Физическая химия - Учебно

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал ТЮМГУ в г.Тобольске
Естественнонаучный факультет
Кафедра химии, безопасности жизнедеятельности и МП
УТВЕРЖДАЮ
Директор
______________ ____________
подпись
ФИО
«___» __________ 2014 г.
Рабочая программа дисциплины
«ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»
Код и направление подготовки
050100.62 - Педагогическое образование
Профиль подготовки
Биология, химия
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
Очная
Тобольск
2014
Содержание
1. Цели и задачи освоения дисциплины………………………………………………… …….3
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО………………………………………………....3
3. Требования к результатам освоения дисциплины ……………………………………….... 3
4. Структура и содержание дисциплины…………………………..………………………….. 4
4.1. Структура дисциплины ……………………………………………………………….… 4
4.2. Содержание разделов дисциплины …………………………………………………..… 5
5. Образовательные технологии ………………………………………….………………….....6
6. Самостоятельная работа студентов…………………………………………….…….……...7
7. Компетентностно-ориентированные оценочные средства………………..……..................7
7.1. Оценочные средства диагностирующего контроля …………………………………… 7
7.2. Оценочные средства текущего контроля:
модульно-рейтинговая технология оценивания работы студентов…….…………..……...8
7.3. Оценочные средства промежуточной аттестации ………………………………….... 15
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины …….………….…18
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины ………………………………….... 18
10.Методические
указания
для
обучающихся
по
освоению
дисциплины(модуля)…………………………………………………………………………..
Цели и задачи освоения дисциплины
Цели освоения дисциплины:
 подготовка студентов к профессиональной, культурно-просветительской, научноисследовательской деятельности;
 формирование и развитие профессиональных компетенций на основе изучения
основных разделов физической химии.
Задачи дисциплины:
 изучить основные понятия и положения физической химии в соответствии с
образовательной программой: строение вещества; законы физики применительно к
химическим процессам;
термодинамические, электрические
процессы,
происходящие в химических системах; химическая кинетика и каталитические
процессы;
 развить профессиональные умения: анализировать предложенный материал;
моделировать физико-химический эксперимент; использовать различные
современные технические и электронное средства обучения;
 воспитывать современное преставление о картине мира, что важно в дальнейшей
профессиональной деятельности студентов.
1. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
«Физическая химия» включена в профессиональный 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», «Химия» и «Естественнонаучная картина мира».
3. Требования к результатам освоения дисциплины
3.1. Компетенции
дисциплины:
обучающегося,
формируемые
в
результате
освоения
общекультурные (ОК):
готовностью к взаимодействию с коллегами, к работе в коллективе (ОК-7);
в области педагогической деятельности (ПК):
способностью использовать возможности образовательной среды для
формирования универсальных видов учебной деятельности и обеспечения качества
учебно-воспитательного процесса (ПК-5);
способностью использовать в учебно-воспитательной деятельности основные
методы научного исследования (ПК-13).




3.2. В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
знать:
знать характеристику строения вещества; законы физики применительно к
химическим процессам;
знать характеристику химической кинетики и каталитических процессов;
знать характеристику термодинамических, электрических
процессов,
происходящих в химических системах;
знать теоретические основы физико-химических методов изучения химических
процессов.









уметь:
уметь работать с измерительными приборами, используя физико-химические
методы анализа;
уметь анализировать графики, диаграммы, рисунки, делать выводы
соответствующих исследований по физической химии;
уметь самостоятельно применять полученные навыки и знания при написании
дипломных и курсовых работ, рефератов; овладеть основными понятиями
курса физической химии и уметь их применять при объяснении теоретического
материала (содержание теории отражено в программе);
уметь определять по графикам, диаграммам различные критерии характеристик
состояния вещества и уметь анализировать, предсказывать направление
химических процессов.
владеть:
основными методами математической обработки информации;
навыками работы с программными средствами общего и профессионального
назначения;
навыками лабораторной работы с химическими реактивами и приборами для
физико-химического анализа;
навыками самостоятельной, исследовательской деятельности;
навыками активизации творческих способностей.
4. Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 7 зачетных единиц (252 часа).
4.1. Структура дисциплины
Таблица 1
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Наименование раздела
дисциплины
Семестр
Предмет и задачи курса
физической химии.
Строение и свойства
молекул
Основы химической
термодинамики
Химическое равновесие в
реальных системах
Фазовые равновесия
Термодинамика
растворов
Электрохимия. Растворы
электролитов
Химическая кинетика
Катализ
Экзамен
Итого
252
6
6
6
6
6
6
6
6
6
Виды учебной работы
(в академических часах)
аудиторные занятия
СРС
ЛК
ПЗ
ЛБ
2
-
5
4
4
5
10
20
10
2
6
10
4
6
10
2
4
10
4
4
10
4
2
6
4
32
32
10
10
36
116
4.2. Содержание дисциплины
№
1
2
Таблица 2
Наименование раздела
дисциплины
Предмет и задачи курса
физической химии.
Строение и свойства
молекул
Содержание раздела
(дидактические единицы)
Тема1 «Физическая химия, как теоретическая основа
современной химии и химической технологии»
Тема2 «Строение и свойства молекул. Межмолекулярное
взаимодействие. Современная теория химического
строения молекул»
Тема3 «Спектральные методы исследования строения и
энергетических состояний молекул»
3
Основы химической
термодинамики
Тема4 «Первое начало термодинамики. Изобарный,
изотермический, изохорный, адиабатический процессы в
химии. Термохимия. Тепловые эффекты химических
процессов в изобарных и изохорных условиях. Закон
Гесса. Энтальпия и ее изменения при химических
реакциях. Способы расчета изменения энтальпии и
тепловых эффектов в химических реакциях.
Тема5
«Второе
начало
термодинамики»
Термодинамическая
вероятность
состояния.
Термодинамика обратимых и необратимых процессов.
Понятие об энтропии. Энтропия обратимых и
необратимых процессов. Изменения энтропии в
химических реакциях. Статистическая трактовка
энтропии. Абсолютная энтропия. Постулат Планка.
Тема6 «Теплоемкость. Зависимость теплового эффекта,
теплоемкости от температуры»
Уравнение
Кирхгофа.
интерполяционные уравнения.
Аналитические
Термодинамические
потенциалы.
самопроизвольности процессов.
и
Критерии
Способы расчета изобарно-изотермических и изохорноизотермических потенциалов. Химический потенциал.
Активность,
фугитивность.
Основные
законы
термодинамики в природе, обществе, жизни.
4
5
Химическое равновесие в
реальных системах
Фазовые равновесия
Тема7 «Максимальная константа равновесия химической
реакции. Смещение химического равновесия при
изменении внешних условий проведения реакций
(давление, температура)»
Тема8
«Уравнения изобары, изохоры, изотермы
химических реакций. Определение констант равновесия
химических реакций»
Тема9 «Характеристика фазового равновесия»
Основные правила и понятия. Правило фаз Гиббса.
Уравнение
Клапейрона–Клаузиуса.
Диаграммы
однокомпонентных систем. Диаграмма состояния воды.
Моно- и энантиотропные фазовые переходы.
Тема10 «Диаграммы
систем»
состояния
двухкомпонентных
Термический анализ. Системы с эвтектикой. Системы
конгруэнтно
и
инконгруэнтно
плавящимися
химическими соединениями. Системы с твердыми
растворами. Системы с ограниченной растворимостью в
жидкой фазе.
Тема11 «Диаграммы трехкомпонентных систем»
Трехкомпонентные жидкие системы. Трехкомпонентные
системы с тройной эвтектикой.
6
Термодинамика растворов
Тема 12 «Общие свойства растворов»
Растворы идеальные и реальные. Свойства растворов.
Давление насыщенного пара над разбавленным
раствором. Законы Рауля и Генри.
Химические потенциалы и стандартные состояния
компонентов растворов.
7
Электрохимия. Растворы
электролитов
Температура замерзания растворов. Криоскопия.
