САР под КП

САР под КП
(самостоятельная работа под контролем преподавателя)
Типичный недостаток первокурсников – отсутствие навыков самостоятельной работы
по усвоению знаний из различных источников и нежелание ею заниматься. Он усугубляется
слабыми предметными знаниями химии и неумением работать с учебной и справочной литературой и другими источниками информации. Студентов первого курса необходимо учить
учиться, совмещая процесс обучения самостоятельной работе с проработкой предметного
содержания дисциплины и контролем усвоения материала. Самостоятельная аудиторная работа под контролем преподавателя (по расписанию!) совмещает эти три функции учебного
процесса, решает эти три задачи одновременно.
Методика проведения занятий САР под КП следующая. В аудитории имеется запас
учебной и справочной литературы, а если это компьютерный класс, то на каждом рабочем
месте имеется выход в Интернет. Каждый студент получает индивидуальный билет с вопросами, задачами и упражнениями, порядок расположения которых соответствует логике развития и представлению темы или модуля в учебных пособиях и на лекции. Для того чтобы
выполнить задание и получить высокую оценку, студент вынужден последовательно прорабатывать описательно-теоретический материал, который усваивается и закрепляется в сознании решением задач и упражнений.
Функции преподавателя: он подсказывает, где можно найти необходимый материал и в
каком учебном пособии он излагается лучше, помогать разделить его на основной и второстепенный, быстро проверяет решения задач и объясняет причины ошибок, указывает на
возможность решения задачи другим, более экономным способом, обращает внимание на
внутрипредметные и межпредметные связи данной темы, на теоретическое и практическое
значение материала и т.д. Большая работа должна быть проведена предварительно по составлению заданий.
На высокую эффективность занятий этого типа ещё в середине прошлого столетия указывал один из лучших московских преподавателей того времени профессор МГУ А.П.
Минаков: «…Говоря о практических занятиях, подразумевают активную работу студентов, а
заставить их работать самостоятельно трудно. Вести практические занятия можно поразному: 1) только на доске, 2) только на столах, 3) смешанно: и так, и так. Самый активный
способ – ведение на столах» Далее он приводит слова Леонарда Эйлера: «Когда задачу решает другой, то всё ясно, а когда решаешь сам, то ничего не выходит», а затем продолжает:
«Это известно всем, поэтому основной упор надо делать на самостоятельное решение задач
студентами»
В 1986 году Министром высшего и среднего специального образования СССР был
назначен ректор Московского химико-технологического института (сейчас это Российский
химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева) Г.А. Ягодин, который в своей
программной статье писал: «Недостатки учебного процесса связаны, в первую очередь, с избыточной информативностью обучения, неудовлетворительной организацией самостоятельной работой студентов, преобладание в высшей школе пассивных форм обучения…В высшей школе господствует убеждение, что знания формируются во время прослушивания лекции, в то время как эффективное обучение должно быть построено на самостоятельном решении студентами конкретных задач под руководством преподавателя».
В той же статье автор рекомендует: «…Надо приложить все силы к тому, чтобы увеличить долю самостоятельной работы студента. То, чем свободно и творчески владеет любой
специалист, – результат личного труда, самостоятельной работы, поэтому необходимо, чтобы лабораторные работы студент проводил самостоятельно, расчеты выполнял самостоятельно, сам ошибался, сам находил и исправлял ошибки. Это даст ценнейший профессиональный и жизненный опыт…».
По его рекомендации в учебные планы в 1991 г. была включена, как отдельный вид занятий, самостоятельная аудиторная работа под контролем преподавателя. Но через 10 лет
эти занятия были отменены, что не улучшило качество подготовки наших специалистов. Руководители и преподаватели высших учебных заведений приходят к осознанию того, что
российская система образования, несмотря на её высокий авторитет, не является лучшей в
мире, поскольку позиции нашей страны в мировой экономике определяются, в основном, не
достижениями в области высших технологий, а природными ресурсами. Наши специалисты,
имея хорошую фундаментальную и общеинженерную подготовку, проигрывают западным в
практической инженерной деятельности, в готовности и умении эффективно решать проблемы
создания высоких наукоемких технологий и конкурентно способных материалов и изделий.
