Практические занятия (семинары)

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
Утверждаю
_____________________________
Руководитель ООП по
направлению 150400
профессор Сизяков В.М.
___________________________
Зав. кафедрой
общей и физической химии
профессор Чиркст Д.Э.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ХИМИЯ»
Направление подготовки: 150400 «Металлургия»
Профиль подготовки: «Металлургия цветных металлов»
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Составитель: проф. Чиркст Д.Э.
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1. Цели и задачи дисциплины: расширение и углубление знаний в области химии в
качестве естественнонаучной дисциплины, совершенно необходимых для последующего
логического перехода к изучению цикла профессиональных дисциплин по направлению
150400 «Металлургия». В результате изучения теоретического курса и прохождения
лабораторного практикума по химии задачей дисциплины является получение студентом
необходимого объема знаний в области химии, научиться применять эти знания для решения
практических задач.
2. Место дисциплины в структуре ООП: дисциплина «Химия» относится к циклу
математических и естественнонаучных дисциплин и входит в его базовую часть. Для
изучения дисциплины студент должен обладать знаниями по предмету «Химия»,
устанавливаемыми ФГОС для среднего (полного) образования. Дисциплина является
предшествующей для изучения последующих дисциплин
цикла Б.2 (математические и естественнонаучные дисциплины): Физическая химия (3 и 4-й
семестры), Коррозия и защита металлов (4-й семестр), Методы контроля и анализа веществ
(5-й семестр), Экология (6-й семестр), Экологические проблемы металлургического
производства (7-й семестр),
цикла Б.3 (профессиональный цикл): Основы обогащения руд (3-й семестр),
Материаловедение и технология конструкционных материалов (4-й семестр), Очистка газов
в металлургии (4-й семестр), Металлургические технологии производства и обработки
материалов (5-й семестр), Теория электрометаллургических процессов (5-й семестр), Теория
пирометаллургических процессов (5-й семестр), Теория гидрометаллургических процессов
(6-й семестр), Металлургия тяжелых цветных металлов (6, 7-й семестры), Металлургия
легких металлов (6, 7-й семестры), Безопасность жизнедеятельности (7-й семестр),
Переработка шлаков и медных шламов (7-й семестр), Переработка нефелиновых шламов (7-й
семестр), Металлургия редких металлов (8-й семестр), Металлургия благородных металлов
(8-й семестр).
.3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
общекультурных компетенций:
использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной
деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического
и экспериментального исследования (ОК-6);
владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки
информации (ОК-10);
использовать компьютер как средство управления информацией (ОК-11);
работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-12);
оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ОК-13).
профессиональных компетенций
уметь использовать фундаментальные общеинженерные знания (ПК-1);
уметь сочетать теорию и практику для решения инженерных задач (ПК-4);
иметь способности к анализу и синтезу (ПК-18);
уметь выбирать методы исследования, планировать и проводить необходимые
эксперименты, интерпретировать результаты и делать выводы (ПК-19);
уметь использовать физико-математический аппарат для решения задач, возникающих в
ходе профессиональной деятельности (ПК-20);
уметь использовать основные понятия, законы и модели термодинамики, химической
кинетики, переноса тепла и массы (ПК-21);
уметь выбирать и применять соответствующие методы моделирования физических,
химических и технологических процессов (ПК-22).
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать: строение атома, химические элементы и их соединения, общие закономерности
протекания химических реакций, природу химических реакций, используемых в
металлургических производствах.
Уметь: осуществлять корректное математическое описание физических и химических явлений
технологических процессов; применять современное физическое оборудование и приборы при
решении практических задач; прогнозировать и определять свойства соединений и
направления химических реакций
Владеть: основными химическими расчетами металлургических процессов.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц.
Всего
часов
Вид учебной работы
Семестры
1
2
140
68
72
Лекции
70
34
36
Практические занятия (ПЗ)
35
17
18
Лабораторные работы (ЛР)
35
17
18
Самостоятельная работа (всего)
76
38
38
Другие виды самостоятельной работы
76
38
38
Выполнение домашнего задания
12
6
6
Подготовка к контрольной работе
12
6
6
Подготовка к лабораторным работам
16
8
8
Оформление лабораторных работ
16
8
8
Подготовка к практическим занятиям
20
10
10
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
72
36
36
Общая трудоемкость
288
142
146
8
4
4
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Семинары (С)
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
час
зач. ед.
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№
п/п
1.
Наименование раздела
дисциплины
Строение вещества
2.
Комплексные
соединения
3.
Окислительновосстановительные
реакции
4.
Общие закономерности
химических процессов.
5.
Введение в
термодинамику
химических реакций
6.
Скорость
реакций,
равновесие
7.
Растворы
8.
Равновесия в растворах
электролитов
9.
