МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ...

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования«Кемеровский государственный университет»

Химический факультет

Рабочая программа дисциплины Неорганическая химия. Модуль «Общая химия»

Специальность подготовки020201.65 «Фундаментальная и прикладная химия, С3.Б.1

Квалификация выпускникаСпециалист

Форма обученияочная

Кемерово2012

1. Цели освоения дисциплины «Неорганическая химия» модуль «Об-щая химия»

Целью освоения модуля является:1. Рассмотрение основ современных представлений о строении вещества;

изучение важнейших законов и теорий неорганической химии, количественных характеристик явлений и процессов, условий осуществления химических реак-ций, возможности управления глубиной их протекания;

2. Формирование научного мышления, навыков практического использова-ния теоретических знаний для решения конкретных химических задач;

Задачи изучения дисциплины:• заложить основы профессиональной подготовки по химии, осуществить

переход от качественного описательного подхода изучения предмета к коли-чественным представлениям в химии;

• рассмотреть основные законы и представления химии;• освоить теорию и научиться применять на практике учение о веществе и хи-

мических процессах.

2. Место дисциплины в структуре ООП специалистаДисциплина «Неорганическая химия» относится к базовой части Профес-

сионального цикла С.3 ФГОС ВПО третьего поколения по специальности под-готовки 020201.65 «Фундаментальная и прикладная химия».

Дисциплина «Неорганическая химия» включает модуль «Общая химия», отражающий систему химии как науки, показывающий связи между основны-ми ее учениями: о строении вещества; периодическом изменении свойств эле-ментов; направленности химических процессов (химической термодинамике) и скорости химических процессов (химической кинетике).

Для успешного освоения дисциплины, обучающиеся должны иметь базо-вые знания по школьной дисциплине «Химия», включающие фундаментальные понятия и наиболее важные современные представления о строении вещества; химическом процессе; свойствах элементов и их соединений и периодичности изменения свойств.

Дисциплина «Неорганическая химия» является основой в цепи дисциплин по специальности «Фундаментальная и прикладная химия» по принципу «от простого к более сложному».

Изучение дисциплины «Неорганическая химия» создает основу для даль-нейшего освоения как других разделов химии (аналитической, физической, ор-ганической химии, химической технологии), так и профильных дисциплин, а также усвоения дисциплин учебного цикла С.2 «Математический и естествен-нонаучный цикл».

В результате освоения дисциплины обучающиеся приобретают навыки профессиональной подготовки по химии, грамотно и творчески ориентируются в многообразии системы преподавания и научно-исследовательской работы.

Дисциплина «Неорганическая химия» модуль «Общая химия» изучается на 1 курсе в 1 семестре.

2

3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Неорганическая химия» мо-дуль «Общая химия»

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Коды компетенции

Содержание компетенций результат

ОК–15 способностью самостоятельно применять методы и средства познания, обучения и самоконтроля для приобретения новых знаний и умений, в том числе в новых областях, непосредственно не связанных со сферой деятельности

Знать: основные положения теории для методически правильного построения этапов при решении конкретных практических задач.

Уметь: самостоятельно осуществлять основные приемы работы в химической лаборатории.

Владеть: математическими расчетами и представлением экспе-риментальных результатов в графическом виде.

ОК-16 способностью в условиях развития науки и техники к критической переоценке накопленного опыта и творческому анализу своих возможностей

Знать: суть важнейших достижений химии как науки, основных направлений её развития.Уметь: систематизировать и обобщить для конкретной проблемы информацию из различных источников.Владеть: навыками многостороннего поиска информации в начальном этапе исследования.

ПК-2 пониманием роли естественных наук (химии в том числе) в выработке научного мировоззрения

Знать: роль химии в естествознании, ее связь с другими есте-ственными науками, значение в жизни современного общества;Уметь: использовать знания теоретических основ химии на практике при решении конкретных расчетных задач.

Владеть: поиском химической информации с использованием различных источников (справочных, научных и научно-попу-лярных изданий, компьютерных баз данных, ресурсов Интерне-та).

ПК-5 знанием основных этапов и закономерностей развития химической науки, наличием представлений о системе фундаментальных химических понятий и методологических аспектов химии, форм и методов научного познания, их роли в общеобразовательной профессиональной подготовке химиков

Знать: важнейшие химические понятия и основные учения: о строении атомов и молекул; о химической связи в разных ее проявлениях.

Уметь: прогнозировать направление протекания обратимых хи-мических процессов, экспериментально изучать влияние раз-личных факторов на скорость химической реакции.

Владеть: основными принципами планирования химического эксперимента.

ПК-11 знанием основ теории фундаментальных разделов химии (прежде всего неорганической, аналитической, органической, физической, химии высокомолекулярных соединений, химии биологических объектов, химической технологии)

Знать: о периодическом изменении свойств элементов; химиче-ском процессе (химической термодинамике и химической кине-тике), биологическую роль элементов и их соединений;

Уметь: использовать знания теоретических основ химии на практике при постановке лабораторных методов изучения ве-ществ и химических процессов;

Владеть: важнейшими элементами техники лабораторного экс-перимента: пользоваться посудой и приборами, проводить опе-рации взвешивания, нагревания, фильтрования, центрифугиро-вания, сушки, получения и собирания газов.

4

4. Структура и содержание дисциплины «Неорганическая химия», моду-ля «Общая химия»

Дисциплина «Неорганическая химия», модуль «Общая химия» включает в себя разделы: Основные понятия и законы химии, строение вещества, закономер-ности химических процессов, свойства растворов, основные положения химии координационных соединений, электрохимических процессов.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 10 зачетные единицы, 180 часов аудиторных занятий, 144 часов самостоятельной работы.