Температура кипения. Эбуллиоскопия. Осмотическое
давление. Термодинамика жидких
летучих смесей.
Законы Коновалова.
Тема13«Свойства растворов электролитов»
Отступление от закона Рауля и Вант Гоффа в растворах
электролитов.
Теория
сильных
электролитов.
Электропроводность растворов. Скорость движения
ионов, активность, ионная сила, подвижность и числа
переноса
ионов.
Удельная
и
эквивалентная
электропроводность растворов.
Тема14 «Электрохимическая система»
Двойной
электрический
слой.
Возникновение
электродного потенциала. Стандартный электродный
потенциал. Ряд напряжений. Диффузионный потенциал.
Типы гальванических цепей.
8
Химическая кинетика
Тема15 «Классификация электродов. Измерение ЭДС
гальванических элементов»
Уравнение Нернста. Термодинамика электрохимических
систем. Электролиз. Законы Фарадея. Выход по току.
Химические
источники
тока.
Промышленное
применение электрохимии. Очистка и опреснение воды
электролизом. Очистка воздуха - метод газовой
электрохимии. Электролиз и определение
степени
загрязнения почвы, воды, воздуха. Биоэлектрохимия.
Тема16 «Классификация химических реакций. Скорость
химической реакции и методы ее определения»
Основные понятия. Зависимость скорости реакции от
различных факторов. Зависимость скорости гомогенной
химической реакции от концентрации реагирующих
веществ. Порядок реакции. Способы определения
порядка реакции и константы скорости химической
реакции. Реакция с целочисленным порядком.
Тема17 «Зависимость скорости реакции от температуры»
Уравнение
Аррениуса.
Уравнение
Вант-Гоффа.
Определение энергии активации. Кинетика цепных и
фотохимических реакций. Влияние температуры на
скорость биохимических процессов и на эффективность
технологических процессов.
Катализ
9
Тема18«Катализаторы»
Механизм действия катализатора. Теории, объясняющие
действие катализаторов. Свойства катализаторов.
Гетерогенный и гомогенный катализ.
Каталитическая селективность и активность» Адсорбция
на поверхности катализатора. Промотирование и
отравление катализаторов. Ферменты – естественные
катализаторы.
5. Образовательные технологии
Таблица 3
№
№
занятия раздела
1
2
3
1
2
2
Тема занятия
Виды
образовательных
технологий
Лекциявизуализация
Тема1
«Физическая
химия,
как
теоретическая
основа
современной
химии и химической технологии»
Тема2 «Строение и свойства молекул. ЛекцииМежмолекулярное
взаимодействие. визуализация
Современная
теория
химического
строения молекул»
Лабораторные
работы
Тема3
«Спектральные
методы Лекцииисследования
строения
и визуализация
энергетических состояний молекул»
Лабораторные
работы
Колво
часов
2
2
2
2
2
4
5
3
3
Тема4 «Первое начало термодинамики.
Изобарный,
изотермический,
изохорный, адиабатический процессы в Лекция-беседа
химии. Термохимия. Тепловые эффекты
химических процессов в изобарных и
изохорных условиях. Закон Гесса.
Энтальпия и ее изменения при
химических реакциях. Способы расчета Лабораторные
изменения энтальпии и тепловых работы
эффектов в химических реакциях.
2
4
Тема5 «Второе начало термодинамики»
Термодинамическая
вероятность
состояния. Термодинамика обратимых и Лекция-беседа
необратимых процессов.
2
Понятие
об
энтропии.
Энтропия
обратимых и необратимых процессов.
Изменения энтропии в химических
реакциях. Статистическая трактовка Лабораторные
энтропии.
Абсолютная
энтропия. работы
Постулат Планка.
2
Тема6 «Теплоемкость. Зависимость
теплового эффекта, теплоемкости от
температуры»
2
Уравнение Кирхгофа. Аналитические и
Лекция-беседа
интерполяционные уравнения.
6
7
8
3
4
4
Термодинамические
потенциалы.
Критерии
самопроизвольности
процессов.
Способы
расчета
изобарноизотермических
и
изохорноизотермических
потенциалов.
Химический потенциал. Активность,
фугитивность.
Основные
законы
термодинамики в природе, обществе,
жизни.
Тема7
«Максимальная
константа
равновесия
химической
реакции.
Смещение химического равновесия при
изменении внешних условий проведения
реакций (давление, температура)»
2
Лабораторные
работы
Лекция-беседа
Лабораторные
работы
Тема8 «Уравнения изобары, изохоры,
изотермы
химических
реакций. Лекция-беседа
Определение
констант
равновесия
химических реакций»
Лабораторные
работы
2
4
2
2
Тема9
«Характеристика
равновесия»
9
3
Лекция-беседа
2
Основные правила и понятия. Правило
фаз Гиббса. Уравнение Клапейрона–
Клаузиуса.
Диаграммы
однокомпонентных систем. Диаграмма Лабораторные
состояния
воды.
Монои работы
энантиотропные фазовые переходы.
6
Тема10
«Диаграммы
двухкомпонентных систем»
10
фазового
состояния
Лекция-беседа
2
Термический
анализ.
Системы
с
эвтектикой. Системы конгруэнтно и
инконгруэнтно
плавящимися
химическими соединениями. Системы с Лабораторные
твердыми растворами. Системы с работы
ограниченной растворимостью в жидкой
фазе.
4
Тема11 «Диаграммы трехкомпонентных
систем»
Лекция-беседа
2
Трехкомпонентные жидкие системы.
Трехкомпонентные системы с тройной Лабораторные
работы
эвтектикой.
Тема 12 «Общие свойства растворов»
Растворы идеальные и реальные. Лекция-беседа
11
Свойства
растворов.
Давление
насыщенного пара над разбавленным
раствором. Законы Рауля и Генри.
12
3
Лабораторные
Химические потенциалы и стандартные работы
состояния компонентов растворов.
4
2
2
Температура замерзания растворов.
Криоскопия. Температура кипения.
Эбуллиоскопия.
Осмотическое
давление.
Термодинамика
жидких
летучих смесей. Законы Коновалова.
Тема13«Свойства
электролитов»
13
3
растворов
2
Лекция-беседа
Отступление от закона Рауля и Вант
Гоффа в растворах электролитов. Теория
сильных
электролитов.
Электропроводность
растворов. Лабораторные
Скорость движения ионов, активность, работы
ионная сила, подвижность и числа
переноса
ионов.
Удельная
и
эквивалентная
электропроводность
растворов.
Тема14 «Электрохимическая система»
Двойной
электрический
слой.
Возникновение
электродного
потенциала. Стандартный электродный
потенциал.
Ряд
напряжений.
Диффузионный
потенциал.
Типы
2
14
15
7
7
Тема14 «Электрохимическая система»
Двойной
электрический
слой.
Возникновение
электродного
потенциала. Стандартный электродный
потенциал.
Ряд
напряжений.
Диффузионный
потенциал.
Типы
гальванических цепей.
Тема15
«Классификация электродов.
Измерение
ЭДС
гальванических
элементов»
Уравнение Нернста. Термодинамика
электрохимических систем. Электролиз.
Законы Фарадея. Выход по току.
Химические
источники
тока.
Промышленное
применение
электрохимии. Очистка и опреснение
воды электролизом. воды, воздуха.
Биоэлектрохимия.
Лекция-беседа
2
Лабораторные
работы
2
Лекциявизуализация
2
4
Лабораторные
работы
Тема16 «Классификация химических
реакций. Скорость химической реакции Лекция-беседа
и методы ее определения»
16
8
Основные
понятия.
Зависимость
скорости
реакции
от
различных
факторов.
Зависимость
скорости Лабораторные
гомогенной химической реакции от работы
концентрации реагирующих веществ.
Порядок реакции. Способы определения
порядка реакции и константы скорости
химической
реакции.
Реакция
с
целочисленным порядком.
Тема17 «Зависимость скорости реакции Лекция-беседа
от температуры»
17
8
Уравнение Аррениуса. Уравнение ВантГоффа. Определение энергии активации.