Десятилетний опыт нашей кафедры показал высокую эффективность самостоятельной
аудиторной работы студентов под контролем преподавателя, при наличии разнообразной
учебной литературы. Этому виду занятий отдают предпочтение студенты. Мы проводили
анкетирование студентов химических специальностей, предлагая указать в анкете наиболее
полезный для них вид занятий; по результатам анкетирования САР под КП занимает первое
место. На экзамене студенты демонстрируют более прочные и глубокие знания по проработанным на таких занятиях темам. Поэтому, если будет решён вопрос об увеличении времени
аудиторных занятий по фундаментальным дисциплинам на первом курсе, целесообразно
этот вид занятий включить в учебный план изучения химии.
Здесь приведены примеры вариантов заданий для самостоятельной аудиторной работы
студентов под контролем преподавателя. Задания имеются для предварительного (входного)
контроля, по темам «Строение атомов, периодический закон и периодическая система» и
«Химическая связь», для объединённого занятия «Строение вещества» и по темам «Закономерности химических реакций», «Концентрация растворов», «Образование и свойства растворов» и «Электрохимические процессы»
Строение атомов, периодический закон и периодическая система
1. Чему равен положительный заряд ядра атома?
1) Числу протонов в ядре
2) Атомной массе
3) Числу нейтронов в ядре
4) Числу Авогадро
2. Какое квантовое число определяет ориентацию электронного облака?
1) Главное
2) Орбитальное
3) Магнитное
4) Спиновое
3. Какой энергетический подуровень в атоме заполняется электронами после 5s-подуровня?
1) 6s
2) 5p
3) 4d
4) 4f
4. Какой набор квантовых чисел характеризует отмеченный электрон в атоме ванадия?
4s
3d
1) n = 4, l = 3, ml = 2, ms = 1/2
3) n = 3, l = 2, ml = 1, ms = 1/2
2) n = 3, l = 2, ml = 2, ms = 1/2
4) n = 3, l = 2, ml = 0, ms = 1/2
5. Сколько неспаренных электронов в атоме фосфора?
6. У какой группы частиц полные электронные формулы одинаковые?
1) Li, Na, K 2) Na, Mg, Al 3) Na+, Mg2+, Al3+ 4) F, Cl, Br
7. Чему равен атомный номер элемента в периодической системе, если его электронная формула имеет вид: 1s22s22p63s23p64s23d8?
8. К какому семейству химических элементов относится платина?
1) s
2) p
3) d
4) f
9. Какое свойство элемента соответствует, за редким исключением, номеру группы периодической системы, в которой он находится?
1) Заряд числа атома 2) Число образуемых химических соединений
2) Максимальная валентность 4) Число его изотопов в природе
10. Как называется характеристика атома, которая в периодах увеличивается, а в группах
уменьшается?
1) Радиус атома
2) Ионизационный потенциал
3) Атомный объем
4) Степень окисления в соединениях
Химическая связь
1. Как называется раздел химии, изучающий и объясняющий химическую связь?
1) Квантовая механика
2) Химическая кинетика
3) Квантовая химия
4) Квантовая термодинамика
2. В какой молекуле имеется тройная связь, образованная одной σ-связью и двумя π-связями?
1) NH3
2) O2
3) H2O
4) N2
3. Чему равен валентный угол в молекулах и ионах, образование которых сопровождается
sp3-гибридизацией, если все гибридные орбитали – связывающие?
1) 120о
2) 180о
3) 90о
4) 109,5о
4. Определите строение молекулы, центральный атом которой находится в состоянии sp3d2гибридизации, если две гибридные орбитали – не связывающие?
1) Октаэдр
2) Тетраэдр
3) Квадрат
5) Пирамида
5. Применяя метод МО, найдите диамагнитную частицу.