4.1. Объём дисциплины и виды учебной работы (в часах)

4.1.1. Объём и виды учебной работы (в часах) по дисциплине в целом

Вид учебной работы Всего часовОбщая трудоемкость базового модуля дис-циплины

324

Аудиторные занятия (всего) 180В том числе:Лекции 36СеминарыЛабораторные работы 144Самостоятельная работа 144В том числе: - выполнение домашних

индивидуальных заданий, - подготовка к лаборатор-ным работам, - подготовка к коллоквиу-му

Вид промежуточного контроля: - допуск к выполнению лабораторной работы,- защита лабораторных работ, - индивидуальные расчет-ные задания, - сдача коллоквиума

Вид итогового контроля: экзамен 36

4.1.2. Разделы базового обязательного модуля дисциплины и трудоемкость по видам занятий (в часах)

№

п/п

Раздел

Дисциплины

Сем

естр

Нед

еля

сем

естр

а

Общ

ая

труд

оём

кос

ть (

в ч

асах

) Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов

и трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемо-сти (по неделям семе-

стра)

Форма промежуточ-ной аттестации (по

семестрам)

Учебная рабо-та

В.т.ч.

Актив-ных форм

Самостоя-тельная работавсего лекции лабор.

1. Вводная лекция 1 1 1 8 6 Отчет, индивидуальные за-дания

2. Строение атома, периодический закон

1 1-4 6 24 12 Отчет, индивидуальные за-дания

3. Химическая связь 1 5-7 6 24 12 Отчет, индивидуальные за-дания

4. Строение ядра атома 1 8 1 2 Индивидуальные задания

5. Учение о химических процессах 1 8-10 5 24 26 Отчет, индивидуальные за-дания, коллоквиум

6. Свойства растворов. Теория элек-тролитической диссоциации

1 10-13

7 24 26 Отчет, индивидуальные за-дания

7. Комплексные соединения 1 13-16


8. Основы электрохимии 1 16-18


9. Экзамен 1 19- В сессию

№

п/п

Раздел

Дисциплины

Сем

естр

Нед

еля

сем

естр

а

Общ

ая

труд

оём

кос

ть (

в ч

асах

) Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов

и трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемо-сти (по неделям семе-

стра)

Форма промежуточ-ной аттестации (по

семестрам)

Учебная рабо-та

В.т.ч.

Актив-ных форм

Самостоя-тельная работавсего лекции лабор.

21

3

4.2 Содержание дисциплины

Содержание разделов базового обязательного модуля дисциплины4.2.1 Содержание лекционного курса

№Наименование раз-дела дисциплины

Содержание раздела дисци-плины

Результат обу-чения, форми-руемые компе-

тенции1 Вводная лекция Химия как раздел естествознания.

Связь химии с другими естественными науками (биологией, математикой, фи-зикой, геологией и др.). Общая химия и ее соотношение с неорганической, фи-зической, органической, коллоидной химией, биохимией. Содержание курса общей химии и его структура. Формы занятий и виды контроля. Литература и работа с ней. Лекционный курс. Работа на лекционных занятиях, приемы конспектирования. Работа с записями лекций и литературой.

ОК-16, ПК-2Знать:значение неоргани-ческой химии в си-стеме химических наук.Уметь:Работать с литера-турой и др. источ-никами.Владеть:Конспектированием лекций.

2 Строение атома, перио-дический закон

Доказательства сложной структуры атома (катодные и каналовые лучи, радиоактивность). Опыты Резер-форда. Первые модели атомов. Пла-нетарная модель. Строение атома водорода по Бору. Постулаты Бора. Радиусы стационарных орбит и ско-рости движения электронов. Глав-ное квантовое число и объяснение спектра атома водорода. Теория Бора-Зоммерфельда. Побочное квантовое число, магнитное кванто-вое число, спиновое квантовое чис-ло. Корпускулярные и волновые свойства частиц. Соотношение де Бройля. Явление дифракции элек-тронов как доказательства их кор-пускулярно-волнового дуализма. Принцип неопределенности Гейзен-берга. Уравнение Шредингера, стандартные условия. Вид решений уравнения Шредингера в простей-ших случаях. Понятие орбитали. Понятие угловой и радиальной со-ставляющей функции Y. Квантовые числа в современном представле-нии.Многоэлектронные атомы. Прин-цип Паули. Понятие уровня, под-

ОК-15, ПК-5Знать:основные положе-ния теории строе-ния атома, периоди-ческого закона со-стояние электронов в многоэлектрон-ных атомахУметь:Объяснять измене-ние свойств элемен-тов и их соедине-ний в зависимости от положения в пе-риодической систе-ме.Владеть:электронных фор-мул атомов элемен-тов.

4




тенцииуровня, их емкость. Правило Гунда. Принцип Клечковского.Попытки классификации химиче-ских элементов до Д.И. Менделее-ва. Основные положения периоди-ческого закона в формулировке Д.И. Менделеева. Дальнейшее раз-витие периодического закона и его табличное выражение - периодиче-ские системы. Рентгеновские спек-тры, их объяснение. Структура пе-риодической системы, объяснение структуры с точки зрения принци-пов Паули, Гунда, Клечковского. Малые и большие периоды, s-, p-, d-, f- элементы. Группы. Периодич-ность радиусов (ковалентных, ме-таллических). Потенциал иониза-ции. Влияние заряда ядра, радиуса атомов, экранизирующего действия внешних электронов, глубины про-никновения внешних электронов на потенциал ионизации. Понятие эф-фективного заряда ядра атомов. Сродство к электрону.