Кинетика цепных и фотохимических Лабораторные
реакций. Влияние температуры на работы
скорость биохимических процессов и на
эффективность
технологических
процессов.
2
4
2
4
Тема18«Катализаторы»
Механизм
действия
катализатора.
Теории,
объясняющие
действие Лекция-беседа
катализаторов. Свойства катализаторов.
Гетерогенный и гомогенный катализ.
18
9
2
Каталитическая
селективность
и Лабораторные
активность» Адсорбция на поверхности работы
катализатора.
Промотирование
и
отравление катализаторов. Ферменты –
естественные катализаторы.
4
6. Самостоятельная работа студентов
Таблица 4
№
1
2
3
4
Наименование
раздела дисциплины
Раздел 1.
Предмет и задачи
курса физической
химии.
Раздел2.
Строение и свойства
молекул
Раздел3.
Основы химической
термодинамики
Раздел4.
Химическое
равновесие в
реальных системах
Раздел 5
Фазовые равновесия
Вид самостоятельной работы
Составьте хронологическую таблицу:
«История развития физической химии».
1.Выполнить
индивидуальные
домашние задачи и упражнения на тему:
«Электронное
строение
атома.
Химическая связь и ее виды»
2. Выполнить индивидуальные
домашние задачи и упражнения на тему:
«Вращательные спектры.
Колебательные спектры»
Выполнение домаш. инд. заданий на
тему: «Зависимость теплового эффекта
и теплоемкости от температуры. Расчет
тепловых эффектов в разных условиях».
Подготовьте конспект на тему:
«Тепловая смерть Вселенной. Теория
Клаузиуса»
Конспект на тему: «Графический способ
определения зависимости теплового
эффекта от температуры».
Подготовка к коллоквиуму №1
1.Выполнить
индивидуальные
домашние задачи и упражнения на тему:
«Уравнения изобары, изохоры,
изотермы химических реакций.
Определение констант равновесия
химических реакций».
1.Выполнить
индивидуальные
домашние задачи и упражнения на тему:
«Системы с эвтектикой. Системы
Трудоемкость
(в
академических
часах)
5
5
10
10
10
конгруэнтно
и
инконгруэнтно
плавящимися
химическими
соединениями. Системы с твердыми
растворами. Системы с ограниченной
растворимостью в жидкой фазе».
2.Выполнить
индивидуальные
домашние задачи и упражнения на тему:
«Графическое представление состава
тройных систем. Определение состава
при
помощи
треугольника
концентраций по способу Гиббса,
Розебума.
Трехкомпонентные системы с тройной
эвтектикой. Диаграммы растворимости
в воде двух солей с одинаковыми
ионами».
Раздел 6
Термодинамика
растворов
Раздел 7
Электрохимия.
Растворы
электролитов
3.Подготовиться к коллоквиуму №2
1.Выполнить
индивидуальные
домашние задачи и упражнения на тему:
«Законы Рауля и Генри. Температура
замерзания растворов.
Температура
кипения.
Термодинамика жидких
летучих смесей».
1.Выполнить
индивидуальные
домашние задачи и упражнения на тему:
«Электропроводность
растворов.
Скорость движения ионов, активность,
ионная сила, подвижность и числа
переноса
ионов.
Удельная
и
эквивалентная
электропроводность
растворов».
2.Выполнить
индивидуальные
домашние задачи и упражнения на тему:
«Электрохимическая система
Возникновение электродного
потенциала».
3.Выполнить
индивидуальные
домашние задачи и упражнения на тему:
«Уравнение Нернста. Термодинамика
электрохимических систем. Электролиз.
Законы Фарадея».
4.Подготовьте краткие сообщения тему:
«Химические источники тока.
Промышленное применение
электрохимии. Очистка и опреснение
воды электролизом. Очистка воздуха метод газовой электрохимии.
Электролиз и определение степени
загрязнения почвы, воды, воздуха.
Биоэлектрохимия».
5.Подготовиться к коллоквиуму № 3
10
10
Раздел 8
Химическая кинетика
Раздел 9
Катализ
1.Выполнить
индивидуальные
домашние задачи и упражнения на тему:
«Зависимость скорости реакции от
концентрации. Методы определения
порядка реакции. Зависимость скорости
реакции от температуры»
Подготовьте краткие сообщения
темы:
1. Каталитическая селективность и
активность.
2. Адсорбция
на
поверхности
катализатора.
3. Промотирование и отравление
катализаторов.
4. Ферменты
–
естественные
катализаторы.
Подготовиться к коллоквиуму №4.
10
10
Итого
80
7. Компетентностно-ориентированные оценочные средства
7.1. Оценочные средства диагностирующего контроля
Не предусмотрены
7.2. Оценочные средства текущего контроля: модульно-рейтинговая
технология оценивания работы студентов
Таблица 5. Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля
1.3.
1.4
Всего
04
04
Технические
формы
контроля
Информации
онные
системы и
технологии
0-2
программы
компьютерного
тестирования
комплексные
ситуационные
задания
электронные
практикумы
0-7
эссе
0-2
реферат
0-4
тест
0-7
контрольная
работа
0-2
лабораторная
работа
0-4
ответ на
семинаре
Итого количество баллов
1.2
01
01
01
01
04
Письменные работы
другие формы
Модуль 1
1.1
собеседование
Устный опрос
коллоквиумы
№
Темы
04
0-7
0-4
0-14
0-9
04
0-4
0-30
Модуль 2
2.1
04
2.2
2.3
02
Всего
06
Модуль 3
3.1
3.2
Всего
04
Итого
0-4
01
01
01
03
0-3
0-11
0-3
03
03
06
0-5
0-3
0-5
0-3
0-5
0-10
0-6
0-5
013
0-35
0-9
0-5
0-4
0-3
0-4
02
02
02
02
010
0-4
0-2
0-10
0-2
0-10
0-1
0-10
0-5
0-30
0-5
0-20
0-4
0-20
0-9
0-40
0-18
0-100
7.2.1. Распределение рейтинговых баллов по модулям и видам работ
Таблица 6
Виды работ
Максимальное количество баллов
Модуль 1
Модуль 2
Модуль 3
Аудиторные занятия
Лекции
Лабораторные работы
Самостоятельная работа
Итого за работу в семестре
Итого
15
5
10
10
25
13
5
8
12
25
17
5
12
13
30
Итого
45
15
30
28
80
100
7.2.2. Оценивание аудиторной работы студентов
Таблица 7
№
1
2
3
4
5
6
Наименование
раздела
дисциплины
Формы оцениваемой работы
Работа на лекциях
Предмет и задачи
Конспект лекции
курса физической
химии.
Строение и свойства Конспект лекции
Ответы на вопросы
молекул
Основы химической
термодинамики
Химическое
равновесие в
реальных системах
Фазовые равновесия
Термодинамика
растворов
Максимальное
Модуль
количество
(аттестация)
баллов
1
1
2
1
Конспект лекции
Ответы на вопросы
Конспект лекции
2
1
1
2
Конспект лекции
Конспект лекции
Ответы на вопросы
2
2
2
2
7
8
9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Электрохимия.
Растворы
электролитов
Химическая
кинетика
Катализ
Конспект лекции
Конспект лекции
Ответы на вопросы
Конспект лекции
Ответы на вопросы
Работа на лабораторных занятиях
Предмет и задачи
Составление опорного конспекта
курса физической
или схемы на тему «Области
химии.
применения физической химии»
Строение и свойства Выполнение лабораторных работ
Отчет по лабораторным работам
молекул
Основы химической Выполнение лабораторных работ
термодинамики
Отчет по лабораторным работам
Химическое
Выполнение лабораторных работ
равновесие в
Отчет по лабораторным работам
реальных системах
Фазовые равновесия Выполнение лабораторных работ
Отчет по лабораторным работам
Термодинамика
Выполнение лабораторных работ
растворов
Отчет по лабораторным работам
Электрохимия.
