; расчет ЭДС гальванических элементов. 6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И УЧЕБНОМЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ Усвоение студентами курса «Химии» оценивается следующими средствами: рейтинговой системой оценки знаний и умений; в качестве форм текущего контроля текущими тестами в программированной форме по темам лекций, лабораторных работ и самостоятельной работы студентов; для промежуточной аттестации и подведения итогов два рубежных теста, включающие как решение расчетных задач, так и ответы на вопросы в тестовой форме по соответствующим разделам курса. Примеры оценочных средств для текущего контроля успеваемости. Текущий тест №1. Первоначальные понятия химии (ОК 1, ОК-6, ОК- 7, ОК-8, ОК-9, ОК-11, ОК-12, ОК-13) 1. Сколько веществ, из числа приведенных ниже, являются простыми? Вещества: хлорид натрия, вода, железо, мел, сера, сахар, графит? В ответе укажите номер, под которым расположен правильный ответ. 1. 1 2. 5 3. 4 4. 2 5. 3 2. Под каким номером приведена запись, изображающая 2 моль молекул воды? 1. H2O 2. 2H2O2 3. H2O2 4. 2H2O 3. Под каким номером правильно обозначено значение относительной молекулярной массы хлора? 1. 17 2. 35,5 3. 71г/моль 4. 71г 5. 71 15 4. В массе один грамм какого из приведенных ниже веществ содержится наибольшее количество этого вещества (в молях)? В ответе укажите номер, под которым расположен правильный ответ. 1. H2S 2. H2Te 3. HF 4. CO2 5. NO2 5. В сплаве меди с цинком массовая доля меди равна 60% а цинка- 40%. Сколько молей меди приходится на 1 моль цинка в этом сплаве? В ответе укажите номер, под которым расположен правильный ответ. 1. 0,94 2. 3 3. 1,5 4. 63,5 5. 0,985 Текущий тест №2. Классы неорганических соединений (ОК 1, ОК-6, ОК- 7, ОК-8, ОК-9, ОК-11, ОК-12, ОК-13) 1. Под каким номером приведена формула оксида, при взаимодействии которого с водой образует щелочь? 1. ZnO 2. K2O 3. CuO 4. Fe2O3 5. FeO 2. Под каким номером приведена формула соединения, являющегося основанием? 1. Zn(HCО3)2 2. ZnOHCl 3. Zn(OH)2 4. Zn(NH3)4SO4 5. ZnCl2 3. Под каким номером приведена формула соединения, которое называется ортофосфорной кислотой? 1. H3PO4 2. H4P2O7 3. H3PO3 4. HPO2 5. HPO2 4. Под каким номером приведена схема реакции, в результате которой может быть получена соль? 1. SO3 + H2O → 2. O2 + Cl2 → 3. CaO + H2O → t 4. ZnO + Na2O → 5. SO2 + H2O → 5. Изобразите формулу дигидрофосфата магния графически. Чему равно общее число связей в графическом изображении молекулы этого вещества? 1. 14 2. 8 3. 6 4. 12 5. 16 Текущий тест №3 Химический эквивалент (ОК 1, ОК-6, ОК- 7, ОК-8, ОК-9, ОК-11, ОК-12, ОК-13) 1. Под каким номером указано значение молярной массы эквивалента элемента углерода в соединении CО2? 1. 6 2. 3 3. 8,4 4. 4,8 5. 12 16 2. Под каким номером указано число молекул оксида серы (IV), содержащееся в одном моль эквивалентов этого вещества в реакции: 2NaOH + SO2 = Na2SO3 + H2O? 1. 6,02·10 23 4 2. 6,02 10 23 3 3. 6,02 10 23 2 4. 6,02 10 23 5 5. 6,02·1023 3. Под каким номером указано значение молярной массы эквивалента ортофосфорной кислоты в реакции: H3PO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + 2H2O? 1. Error! 2. M 3. Error! 4. Error! 5. Error! 4. Под каким номером указано значение эквивалента сульфата натрия в реакции: Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl? 1. Error! 2. Error! 3. 1 4. Error! 5. Error! 5. Под каким номером указано число молей эквивалентов серной кислоты в реакции полной нейтрализации, содержащееся в этом веществе массой 4,9 г? 1. 0,2 2. 1,5 3. 2 4. 1 5. 0,1 Текущий тест №4 Строение атома (ОК 1, ОК-6, ОК- 7, ОК-8, ОК-9, ОК-11, ОК-12, ОК-13) 1. Под каким номером указано число энергетических уровней, на которых расположены электроны у атомов с порядковыми номерами 10, 72, 88? 