Рабочая программа по физической и коллоидной химии.
рабочая программа по теме

Вид учебной работы

Объём часов

Максимальная учебная нагрузка (всего)

232

Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)

155

       в том числе:

       лабораторные работы

 40

       практические занятия

 37

       контрольные работы

  5

Самостоятельная работа обучающегося (всего)

 77

       в том числе:

       индивидуальные задания

 40

       тематика внеаудиторной самостоятельной работы

 37

Дифференцированный зачёт – за 1-й семестр.

Итоговая аттестация: Экзамен.

Наименование

разделов и тем

Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия,

самостоятельная работа обучающихся.

Объём часов

Уровень освоения

1

2

3

4

Введение

М.В.Ломоносов – основоположник физической химии.

Общенаучное и прикладное значение физической и коллоидной химии для интенсификации управления и оптимизации процессов химических технологий.

Самостоятельная работа обучающихся:

Роль отечественных ученых в становлении и развитии физхимии.

Современные направления развития физической и коллоидной химии: лазерная, ядерная, радиационная, плазмохимия, космохимия, химия высокомолекулярных соединений.

2

1

1

Раздел  1.

Физическая     химия

139

Тема 1.1

Молекулярно – кинетическая теория агрегатных состояний вещества

24

Тема 1.1.1

Газообразное состояние. Газовые законы.

Газообразное состояние. Идеальный газ. Молекулярно – кинетическая теория идеального газа. Основные газовые законы. Уравнение Клапейрона – Менделеева.

.Самостоятельная работа обучающихся:

Графическое изображение газовых законов.

2

1

1

Тема 1.1.2

Расчёты по формулам и уравнениям

Практическое занятие № 1

Расчёты параметров идеальных газов.

Самостоятельная работа обучающихся:

Решение типовых задач по расчёту параметров газов по теме 1.1.1 – Газовые законы.

2

1

Тема 1.1.3                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

Реальные газы

Реальные газы, их особенности. Уравнение состояния. Изотерма реального газа. Сжижение газов. Критическая точка.

Самостоятельная работа обучающихся:                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

Эффект Джоуля-Томпсона.

Решение  задач по расчётам параметров  реальных газов по теме 1.1.2 – Реальные газы.

2

1

1

Тема 1.1.4

Расчёты по формулам и уравнениям

Практическое занятие № 2

Расчёты параметров газов с применением газовых законов, таблиц коэффициентов сжимаемости и методического пособия (1) по данной теме.

Самостоятельная работа обучающихся:                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

Решение задач по индивидуальным заданиям.

Применение сжиженных газов в промышленности.

2

1

2

Тема 1.1.5

Газовые смеси

Газовые смеси. Парциальное давление. Закон Дальтона.

Демонстрации:

Схемы  о кинетических представлениях отдельных газов и газовых смесей, в электронном виде.

Самостоятельная работа обучающихся:

Диффузия и эффузия газов.

2

1

2

Тема 1.1.6

Расчёты по формулам и уравнениям

Практическое занятие  № 3

Расчёты параметров газовых смесей с применением методического пособия  (1).

Самостоятельная  работа обучающихся:

Решение типовых задач по теме 1.1.4 – Газовые смеси.  

2

1

2

Тема 1.1.7

Жидкое состояние вещества

Жидкое состояние вещества. Структура жидкостей. Свободная энергия поверхности жидкости. Поверхностное натяжение. Внутреннее трение и вязкость жидкостей. Виды вязкости. Испарение и конденсация жидкостей. Теплота испарения. Правило Трутона.

Демонстрации: 

Растворов солей никеля, кобальта и несмешивающихся жидкостей.

Наблюдение шарообразной формы капли анилина в воде. (Опыт Дарлинга)

Опыт Плато.

Самостоятельная работа обучающихся:

Поверхностно – активные вещества и их значение.

Явление смачивания. Адгезия и когезия.

2

1

2

Тема 1.1.8

Расчёты свойств жидкостей

Практическое занятие № 4

Расчёты вязкости, поверхностного натяжения и теплот испарения жидкостей с применением справочных данных.

Самостоятельная работа обучающихся:

Расчёты свойств жидкостей по индивидуальным заданиям.

2

1

2

Тема 1.1.9

Экспериментальные определения свойств жидкостей

Лабораторное занятие  № 1

Определение плотности, поверхностного натяжения жидкости.

Самостоятельная работа обучающихся:

Оформление лабораторного отчёта.

Ответы на вопросы контроля знаний данной лабораторной работы.

2

1

2

Лабораторное занятие  № 2

Определение коэффициента динамической вязкости вискозиметрическим методом, степени влияния температуры и концентрации на вязкость жидкости.

Демонстрации:

Установка для измерения вязкости.

Самостоятельная работа обучающихся:

Оформление лабораторного отчёта.

Ответы на вопросы контроля знаний данной лабораторной работы.

Значение вязкости в промышленности.