Выполнение лабораторных работ
Растворы
Отчет по лабораторным работам
электролитов
Химическая
Выполнение лабораторных работ
кинетика
Отчет по лабораторным работам
Катализ
Выполнение лабораторных работ
Отчет по лабораторным работам
2
3
2
3
2
3
2
1
4
1
4
1
2
2
3
2
3
2
4
3
4
3
4
3
7.2.3. Оценивание самостоятельной работы студентов
Таблица 8
№
1
2
3
Наименование
раздела (темы)
дисциплины
Предмет и задачи
курса физической
химии.
Максимальное
Модуль
Формы оцениваемой работы
количество
(аттестация)
баллов
Собеседование
по
1
1
хронологической
таблице:
«История развития физической
химии».
Строение и свойства Отчет о выполнение домаш. инд.
заданий на тему: «Электронное
молекул
строение атома. Химическая
связь и ее виды»
«Вращательные
спектры.
Колебательные спектры»
Основы химической Отчет о выполнение домаш. инд.
термодинамики
заданий на тему: «Зависимость
теплового
эффекта
и
теплоемкости от температуры.
Расчет тепловых эффектов в
2
1
2
1
4
5
разных условиях».
Собеседование
по
подготовленному конспекту на
тему:
«Тепловая
смерть
Вселенной. Теория Клаузиуса»
Конспект на тему: «Графический
способ определения зависимости
теплового
эффекта
от
температуры».
Собеседование по вопросам
коллоквиума №1
Химическое
Отчет
о
выполнении
равновесие в
индивидуальных домашних задач
реальных системах и упражнений на тему:
«Уравнения
изобары,
изохоры, изотермы химических
реакций. Определение констант
равновесия
химических
реакций».
Фазовые равновесия
Отчет
о
выполнении
индивидуальных домашних задач
и упражнений на тему:
«Системы
с
эвтектикой.
Системы
конгруэнтно
и
инконгруэнтно
плавящимися
химическими
соединениями.
Системы с твердыми растворами.
Системы
с
ограниченной
растворимостью в жидкой фазе».
Отчет
о
выполнении
индивидуальных домашних задач
и упражнений на тему:
«Графическое
представление
состава
тройных
систем.
Определение состава при помощи
треугольника концентраций по
способу Гиббса, Розебума.
Трехкомпонентные системы с
тройной эвтектикой. Диаграммы
растворимости в воде двух солей
с одинаковыми ионами».
6
Термодинамика
растворов
Собеседование по вопросам
коллоквиума №2.
Отчет
о
выполнении
индивидуальных домашних задач
и упражнений на тему:
«Законы
Рауля
и
Генри.
Температура
замерзания
растворов. Температура кипения.
Термодинамика жидких летучих
1
4
2
2
2
2
2
4
2
2
смесей».
7
Электрохимия.
Растворы
электролитов
Отчет
о
выполнении
индивидуальных домашних задач
и упражнений на тему:
«Электропроводность растворов.
Скорость
движения
ионов,
активность,
ионная
сила,
подвижность и числа переноса
ионов. Удельная и эквивалентная
электропроводность растворов».
Отчет
о
выполнении
индивидуальных домашних задач
и упражнений на тему:
«Уравнение
Нернста.
Термодинамика
электрохимических
систем.
Электролиз. Законы Фарадея».
Презентации на темы:
1. Химические
источники
тока.
Промышленное
применение
электрохимии.
2. Очистка и опреснение
воды электролизом.
3. Очистка воздуха - метод
газовой электрохимии.
4. Электролиз и определение
степени
загрязнения
почвы, воды, воздуха.
Биоэлектрохимия.
8
Химическая
кинетика
9
Катализ
Отчет
о
выполнении
индивидуальных домашних задач
и упражнений на тему:
«Зависимость скорости реакции
от концентрации. Методы
определения порядка реакции.
Зависимость скорости реакции от
температуры»
Презентации на темы:
1. Каталитическая
селективность
и
активность.
2. Адсорбция на поверхности
катализатора.
3. Промотирование
и
отравление катализаторов.
4. Ферменты – естественные
катализаторы.
Собеседование
по
вопросам
коллоквиума
2
3
2
2
2
3
2
3
3
№3
7.2.4. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости
Вопросы для подготовки к коллоквиумам
Задание: При завершении изучения раздела 3 студенты готовятся к коллоквиуму №1по
вопросам:
1. Первый закон термодинамики. Математическое выражение и частные случаи
уравнения первого закона.
2. Предмет химической
термодинамики. Основные понятия: тело, система,
состояние, процесс. Формы существования материи. Уравнения состояния
идеального газа Менделеева – Клапейрона.
3. Понятие о тепловом эффекте реакции. Закон Гесса и вытекающие из него
следствия. Термохимические уравнения. Тепловой эффект при изобарном и
изохорном процессах. Энтальпия.
4. Формулировка второго закона термодинамики (Клаузиуса и Томсона). Энтропия.
Статистический характер второго закона термодинамики. Уравнение Больцмана.
5. Цикл Карно. Коэффициент полезного действия. Термодинамика обратимых и
необратимых процессов.
6. Термодинамические потенциалы Гиббса и Гельмгольца. Условия протекания
самопроизвольных процессов. Максимальная работа процесса и химическое
сродство.
Задание: После изучения разделов 4,5 студенты готовятся к коллоквиуму №2 по
вопросам:
1. Химическое равновесие. Смещение химического равновесия при изменении
внешних условий проведение реакций (давление, температура).
2. Уравнение изобары, изохоры, изотермы химического равновесия.
3. Выражение изотермы для идеальных газов и растворов, для реальных газов и
растворов.
4. Максимальная константа равновесия химических реакций.
5. Определение направления химических реакций по уравнению изотермы.
6. Стандартная энергия Гиббса, как величина, по которой можно определить
термодинамические возможности протекания химических реакций в данном
направлении.
7. Константа равновесия и разные способы выражения состава реакционной смеси.
8. Основной закон фазового равновесия или правило фаз Гиббса.
9. Равновесие чистого вещества в 2-х фазах однокомпонентной системы. Уравнение
Клапейрона-Клаузиуса для процессов испарение. Плавления, сублимации.
10. Однокомпонентные гетерогенные системы. Диаграммы состояния воды.
Диаграмма состояниями воды при высоких давлениях.
11. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем. Физико-химический анализ.
Термический анализ.
12. Построение по кривым охлаждения диаграммы плавкости двухкомпонентных
систем.
13. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем с эвтектикой.
14. Системы с твердыми растворами, компоненты, которых взаимно неограниченно и
ограничено растворимы.
15. Диаграммы
состояния
двухкомпонентных
систем
с
неограниченной
растворимостью компонентов в твердом состоянии.
16. Диаграммы состояния двухкомпонентных с ограниченной растворимостью в
твердом состоянии (1-й тип, 2-й тип).
17. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем с ограниченной растворимостью
в жидкой фазе.
18. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем на примере систем вода-анилин,
вода-никотин.
19. Трехкомпонентные жидкие системы. Диаграммы состояния тройной жидкой
системы.
20. Трехкомпонентные системы с тройной эвтектикой.
21. Диаграммы состояния системы олово-висмут-свинец с тройной эвтектикой.
Диаграммы растворимости в воде двух солей с одинаковыми ионами.
Задание:
вопросам:
После изучения разделов 7,8 студенты готовятся к коллоквиуму №3 по
1. Понятие о растворах. Их классификация. Законы Рауля – Генри. Качественная и
количественная характеристика растворов.
2. Свойства разбавленных растворов: давление насыщенного пара растворителя над
раствором, температуры замерзания и кипения (криоскопия и эбуллиоскопия),
осмос и осмотическое давление (закон Вант – Гоффа).
3. Принципы и механизмы электролитической диссоциации. Изотонический
коэффициент, его связь со степенью диссоциации. Закон Оствальда.
4. Основные положения теории сильных электролитов. Коэффициент активности.
Ионная сила раствора.
5. Электропроводность растворов электролитов. Удельная и эквивалентная
электропроводность. Закон Кольрауша.