1) 2, 8, 10 2) 2, 7, 10 3) 2, 6, 10 4) 2, 6, 7 2. Под каким номером указано максимальное число электронов на подуровне, характеризующемся орбитальным квантовым числом ℓ = 2? 1) 2ē 2) 6ē 3) 14ē 4) 12ē 5) 10ē 3. Под каким номером приведен химический знак элемента, которому отвечает следующее строение двух последних энергетических уровней: 2 6 5 2 … 3s 3p 3d 4s ? 1) Zn 2) V 3) Mn 4) Ca 5) Br 4. Какому элементу отвечает следующая схема распределения электронов по подуровням внешнего квантового слоя? 1) Sb 2) Pb 3) Ga 4) Po 5) Ti 17 5. Под каким номером приведен химический знак галогена, максимальная валентность для которого не совпадает с номером группы? 1) F 2) Cl 3) Br 4) J 5) At Текущий тест №5 Растворы (ОК 1, ОК-6, ОК- 7, ОК-8, ОК-9, ОК-11, ОК-12, ОК-13) 1. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены вещества, при смешивании умеренного количества которых с водой образуется дисперсная система, называемая суспензией: 1) негашеная известь (CaO) 2) нефть 4) порошок мела (CaCO3) 8) цемент 16) ацетон (CH3COCH3) 32) каустик (NaOH) 2. Чему равна молярная концентрация 10 нормального раствора серной кислоты? 3. Чему равно значение объемной доли метана в смеси с азотом содержащей 224 л метана (н.у.) и 30 моль азота? Текущий тест №6 Химическая термодинамика. (ОК 1, ОК-6, ОК- 7, ОК-8, ОК-9, ОК-11, ОК-12, ОК-13) 1. По какой формуле рассчитывается ΔGр в стандартных условиях для реакции: 2FeO +3/2 O2 → Fe2O3? 2. Термохимическое уравнение окисления меди: 2Cu(к) + O2(г) = 2CuO(к) ΔH реак=-324 кДж Сколько кДж тепла выделится при окислении 32г меди? 3. Определите знак изменения энтропии в реакции: 2А(г) + В2(г) → 2А2В(ж) ∆Нор>0 Возможно ли протекание этой реакции при стандартных условиях? Текущий тест №7 Химическая кинетика и химическое равновесие (ОК 1, ОК-6, ОК- 7, ОК-8, ОК-9, ОК-11, ОК-12, ОК-13) 1. Как изменится скорость прямой реакции C(тв.)+CO2(газ)=2CO(газ) при увеличении давления в 2 раза? Укажите номер, под которым расположен правильный ответ. 1. не изменится 2. увеличится в 4 раза 3. уменьшится в 4 раза 4. увеличится в 2 раза 5. уменьшится в 2 раза 18 2. Две реакции при 00 протекают с одинаковой скоростью V1=V2, температурный коэффициент скорости первой реакции равен 5, второй – 7. Как будут относиться скорости реакции V1/V2, если реакции проводить при 500С? Укажите номер, под которым расположен правильный ответ. 1. 5 · (50/10) 2. 7/5 3. 5/7 50/10 50/10 4. 5 5. (5/7) 3. В системе установилось равновесие: H2+Cl2=2HCl ΔH= - 92,3 кДж/моль. В какую сторону оно сместится при понижении температуры? Укажите номер, под которым расположен правильный ответ. 2. влево 3. вправо 4. не сместится 4. В системе установилось равновесие: 3Fe2O3(кр.)+H2 ↔ 2Fe3O4(кр.)+H20(газ) В какую сторону сместится равновесие при повышении давления? 1. влево 2. не сместится 3. вправо Текущий тест №8 Электролитическая диссоциация (ОК 1, ОК-6, ОК- 7, ОК-8, ОК-9, ОК-11, ОК-12, ОК-13) 1. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены неверные утверждения: 1) практически все растворимые соли являются сильными электролитами 2) степень диссоциации хлорида натрия в бензоле больше, чем в воде 4) электролитическая диссоциация происходит под действием электрического тока 8) чем выше растворимость вещества в воде, тем больше степень диссоциации этого вещества. 2. Чему равно число ионов, которые образуются при полной диссоциации молекулы хлорида железа (III)? 3. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены формулы ионов, способных находиться совместно в значительных количествах: 1) Ba2+ и SO42- 2) OH- и H+ 4) Ag+ и S2- 8) NH4+ и Cl16) Cu2+ и NO3- 32) Al3+ и OH4. Чему равна сумма коэффициентов в полном ионно-молекулярном уравнении реакции между раствором сульфата цинка и избытком раствора гидроксида калия, приводящая к образованию тетрагидроксоцинката? 