4

1

2

Тема 1.1.10

Твёрдое состояние вещества

Твёрдое состояние вещества, его особенности. Кристаллические и аморфные тела. Плавление.  Кристаллизация. Виды кристаллических решеток.

Демонстрация

Кристаллических решеток: графита, металлов, поваренной соли.

Образцы минералов: серы, кальция, галита и др.

Самостоятельная работа обучающихся:

Плазма – четвертое состояние вещества. Жидкие кристаллы и их применение.

1

1

1

Тема 1.1.11

Контроль и обобщение знаний

Контрольная работа № 1 по Теме 1.1 - Молекулярно – кинетическая теория агрегатных состояний вещества

1

2

Тема 1.2

          Основы химической термодинамики (ТД)

27

Тема 1.2.1

Первый закон термодинамики

Основные термодинамические понятия и определения.  Роль химической термодинамики в изучении химических процессов. Закон сохранения энергии. Первый закон термодинамики, его формулировки. Внутренняя энергия. Энтальпия.

Самостоятельная работа обучающихся:

Термодинамические процессы и термодинамическое равновесие.

Решение  задач по теме 1.2.1 – Первый закон термодинамики.

2

1

2

2

Тема 1.2.2

Теплоёмкость газов и газовых смесей

Теплоёмкость газов и газовых смесей. Виды теплоёмкости, их взаимосвязь и зависимость от различных факторов, для органических веществ.

Демонстрации:

Системы с различной теплоёмкостью.

Самостоятельная работа обучающихся:

Теплоёмкость газов и газовых смесей для неорганических веществ. Уравнение Майера.

2

1

2

2

Тема 1.2.3

Расчёты по формулам и уравнениям

Практическое занятие № 5

Расчёты теплоёмкостей индивидуальных веществ и смесей с применением справочной литературы [4]..  

Самостоятельная работа обучающихся:

Решение задач по теме 1.2.2  - Теплоёмкость газов и газовых смесей.  

2

1

2

2

Тема  1.2.4

Термодинамические функции основных обратимых процессов

Работа, теплота и энтальпия термодинамических процессов идеального газа.

Демонстрации

Графическое изображение обратимых термодинамических процессов в системе «Р-V» координат.

Самостоятельная работа обучающихся:

Политропные термодинамические процессы в  системе «Р - V» координат.

2

1

2

2

Тема 1.2.5

Расчёты по формулам и уравнениям

Практическое занятие № 6

Расчёты работы и теплоты термодинамических процессов.

Самостоятельная работа обучающихся:

Решение задач по теме 1.2.4 -  Термодинамические функции основных обратимых процессов, по индивидуальным заданиям.

2

1

2

2

Тема 1.2.6

Термохимия

Термохимия. Тепловые эффекты химических реакций. Закон Гесса. Стандартные тепловые эффекты реакций образования и сгорания. Следствия закона Гесса. Формула Коновалова.

Демонстрации:

1.Калориметрическая установка для определения теплоты сгорания.

2.Опыт. Энергетические изменения при растворении различных веществ в воде.

Самостоятельная работа обучающихся:

Расчёты стандартных тепловых эффектов по закону Гесса.

Теплоты растворения и нейтрализации, их зависимость от различных факторов.

2

1

2

3

Практическое занятие № 7

Расчёты стандартных тепловых эффектов химических реакций по закону Гесса.

Самостоятельная работа обучающихся:

Решение задач по индивидуальным заданиям.

2

Тема 1.2.7

Закон Кирхгофа

Факторы  влияющие на тепловой эффект реакции. Закон Кирхгофа.

Демонстрации:

Графическая зависимость изменения стандартной энтальпии исходных веществ и продуктов реакции от температуры.

Самостоятельная работа обучающихся:

Зависимость теплоёмкости от температуры.

1

1

2

2

Тема 1.2.8

Расчёты по формулам и химическим уравнениям

Практическое занятие № 8

Расчёты тепловых эффектов химических реакций по закону Кирхгофа с применением [4]..

Самостоятельная работа обучающихся:

Расчёты тепловых эффектов химических реакций при заданной температуре по индивидуальным заданиям.

1

1

2

2

Тема 1.2.9

Экспериментальные определения тепловых эффектов

Лабораторная работа № 3

Определение теплоты растворения соли.

Демонстрации:

Установка определения теплоты растворения соли.

Самостоятельная работа обучающихся:

Оформление лабораторного отчёта.

Письменные ответы на  вопросы контроля  знаний по  данной лабораторной работе.

Лабораторная работа № 4

Определение теплоты нейтрализации.

Самостоятельная работа обучающихся:

Оформление отчёта лабораторной работы.

Ответы на вопросы контроля знаний лабораторной работы.

2

1

         2

1

2

2

        2

2

Тема 1.2.10

Второй закон термодинамики

Второй закон термодинамики, его физическая сущность. Факторы интенсивности и  экстенсивности. Энтропия и её свойства. Причины и следствия изменения энтропии.