6. Теория возникновения скачка потенциала на границе металл – раствор. Уравнение
Нернста. Стандартные электродные потенциалы. Электрохимический ряд
напряжения.
7. Гальванические элементы: химические и концентрированные. Измерение и
вычисление ЭДС. Характеристика электрохимических цепей гальванических
элементов.
8. Классификация электродов. Электроды для измерения рН: водородный,
стеклянный, хингидронный.
9. Скорость химической реакции: средняя и истинная. Кинетический порядок.
Молекулярные реакции. Метод определения порядка химической реакции.
10. Задачи химической кинетики. Классификация химических реакций в кинетике.
Закон действующих масс. Зависимость скорости химических реакций от
температуры. Уравнение Аррениуса. Энергия активации.
11. Цепные фотохимические реакции. Значение фотохимических реакций в природе.
Законы Эйнштейна.
12. Катализ. Особенности и классификация каталитических процессов. Гомогенный
катализ.
Задания для проведения контрольной работы
Темы: «Термодинамика», «Химическая кинетика», «Электрохимия»
Вариант 1
1. Температура замерзания бензола 5,5 ºС, а раствора, содержащего в бензоле массой
25,04 г неизвестное вещество массой 0,4678 г, 4,872 ºС. Криоскопическая
постоянная бензола 5,12 К кг/моль. Вычислите относительную молекулярную
массу неизвестного вещества.
2. Вычислите стандартный потенциал йода, если ЭДС элемента при 25 ºС равна 0,894
В. Напишите уравнения реакций, протекающих в элементе: Pt, H2 (p=101.3 кPa) | HI
а+=0,001) | I2(т), Pt
3. Во сколько раз увеличится скорость химической реакции при повышении
температуры от 200 до 500 ºС, если температурный коэффициент скорости реакции
равен 2?
Вариант 2
1. При 30 ºС давление пара этилового эфира равно 863,6 гПа. Насколько понизится
давление пара при этой температуре, если в эфире массой 300 г растворить анилин
массой 2,79 г?
2. Удельная электрическая проводимость раствора соляной кислоты массовой долей
30% при 18 ºС равна 0,662 См/см, а плотность раствора 1,152 г/см3. Определите
эквивалентную электрическую проводимость раствора.
3. Определите порядок реакции и среднее значение константы скорости реакции
гидролиза уксуснометилового эфира в щелочной среде, используя следующие
опытные данные:
время, мин
0
30
60
120
150
с NaОН, моль/л
2,2
1,6
1,4
1,3
1,2
Вариант 3
1. Давление пара воды при 50 ºС равно 123,3 гПа. Сколько граммов глюклзы нужно
растворить в воде массой 270 г, чтобы давление пара над раствором понизилось на
0.7 гПа?
2. ЭДС элемента равна 0,083 В при 25 ºС. Определите потенциал медного электрода.
Напишите уравнения реакций, идущих в элементе: Hg | Hg2Cl2, KCl насыщ. ||
CuSO4 (a+=0,5) | Cu.
3. Определите порядок реакции и среднюю константу скорости реакции разложения
N2O5, растворенного в четыреххлористом углероде при 45ºС, используя
следующие опытные данные:
Время, мин
0
5,7
16,9
35,51
СNaOH, моль/л
2,08 1,67
1,11
0,55
Вариант 4.
1. Сколько бензойной кислоты (С7Н6О2) растворено в уксусной кислоте массой 100 г,
если температура замерзания последней понизилось на 0,824 ºС? Криоскопическая
постоянная уксусной кислоты 3,9 К кг/моль.
2. Рассчитайте Кр и ΔGº при 20 ºС для реакции: CuSO4*4NH3 (т) = CuSO4*2NH3 (т) +
2 NH3 (г), если равновесное давление NH3 равно 0,082 атм.
3. Постоянная сосуда для определения сопротивления раствора равна 4,264 см-1.
вычислите сопротивление раствора нитрата калия молярной концентрации 0,2
моль/л, измеренное в этом сосуде при 18 ºС. Эквивалентная электрическая
проводимость этого раствора равна 98,7 см см2/моль.
Вариант 5.
1. Реакция между веществами А и В выражается уравнением: А+ 2В = С. Начальная
концентрация (А) равна 0,3 моль/л, а концентрация (В) – 0,5 моль/л. Константа
скорости реакции равна 0,4 л2моль-2мин-1. Чему будет равна скорость реакции в
момент ее начала и по истечении некоторого времени, когда концентрация (А)
уменьшится на 0,1 моль?
2. Рассчитайте тепловой эффект реакции окисления газообразного фосфора парами
воды Р4 + 10Н2О = Р2О5 = 10 Н2, если известно, что теплоты необходимых для
расчета процессов равны (кДж/моль): а) сублимации твердого фосфора – 53,4; б)
испарения воды – 44,0; в) образование жидкой воды - -286; г) сгорания фосфора –
1545,6.
3. Потенциал кадмиевого электрода в растворе Cd(NO3)2\(H2O) = 0,1 моль/л при 25 ºС
равен – 0,441 В. Средний коэффициент активности Cd2+ равен 0,516. Вычислите
стандартный электродный потенциал кадмия и полученную величину сравните с
табличной.
Примеры вопросов для самостоятельной подготовки к лабораторным работам по
физической химии.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Работа № 1. Изучение скорости инверсии тростникового сахара.
Основные задачи и понятия химической кинетики. Скорость и константа скорости
химической реакции, время полупревращения.
Молекулярность и порядок химической реакции.
Кинетические уравнения необратимых реакций 0-го, 1-го, 2-го порядков.
Методы определения порядка реакции (метод подстановки, графический, по
времени полупревращения, метод изоляции).
Влияние температуры на скорость реакции. Эмпирическое правило Вант-Гоффа.
Уравнение Аррениуса, различные формы его записи.
Понятие об энергии активации. Экспериментальное определение энергии
активации с помощью уравнения Аррениуса.
Работа № 2. Изучение скорости гидролиза сложных эфиров.
1. Особенности и классификация каталитических процессов.
2. Гомогенный катализ. Теория гомогенного катализа.
3. Кислотно-основной катализ. Катализаторы. Механизм действия катализаторов.
Влияние количества катализатора на скорость гомогенного катализа.
4. Кинетика гомогенных каталитических процессов, протекающих по различным
схемам (вывод уравнения для скорости процесса).
Работа № 3. Определение дипольного момента по измерению поляризации
растворов.
1. Кривая потенциальной энергии молекулы. Основные характеристики химической
связи: длина и энергия связи, энергия диссоциации, насыщаемость и
направленность связи.
2. Ионная (гетерополярная) связь. Сродство к электрону и электроотрицательность.
3. Полярные и неполярные молекулы. Поляризация и ее виды. Связь поляризации с
диэлектрической проницаемостью.
4. Дипольные моменты. Удельная и молекулярная поляризации. Индуцированный
дипольный момент.
Работа № 4. Изучение строения молекул методом молекулярной рефракции.
1. Молекулярная и удельная рефракции. Уравнение Лоренца – Лоренса.
2. Аддитивность рефракции.
3. Определение молекулярной рефракции и использование ее при изучении строения
молекул.
7.3 Оценочные средства промежуточной аттестации
7.3.1. Методические материалы, определяющие процедуры оценивания знаний,
умений,
навыков
и
(или)
опыта
деятельности,
характеризующей
этапы
формирования компетенций в процессе освоения образовательной программы.
Процедура оценивания производится в форме устного ответа на вопросы по
дисциплине. Семестровый курс предлагается оценивать по шкале в 100 баллов. Для
экзамена
предлагается
следующая
шкала,
обеспечивающая
сопоставимость
с
международной системой оценок:
Таблица 9
Вид
аттестации
7.3.2.
Допуск к
аттестации
Зачёт
40 баллов
61 балл
Типовые
контрольные
Экзамен (соответствие рейтинговых баллов и
академических оценок)
Удовл.