19 Напишите уравнение реакции в молекулярном, полном и сокращенном ионно – молекулярном видах. Текущий тест №9 Водородный показатель среды, гидролиз (ОК 1, ОК-6, ОК- 7, ОК-8, ОК-9, ОК-11, ОК-12, ОК-13) 1. Под каким номером указана окраска, которую имеет индикатор лакмус в кислой среде? 1) синий 2) желтый 3) малиновый 4) бесцветный 5) фиолетовый 6) красный 2. Чему равно значение водородного показателя среды, если концентрация ионов водорода равна 10-5 моль/литр 3. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены формулы веществ, подвергающихся гидролизу: 1) K2S 2) Ba(NO3)2 4) CaCO3 8) Na2CO3 16) (NH4)2SiO3 32) BaSO4 4. Напишите в молекулярной и ионно – молекулярной формах уравнение реакции гидролиза Fe2(SO4)3 Текущий тест №10 Окислительно-восстановительные реакции (ОК 1, ОК-6, ОК- 7, ОК-8, ОК-9, ОК-11, ОК-12, ОК-13) 1. Под каким номером приведено уравнение окислительновосстановительной реакции? 1) CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu 2) CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 3) SO3 + H2O = H2SO4 4) FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3NaCl 5) NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O 2. Руководствуясь строением атомов, определите, под каким номером указана формула иона, который может быть только окислителем? 1) MnO42- 2) NO33) Br 4) S2- 5) NO23. Под каким номером приведена формула вещества, являющегося наиболее сильным восстановителем, из числа приведенных ниже? 1) NO32) Сu 3) Fe 4) Ca 5) S 4. Под каким номером указано количество вещества KMnO4 в молях, которое взаимодействует с 10 моль Na2SO3 в реакции, представленной следующей схемой: 20 KMnO4 + Na2SO3 + H2SO4 → MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O? 1) 4 2) 2 3) 5 4) 3 5) 1 5. Под каким номером приведена реакция диспропорционирования (самоокисления – самовосстановления)? 1) 2H2S + H2SO3 = 3S + 3H2O 2) 4KClO3 = KCl + 3KClO4 3) 2F2 + 2H2O = 4HF + O2 4) 2Au2O3 = 4Au + 3O2 5) 2KClO3 = 2KCl + 3O2 Рубежный тест №1 по темам «Основные понятия и законы химии. Важнейшие классы неорганических соединений. Строение атома. Химическая связь. Растворы.» (ОК 1, ОК-6, ОК- 7, ОК-8, ОК-9, ОК-11, ОК-12, ОК-13) 1. Сколько молекул содержится в 10 мл водорода при н.у.? 2. Разложение бертолетовой соли выражается уравнением KСlO3 = 2KCl + 3О2. Сколько литров кислорода выделится при разложении 8 моль бертолетовой соли? 3. Запишите химические формулы карбоната магния, нитрата алюминия, гидросульфида меди, сульфата дигидроксохрома (III), сернистой кислоты, гидроксида олова (II). 4. Какие из перечисленных оксидов взаимодействуют с водой: оксид натрия, оксид фосфора(V), оксид азота(I), оксид меди? Если взаимодействие возможно, запишите уравнения реакции. 5. Гидроксид олова Sn(OH)2 амфотерен. Какими реакциями Вы это можете доказать? 6. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: гидросульфат натрия сульфат натрия хлорид натрия. 7. Для атомов 16S, 20Ca и 42Mo а) приведите электронные формулы атомов этих элементов; б) приведите краткие электронно-графические формулы атомов этих элементов. Схематично покажите возможность перехода атомов элементов в возбужденное состояние, соответствующее максимальной валентности; в) приведите краткие электронно-графические формулы атомов этих элементов в возбужденном состоянии, соответствующем максимальной валентности и укажите его максимальную валентность; г) приведите краткую электронно-графическую формулу для иона Ge+4. 8. Определите типы связей между атомами в молекулах HCl, Br2, KNO2 HCl BrBr KON=O 21 9. Определите тип гибридизации электронных облаков атома серы в молекуле SO3, геометрическую форму и полярность данной молекулы. 10. Определите тип межмолекулярного взаимодействия между молекулами водорода и хлороводорода. 