Химия элементов групп
периодической системы
химических
химическое
Содержание раздела
Принцип неопределенностей Гейзенберга. Уравнение
Шредингера. Квантовые числа электронов. Заполнение
орбиталей в многоэлектронном атоме. Периодичность
изменения свойств элементов. Энергия кристаллической
решетки. Метод валентных связей. Теория гибридизации.
Понятие
о
методе
молекулярных
орбиталей.
Межмолекулярное взаимодействие.
Комплексные соединения, их строение, номенклатура,
классификация и практическое значение. Теория
кристаллического поля, спектральные и магнитные
свойства комплексных соединений.
Степень окисления элементов. Типы окислителей и
восстановителей. Составление уравнений методом ионноэлектронного баланса. Окислительные свойства марганца
(VII) и хрома (VI). Понятие о коррозии металлов.
Стехиометрические законы. Гомогенные и гетерогенные
химические системы. Основные типы химических
реакций.
Первое начало термодинамики. Законы Гесса и Кирхгофа.
Вычисление теплового эффекта химической реакции при
любых температурах. Второе начало термодинамики.
Понятие об энтропии и других термодинамических
функциях состояния системы. Определение направления
протекания самопроизвольных процессов.
Понятие о скорости химической реакции. Зависимость
скорости реакции от концентрации реагентов. Закон
действующих масс. Константа скорости, порядок
реакции. Реакции обратимые и необратимые. Химическое
равновесие. Константа равновесия. Влияние внешних
факторов на равновесие, правило Ле-Шателье.
Образование, строение и классификация растворов.
Способы
выражения
концентрации
растворов.
Коллигативные (термодинамические) свойства растворов.
Теория электролитической диссоциации. Сильные и
слабые электролиты, константа и степень диссоциации.
Закон разведения Оствальда. Водородный показатель.
Расчет рН в растворах сильных кислот и щелочей, при
разведении и смешивании растворов. Равновесия в
растворах слабых электролитов. Гидролиз солей. Расчет
рН в растворах гидролизующихся солей. Буферные
растворы: типы, механизм буферного действия, расчет
рН. Равновесие в насыщенных растворах. Произведение
растворимости. Условия образования и растворения
осадков.
Расчет
растворимости.
Растворимость
гидроксидов, рН гидратообразования.
Химия элементов главных подгрупп периодической
системы. Нахождение в природе, сырьевые ресурсы.
Обогащение руд. Получение, свойства и практическое
значение элементов и их основных соединений,
использование для очистки сточных вод и газовых
выбросов. Химия переходных металлов и их соединений.
Описание химизма основных технологических процессов
получения черных и цветных металлов. Химия
лантаноидов и актиноидов.
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№
п/п
Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин
№ № разделов данной дисциплины, необходимых для
изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1.
Физическая химия
+
+
+
+
+
+
+
+
+
2.
Коррозия и защита
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Методы контроля и
анализа веществ
Экология
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Экологические проблемы
металлургического
производства
Основы обогащения руд
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Материаловедение и
технология
конструкционных
материалов
Очистка газов в
металлургии
Металлургические
технологии производства
и обработки материалов
Теория
электрометаллургических
процессов
Теория
пирометаллургических
процессов
Теория
гидрометаллургических
процессов
Металлургия тяжелых
цветных металлов
Металлургия легких
металлов
Безопасность
жизнедеятельности
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
металлов
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Переработка шлаков и
медных шламов
Переработка
нефелиновых шламов
Металлургия редких
металлов
Металлургия
благородных металлов
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Семин
СРС
6
Всего
час.
14
2
8
12
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
Наименование раздела дисциплины
п/п
Лекц. Практ. Лаб.
зан.
зан.
1.
Строение вещества
8
2.
Комплексные соединения
2
3.
Окислительно-восстановительные
реакции
2
6
2
8
18
4.
Общие закономерности химических
процессов.
Введение в термодинамику
химических реакций
4
6
2
6
18
4
4
6
14
6.
Скорость
химических
химическое равновесие
4
3
2
8
17
7.
Растворы
10
6
2
8
26
8.
Равновесия в растворах электролитов
16
10
7
10
43
9.
Химия элементов групп
периодической системы
20
18
16
54
35
76
216
5.
Итого
реакций,
70
35
6. Лабораторный практикум
№
п/п
№ раздела
дисциплины
Наименование лабораторных работ
Трудоемкость
(час.)
2
1.
2
Исследование свойств комплексных соединений
2.
3
2
3.
4
Исследование окислительно-восстановительных
реакций
Определение химического эквивалента металла
4.
6
3
5.
7
6.
8
Исследование кинетики химических реакций и
химического равновесия
Приготовление раствора и определение его
концентрации
Исследование реакций в растворах электролитов
7.
8
Исследование гидролиза солей
2
8.
8
Исследование растворимости малорастворимого
вещества
2
2
2
2
9.