Хорошо
Отлично
61-72 баллов 73-86 баллов
87-100 баллов
задания
или
иные
материалы,
определяющие процедуры оценивания знаний, умений, навыков и (или)
опыта
деятельности,
характеризующие
этапы
формирования
компетенций
Вопросы для подготовки к коллоквиумам
Задание: При завершении изучения раздела 3 студенты готовятся к коллоквиуму №1по
вопросам:
7. Первый закон термодинамики. Математическое выражение и частные случаи
уравнения первого закона.
8. Предмет химической
термодинамики. Основные понятия: тело, система,
состояние, процесс. Формы существования материи. Уравнения состояния
идеального газа Менделеева – Клапейрона.
9. Понятие о тепловом эффекте реакции. Закон Гесса и вытекающие из него
следствия. Термохимические уравнения. Тепловой эффект при изобарном и
изохорном процессах. Энтальпия.
10. Формулировка второго закона термодинамики (Клаузиуса и Томсона). Энтропия.
Статистический характер второго закона термодинамики. Уравнение Больцмана.
11. Цикл Карно. Коэффициент полезного действия. Термодинамика обратимых и
необратимых процессов.
12. Термодинамические потенциалы Гиббса и Гельмгольца. Условия протекания
самопроизвольных процессов. Максимальная работа процесса и химическое
сродство.
Задание: После изучения разделов 4,5 студенты готовятся к коллоквиуму №2 по
вопросам:
22. Химическое равновесие. Смещение химического равновесия при изменении
внешних условий проведение реакций (давление, температура).
23. Уравнение изобары, изохоры, изотермы химического равновесия.
24. Выражение изотермы для идеальных газов и растворов, для реальных газов и
растворов.
25. Максимальная константа равновесия химических реакций.
26. Определение направления химических реакций по уравнению изотермы.
27. Стандартная энергия Гиббса, как величина, по которой можно определить
термодинамические возможности протекания химических реакций в данном
направлении.
28. Константа равновесия и разные способы выражения состава реакционной смеси.
29. Основной закон фазового равновесия или правило фаз Гиббса.
30. Равновесие чистого вещества в 2-х фазах однокомпонентной системы. Уравнение
Клапейрона-Клаузиуса для процессов испарение. Плавления, сублимации.
31. Однокомпонентные гетерогенные системы. Диаграммы состояния воды.
Диаграмма состояниями воды при высоких давлениях.
32. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем. Физико-химический анализ.
Термический анализ.
33. Построение по кривым охлаждения диаграммы плавкости двухкомпонентных
систем.
34. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем с эвтектикой.
35. Системы с твердыми растворами, компоненты, которых взаимно неограниченно и
ограничено растворимы.
36. Диаграммы
состояния
двухкомпонентных
систем
с
неограниченной
растворимостью компонентов в твердом состоянии.
37. Диаграммы состояния двухкомпонентных с ограниченной растворимостью в
твердом состоянии (1-й тип, 2-й тип).
38. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем с ограниченной растворимостью
в жидкой фазе.
39. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем на примере систем вода-анилин,
вода-никотин.
40. Трехкомпонентные жидкие системы. Диаграммы состояния тройной жидкой
системы.
41. Трехкомпонентные системы с тройной эвтектикой.
42. Диаграммы состояния системы олово-висмут-свинец с тройной эвтектикой.
Диаграммы растворимости в воде двух солей с одинаковыми ионами.
Задание:
вопросам:
После изучения разделов 7,8 студенты готовятся к коллоквиуму №3 по
13. Понятие о растворах. Их классификация. Законы Рауля – Генри. Качественная и
количественная характеристика растворов.
14. Свойства разбавленных растворов: давление насыщенного пара растворителя над
раствором, температуры замерзания и кипения (криоскопия и эбуллиоскопия),
осмос и осмотическое давление (закон Вант – Гоффа).
15. Принципы и механизмы электролитической диссоциации. Изотонический
коэффициент, его связь со степенью диссоциации. Закон Оствальда.
16. Основные положения теории сильных электролитов. Коэффициент активности.
Ионная сила раствора.
17. Электропроводность растворов электролитов. Удельная и эквивалентная
электропроводность. Закон Кольрауша.
18. Теория возникновения скачка потенциала на границе металл – раствор. Уравнение
Нернста. Стандартные электродные потенциалы. Электрохимический ряд
напряжения.
19. Гальванические элементы: химические и концентрированные. Измерение и
вычисление ЭДС. Характеристика электрохимических цепей гальванических
элементов.
20. Классификация электродов. Электроды для измерения рН: водородный,
стеклянный, хингидронный.
21. Скорость химической реакции: средняя и истинная. Кинетический порядок.
Молекулярные реакции. Метод определения порядка химической реакции.
22. Задачи химической кинетики. Классификация химических реакций в кинетике.
Закон действующих масс. Зависимость скорости химических реакций от
температуры. Уравнение Аррениуса. Энергия активации.
23. Цепные фотохимические реакции. Значение фотохимических реакций в природе.
Законы Эйнштейна.
24. Катализ. Особенности и классификация каталитических процессов. Гомогенный
катализ.
Задания для проведения контрольной работы
Темы: «Термодинамика», «Химическая кинетика», «Электрохимия»
Вариант 1
4. Температура замерзания бензола 5,5 ºС, а раствора, содержащего в бензоле массой
25,04 г неизвестное вещество массой 0,4678 г, 4,872 ºС. Криоскопическая
постоянная бензола 5,12 К кг/моль. Вычислите относительную молекулярную
массу неизвестного вещества.
5. Вычислите стандартный потенциал йода, если ЭДС элемента при 25 ºС равна 0,894
В. Напишите уравнения реакций, протекающих в элементе: Pt, H2 (p=101.3 кPa) | HI
а+=0,001) | I2(т), Pt
6. Во сколько раз увеличится скорость химической реакции при повышении
температуры от 200 до 500 ºС, если температурный коэффициент скорости реакции
равен 2?
Вариант 2
4. При 30 ºС давление пара этилового эфира равно 863,6 гПа. Насколько понизится
давление пара при этой температуре, если в эфире массой 300 г растворить анилин
массой 2,79 г?
5. Удельная электрическая проводимость раствора соляной кислоты массовой долей
30% при 18 ºС равна 0,662 См/см, а плотность раствора 1,152 г/см3. Определите
эквивалентную электрическую проводимость раствора.
6. Определите порядок реакции и среднее значение константы скорости реакции
гидролиза уксуснометилового эфира в щелочной среде, используя следующие
опытные данные:
время, мин
0
30
60
120
150
с NaОН, моль/л
2,2
1,6
1,4
1,3
1,2
Вариант 3
4. Давление пара воды при 50 ºС равно 123,3 гПа. Сколько граммов глюклзы нужно
растворить в воде массой 270 г, чтобы давление пара над раствором понизилось на
0.7 гПа?
5. ЭДС элемента равна 0,083 В при 25 ºС. Определите потенциал медного электрода.
Напишите уравнения реакций, идущих в элементе: Hg | Hg2Cl2, KCl насыщ. ||
CuSO4 (a+=0,5) | Cu.
6. Определите порядок реакции и среднюю константу скорости реакции разложения
N2O5, растворенного в четыреххлористом углероде при 45ºС, используя
следующие опытные данные:
Время, мин
0
5,7
16,9
35,51
СNaOH, моль/л
2,08 1,67
1,11
0,55
Вариант 4.
4. Сколько бензойной кислоты (С7Н6О2) растворено в уксусной кислоте массой 100 г,
если температура замерзания последней понизилось на 0,824 ºС? Криоскопическая
постоянная уксусной кислоты 3,9 К кг/моль.
5. Рассчитайте Кр и ΔGº при 20 ºС для реакции: CuSO4*4NH3 (т) = CuSO4*2NH3 (т) +
2 NH3 (г), если равновесное давление NH3 равно 0,082 атм.
6. Постоянная сосуда для определения сопротивления раствора равна 4,264 см-1.