11. Плотность 10% раствора сульфата марганца равна 1,102 г/мл. Рассчитайте его молярность и нормальность. 12. Имеется раствор гидроксида калия объемом 500 мл. На титрование 10 мл этого раствора было израсходовано 9,2 мл раствора соляной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. Определить массу КOH в исходном растворе. Рубежный тест №2 по теме «Химическая термодинамика и кинетика. Окислительно-восстановительные процессы» (ОК 1, ОК-6, ОК- 7, ОК-8, ОК-9, ОК-11, ОК-12, ОК-13) 1. Реакция протекает практически до конца, если в водном растворе реагируют 1 моль хлорида кальция + 2 моль нитрата натрия 1 моль хлорида железа (III) + 3 моль гидроксида натрия 1 моль сульфата бария + 2 моль хлороводородной кислоты 1 моль сульфата калия + 2 моль хлороводорода Объясните, почему Вы выбрали этот ответ (или эти ответы). 2. Рассчитайте молярность и моляльность 10% раствора хлорида кальция (=1,083г/мл) 3. Какова энтальпия образования аммиака, если на разложение 2 моль NH3 затрачивается 92 кДж? 4. Рассчитайте, возможна ли при 300оС реакция Fe2O3 + C → 2Fe + 3CO S0(Fe) = 27 Дж / К. моль 5. Исходя из знака ∆Gреакции SnO2 + Sn = 2 SnO ∆Go298 >0. Сделайте вывод о том, какая степень окисленности более характерна для олова. Почему? 6. Рассчитайте, во сколько раз следует увеличить СВ2 в системе 2А2(г) + В2(г)→ 2А2В, чтобы при уменьшении СА2 в 4 раза, скорость реакции не изменилась? 7. На сколько градусов надо повысить температуру, чтобы при температурном коэффициенте, равном 3, скорость реакции увеличилась в 81 раз? Ответ обоснуйте. 8. Напишите выражения Кравн. для реакций TiO2 + 2C ↔ Ti + 2CO H0р > O 2H2 + O2 ↔ 2H2O(г) H0р < O Укажите, куда сместится равновесие при: а) уменьшении давления б) нагревании 22 9. Какую реакцию среды имеют водные растворы карбоната натрия, хлорида железа (III), нитрата калия? Ответ подтвердите уравнениями гидролиза этих солей. Рассчитайте рН 10-2 М раствора хлорида аммония. 10. Выпадет ли осадок при сливании равных объемом 10 -4 М раствора нитрата серебра и 10-4 М раствора хлорида калия? Ответ обоснуйте. 11. Составьте схему электронного баланса и укажите, какое количество вещества сероводорода взаимодействуют с шестью моль перманганата калия в реакции: KMnO4+ H2S + H2SO4 S + MnSO4 + K2SO4 + H2O 12. Чему равно значение молярной массы металла, который в гальваническом элементе, составленном из стандартного медного и стандартного ртутного электродов, является анодом? Перечень примерных экзаменационных вопросов по итогам освоения дисциплины (ОК 1, ОК-6, ОК- 7, ОК-8, ОК-9, ОК-11, ОК-12, ОК-13) Основные законы и понятия химии. 1. Важнейшие классы неорганических соединений. 2. Электронная оболочка атома. Атомная орбиталь. Характеристика электрона в атоме. Квантовые числа. 3. Многоэлектронные атомы. Порядок заполнения электронами энергетических уровней, подуровней, орбиталей. Принцип Паули. Принцип наименьшей энергии (правила Клечковского). Правило Гунда. 4. Структура Периодической системы Д.И.Менделеева с точки зрения современной теории строения атома. Период. Группа. Главная и побочная подгруппы. s-, p-, d-, f-электронные семейства элементов. Валентные электроны. 5. Зависимость свойств атома элемента (орбитальный радиус, энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность) от строения электронной оболочки. 6. Ковалентная связь. Основные положения метода валентных связей. Свойство ковалентной связи – насыщаемость. Валентность элемента. Возбужденное состояние атома элементов. 7. Ковалентная связь. Свойство ковалентной связи – направленность. σ- и π-связи. Одинарные и кратные связи. sp-, sp2-, sp3-гибридизация атомных орбиталей. Правило определения геометрической формы молекулы. 8. Ковалентная связь. Свойства ковалентной связи. Дипольный момент. Полярность молекул. 