3 Химическая связь Учение о химической связи как одна из центральных проблем современной химии. Перекрывание валентных орбиталей при образова-нии связи.σ-, π-, δ- связи. Метод валентных связей (МВС). Характеристика об-разования связи в молекуле водоро-да (Гейтлер, Лондон). Обменный механизм образования связи, возбу-ждение атомов при образовании связи. Угловые и пирамидальные молекулы. Гибридизация орбиталей центрального атома. Структуры мо-лекул с sp-, sp2-, sp3-, sp2d-, sp3d2- ги-бридными орбиталями. Структуры молекул с кратными связями. Уча-стие в гибридизации неподеленных пар центрального атома и объясне-ние конфигурации молекул.Насыщаемость ковалентной связи. Донорно-акцепторный механизм

ПК-5Знать:типы химической связи, основы МВС и ММО, зонной теории, виды меж-молекулярных сил, их влияние на свой-ства веществ.Уметь:применять теорию химической связи для объяснения и прогнозирования химических и физи-ческих свойств ве-ществ.Владеть:Навыками:по определению конфигурации, по-лярности, поляризу-

5




тенцииобразования связи, дативный меха-низм и максимальная валентность. Степень окисления.Полярность ковалентной связи. Электроотрицательность (по Пол-лингу, Малликену). Дипольный мо-мент связи. Дипольный момент мо-лекулы. Поляризация химической связи.Делокализованная химическая связь. Резонансные структуры и кратность связи.Ионная связь как предельный слу-чай ковалентной связи. Ее ненасы-щаемость и ненаправленность.Понятие о методе молекулярных орбиталей. Виды молекулярных орбиталей для двухатомных моле-кул (ионов), состоящих из элемен-тов I и II периодов. Трехатомные молекулы (BeHg2, BeF2, H2O). Срав-нение методов валентных связей и молекулярных орбиталей.Агрегатное состояние веществ. Твердое состояние, ионные. атом-ные и молекулярные металлические решетки. Межмолекулярные силы взаимодействия, водородная связь и вандер-вальсовые силы (ориентаци-онные, индукционные, дисперсион-ные).Представление о зонной теории. Металлическая связь. Полупровод-ники, изоляторы.Дифракционные методы. Спектро-скопические методы. Резонансные методы. Изучение дипольных мо-ментов, магнитной восприимчиво-сти.

емости молекул,построения диа-грамм МО для про-стых молекул.

4 Строение ядра атома Протонно-нейтронная теория строе-ния ядер. Массовое число. Изотопы, изобары, изотоны. Дефект массы. Магические числа и периодическая система атомных ядер. Природная и искусственная радиоактивность. Ра-диоактивные ряды. Правило Содди-Фаянса.

ОК-15, ПК-2Знать:Основы про-тонно-нейтронной теории строения ядра.Уметь:Писать уравнения

6




тенциитермоядерных реак-ций пользуясь пра-вилом Содди-Фаян-са.Владеть:Расчетом атомной массы элемента по изотопному соста-ву.

5 Учение о химических процессах

Энергетика химических процессов. Экзо- и эндотермические реакции. Термохимическое уравнение. Вну-тренняя энергия, первый принцип термодинамики. Понятие энталь-пии, стандартный тепловой эффект. Закон Гесса. Составление цикла Борна-Габера для определения теп-ловых эффектов различных процес-сов. Теплота и энтальпия образова-ния. Следствие из закона Гесса. Вы-числение тепловых эффектов по теплотам образования и сгорания. Направленность химических про-цессов. Принцип Бертло. Понятие энтропии, изобарного потенциала, применение этих характеристик для определения направленности про-цесса.Понятие скорости реакций. Влия-ние природы веществ, растворите-ля, состояния реагирующих ве-ществ на скорость химических ре-акций. Влияние диффузии в гетеро-генных процессах. Влияние концен-трации реагентов на скорость реак-ции. Константа скорости. Порядок реакции, понятие о лимитирующей стадии и механизме реакции. Пра-вило Вант-Гоффа. Уравнение Арре-ниуса. Энергия активации. Понятие об активированном комплексе. Влияние катализаторов на скорость реакции. Селективность при катали-тических процессах. Гомогенный и гетерогенный катализ. Роль диффу-зии и адсорбции в гетерогенном ка-тализе. Каталитические яды. Поня-

ПК-11Знать:Основные положе-ния химической термодинамики, хи-мического равнове-сия (константа рав-новесия, смещение равновесия).Влияние разных факторов на ско-рость реакции.Уметь:Решать практиче-ские задачи, связан-ные с тепловым эф-фектом, направле-нием и скоростью реакции, смещени-ем равновесия.Владеть:Навыками расчета тепловых эффектов, изменения потенци-ала Гиббса, равно-весных концентра-ций.

7




тенциитие о теории активных центров. Обратимые химические реакции. Химическое равновесие. Исходные и равновесные концентрации реа-гентов. Константа химического рав-новесия. Условия сдвига химиче-ского равновесия. Принцип Ле-Шателье.

6 Свойства растворов. Теория электролитиче-ской дисссоциации

Растворы. Ненасыщенные, насы-щенные и пересыщенные растворы. Способы выражения концентраций. Физическая и химическая теория растворов. Растворимость газа в жидкости. Закон Генри. Раствори-мость жидкости в жидкости. Растворимость твердого вещества в жидкости. Влияние внешних усло-вий на растворимость. Распределе-ние вещества между двумя несме-шивающимися жидкостями. Свой-ства растворов: давление насыщен-ного пара над раствором. Закон Рауля. Отклонение от закона Рауля. Идеальные и неидеальные раство-ры. Понижение давления над раствором нелетучего вещества. Криоскопия, эбуллиоскопия, ос-мотическое давление и определение молекулярной массы растворенного неэлектролита.