1) NO+
2) H2+
3) O2
4) F2+
6. Укажите молекулу с наиболее полярной ковалентной связью.
1) HF
2) HCl
3) HBr
4) HI
7. Как изменяется ионность связи в ряду LiCl – NaCl – KCl – RbCl?
1) Не изменяется
2) Уменьшается
3) Увеличивается
4) Имеет максимальное значение для NaCl
8. Какое свойство характерно только для веществ с металлической химической связью?
1) Твердость 2) Электропроводность 3) Вязкость 4) Теплоемкость
9. Между молекулами каких попарно взятых веществ возможна водородная связь?
1) H2 и O2
2) H2 и H2O 3) NH3 и HCl
4) H2SO4 и H2O
10. В каком веществе возможны одновременно ориентационное, индукционное и дисперсионное взаимодействия?
1) NH3
2) SF6
3) SiCl4
4) CH4
Строение вещества
1. Какая закономерность определяет максимальное число электронов на энергетических
уровнях и подуровнях в атоме?
1) Принцип наименьшей энергии
2) Принцип Паули
3) Правило Клечковского
4) Правило Хунда
2. Каким набором квантовых чисел характеризуется отмеченный электрон в атоме марганца?
4s
3d
1) n = 3, l = 2, ml = –2, ms = 1/2
3) n = 3, l = 2, ml = 2, ms = 1/2
2) n = 3, l = 2, ml = –1, ms = 1/2
4) n = 3, l = 2, ml = 1, ms = 1/2
3. У какой группы частиц электронные формулы одинаковые?
1) Na, Mg, Al 2) Na+, Mg2+, Al3+ 3) H, H, H+
4) F, Cl, Br
4. Как изменяются в периодах основно-кислотные свойства оксидов химических элементов?
1) Основные усиливаются, а кислотные ослабевают
2) Основные ослабевают, а кислотные усиливаются
3) Усиливаются и основные, и кислотные
4) Эти свойства не зависят от положения элементов в периодах
5. Каков состав высших оксидов химических элементов, формула валентных электронов которых ns2np3?
1) ЭО2
2) Э2О5
3) ЭО3
4) Э2О3
6. Треугольная форма молекулы трифторида бора с атомом бора в центре объясняется
1) Участием в связях трех р-орбиталей атома бора
2) Участием в связях трех гибридных орбиталей фтора
3) Участием в связях sp2-гибридных орбиталей бора
4) Участием в связях sp3-гибридных орбиталей бора
7. Какое строение имеет молекула, центральный атом который находится в состоянии sp3гибридизации, если одна гибридная орбиталь – не связывающая?
1) Линейное 2) Угловое 3) Пирамидальное 4) Тетраэдрическое
8. Применяя метод МО, найдите частицу, порядок cвязи в которой равен двум.
1) N2
2) H2
3) О2
4) CO
9. Укажите элемент, с которым водород образует наиболее полярную связь.
1) Азот
2) Бор
3) Литий
4) Сера
10. Чем объясняется образование металлической связи?
1) Перекрыванием атомных орбиталей
2) Делокализацией валентных электронов
3) Гибридизацией атомных орбиталей
4) Электростатическим взаимодействием ионов
11. За счёт межмолекулярной водородной связи существует
1) H2F2
2) B2H6
3) C6H6
4) H2O2
12. За счёт какого взаимодействия существует притяжение между молекулами азота?
1) Ориентационного
2) Индукционного
3) Дисперсионного
4) Всех перечисленных
Закономерности химических реакций
1. При взаимодействии 2,4 г магния с кислородом выделилось 60,2 кДж теплоты. Вычислите
стандартную энтальпию образования оксида магния, ответ (кДж/моль) приведите целым
числом.
2. Используя справочные значения стандартных энтальпий образования SO3(г), H2O(ж) и
H2SO4(ж), вычислите количество теплоты, которое выделяется при получении одной тонны
H2SO4. Ответ (кДж) приведите целым числом.