9. Ионная связь. Степень ионности. Зависимость между ионностью связи и положением элемента в периодической системе элементов Д.И.Менделеева. Свойства ионной связи. 23 10. Металлическая связь. Свойства металлической связи. 11. Жидкое состояние вещества (жидкости). Силы Ван-дер-Ваальса. Водородная связь. Взаимосвязь типа межмолекулярной связи и полярности молекул с температурой кипения жидкости. 12. Твердое состояние вещества (твердые тела). Кристаллическое состояние. Классификация кристаллов. Аморфное состояние. 13. Энтальпия системы. Стандартные условия. Энтальпия образования вещества. Энтальпия реакции. Эндотермические и экзотермические реакции. 14. Энтропия системы. Изменение энтропии при химических реакциях. Второй закон термодинамики. 15. Энергия Гиббса системы. Направленность химических процессов. Энергия Гиббса образования вещества. Расчет энергии Гиббса реакции в стандартных условиях и температурах отличных от стандартных. 16. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. Закон действующих масс. Константа скорости. Кинетические уравнения гомогенных и гетерогенных реакций. 17. Зависимость скорости реакции от температуры. Температурный коэффициент. Уравнение Вант-Гоффа. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. 18. Необратимые и обратимые процессы. Химическое равновесие. Константа равновесия. Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье. 19. Жидкие растворы. Энтальпия растворения. Сольваты (гидраты). Кристаллогидраты. Кристаллизационная вода. 20. Растворы. Методы выражения количественного состава растворов. Доля. Молярная, нормальная и массовая концентрации. Моляльность. 21. Растворы неэлектролитов. Общие свойства растворов неэлектролитов. Давление насыщенного пара растворителя над раствором. Температура кипения и температура замерзания растворов. Закон Рауля. Эбуллиоскопическая и криоскопическая постоянные растворов. 22. Растворы электролитов. Диссоциация. Механизмы диссоциации соединений с ионной и полярной ковалентной связью. Диэлектрическая проницаемость. 23. Сильные и слабые электролиты. Степень диссоциации. Константа диссоциации. Диссоциация кислот, оснований и солей. 24. Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды. Нейтральная, кислая и основная среды. Водородный показатель (pH). Индикаторы. 25. Обратимые и необратимые реакции в растворах. Ионные уравнения. Случаи необратимости реакций в растворах. Реакции ионного обмена. 26. Гидролиз солей. Степень гидролиза, константа гидролиза, факторы, влияющие на полноту протекания процесса. 24 27. Произведение растворимости. Условия выпадения и растворения осадка. 28. Окислительно-восстановительные реакции (ОВР). Понятие о степени окисления элементов. Окисление. Восстановление. Восстановитель. Окислитель. 29. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций электронно-ионным методом. Типы ОВР. 30. Взаимосвязь окислительно-восстановительных свойств элементов с положением элемента в Периодической системе элементов Д.И. Менделеева. 31. Механизм возникновения электродного потенциала на границе металлэлектролит. Влияние различных факторов на величину электродного потенциала. Уравнение Нернста. Измерение электродного потенциала. Ряд стандартных электродных потенциалов. 32. Химические источники электрической энергии. Гальванический элемент. Аккумулятор. Устройство и принцип работы гальванического элемента. Электрохимическая схема гальванического элемента. Э.Д.С. гальванического элемента. Химические и концентрационные гальванические элементы. 33. Электролиз расплавов. Электролиз водных растворов электролитов с инертным и активным анодом. 34. Понятие о коррозии металлов и способах антикоррозионной защиты. 35. Важнейшие классы органических соединений. Углеводороды. Кислородсодержащие органические соединения. 