вычислите сопротивление раствора нитрата калия молярной концентрации 0,2
моль/л, измеренное в этом сосуде при 18 ºС. Эквивалентная электрическая
проводимость этого раствора равна 98,7 см см2/моль.
Вариант 5.
4. Реакция между веществами А и В выражается уравнением: А+ 2В = С. Начальная
концентрация (А) равна 0,3 моль/л, а концентрация (В) – 0,5 моль/л. Константа
скорости реакции равна 0,4 л2моль-2мин-1. Чему будет равна скорость реакции в
момент ее начала и по истечении некоторого времени, когда концентрация (А)
уменьшится на 0,1 моль?
5. Рассчитайте тепловой эффект реакции окисления газообразного фосфора парами
воды Р4 + 10Н2О = Р2О5 = 10 Н2, если известно, что теплоты необходимых для
расчета процессов равны (кДж/моль): а) сублимации твердого фосфора – 53,4; б)
испарения воды – 44,0; в) образование жидкой воды - -286; г) сгорания фосфора –
1545,6.
6. Потенциал кадмиевого электрода в растворе Cd(NO3)2\(H2O) = 0,1 моль/л при 25 ºС
равен – 0,441 В. Средний коэффициент активности Cd2+ равен 0,516. Вычислите
стандартный электродный потенциал кадмия и полученную величину сравните с
табличной.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Вопросы к экзамену
Предмет химической
термодинамики. Основные понятия: тело, система,
состояние, процесс. Формы существования материи. Уравнения состояния
идеального газа Менделеева – Клапейрона.
Первый закон термодинамики. Математическое выражение и частные случаи
уравнения первого закона.
Понятие о тепловом эффекте реакции. Закон Гесса и вытекающие из него
следствия. Термохимические уравнения. Тепловой эффект при изобарном и
изохорном процессах. Энтальпия.
Формулировка второго закона термодинамики (Клаузиуса и Томсона). Энтропия.
Статистический характер второго закона термодинамики. Уравнение Больцмана.
Цикл Карно. Коэффициент полезного действия. Термодинамика обратимых и
необратимых процессов.
Термодинамические потенциалы Гиббса и Гельмгольца. Условия протекания
самопроизвольных процессов. Максимальная работа процесса и химическое
сродство.
Теплоемкость: удельная и молярная, истинная и средняя. Зависимость
теплоемкости от температуры.
8. Понятие о химическом равновесии. Константы равновесия. Уравнения изотермы,
изобары, изохоры химических реакции. Зависимость константы равновесия от
температуры (уравнения Вант- Гоффа).
9. Фазовые равновесия. Правило фаз Гиббса. Диаграммы одно- , двух-,
трехкомпонентных систем.
10. Понятие о растворах. Их классификация. Законы Рауля – Генри. Качественная и
количественная характеристика растворов.
11. Свойства разбавленных растворов: давление насыщенного пара растворителя над
раствором, температуры замерзания и кипения (криоскопия и эбуллиоскопия),
осмос и осмотическое давление (закон Вант – Гоффа).
12. Принципы и механизмы электролитической диссоциации. Изотонический
коэффициент, его связь со степенью диссоциации. Закон Оствальда.
13. Основные положения теории сильных электролитов. Коэффициент активности.
Ионная сила раствора.
14. Электропроводность растворов электролитов. Удельная и эквивалентная
электропроводность. Закон Кольрауша.
15. Скорость химической реакции: средняя и истинная. Закон действующих масс
Кинетический порядок. Молекулярные реакции. Метод определения порядка
химической реакции.
16. Задачи химической кинетики. Классификация химических реакций в кинетике..
Зависимость скорости химических реакций от температуры. Уравнение ВантГоффа. Уравнение Аррениуса. Энергия активации.
17. Цепные фотохимические реакции. Значение фотохимических реакций в природе.
Законы Эйнштейна.
18. Катализ. Особенности и классификация каталитических процессов. Гомогенный
катализ.
19. Гетерогенный катализ. Роль адсорбции в катализе. Промотирование. Отравление
катализаторов
20. Теория возникновения скачка потенциала на границе металл – раствор. Уравнение
Нернста. Стандартные электродные потенциалы. Электрохимический ряд
напряжения.
21. Гальванические элементы: химические и концентрированные. Измерение и
вычисление ЭДС. Характеристика электрохимических цепей гальванических
элементов.
22. Классификация электродов. Электроды для измерения рН: водородный,
стеклянный, хингидронный.
23. Закон электролиза Фарадея. Выход вещества по току. Перенапряжение
электрохимической реакции.
7.3.3. Перечень компетенций с указанием этапов их формирования в процессе
освоения образовательной программы (выдержка из матрицы компетенций):
общекультурные (ОК):
готовностью к взаимодействию с коллегами, к работе в коллективе
(ОК-7);
в области педагогической деятельности (ПК):
способностью использовать возможности образовательной среды для
формирования универсальных видов учебной деятельности и обеспечения
качества учебно-воспитательного процесса (ПК-5);
способностью использовать в учебно-воспитательной деятельности основные
методы научного исследования (ПК-13).
7.3.4. Описание показателей и критериев оценивания компетенций на различных
этапах их формирования, описание шкал оценивания:
Таблица 10. Карта критериев оценивания компетенций
ОК-7
Код компетенции
Критерии в соответствии с уровнем освоения ОП
пороговый
(удовл.)
61-75 баллов
базовый (хор.)
76-90 баллов
Знает:
некоторые
методы, приемы,
технологии
взаимодействия и
работы
в
коллективе
Знает:
основные методы,
приемы,
технологии
взаимодействия и
работы
в
коллективе
Умеет
в
некоторой
степени
взаимодействоват
ь с партнерами и
работать в группе
Умеет
в основном
взаимодействовать
с партнерами и
работать в группе,
выстраивать
взаимоотношения,
распределять
обязанности
Виды
занятий
(лекции,
повышенный
семинар
(отл.)
ские,
91-100 баллов
практическ
ие,
лабораторн
ые)
Знает:
лекции
методы, приемы, лабораторн
технологии
ые работы
взаимодействия и индивидуал
работы
в ьная работа
коллективе
групповая
работа
самостоятел
Умеет
ьная работа
взаимодействоват
ь с партнерами и
работать
в
группе,
выстраивать
взаимоотношения
,
распределять
обязанности
Владеет
в некоторой
готовностью
взаимодействию
коллегами,
работе
коллективе
Владеет
в
основном
готовностью
к
взаимодействию с
коллегами, к работе
в коллективе
Владеет
готовностью
к
взаимодействию с
коллегами,
к
работе
в
коллективе
к
с
к
в
Оценочные
средства
(тесты,
творческие
работы,
проекты и
др.)
тесты
коллоквиумы
собеседование
взаимоопрос
контрольные
работы
творческие
задания:
информацион
ный
обзор,
подготовка
презентаций,
рефератов,
докладов,
сообщений,
написание
эссе,
подготовка
аналитическо
й справки и
др.
ПК -13
ПК-5
Знает:
некоторые
элементы
образовательной
среды
изучения
физической
химии;
некоторые
приемы, методы
работы в
лаборатории
физической
химии;
Знает:
основные
элементы
образовательной
среды
изучения
физической химии;
некоторые
приемы, методы
работы в
лаборатории
физической химии;
Знает:
элементы
образовательной
среды
изучения
физической
химии;
некоторые
приемы, методы
работы в
лаборатории
физической
химии;
лекции
лабораторн
ые работы
индивидуал
ьная работа
групповая
работа
тесты
коллоквиумы
собеседование
взаимоопрос
контрольные
работы
Умеет:
в некоторой мере
пополнять и
формировать
элементы
образовательной
среды при
изучении
физической
химии;
Умеет:
в основном
пополнять и
формировать
элементы
образовательной
среды при изучении
физической химии;
Умеет:
пополнять и
формировать
элементы
образовательной
среды при
изучении
физической
химии;
лекции
лабораторн
ые работы
индивидуал
ьная работа
групповая
работа
информацион
ный
обзор
подготовка
презентаций,
рефератов,
докладов,
сообщений
Владеет:
некоторыми
навыками и
умениями
использовать
возможности
образовательной
среды для
решения
образовательных
задач при
изучении
физической
химии;
Владеет:
основными
навыками и
умениями
использовать
возможности
образовательной
среды для решения
образовательных
задач при изучении
физической химии;
Владеет:
навыками и
умениями
использовать
возможности
образовательной
среды для
решения
образовательных
задач при
изучении
физической
химии;
лекции
лабораторн
ые работы
индивидуал
ьная работа
групповая
работа
творческие
задания
написание
эссе,
подготовка
глоссария
и
др.