9
Свойства неметаллов
2
10.
9
Свойства металлов главных подгрупп
2
11.
9
Свойства металлов побочных подгрупп
2
12.
9
Качественные реакции катионов
2
13.
9
Систематический качественный анализ катионов
6
14.
9
2
15.
9
Титрование катионов цветных металлов
трилонометрическим методом
Окислительно-восстановительное титрование катионов
железа и меди
Итого
2
35
Практические занятия (семинары)
Для подготовки к практическим занятиям рекомендуется ознакомиться с материалом
соответствующего практического занятия по конспектам лекций, учебникам и учебным
пособиям. Целью практических занятий ставится приобретение навыков выполнения
основных химических расчетов. На практические занятия следует приносить конспекты
лекций, задачник, средства вычислительной техники.
Темы практических занятий
№
№ раздела
Тематика практических занятий (семинаров)
п/п дисциплины
Трудоемкость
(час.)
6
1.
3
2.
4
3.
4
Составление уравнений окислительновосстановительных реакций
Номенклатура и свойства классов химических
соединений
Расчеты по химическим формулам
4.
4
Расчеты по уравнениям химических реакций
2
5.
5
Вычисление тепловых эффектов химических реакций
4
6.
6
Расчет равновесного состава
3
7.
7
Способы выражения концентрации растворов
2
8.
7
Расчеты приготовления раствора
2
9.
7
Коллигативные свойства растворов
2
10.
8
Расчет рН в растворах кислот и оснований
2
11.
8
Расчет рН в растворах гидролизующихся солей
2
12.
8
Расчет рН в буферных растворах
2
13.
8
Расчет растворимости и рН гидратообразования
4
Итого
2
2
35
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)_______ не предусмотрено учебным
планом и основной образовательной программой ___________________________________
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
1. Дибров И.А. Неорганическая химия. - СПб.: Изд-во «Лань», 2001.
2. Общая химия. Сборник задач. - СПб.: Изд-во СПГГИ, 2006.
3. Общая химия. Лабораторный практикум. - СПб: Изд-во СПГГИ, 2009.
4. Чиркст Д.Э., Черемисина О.В., Иванов И.И., Кужаева А.А., Чистяков А.А., Сулимова
М.А., Литвинова Т.Е. Аналитическая химия. Качественный анализ. Методические указания к
лабораторным работам. СПб. СПГГИ. 2010 г.
5. Чиркст Д.Э., Черемисина О.В., Иванов И.И., Чистяков А.А., Лобачева О.Л., Литвинова
Т.Е. Аналитическая химия. Количественный анализ. Методические указания к лабораторным
работам. СПб. СПГГИ. 2010.
б) дополнительная литература
1. Гольбрайх З.Е. Сборник задач и упражнений по химии. - М.: Высшая школа, 1997.
2. Дибров И.А., Чиркст Д.Э., Литвинова Т.Е., Дубровская Н.Я. Неорганическая химия.
Растворы. Сборник задач. - СПб: Изд-во СПГГИ, 2001.
3.
Краткий
справочник
физико-химических
величин.
Ред.
Равдель А.А.,
Пономарева А.М. Издание 7. - СПб: Иван Федоров, 2003.
4. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. - М.: Химия, 1993.
5. Дибров И.А. Общая и физическая химия. Часть 1. Строение вещества и периодический
закон. Часть 2. Периодичность изменения основных химических свойств элементов. - СПб:
Изд-во СПГГИ, 1994.
6. Суворов А.В., Никольский А.Б. Общая химия. - СПб: Химия, 1997.
7. Девяткин П.Н., Дубровская Н.Я., Иванов И.И., Липин А.Б. Неорганическая химия:
методические указания. СПб.: СПГГИ. 2004.
в) программное обеспечение
программа химических расчетов HSC производства компании Outotec
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
http://www.chem.msu.su/cgi-bin/tkv.pl
http://www.twirpx.com
http://www.sciteclibrary.ru/
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Лаборатория общей и неорганической химии, лаборатория физической химии, лаборатория
прикладной химии, компьютерные классы, специализированная аудитория 3532.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Преподавание дисциплины основано на организации внутри дисциплины и
междисциплинарных
образовательных
модулей,
представляющих
совокупность
теоретических представлений и практических навыков по каждой дидактический единице во
взаимосвязи с последующими и смежными дисциплинами, целью которых является
приобретение студентом компетенций, знаний и умений, установленных ФГОС ВПО для
направления 150400 «Металлургия»
Текущий контроль успеваемости и промежуточная аттестация является совокупностью
данных по успешности выполнения студентом требований ФГОС ВПО, учебного плана,
примерной учебной программы (посещение теоретических и лабораторных занятий,
своевременное выполнение лабораторного практикума, заданий по самостоятельной работе).
Разработчик:
кафедра ОФХ
профессор
Чиркст Д.Э.