Теория электролитической диссоциации Аррениуса. Изотони-ческий коэффициент. Степень дис-социации, роль электролитической постоянной растворителя и сольва-тация ионов. Тепловые эффекты при растворении.

Электролитическая диссоциа-ция воды. Ионное произведение воды. рН. Слабые электролиты. За-кон разбавления Освальда. Буфер-ные растворы, их свойства. Кис-лотно-основные индикаторы. Силь-ные электролиты. Понятие активно-сти, коэффициенты активности, ионная сила. Произведение раство-римости, условие выпадения осад-

ПК-11Знать:Коллегативные свойства растворов,Понятие констант диссоциации, гид-ролиза, ИП и ПР.Уметь:Качественно и ко-личественно описы-вать диссоциацию электролитов, гид-ролиз, гетерогенное равновесие с уча-стием трудно растворимого веще-ства.Владеть:Навыками расчетом рН в растворах электролитов при гидролизе солей, расчетом раствори-мости с использова-нием ПР.

8




тенцииков.Направление обменных реакций в растворах. Обратимые и необрати-мые ионные реакции. Гидролиз как обменно-ионная реакция. Степень гидролиза, константа гидролиза, рН раствора. Примеры гидролиза со-лей. Классификация веществ с точ-ки зрения электролитической диссо-циации Аррениуса. Влияние заряда центрального атома на характер диссоциации гидроксида. Понятие протонной теории кислот и основа-ний (Бренстед, Лоури, сольвоси-стем, теория Льюиса).

7 Комплексные соедине-ния

Основные положения внутренней и внешней сферы. Центральный атом, его степень окисления и координа-ционное число. Лиганды и их ден-татность. Классификации лигандов, заряд комплексного иона. Метод ва-лентных связей, объяснение конфи-гураций комплексов. Теория кристаллического поля. Рас-щепление d-подуровня в октаэдри-ческом и тетраэдрическом полях. Спектрохимический ряд.Понятие о методе молекулярных орбиталей в химии комплексных соединений. Система молекуляр-ных орбиталей для октаэдрического комплекса с σ- связями.Типы комплексных соединений.

ПК-5Знать:Основные положе-ния координацион-ной химии, типы лигандов и комплексов. Связь по МВС, ТПК и ММО,Поведение комплексов в растворе.Уметь:Объяснять конфи-гурацию комплек-сов, спектральные и магнитные свой-ства.Владеть:Расчетом по диссо-циации внутренней сферы с использо-ванием константы неустойчивости.

8 Основы электрохимии Электродные потенциалы. Водород-ный электрод и другие газовые электроды. Влияние природы ме-талла, растворителя, концентрации иона металла, присутствие анионов в растворе, температуры на элек-тродный потенциал. Стандартное состояние и стандартные электрод-

ПК-11Знать:Понятие электрод-ного и окисли-тельно-восстанови-тельного потенциа-лов,

9




тенцииные потенциалы. Уравнение Нерн-ста. Ряд напряжения. Гальваниче-ские элементы. Окисли-тельно-восстановительные потенци-алы и направление окисли-тельно-восстановительных реакций. Константа равновесия окисли-тельно-восстановительной реакции. Электролиз. Коррозия металлов и способы защиты от коррозии.

процессы электро-лиза.Уметь:Определять направ-ление ОВР, объяс-нять работу гальва-нического элемен-та.Владеть:расчетом константы равновесия ОВР,расчетами по зако-ну Фарадея, написа-ние электродных реакций при элек-тролизе.

4.2.2 Содержание лабораторных занятий




тенции1 Техника безопасно-

сти, техника лабора-торных работ

Приборы, посуда, их назначе-ние. Взвешивание, растворе-ние, нагревание, фильтрация,высушивание, измельчение. Приемы и методы работы в хи-мической лаборатории.

ПК-2, ПК-5,ПК-11Знать:-правила работы в химической лабора-тории, техники без-опасности,-правилами пользо-вания химическим оборудованием, по-судой, реактивами.Уметь:-планировать прове-дение химических экспериментов на основе теоретиче-ских представлений,-правильно оформ-лять эксперименталь-ные данные, в том числе в виде графи-ков при количествен-ных измерениях,-пользоваться спра-вочными и литера-турными данными

2 Классы неорганиче-ских соединений

Классификация неорганиче-ских соединений. Номенклату-ра. Гидриды. Оксиды. Соли.

3 Основные законы химии

Химический эквивалент.Газовые законы. Закон Авагадро.

4 Методы очистки ве-ществ

Перекристаллизация, перегон-ка, возгонка, очистка газов от примесей.

5 Определение экви-валентов простых и сложных веществ

Определение эквивалента цин-ка, карбоната калия.

6 Определение мо-лярной и атомной массы

Определение атомной мас-сы свинца, молярной массы диоксида углерода.

10




тенциинеобходимыми для выполнения работы Владеть:-навыками выполне-ния операций по при-готовлению раство-ров, взвешиванию, сушке, фильтрации, прокаливанию, пере-гонки и др. первона-чальных приемов техники лаборатор-ных работ.

7 Способы выра-жения концентра-ции растворов

Понятие массовой доли, мо-лярной и молярной концентра-ции эквивалента вещества.

8 Приготовление растворов.

Расчеты и приготовление растворов с заданной массовой долей, молярных и молярных концентраций эквивалента ве-щества, титрование.