3. Не проводя расчётов, определите, как изменяется энтропия данной реакции и возможность
ее протекания в изолированной системе:
NH3(г) + HCl(г) = NH4Cl(г)
1) Sº  0, возможна
2) Sº  0, возможна
3) Sº  0, невозможна
4) Sº  0, невозможна
5) Реакция находится в состоянии химического равновесия
4. Для реакции восстановления Fe2O3 оксидом углерода (II)
Fe2O3(к) + 3CO(г) = 2Fe(к) + 3CO2(г)
вычислите энергию Гиббса при 1500 К. Ответ (кДж) приведите целым числом.
5. Во сколько раз увеличивается скорость простой реакции
2NO(г) + Cl2(г) = 2NОCl(г)
при повышении в 3 раза концентрации обоих реагентов одновременно?
6. Скорость реакции 2NO(г) + 2H2(г) = N2(г) + 2H2O(г) зависит от концентрации реагентов
так:
[NO]
0,012
0,012
0,002
0,004
[H2]
0,002
0,004
0,012
0,012
0,2
0,4
0,3
1,2

Запишите в бланк ответов кинетическое уравнение реакции.
7. Во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 50 градусов, если температурный коэффициент скорости реакции равен 3?
8. Константа скорости химической реакции при 395 С и 420 С равна 5,9·10–4 и 2,5·10–3, соответственно. Вычислите энергию активации этой реакции, ответ приведите в кДж/моль целым числом.
9. В состоянии равновесия обратимой реакции
N2(г) + 3H2(г)  2NH3(г)
концентрации азота, водорода и аммиака равны 3,2; 9,5 и 4 моль/л, соответственно. Вычислите константу равновесия реакции и исходную концентрацию водорода (моль/л) – оба ответа запишите в одну клетку через точку с запятой.
10. Для обратимой реакции
2H2(г) + CO2(г)  2H2O(г) + C(графит); H= –90,1 кДж
установите соответствие между внешним воздействием и его влиянием на смещение равновесия:
Внешние воздействия
Смещение равновесия
А)
Повышение температуры
1) В сторону продуктов
Б)
Увеличение давления
2) В сторону реагентов
В)
Повышение концентрации H2
3) Не смещается
Г)
Поглощение сорбентом CO2
Д)
Введение катализатора
В ответе приведите пять цифр без пробелов и запятых между ними.
Концентрация растворов
1. Приведены определения способов выражения концентрации растворов:
1) количество растворенного вещества в одном литре раствора;
2) количество растворенного вещества в одном кг растворителя;
3) количество эквивалентов растворенного вещества (моль-эк) в одном литре раствора;
4) отношение массы растворенного вещества к массе раствора;
5) масса растворенного вещества (г) в одном мл раствора;
6) отношение количества растворенного вещества к общему количеству компонентов
раствора.
Укажите определение молярной концентрации раствора.
2. В растворе серной кислоты объемом 0,5 л содержится 196 г H2SO4. Плотность раствора
1,225 г/мл. Вычислите массовую долю и молярную концентрацию H2SO4 в растворе.
3. В 5 л воды растворено 460 г глицерина C3H5(OH)3. Вычислите моляльность раствора.
4. К 300 г 20%-го раствора хлорида натрия прилили 400 мл воды и получили раствор с плотностью 1,063 г/мл. Для полученного раствора вычислите массовую долю и молярную концентрацию NaCl.
5. Из 400 г 10%-го раствора сульфата натрия выпарили 250 мл воды и получили раствор с
плотностью 1,22 г/мл. Для полученного раствора вычислите массовую долю и эквивалентную концентрацию Na2SO4.
6. К 200 г 20%-го раствора хлорида натрия прилили 400 г 5%-го раствора той же соли и получили раствор с плотностью 1,071 г/мл. Для полученного раствора вычислите массовую долю NaCl.
7. Смешали 200 г 30%-й азотной кислоты с 300 г 20%-го раствора этой же кислоты. Вычислите моляльность полученного раствора.