Знает основные
понятия учебновоспитательной
деятельности
основные методы
научного
исследования
Знает, как
использовать в
учебновоспитательной
деятельности
основные методы
научного
исследования
Знает, как в
полной мере
использовать в
учебновоспитательной
деятельности
основные методы
научного
исследования
Лекции,
практически
е занятия
Тесты
Коллоквиум
Умеет частично
применять в
учебновоспитательной
деятельности
основные методы
научного
исследования
Умеет применять в
учебновоспитательной
деятельности
основные методы
научного
исследования
Владеет
частичными
навыками по
применению в
учебновоспитательной
деятельности
основных методов
научного
исследования
Владеет основными
навыками по
использованию в
учебновоспитательной
деятельности
основные методы
научного
исследования
Умеет в полной
мере применять
использовать в
учебновоспитательной
деятельности
основные методы
научного
исследования
Владеет в полной
мере навыками по
использованию в
учебновоспитательной
деятельности
основных
методов научного
исследования
Практическ
ие занятия
Контрольная
работа
Практическ
ие занятия
Контрольная
работа
Коллоквиум
Защита
презентаций
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
1.
Афанасьев, Б.Н. Физическая химия [Электронный ресурс]/ Б.Н. Афанасьев,
Ю.П.Акулова.М:Лань,2012.-416с.
-Режим
доступа.http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=4312.- Загл.с экрана.
2.
Основы физической химии [Электронный ресурс] : учебное пособие : в 2 ч.: Теория
/ В. В. Еремин [и др.].—3-е изд. (эл.).—М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013.—
(Учебник для высшей школы). ISBN 978-5-9963-2106-3 (Ч. 1) ISBN 978-5-9963-0377-9;
http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=485700
б)дополнительная:
1. Кругляков, П. М.
Физическая и коллоидная химия : учеб. пособие / П. М. Кругляков, Т. Н. Хаскова. 2-е изд., испр. - Москва : Высшая школа, 2007. - 319 с.
2. Байрамов, В.М.
Основы электрохимии : учеб. пособие для студ. вузов / Байрамов В.М. - Москва :
Академия, 2005. - 240 с
3. Еремин,В.В.
Основы физической химии. Теория и задачи: учебное пособие для вузов/
В.В.Еремин, С.И.Картов, И Гольфман, М.И.
4. Практикум по физической химии: учебное пособие / М.И.Гольфман. Санкт –
Петербург :- Лань, 2002.-256с.А.Успенская, Н.Е. Кузменко, В.В.Лунин.- Москва: Экзамен,2002.- 480с.
5. Крылов, О.В.
Гетерогенный катализ : учеб. пособ. для вузов / Крылов О.В. - Москва :
Академкнига, 2004. - 679 с.
6. Мищенко, К.П.
Практические работы по физической химии. Учебное пособие для вузов/Под ред.
К.П.Мищенко, А.А.Равделя, А.М.Пономаревой. – 5-е изд.перераб.-СПб. Изд-во
«Профессия», 2002.- 382с.
7. Стромберг, А.Г.
Физическая химия: учеб. для хим. спец. вузов/ А.Г.Стромберг, Д.П. Семченко. - 3-е
изд. испр. и доп. - Москва: Высшая школа, 2002.- 527с.
в) периодические издания:
Журналы:
«Химия и жизнь»,
«Химия».
г) мультимедийные средства:
1. Мультимедийные учебные курсы «Репетитор по химии» «Школьный курс химии
2002», «Виртуальная химическая лаборатория».
2. Сборник учебных фильмов на DVD «Школьный химический эксперимент».
д) Интернет-ресурсы:
1. Портал для химиков [Электронный ресурс]: - Режим доступа: Ошибка!
Недопустимый объект гиперссылки.. 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.
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10
колориметр КФК-3;
поляриметр круговой СМ-2;
иономер универсальный;
прибор для определение температуры плавления;
кондуктометр анион -410 К, рН-метр/иономер анион 410К;
рефрактометр ИРФ-23;
спектрофотометр
информационные стенды;
реактивы, химическая посуда, в соответствии с выполняемой работой.
Методические указания для обучающихся по освоению
дисциплины (модуля)
Для успешного освоения дисциплины «Физическая химия» в данный учебнометодический комплекс включены тематический план, необходимые понятия, описание
тем лекций и занятий, задания для самостоятельной работы, вопросы для самоконтроля,
тестовые задания с вариантами ответов, темы презентаций.
Изучение
дисциплины
определяется
федеральным
государственным
образовательным стандартом высшего образования (ФГОСВО). Он определяет
государственные требования к минимуму содержания знаний и уровню подготовки
выпускника по дисциплине. Стандарт включает самостоятельную работу, направленную
на усвоение системы научных и знаний, формирование умений и навыков, приобретение
опыта самостоятельной творческой деятельности. СРС следует рассматривать как
средство обучения и как форму изыскания новых знаний, что способствует
формированию культуры мышления студентов, расширяет познавательную деятельность
обучающихся.
11. Паспорт рабочей программы дисциплины
Разработчик: Попова Е.М., к.п.н., доцент кафедры «Химии, БЖД и МП»
Программа одобрена на заседании кафедры «Химии, БЖД и МП»
от «02» сентября 2014 г., протокол № 1
Согласовано:
Зав. кафедрой ______________________
«___» ________________г.
Руководство по организации обучения дисциплине
Методические материалы для преподавателей
1.
2.
3.
4.
При изучении учебного материала необходимо особое внимание уделить
характеристике строения вещества; законам физики применительно к химическим
процессам; термодинамическим, электрохимическим процессам, происходящим в
химических системах; химической кинетике и каталитическим процессам.
Изучение разделов дисциплины предполагает знакомство со строением и
предназначением приборов, с методикой расчетов и проведения химического и физикохимического анализа.
Дисциплина «Физическая химия» включает в себя лекционные занятия и
лабораторные работы, но большое значение имеет и самостоятельная работа бакалавров.
Самостоятельная работа предполагает следующую организацию:
Решение индивидуальных домашних заданий, которые включают в себя методические
рекомендации к решению задач и заданий, а также задачи и упражнения для
самостоятельного решения.
Подготовка к коллоквиумам по изученным разделам.
Подготовка к защите лабораторных работ.
Выполнение индивидуальных исследовательских работ.
С помощью контроля устанавливается обратная связь, позволяющая
преподавателю решить следующие задачи:
 Вести наблюдение за усвоением;
 Обнаружить проблемы в восприятии, осознании, осмыслении, запоминании;
 Оценивать эффективность применяемых методик и способы их совершенствования;
 Видеть динамизм картины усвоения учебного материала, своевременно внести
коррективы в методы.
Контроль результатов обучения включает в себя собеседование (преподавательобучающийся);
взаимозачет (обучающиеся работают в группах); коллоквиум
(письменной и устной форме); тестирование (текущий и итоговый контроль) и др..
В ходе работы используем следующие педагогические технологии:
 Рейтинговая система оценки знаний,
 Технология разноуровневого обучения,
 Адаптивная система обучения.
ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ УМК
Рег. номер
_______________________________________________________
Дисциплина
Физическая химия
Учебный план Бакалавры 050100.62 Педагогическое образование «Биология, химия»
Автор
Попова Елена Михайловна
Кафедра
_
Химии, безопасности жизнедеятельности и методик преподавания
Исполнитель (ответственное лицо)
Попова Елена Михайловна, к.п.н.,доцент
89026232805