Демонстрации:

Схема изменения энтропии для самопроизвольных и не самопроизвольных процессов

при V= const и U = const.

Самостоятельная работа обучающихся:

Тепловая машина Карно. Коэффициент полезного действия машины.

Изменение энтропии основных термодинамических процессов.

1

1

2

2

Тема 1.2.11

Расчёты по формулам

Практическое занятие № 9

Расчёты энтропии физико-химических процессов и возможности их самопроизвольного течения.

Самостоятельная работа обучающихся:

Решение задач по расчётам изменения энтропии физико-химических процессов по индивидуальным заданиям.

Третий закон термодинамики. Постулат Планка.

1

1

2

2

Тема 1.2.12

Термодинамические потенциалы

Свободная энергия системы. Изобарно-изотермические и изохорно-изотермические потенциалы    (энергии Гиббса и Гельмгольца). Принцип минимума свободной энергии. Значение второго закона термодинамики в определении возможности, направления и пределов течения самопроизвольных химических процессов в изолированных системах.

Демонстрации:

Схема изменения энергии Гиббса и Гельмгольца в различных процессах.

Самостоятельная работа обучающихся:

Критерии направленности процессов и равновесия в системах переменного состава. Химический потенциал.

2

1

2

2

Тема 1.2.13

Расчёты по формулам и химическим уравнениям

Практическое занятие № 10

Расчёты стандартной энергии по Гиббсу и Гельмгольцу с применением справочной литературы [4]..

Самостоятельная работа обучающихся:

Решение задач по  определению возможности и направления самопроизвольного течения физико-химического процесса.

2

1

2

2

Тема 1.2.14

Контроль и обобщение знаний

Контрольная работа №2  по теме 1.2 - Основы химической термодинамики

1

2

Тема 1.3

         Химическая    кинетика

16

Тема 1.3.1

Скорость химических реакций

Основные понятия и определения. Скорость химической реакции. Закон действия масс. Константа скорости реакции. Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа.

Демонстрации:

Опыт 1. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ.

(Изменение окраски перманганата калия).

Опыт 2. Зависимость скорости реакции от температуры.

Самостоятельная работа обучающихся:

Гомогенные и гетерогенные химические реакции.

Быстрые и сверхбыстрые реакции.

2

1

2

2

Тема 1.3.2

Классификация химических реакций

Кинетика простых реакций. Реакции первого и второго порядка, их кинетические уравнения. Период полупревращения.

Демонстрации:

Графическая зависимость скорости реакции взаимодействия между магнием и хлорводородной кислотой разной концентрации. Анализ графиков.

Самостоятельная работа обучающихся:

Кинетика сложных реакций: последовательных, параллельных и сопряженных.

Расчёты скорости, концентрации веществ и времени течения химических реакций.

2

2

2

2

Тема 1.3.3

Энергия активации

Активные молекулы. Потенциальный барьер. Энергия активации. Уравнение Аррениуса.

Демонстрации:

Графики энергетических характеристик элементарного акта эндо- и экзотермических реакций, их анализ.

Самостоятельная работа обучающихся:

Основы теории активных столкновений.

Письменные ответы на контрольные вопросы по теме 1.3  - Химическая    кинетика

2

1

2

3

Тема 1.3.4

Расчёты по формулам и уравнениям

Практическое занятие № 11

Расчёт кинетических параметров реакции и энергии активации.

Демонстрации:

Опыт. Взаимодействие тиосульфата натрия с серной кислотой и анализ опыта.

Самостоятельная работа обучающихся:

Решение задач по расчётам кинетических параметров и энергии активации химических процессов.

2

1

2

2

Тема 1.3.5

Экспериментальные

исследования химических реакций

Лабораторная работа № 5

Экспериментальное определение скорости химической реакции.

Самостоятельная работа обучающихся:

Оформить отчёт  лабораторной работы  № 5.

Ответы на вопросы контроля  знаний  данной  лабораторной работы.

2

1

2

2

Лабораторная работа № 6

Определение константы скорости реакции инверсии сахара.

Самостоятельная работа обучающихся:

Оформить отчёт  лабораторной работы  № 6.

Ответы  на вопросы контроля знаний данной лабораторной работы.

4

1

3

2

Тема  1.3.6

Цепные реакции

Цепные реакции. Особенности, характеристика. Работы Семёнова Н.Н.

Фотохимические и радиационно-химические процессы и их значение.

Демонстрации:

Схемы механизма разветвлённой и неразветвлённой химических цепей цепных реакций. Их анализ.

1

2

Тема 1.3.7

Контроль и обобщение знаний

Контрольная работа № 3    по теме  1.3 - Химическая кинетика

1

3

Тема 1.4

                Катализ

12

Тема 1.4.1

Адсорбция

Поверхностные явления. Особенности процесса сорбции, влияние на него различных

факторов. Адсорбция на твёрдых адсорбентах. Теория Ленгмюра. Изотерма адсорбции.