9 Окисли-тельно-восстанови-тельные реакции (ОВР)

Окислители. Восстановите-ли. Типы ОВР. Метод состав-ления электронно-ионного ба-ланса ОВР. Лабораторные опы-ты по важнейшим окислителям и восстановителям.

10 Строение атома Современная модель строе-ния атома.

11 Химическая связь

Механизмы образования хи-мической связи. Типы химиче-ской связи. Метод валентной связи.

12 Коллоквиум Строение атома. Химическая связь. ОВР.

13 Основы термоди-намики

Тепловые эффекты химиче-ских реакций. Энергия Гиббса.

14 Кинетика хими-ческих реакций

Влияние концентрации, тем-пературы, катализатора на ско-рость реакции. Направление протекания реакций.

11




тенции15 Свойства раство-

ров.Явление осмоса, давление

насыщенного пара, криоско-пия, эбуллиоскопия.

16 Реакции в растворах электро-литов. ТЭД, ИП.

Электролитическая диссоци-ация. Расчет рН раствора.

Определение константы дис-социации.

17 Произведение растворимости,

гидролиз.

рН растворов солей, трудно-растворимые соли.

18 Комплексные со-единения

Определение координаци-онного число и константы не-стойкости комплексного со-единения.

19 Основы электрохи-мии

Ряд напряжений. Электролиз растворов. Коррозия металлов.

5. Образовательные технологииДля эффективной реализации целей и задач ФГОС ВПО, для воплощения

компетентностного подхода в преподавании используются следующие об-разовательные технологии и методы обучения (табл.3).

Таблица 3.

Вид за-нятия

Технология Цель Формы и мето-ды обучения

1 2 3 4Лекции Технология

проблемного обу-чения

Усвоение теорети-ческих знаний, разви-тие мышления, фор-мирование профес-сионального интереса к будущей деятельно-сти

Лекция-объяс-нение, лек-ция-визуализация, лекция-объясне-ние с частичным привлечением формы дискуссии, беседы.

Лабора-торные ра-боты

Технология проблемного и активного обуче-ния, деловой игры

Организация ак-тивности студентов в условиях, близких к будущей профессио-нальной деятельно-

Репродуктив-ные, творчески ре-продуктивные ме-тоды активного обучения.

12

сти, обеспечение лич-ностно деятельного характера усвоения знаний, приобрете-ния навыков, умений.

Самосто-ятельная ра-бота

Технологии концентрирован-ного, модульного, дифференциро-ванного обучения

Развитие познава-тельной самостоя-тельности, обеспече-ние гибкости обуче-ния, развитие навы-ков работы с различ-ными источниками информации, разви-тие умений, творче-ских способностей.

Индивидуаль-ные, групповые

6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студен-тов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, проме-

жуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.Таблица 4.

№ Виды самостоя-тельной работы

Формы контроля

Сроки контрольно-зачетных ме-

роприятий, не-деля семестра

Учебно-методическое обеспечение*

1 Подготовка к вы-полнению лабора-

торных работ

Отчет и за-щита лаборатор-

ных работ

1-7,11-17

1-7

2 Подготовка и вы-полнение индивиду-альных расчетных

заданий

12 индивиду-альные расчет-

ные задания

3,4,6,8,9,11-17

1-6

3 Подготовка к сда-че коллоквиумов

Коллоквиум 10 1-3, 8, 10

4 Подготовка к сда-че экзамена

Экзамен 19-21 1-3,7,10

* список литературы

Контроль знаний обучающегося осуществляется проведением коллокви-ума, выполнение индивидуальных заданий и сдачи экзамена.

Темы индивидуальных заданий:1. Основные законы химии.2. Концентрации растворов.3. Окислительно-восстановительные реакции.

13

4. Строение атома.5. Химическая связь.6. Основы термодинамики.7. Скорость реакций, равновесие.8. Свойства растворов.9. Диссоциация.10.Гидролиз. Произведение растворимости.11.Комплексные соединения.12.Основы электрохимии.

Вопросы индивидуальных заданий разработаны и изданы отдельным пособием.

Контрольные вопросы коллоквиуму по теме «Строение атома. Хими-ческая связь»

Строение атома и химическая связь

1. Первые теории строения атома. Радиоактивность. Атомные спектры.2. Строение атома по Бору. Постулаты Бора. Главное квантовое число и объяснение спектра атома водорода. Теория Бора-Зоммерфельда.3. Корпускулярные и волновые свойства частиц. Соотношение де Бройля. Принцип неопределенности Гейзенберга.4. Уравнение Шрёдингера. Виды решений уравнения Шрёдингера в про-стейших случаях. Понятие орбитали.5. Многоатомные атомы. Принцип Паули, Гунда, Клечковского.6. Периодический закон Д.И. Менделеева, современное формулирование закона. Структура периодической системы. Объяснение структуры с точки зрения принципов Паули, Гунда, Клечковского. Периоды, группы, s-, p-, d-, f-элементы.

Периодичность свойств элементов – радиусов, потенциалов ионизации. Влияние заряда ядра, радиуса атома, экранизирующего действия внутренних электронов, глубины проникновения внешних электронов на потенциал ионизации. Сродство к электрону.

Химическая связь

1. Природа химической связи. Виды химической связи.2. Перекрывание валентных орбиталей при образовании химической свя-зи. Виды перекрывание.3. Характеристика образования ковалентной связи в молекуле водорода по Гейтлеру – Лондону.4. Насыщаемость ковалентной связи: возбуждение атомов при образова-нии связи, максимальная валентность и донорно-акцепторный механизм об-разования ковалентной связи.