8. Раствор объёмом 500 мл, содержащий 14 г гидроксида калия, нейтрализовали 2 М раствором соляной кислоты. Определите объем соляной кислоты (мл), израсходованный на нейтрализацию.
Образование и свойства растворов
1. Коэффициент растворимости хлорида аммония при 0 С и 100 С равен 29,4 и 78,6.
Вычислите массу NH4Cl, которая растворяется в 5 л воды при 100 С и кристаллизуется при
охлаждении раствора до 0 С.
2. В 200 мл воды растворено 16 г гидроксида натрия. Энтальпия растворения гидроксида
натрия равна –42 кДж/моль, удельная теплоёмкость полученного раствора равна 4,2
Дж/(г∙К). Определите, на сколько градусов повысилась температура при растворении.
3. Произведение растворимости сульфата бария равно 1,1∙10–10. Вычислите: 1) молярную
концентрацию BaSO4 в насыщенном растворе; 2) в каком объеме воды растворяется 1 г
BaSO4.
4. Приготовлен 50%-й водный раствор этанола С2Н5ОН. Криоскопическая константа воды равна 1,858. Вычислите моляльность раствора и температуру его кристаллизации.
5. В 200 мл воды растворено 22,5 г неэлектролита. Раствор закипает при 100,645 С.
Эбуллиоскопическая константа воды равна 0,516. Вычислите молекулярную массу неэлектролита.
6. Плотность 12%-го раствора глюкозы С6Н12О6 при 25 С равна 1046 кг/м3. Давление
насыщенного пара воды при этой температуре 3170 Па. Вычислите осмотическое давление
раствора и давление пара над раствором.
7. Напишите схемы электролитической диссоциации хлорида кальция, ортофосфорной
кислоты и дигидрофосфата натрия. Ионы, образующиеся при диссоциации дигидрофосфата
натрия, расположите в ряд по увеличению концентрации.
8. Напишите схемы электролитической диссоциации сероводородной кислоты и гидроксида аммония, выражения для констант диссоциации и их справочные численные значения.
9. Вычислите рН 0,001 М растворов азотной кислоты, гидроксида натрия и серной кислоты. Диссоциацию серной кислоты можно считать полной не только по первой, но и по второй ступени.
10. Константа диссоциации азотистой кислоты равна 6,9∙10–4, молярная концентрация её
раствора 0,01 М. Вычислите степень электролитической диссоциации кислоты и рН раствора.
Электрохимические процессы
1. В каком ответе все металлы вытесняют: а) водород из раствора соляной кислоты; б) медь
из раствора её соли?
1) Mg, Cd, Hg 2) Mg, Zn, Fe 3) Ca, Ni, Cu
4) Bi, Ag, Au
2. По уравнению Нернста вычислите электродные потенциалы меди и цинка в 0,01 М растворах своих солей при 25 ºС.
3. Укажите неверно составленyю схему гальванического элемента:
1) Mn | Mn2+ || Cu2+ | Cu
2) Mg | Mg2+ || Zn2+ | Zn
3) Ag | Ag+ || Cd2+ | Cd
4. Для серебряно-магниевого гальванического элемента определите ЭДС при стандартных
условиях и при концентрациях катионов магния и серебра в растворах солей 0,1 М (Т = 25 ºС).
5. Опишите электролиз водного раствора хлорида калия.
6. Опишите электролиз водного раствора нитрата меди в электролизёре с инертным анодом.
7. Электролиз раствора сульфата меди (II) с инертным анодом проводился 40 мин при силе
тока 120 А. Определите массу полученной меди при условии, что её выход составил 100 %.
8. Электролиз раствора хлорида никеля (II) в электролизере с инертным анодом проводился 5
ч при силе тока 20 А, выход по току составил 95 %. Определите массу вещества, выделившегося на катоде.
9. За 2 ч электролиза раствора хлорида кальция на катоде выделился водород объёмом 112 л
(н.у.). Определите силу тока в электролизёре.
10. Опишите катодный и анодный процессы при электрохимической коррозии оцинкованного железа в кислотной среде.