Демонстрации:

1. Образцы адсорбентов.

2. Адсорбция активированным углем различных красителей из растворов.

3. Адсорбция силикагелем красящих веществ.

4. Ориентация молекул ПАВ в насыщенном поверхностном слое.

5. Схема мономолекулярной адсорбции.

Самостоятельная работа обучающихся:

Ионообменная адсорбция. Хроматография: понятия, виды.

Практическое применение адсорбции.

2

1

3

2

Тема 1.4.2

Экспериментальные исследования и определения

Лабораторная работа № 7.

Построение изотермы адсорбции по эксперименту.

Самостоятельная работа обучающихся:

Оформить отчёт  лабораторной работы  № 7.

Ответы на вопросы контроля знаний  лабораторной работы № 7.

Применение адсорбции.

4

2

3

2

Тема 1.4.3

Катализ

Гомогенный катализ. Особенности каталитических процессов. Автокатализ.

Гетерогенный катализ, его особенности. Промоторы и каталитические яды. Мультиплетная теория катализа.

Демонстрации:

Коллекция катализаторов.

Схематическое изображение пяти стадий гетерогенного катализа.

Самостоятельная работа обучающихся:

1. Ферментативный катализ. Ферменты в жизни человека.

2. Применение катализа в химической технологии.

1

1

2

2

Тема 1.4.4

Расчёты по формулам

Практическое занятие № 12

Расчёты каталитической активности, селективности и производительности катализатора  физико-химических процессов.

1

Тема 1.4.5

Экспериментальное исследование и определение

Лабораторная работа № 8

Определение влияния катализаторов на скорость химических процессов.

Самостоятельная работа обучающихся:

Оформить отчёт  лабораторной работы  № 8.

Ответы на вопросы контроля знаний данной лабораторной работы.

2

1

2

2

Тема 1.4.6

Контроль и обобщение знаний

Дифференцированный зачёт.

2

2

Тема 1.5

           Химическое равновесие

10

Тема 1.5.1

Основные закономерности химического равновесия

Обратимость химических реакций. Сущность истинного химического равновесия. Константы равновесия реакции. Способы выражения. Зависимость констант равновесия от различных  факторов.

Факторы, влияющие на равновесие. Принцип Ле-Шателье.

Демонстрации:

Влияние концентрации вещества на состояние химического равновесия, на примере реакции образования  роданида железа.

Смещение химического равновесия под действием температуры (Диссоциация четырёх-окиси азота).

Смещение химического равновесия под влиянием освещения (Фотохимическое восстановление тионина).

Самостоятельная работа обучающихся:

Записать уравнений химических реакций и на основании принципа Ле-Шателье  дать теоретическое обоснование демонстрационных опытов.

2

2

2

2

Тема 1.5.2

Расчёты по химическим формулам и уравнениям

Практическое занятие № 13

Расчёты констант химического равновесия, равновесных и исходных концентраций, выхода целевого продукта химических процессов.

Самостоятельная работа обучающихся:

Решение задач по расчётам состава равновесной смеси.

Практическое значение констант химического равновесия.

2

1

2

1

Практическое занятие № 14

Определение оптимальных условий ведения производственных химических процессов

получения: серной кислоты, водорода - конверсией метана, аммиака, азотной кислоты, метанола, этанола.

Самостоятельная работа обучающихся:

Равновесие в гетерогенных системах.

2

1

2

2

Тема 1.5.3

Химическое сродство

Реакционная способность химико-технологических систем. Химическое сродство. Уравнение изотермы химической реакции. Стандартная энергия Гиббса.

Изменение константы химического равновесия в зависимости от температуры.

Уравнение изохоры и изобары химической реакции.

Самостоятельная работа обучающихся:

Стандартная энергия Гельмгольца.

2

1

3

2

Тема 1.5.4

Расчёты по химическим формулам и уравнениям

Практическое занятие № 15

Определение полезной работы химических реакций.

2

2

Тема 1.6

        Фазовое  равновесие

6

Тема 1.6.1

Правило фаз Гиббса

Основные понятия фазового равновесия. Классификация систем. Определение числа фаз, числа зависимых компонентов и степеней свободы при фазовых равновесиях.

Правило фаз Гиббса.

Демонстрации:

Коллекция гомогенных и гетерогенных физико-химических систем.

Самостоятельная работа обучающихся:

Ответы на вопросы проверки знаний – основные определения фазового равновесия.

1

1

2

2

Тема 1.6.2

Фазовые диаграммы состояния

Фазовое равновесие в однокомпонентных системах.

Фазовая диаграмма состояния однокомпонентных систем на примере воды.

Анализ диаграммы. Тройная точка.

Фазовое равновесие в двухкомпонентных системах.