14

5. Направленность ковалентной связи (σ-, π-, δ- связи). Пространственная конфигурация молекул (линейная, угловая, пирамидальная).6. Теория гибридизации, структуры молекул с гибридными орбиталями.7. Участие в гибридизации неподеленных электронных пар (теория Гил-леспи). Взаимодействие различных электронных пар центрального атома и объяснение конфигурации молекул.8. Структура молекул с кратными связями.9. Делокализация химической связи. Электроотрицательность. Диполь-ный момент связи, молекул.10. Метод МО. Виды молекулярных орбиталей. Система МО для двух-атомных молекул (ионов), состоящих из элементов I и II периодов. Трёхатом-ные молекулы.11. Ионная связь. Ненаправленность и ненасыщаемость ионной связи. Ме-таллическая связь.

Межмолекулярные силы взаимодействия. Водородная связь и Ван-дер-ваальсовы силы.

Примеры билетов для проведения коллоквиума:Коллоквиум «Строение атома»

Вариант 1.1. Строение атома по Бору. Постулаты Бора. Главное квантовое число и

объяснение спектра атома водорода. Теория Бора-Зоммерфельда.2. Ионная связь (ненаправленность и ненасыщаемость ионной связи).

Металлическая связь.3. Определить по правилу Клечковского последовательность заполне-

ния электронами подуровней в атомах, если (n+l) равно 7. На основа-нии принципа Паули найти максимальное число электронов в атоме с n=3.

4. Объяснить характер изменения потенциала ионизации в ряду:Li Be B N O C Ne

П.И.,эВ

5,39 9,38 8,30 14,53 13,61 17,42 21,56

Почему потенциал ионизации возрастает неравномерно?

Вариант 2.

1. Корпускулярные и волновые свойства частиц. Соотношение де-Брой-ля. Принцип неопределенности Гейзенберга.

2. Полярность связи. Электроотрицательность. Дипольный момент свя-зи, молекул.

3. Написать электронные конфигурации атомов в возбужденном состоя-нии, предшествующем образованию связей в молекулах PCl5, GaCl3, SiH4, Cl2O7.

4. Составить значения квантовых чисел для валентных электронов у элемента № 48.

Коллоквиум «Химическая связь»

15

Вариант 1.

1. Как изменяются длины связей в ряду молекул (ионов):O2 – O2

- (в KO2) – O22- (в Na2O2).

2. Учитывая возможность образования связи по донорно-акцепторному механизму, решить следующие задачи:А) почему в молекуле SO2 кратность связи сера-кислород меньше

двух?Б) почему в молекулах BCl3, SiCl4 связь центрально атома с хлором

более чем одинарная?Вариант 2.

1. Сравните длины связей в молекулах: IN2 и IN, IO2 и IO.

2.Определить конфигурацию молекул (с учетом и без учета неподеленных

пар) Cl2O, N2H4, Cl2O7. Определить полярность молекул.

Контрольные вопросы к экзамену1. Основные законы химического взаимодействия. Закон постоянства со-

става. Закон кратных отношений. Закон эквивалентов. Эквиваленты простых и сложных веществ. Закон сохранения массы и энергии. Соотношение Эйн-штейна. Пределы их применимости. Газовые законы. Закон объемных отно-шений, закон Авогадро. Определение молекулярной массы газообразных ве-ществ.

2. Доказательства сложной структуры атома (катодные и каналовые лучи, радиоактивность). Опыты Резерфорда. Первые модели атомов. Планетарная модель. Строение атома водорода по Бору. Постулаты Бора. Радиусы стацио-нарных орбит и скорости движения электронов. Главное квантовое число и объяснение спектра атома водорода. Теория Бора-Зоммерфельда. Побочное квантовое число, магнитное квантовое число, спиновое квантовое число.

3. Корпускулярные и волновые свойства частиц. Соотношение де Бройля. Явление дифракции электронов как доказательства их корпускулярно-волно-вого дуализма. Принцип неопределенности Гейзенберга. Уравнение Шредин-гера, стандартные условия. Вид решений уравнения Шредингера в простей-ших случаях. Понятие орбитали. Понятие угловой и радиальной составляю-щей функции. Квантовые числа в современном представлении.

4. Многоэлектронные атомы. Принцип Паули. Понятие уровня, подуров-ня, их емкость. Правило Гунда. Принцип Клечковского.

5. Попытки классификации химических элементов до Д.И. Менделеева. Основные положения периодического закона в формулировке Д.И. Менделе-ева. Дальнейшее развитие периодического закона и его табличное выражение - периодическое системы. Рентгеновские спектры, их объяснение. Структура периодической системы, объяснение структуры с точки зрения принципов Паули, Гунда, Клечковского.

6. Малые и большие периоды, s-, p-. d-, f- элементы. Группы. Периодич-ность радиусов (ковалентных, металлических). Потенциал ионизации. Влия-

16

ние заряда ядра, радиуса атомов, экранизирующего действия внешних элек-тронов, глубины проникновения внешних электронов на потенциал иониза-ции. Понятие эффективного заряда ядра атомов. Сродство к электрону.

7. Ковалентная связь σ- π- δ- связи. Метод валентных связей (МВС). Ха-рактеристика образования связи в молекуле водорода (Гейтлер, Лондон). Об-менный механизм образования связи, возбуждение атомов при образовании связи.

8. Угловые и пирамидальные молекулы. Гибридизация орбиталей цен-трального атома. Структуры молекул с sp-, sp2-, sp3-, sp2d-, sp3d2- гибридными орбиталями.