36. Реакции полимеризации и поликонденсации. Наиболее распространенные полимеры. Природные, искусственные и синтетические полимерные материалы. 37. Качественные реакции на катионы и анионы. 7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ а) основная литература 1. Глинка Н.Л. Общая химия.: Учеб. для студентов нехимических спец. вузов – М.: Интеграл-пресс, 2010. – 728 с. 2. Коровин Н.В. Общая химия: Учеб. для технических направлений и спец. вузов. – М.: Высшая школа, 2009. – 557 с.: ил. 3. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии: Учебное пособие для вузов. / Под ред. Рабиновича В.А. и Рубиной Х.М.. При участии Алексеевой Т.Е., Платуновой Н.Б., Рабиновича В.А., Рубиной Х.М., Хрипуновой Т.Е.. – М.: Интеграл-пресс, 2007. – 240 с. 4. Рыбальченко В.С. Лабораторный практикум по общей химии. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2006 г. б) дополнительная литература 25 1. Рыбальченко В.С., Болдырева О.Г. Техника лабораторных работ. Методы разделения и очистки веществ. Учебное пособие к лабораторному практикуму по общей химии. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2007 г. 2. Рыбальченко В.С., Болдырева О.Г. Важнейшие классы неорганических соединений. Учебное пособие к лабораторному практикуму по общей химии. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2007 г. 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Специализированные лаборатории по общей и неорганической химии должны иметь площади, соответствующие правилам техники безопасности и средствами индивидуальной защиты, укомплектованы необходимым лабораторным оборудованием и реактивами для проведения работ, предусмотренных учебным планом; дополнительно снабжены интерактивными досками комплексом мультимедийного оборудования для проведения лабораторных и практических занятий на современном уровне. В качестве вспомогательных лабораторных помещений необходимо наличие препараторской и склада для хранения часто используемых в лабораторном практикуме реактивов. Лекционные аудитории должны быть оборудованы для демонстрации эксперимента (иметь препараторскую, тягу, газифицированы) и также снабжены интерактивной доской и мультимедийным комплексом. При реализации программы по дисциплине «Общая химия» используются следующие образовательные технологии: - мультимедийный курс лекций (с использованием ПК и мультимедиа проектора); - лабораторные работы и практические занятия проводятся в специализированных лабораториях, снабженных необходимым оборудованием и химической посудой; для активизации процесса освоения приемов лабораторного эксперимента студенты кооперируются в группы по 2-3 человека, что позволяет коллективно обсуждать его результаты и формулировать выводы; - самостоятельная работа студентов включает решение задач расчетного характера, подготовку и завершение оформления лабораторных работ, подготовку к контрольным мероприятиям, посещение консультаций, изучение основного и дополнительного материала по учебникам и пособиям, работу на компьютере и в библиотеке, экзамену и т.п. 26 Программа составлена в соответствии в соответствии с требованиями Федерального образовательного стандарта высшего профессионального образования для подготовки бакалавров по направлению 151000 «ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ», с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по данному направлению. Автор: проф. Рыбальченко В.С. Заведующий кафедрой: чл.-корр. РАН, д.х.н., проф. Дедов А.Г. Программа одобрена на заседании УМК факультета инженерной механики РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина от_______________года, протокол №__________. Председатель учебно-методической комиссии факультета__________________________________ Начальник УМУ______________________________Макаров А.Д