Фазовая диаграмма состояния двухкомпонентной системы на примере бинарного сплава. Кривые охлаждения. Эвтектический сплав. Термографический анализ. Правило рычага.

Демонстрации:

Диаграмма состояния воды, диоксида углерода, бинарного сплава – алюминий-кремний. Анализ диаграмм.

Схема правила рычага.

Самостоятельная работа обучающихся:

Водно-солевые системы. Криогидратная точка. Диаграмма растворимости в системе KCl – H2O.

Работы Н.С.Курнакова по физико-химическому анализу.

3

2

2

2

Тема 1.6.3

Расчёты и упражнения по фазовым диаграммам

Практическое занятие № 16

1. Построить фазовую диаграмму (диаграмма плавкости) состояния двухкомпонентной   системы (сплава) по имеющимся экспериментальным данным.

2. На основании данных температур начала кристаллизации и состава системы построить все кривые охлаждения возможные в данной системе.

3. Определить число фаз и число степеней свободы для системы с указанной температурой и составом.

4. Определить массу образовавшихся кристаллов при охлаждении системы определённого состава от температуры t1 до t2 по правилу рычага.

Самостоятельная работа обучающихся:

1. Предложить и описать методику эксперимента термографического анализа бинарного сплава или водно-солевой системы.

2. Сущность диаграмм состояния.

2

1

2

2

Тема 1.7

                  Растворы

28

Тема 1.7.1

Основные понятия и определения

Процесс растворения и применение к нему принципа минимума свободной энергии.

Классификация растворов, их строение. Сольватная теория образования растворов Д.И.Менделеева. Термодинамика растворения.

Демонстрации:

Коллекция различных типов растворов: жидкость-твёрдое, жидкость-жидкость, жидкость-газ, несмешивающихся жидкостей.

Самостоятельная работа обучающихся:

Растворы электролитов. Степень диссоциации и константа электролитической диссоциации. Концентрация и способы выражения концентрации растворов.

1

1

1

2

Тема 1.7.2

Коллигативные свойства растворов

Осмотическое давление в растворах неэлектролитов и электролитов. Закон Вант-Гоффа. Изотонический коэффициент.

Демонстрации:

Коллекция полупроницаемых мембран (ППМ).

Схема перехода растворителя через ППМ.

Энергетические изменения при растворении NaOH (KOH), NH4SCN  в воде.

Схема тургора и плазмолиза в клетках растений.

Самостоятельная работа обучающихся:

Полупроницаемые мембраны, их значение для живых организмов и процессов получения, очистки пищевых и непищевых продуктов.

Мембранная технология.

1

1

2

2

Давление пара разбавленных растворов. Абсолютное и относительное понижение давления пара растворителя в растворе.

Закон Рауля для растворов неэлектролитов и электролитов.

Демонстрации:

Изменение объёма при растворении этанола, подкрашенного фуксином, в дистиллированной воде.

Диаграмма “Давление пара – состав”  “P – X” бинарного раствора при T = const..

Самостоятельная работа обучающихся:

Ответы на вопросы проверки знаний коллигативных свойств растворов.

1

1

2

1

Замерзание растворов. Абсолютное понижение температуры замерзания раствора.

Криоскопия. Криоскопическая постоянная.

Условия кипения растворов. Температура кипения растворов. Абсолютное повышение температуры кипения. Эбуллиоскопическая постоянная. Эбуллиоскопия.

Демонстрации:

Установки экспериментального определения температуры замерзания и кипения растворов.

Самостоятельная работа обучающихся:

Практическое применение закона Рауля.

1

         1

2

        2

Тема 1.7.3

Расчёт по химическим формулам и диаграммам

Практическое занятие № 17

Расчёт коллигативных свойств растворов: осмотического давления, давления пара раствора, температуры замерзания и кипения.

Самостоятельная работа обучающихся:

Решение типовых задач по индивидуальным заданиям методического пособия темы  -“Растворы”.

2

2

3

2

Тема 1.7.4

Экспериментальные определения

Лабораторная работа № 9

Определение молярной массы растворённого вещества криоскопическим методом.

Демонстрации:

Установка для криоскопических измерений.

Методическое пособие для выполнения лабораторной работы.

Самостоятельная работа обучающихся:

Оформление отчёта по лабораторной работе.

Провести анализ полученных экспериментальных результатов.

2

2

3

2

Тема 1.7.5

Первый закон Д.П.Коновалова для идеальных растворов

Идеальные бинарные растворы. Взаимная растворимость жидкостей с учётом  межчастичного взаимодействия. Диаграммы для идеальных систем из двух летучих компонентов. Перегонка. Схема и диаграмма “Температура кипения – состав”  “Т -  Х” для процесса перегонки бинарных растворов при Р = const. Первый закон Д.П.Коновалова. Дефлегмация. Ректификация.

Демонстрации:

Диаграмма  “Т – Х” для перегонки при Р = const.

Лабораторная установка для процесса перегонки.

Образцы дефлегматоров.