9. Структуры молекул с кратными связями. Участие в гибридизации непо-деленных пар центрального атома и объяснение конфигурации молекул.

10. Насыщаемость ковалентной связи. Донорно-акцепторный механизм образования связи, дативный механизм и максимальная валентность. Степень окисления. Полярность ковалентной связи. Электроотрицательность (по Пол-лингу, Малликену). Дипольный момент связи. Дипольный момент молекулы. Поляризация химической связи.

11. Делокализованная химическая связь. Резонансные структуры и крат-ность связи.

12. Ионная связь как предельный случай ковалентной связи. Ее ненасы-щаемость и ненаправленность.

13. Понятие о методе молекулярных орбиталей. Виды молекулярных орбиталей для двухатомных молекул (ионов), состоящих из элементов I и II периодов.

15. Межмолекулярные силы взаимодействия, водородная связь и ван-дер-вальсовые силы (ориентационные, индукционные, дисперсионные).

16. Представление о зонной теории. Металлическая связь. Полупроводни-ки, изоляторы.

17. Энергетика химических процессов. Экзо- и эндотермические реакции. Термохимическое уравнение. Внутренняя энергия, первый принцип термоди-намики. Понятие энтальпии, стандартный тепловой эффект. Закон Гесса. Теплота и энтальпия образования. Следствие из закона Гесса.

18. Направленность химических процессов. Принцип Бертло. 19. Понятие энтропии, изобарного потенциала, применение этих характе-

ристик для определения направленности процесса.20. Понятие скорости реакций. Константа скорости. Порядок реакции, по-

нятие о лимитирующей стадии и механизме реакции. 21. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. По-

нятие об активированном комплексе. Влияние катализаторов на скорость ре-акции. Селективность при каталитических процессах. Гомогенный и гетеро-генный катализ.

22. Обратимые химические реакции. Химическое равновесие. Исходные и равновесные концентрации реагентов. Константа химического равновесия. Условия сдвига химического равновесия. Принцип Ле-Шателье.

23. Растворы. Ненасыщенные, насыщенные и пересыщенные растворы.

17

Способы выражения концентраций. Физическая и химическая теория раство-ров. Растворимость газа в жидкости. Закон Генри. Растворимость жидкости в жидкости. Растворимость твердого вещества в жидкости. Влияние внешних условий на растворимость. Распределение вещества между двумя несмеши-вающимися жидкостями.

24. Свойства растворов: давление насыщенного пара над раствором. За-кон Рауля. Отклонение от закона Рауля. Идеальные и неидеальные растворы. Понижение давления над раствором нелетучего вещества.

25. Криоскопия, эбуллиоскопия, осмотическое давление и определение молекулярной массы растворенного неэлектролита.

26. ТЭД Аррениуса. Изотонический коэффициент. Степень диссоциации, роль электролитической постоянной растворителя и сольватация ионов. Теп-ловые эффекты при растворении.

27. ЭД воды. Ионное произведение воды. рН. 28. Слабые электролиты. Закон разбавления Освальда. Буферные раство-

ры, их свойства. Кислотно-основные индикаторы. 29. Сильные электролиты. Понятие активности, коэффициенты активно-

сти, ионная сила. Произведение растворимости, условие выпадения осадков.30. Гидролиз как обменно-ионная реакция. Степень гидролиза, константа

гидролиза, рН раствора. Примеры гидролиза солей. 31. Классификация веществ с точки зрения электролитической диссоциа-

ции Аррениуса. Влияние заряда центрального атома на характер диссоциа-ции гидроксида. Теории кислот и оснований.

32. Основные положения: внутренняя и внешняя сферы, центральный атом, его степень окисления и координационное число, лиганды и их дея-тельность, классификация лигандов, заряд комплексного иона. Номенклату-ра.

33. Теория кристаллического поля. Расщепление d-подуровня в октаэдри-ческом и тетраэдрическом полях. Спектрохимический ряд.

34. Понятие о методе молекулярных орбиталей в химии комплексных со-единений. Система молекулярных орбиталей для октаэдрического комплекса с ?-связями.

35. Типы комплексных соединений.36. Электродные потенциалы. Водородный электрод и другие газовые

электроды. Стандартное состояние и стандартные электродные потенциалы. Уравнение Нернста. Ряд напряжения.

37. Окислительно-восстановительные потенциалы и направление окисли-тельно-восстановительных реакций. Константа равновесия окисли-тельно-восстановительной реакции.38. Электролиз. Коррозия металлов и способы защиты от коррозии.

Примерные задачи, включенные в экзаменационные билеты1. Задачи на основные законы химии (расчет по стехиометрии, газовые зако-

ны).2. Написание электронных формул элементов Периодической системы.

18

3. Определение конфигураций простейших молекул, определение полярно-сти связей в молекуле.

4. Задачи на приготовление растворов (с использованием понятий процент-ной, молярной и нормальной концентраций).

5. Задачи на вычисление тепловых эффектов реакций.6. Задачи по кинетике реакций, связанные с использованием закона действия

масс, правила Вант - Гоффа.7. Задачи по равновесию реакций (определение констант равновесия, расчет

равновесных концентраций). Смещение равновесия. Принцип Ле-Шате-лье.

8. Написание реакций гидролиза и определение среды раствора.9. Написание окислительно - восстановительных реакций по методу полуре-

акций.

Образцы экзаменационных билетов:

ГОУ ВПО Кемеровский Государственный университет«Утверждаю»Зав. кафедрой ____________________«____»________________20___г

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Учебная дисциплина___________________

ОБЩАЯ ХИМИЯ

Экзаменационный билет №1

1. Система МО для двухатомных молекул, состоящих из элементов второго периода (на примере О2, СО).

2. Почему можно без расчета указать, что в растворе Na2SO3 среда щелочная, а для раствора NaHSO3 без расчета нельзя указать какая среда?

3. 5,6л (н.у.) смеси N2 и CO2 весят 8 г. определите: а) молярную массу смеси, б) состав смеси, массовую долю по молям (обьему).


НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИ-

МИЯ



Экзаменационный билет № 2

1. Скорость химической реакции. Влияние разных факторов на скорость реакции. Влия-ние концентрации на скорость, константа скорости. Понятие о механизме реакции, по-рядке реакции.

2. Определить конфигурацию молекулы NOCl с учетом и без учета неподеленных пар центрального атома.

3. рН раствора H2SO4 равен 2. Определить процентную концентрацию H2SO4 (ρ=1г/мл).

19


НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИ-

МИЯ



Экзаменационный билет № 3

1. Давление насыщенного пара над раствором. Понижение пара над раствором, содер-жащим нелетучий компонент, мольная доля как способ выражения концентрации. Ос-мотическое давление.

2. Учитывая неподеленные пары электронов центрального атома, определите конфигу-рацию молекулы H3IO4 или SeOF2.

3. As2O3 + O2 = As2O5 + 270 кДж 3As2O3 + 2O3 = 3As2O5 + 1090 кДжОпределите ΔН°(О3) и тепловой эффект реакции.

Критерий оценки знаний обучающегося

Отметку “отлично” студент получает за полные и правильные ответы на все вопросы, изложенные в определенной последовательности и подтвержде-ны соответствующими примерами.

Отметку “хорошо” студент получает за неполное, правильное изложение вопросов, либо если при ответе были допущены 2-3 несущественные ошиб-ки.

Отметку “удовлетворительно” студент получает при ответе, в котором освещена основная, наиболее важная часть материала, но при этом допущены 1-2 существенные ошибки или ответ неполный, неточный. (Существенные ошибки связаны с недостатком знаний основной наиболее важной части про-граммного материала. Несущественные ошибки связаны с недостаточно точ-ным ответом на вопрос).

Отметка “неудовлетворительно” ставится в том случае, если студент пока-зал незнание и непонимание значительной части программного материала.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисци-плины «Неорганическая химия» модуль «Общая химия».

Список основной учебной литературы1. Угай, Я.А. Общая и неорганическая химия. - М.: Высш. шк.., 2007. – 528с.2. Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия. -М.: Высш. шк., 2009.-

744с.3. Некрасов, В.Б. Основы общей химии: В 2-х т. - СПб.: Лань, 2003. – 656с.4. Мохов, А.И. Сборник задач по общей химии /А.И. Мохов, А.А.Баснина.

– Кемерово: Кузбассвузиздат, 2002. – 127с.5. Мохов, А.И. Методические указания к лабораторному практикуму по об-

щей химии /А.И. Мохов, Л.И. Шурыгина. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2004. – 43c.

20

6. Мохов, А.И. Сборник индивидуальных заданий по общей химии /А.И. Мохов, С.В. Расматова. – Кемерово: Кузбассвузиздат, 2005. – 96с.

7. Ларичев, Т. А. Сборник опорных конспектов по курсу неорганической хи-мии.. Учеб. метод. пособие / Т. А. Ларичев – Кемерово: Кузбассвузиздат, 2005. -42с.

Дополнительная литература:8. Неорганическая химия.В3-х т. /Под ред.Ю.Д. Третьякова. –М.: Academia,

2007.9. Практикум по неорганической химии /В.А. Алешин, К.М. Дунаева, А.И.

Жиров и др.; под ред. Ю.Д. Третьяков. – М.: Academia, 2004. -384 с.10.Мохов, А.И. Методические указания Строение атома, химическая связь. –

Кемерово: Кузбассвузиздат, 200. – 12с.

Основная литератураКоличе-

ство экзем-пляров в биб-лиотеке на момент утвер-ждения про-граммы

НаименованиеАвтор

Годизда-

ния

Общая и неорганиче-ская химия

Угай Я.А. 2007 г. 80 экз.

Общая и неорганиче-ская химия

Ахметов Н.С. 2009 г. 63 экз.

Основы общей химии Некрасов В.Б. 2003г. 5 экз.Методические указа-

ния к лабораторному практикуму по общей хи-мии.

Мохов А.И. 2004 г. 100 экз.

Сборник индивиду-альных заданий по общей химии

Мохов А.И. 2005 г. 100 экз.

Сборник опорных конспектов по курсу неорганической химии. Учеб. метод. пособие.

Ларичев Т. А. 2005 г. 75 экз.

Дополнительная литература

Неорганическая химия Третьяков Ю.Д. 2007 г. 50 экз.Практикум по неорга-

нической химииАлешин В.А.

и др.2004 г. 10 экз.

21

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины «Неорга-ническая химия» модуль «Общая химия».

Лаборатории кафедры неорганической химии обеспечены химическим оборудованием, посудой, реактивами для проведения лабораторных работ и выполнению операций по: взвешиванию, синтезу неорганических соедине-ний, фильтрации, нагреванию, сушке, прокаливанию, перегонке, приготовле-нию растворов, электролизу, определению кислотности среды, электропро-водности растворов и т.д.

Чтение лекций проводится в лекционном зале, обеспеченном мультиме-дийными средствами.

22

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с уче-том рекомендаций и ПрООП ВПО по специальности 020201.65 «Фундамен-тальная и прикладная химия.

Автор Мохов А.И.Рецензент доцент Морозов В.П.

23

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ...

Documents