Схема ректификационной колонны.

Самостоятельная работа обучающихся:

Ректификационная колонна, устройство, работа и применение.

2

1

2

2

Тема 1.7.6

Неидеальные растворы. Второй закон Д.П.Коновалова

Системы с отклонениями от закона Рауля. Примеры. Диаграммы “Р – Х” и “T – X” для растворов с положительными и отрицательными отклонения от закона Рауля. Азеотропные смеси. Второй закон Д.П.Коновалова.

Демонстрации:

Диаграммы состояния  “P – X” и “T – X” для бинарных систем с положительными и отрицательными отклонениями от закона Рауля.

Самостоятельная работа обучающихся:

Особенности ректификации неидеальных растворов.

2

1

2

2

Тема 1.7.7

Расчёты по формулам и диаграммам

Практическое занятие № 18

Расчёт процессов перегонки по индивидуальным заданиям методического пособия по теме “Растворы”.

Для данной зависимости состава жидкой Х и газообразной фаз У от температуры Т для бинарной жидкой смеси А – В при P = const., построить диаграмму “Т- Х” .

(Составы X и У выражены в мольных процентах вещества А)

Определить температуру кипения системы, содержащей  Х1 % (моль) компонента А.

Определить состав пара, находящегося в равновесии с жидкой бинарной системой кипящей при температуре Т1.

Определить состав остатка в перегонной колбе при температуре Т1.

Самостоятельная работа обучающихся:

Предложить методику эксперимента и перечень необходимого лабораторного  оборудования, для выполнения задания.

2

2

2

2

Тема 1.7.8

Экспериментальные определения

Лабораторная работа № 10

Построение диаграммы “Т – Х” по экспериментальным данным.

Демонстрации:

Оборудование для лабораторной работы.

Самостоятельная работа обучающихся:

Анализировать достоверность лабораторных экспериментов.

Дать ответы на вопросы контроля знаний по данной работе.

4

1

3

2

Тема 1.7.9

Закон распределения Нернста - Шилова

Система “жидкость-жидкость” для жидкостей не растворимых друг в друге.

Перегонка с водяным паром.

Равновесное распределение третьего компонента между двумя несмешивающимися жидкостями. Закон распределения Нернста – Шилова. Экстракция.

Демонстрации:

Системы несмешивающихся жидкостей “бензол-вода” и распределение в ней спиртового раствора йода.

Экстракция йода из морской воды бензолом в делительной воронке.

Самостоятельная работа обучающихся:

Применение экстракции в промышленности.

Вакуумная перегонка.

2

1

2

2

Тема 1.7.10

Расчёты по формулам

Практическое занятие № 19

Расчёты процессов экстракции растворов.

Решение задач на определение массы экстрагированного вещества и количества вещества в водном растворе, если проводить однократно и многократно экстракцию и числа обработок, с целью достижения заданной степени извлечения.

Самостоятельная работа обучающихся:

Анализировать достоверность результатов расчётов.

Взаимное растворение жидкостей.

1

1

2

2

Тема 1.7.11

Экспериментальное определение

Лабораторная работа № 11

Определение коэффициента распределения уксусной кислоты в системе “изоамиловый спирт – вода”.

Демонстрации:

Установка для выполнения работы.

Самостоятельная работа обучающихся:

Предложить схему и методику извлечения масла из семян, из плодов косточковых культур и из лепестков роз; сахара из свеклы и из сахарного тростника.

4

1

2

2

Тема 1.7.12

Закон Генри

Растворы газов в жидкости. Растворимость газов. Факторы, влияющие на растворимость. Закон Генри.

Растворимость смеси газов. Закон Генри-Дальтона.

Абсорбция газов жидкостями. Десорбция газов.  

Самостоятельная работа обучающихся:

Значение закона Генри и Генри-Дальтона.

Подготовка к контрольной работе по теме 1.7 – Растворы.

2

2

2

2

Тема 1.7.13

Контроль обобщения знаний

Контрольная работа № 4    по теме 1.7 – Растворы

Ответить на три вопроса.

2. Теоретический. (Дать ответ не производя вычислений)
3. Расчётная задача на коллигативные свойства  растворов.
4. Расчётная задача на процессы экстракции и адсорбции..

1

2

Тема 1.8

               Электрохимия

16

Тема 1.8.1

Электрохимические процессы

Взаимное превращение химической и электрической энергии.

Проводники электрического тока первого и второго рода.

Электродные процессы и электродный потенциал. Формула Нернста.

Электроды. Примеры электродов. Стандартный равновесный потенциал электрода.

Электрохимический ряд напряжений.

Демонстрации:

Электроды первого и второго рода. Схема электрода.

Схемы возникновения электродных потенциалов.

Самостоятельная работа обучающихся:

Решение типовых задач расчётов электродных потенциалов по заданию.

История развития электрохимии и её прикладное значение.

2

1

2

2

Тема 1.8.2

Электрохимические системы

Гальванические элементы. Механизм возникновения электрического тока в них.

 ЭДС гальванического элемента. Типы гальванических элементов, их особенности.

Демонстрации:

Гальванические элементы Якоби-Даниэля, Вестона.

Схемы окислительно-восстановительных, концентрационных и топливных гальванических элементов.

Самостоятельная работа обучающихся:

Выполнить расчёты ЭДС гальванических элементов по заданию.

Химические источники электрического тока, их применение.

2

         1

2

        2

Тема 1.8.3

Расчёты по формулам

Практическое занятие № 20

Расчёты ЭДС  гальванических элементов по индивидуальным заданиям.

Самостоятельная работа обучающихся:

Ответы на вопросы контроля знаний по теме 1.8.2 – Электрохимические системы.

Батареи и промышленные источники постоянного тока.

2

1

2

2

Тема 1.8.4

Экспериментальные определения

Лабораторная работа № 12

Измерение ЭДС гальванического элемента.

Демонстрации:

Установка и схема для измерения ЭДС гальванического элемента.

Самостоятельная работа обучающихся:

Оформить отчёт по данной лабораторной работе.

Дать ответы на вопросы контроля знаний.

2

1

2

Тема 1.8.5

Методы электрохимического анализа

Потенциометрия и pH – метрия. Электроды индикаторные и электроды сравнения.

Демонстрации:

Установка для потенциометрического титрования.

Электроды индикаторные (стеклянные) и электроды сравнения каломельные.

Кривые потенциометрического титрования.

Самостоятельная работа обучающихся:

Ответы на вопросы контроля знаний по теме 1.8.4 – Методы электрохимического анализа.

2

1

2

2

Тема 1.8.6

Экспериментальные определения

Лабораторная работа № 13

Потенциометрическое титрование.

Из предложенного лабораторного оборудования  собрать установку для потенциометрического титрования. Обосновать выбор и провести эксперимент

потенциометрического титрования.

На основании экспериментальных данных построить кривую потенциометрического титрования и проанализировать достоверность полученных результатов.

Самостоятельная работа обучающихся:

Оформить отчёт по данной лабораторной работе.

Дать ответы на вопросы контроля знаний.

2

1

3

Тема 1.8.7

Электрохимические процессы

Электролиз. Механизмы электролиза. Электролиз расплава и электролиз растворов. Законы электролиза Фарадея. Выход по току.

Химическая и электрохимическая коррозия металлов. Факторы, вызывающие коррозию.

Демонстрации:

Ряд активности металлов.

Схемы электролиза хлорида меди.

Схема механизма коррозии и катодной защиты.

Самостоятельная работа обучающихся:

Решение типовых задач расчётов электролизных процессов по заданию.

Ответы на вопросы контроля знаний по теме  1.8.6 – Электрохимические процессы.

Методы защиты металлов от коррозии. Гальванопластика, гальваностегия.

Аккумуляторы.

2

1

2

2

Тема 1.8.8

Расчёты по формулам

Практическое занятие № 21

Расчёты электролизных процессов расплавов и растворов электролитов по законам Фарадея, выхода по току.

1

2

Тема 1.8.9

Контроль и обобщение знаний

Контрольная работа № 5   по теме 1.8 - Электрохимия

1

2

Раздел  2

        Основы коллоидной химии

14

Тема  2.1

 Коллоидная химия – физхимия дисперсных систем

12

Тема 2.1.1

Свойства дисперсных систем

Дисперсные системы, их классификация, получение и очистка.

Кинетические, оптические и электрокинетические свойства дисперсных систем.

Электрофорез и электроосмос.

Демонстрации:

Таблицы классификации дисперсных систем по агрегатному состоянию и степени дисперсности.

Схемы диализатора и электродиализатора. Эффект Фарадея-Тиндаля. Схема опыта Рейса.

Самостоятельная работа обучающихся:

Вклад русских учёных в развитие коллоидной химии.

Значение коллоидной химии.

4

1

1

2

Тема 2.1.2

Строение дисперсных систем

Строение коллоидной частицы.

Демонстрации:

Схема строения мицеллы золя иодида серебра.

Самостоятельная работа обучающихся:

Составить схемы строения мицелл коллоидных растворов по заданию.

2

2

2

2

Тема 2.1.3

Экспериментальные исследования

Лабораторная работа № 14

Получение ультрамикрогетерогенных систем.

Демонстрации:

Золь гидроксида железа, хлорида серебра.

Самостоятельная работа обучающихся:

Ответы на вопросы контроля знаний лабораторной работы № 13.

2

1

2

2

Тема 2.1.4

Устойчивость дисперсных систем

Кинетическая и агрегативная устойчивость дисперсных систем.

Коагуляция скрытая и явная. Зависимость коагуляции от различных факторов.

Порог коагуляции. Правило Шульце-Гарди. Седиментация, пептизация  золей.

ПАВ и их влияние на устойчивость дисперсных систем.  Способы стабилизации и разрушения коллоидных и микрогетерогенных систем.

Демонстрации:

Коагуляция золей гидроксида железа  Fe3+.

Самостоятельная работа обучающихся:

Грубодисперсные системы. Эмульсии, пены, суспензии, аэрозоли.

Методы получения. Устойчивость, стабилизация и разрушение.

2

1

2

2

Тема 2.1.5.

Экспериментальные исследования

Лабораторная работа № 15

Определение порога коагуляции золя гидроксида железа.

Самостоятельная работа обучающихся:

Ответы на вопросы контроля знаний  свойств золей, строение частиц золя. Устойчивость, коагуляция и стабилизация золей.

2

1

2

2

Тема 2.2

Растворы высокомолекулярных соединений (ВМС)

2

Тема 2.2.1

Растворы ВМС

Общая характеристика и особенности растворов ВМС. Сравнение их свойств со свойствами истинных и коллоидных растворов. Термодинамическая устойчивость растворов ВМС.

Набухание ВМС. Самопроизвольное образование ВМС при неограниченном набухании.

Самостоятельная работа обучающихся:

Понятие устойчивости растворов ВМС. Высаливание. Студнеобразование.

Стабилизация дисперсных систем посредством ВМС.

2

1

2

2

Результаты обучения

(освоенные умения, усвоенные знания)

Формы и методы контроля

     и оценки результатов

               обучения

Умения:

 вести: расчёты параметров газов и газовых смесей, жидкостей, коллигативных свойств растворов,

 тепловых эффектов химических процессов, теплоём -

костей газов и газовых смесей, работы теплоты термо -

динамических процессов. Энергий Гиббса, кинетичес -

ких параметров, энергии активации, концентрации

реагирующих веществ,  электродвижущей силы (ЭДС) гальванических  элементов, электролизных  процессов, перегонки, экстракции, абсорбции;

практические занятия, лабораторные занятия, тестирование,

контрольные работы,

устные опросы,

внеаудиторная самостоятельная

работа;

предсказывать: оптимальные условия ведения произ -

водственных химических процессов, возможность и направление самопроизвольного течения химических процессов;

практические занятия,

тестирование,

внеаудиторная самостоятельная

работа;

экспериментально определять: поверхностное натяже -

ние и вязкость жидкостей, теплоты химических реак -

ций, кинетические параметры хим. процессов, плот -

ность и концентрацию растворов электролитов и неэ -

лектролитов, температуры кипения и замерзания, мо -

лярную массу растворённого вещества,  ЭДС гальвани ческих элементов, коэффициент распределения, порог

коагуляции золей,

лабораторные работы,

устные опросы,

самостоятельная работа,

тестирование;

проводить: разделение жидких смесей простой пере –

гонкой и с водяным паром, экстракцией;

лабораторные работы,

представлять экспериментальные данные в виде графи-

ков, таблиц, диаграмм и уметь их анализировать;

самостоятельная работа,

Знания:

 -основные законы физической и коллоидной химии;

- свойства агрегатных состояний вещества,

- формулировки и математическое выражение газовых

   законов,

урок – лекция,

практические занятия,

лабораторные занятия,

внеаудиторная самостоятельная

работа,

контрольная работа;

- основы химической термодинамики и термохимии,

- теплоёмкости веществ, их расчёты,

- способы определения возможности и направления

  течения      самопроизвольных процессов;

- основы химической кинетики;

- гомогенные и гетерогенные каталитические процессы,

  закономерности и механизм их течения;

- адсорбция на твёрдых адсорбентах;

- сущность химического равновесия, определение

  оптимальных условий ведения химических процессов;

- основные методы интенсификации физико –

  химических процессов;

урок – лекция,

тестирование,

практические занятия,

лабораторные занятия,

внеаудиторная самостоятельная

работа;

- физико – химические методы анализа веществ, приме-

   няемые приборы;

- современные представления о растворах, коллигатив –

  ные свойства растворов;

- процессы перегонки, ректификации, экстракции, абсор-

  бции;

- основы электрохимии;

- основы коллоидной химии;

- строение, свойства ультрамикрогетерогенных систем,

  способы стабилизации и разрушения коллоидных и

  микрогетерогенных систем.

самостоятельный поиск химической информации с ис -

пользованием различных источников; справочных, на –учно-популяных изданий, компьютерных баз данных, ре

сурсов Интернета, использовать компьютерные техноло

гии для обработки и передачи химич. информации;

самостоятельная работа;

  обосновывать: выбор методики эксперимента и лабора-                              

торного оборудования по конкретному заданию;

лабораторные работы,

творческие задания;

  использовать приобретенные знания и умения в практи

  ческой деятельности и повседневной жизни,  для

 объяснения химических явлений, происходящих в

природе, быту и на производстве,

  экологически грамотного поведения в окружающей сре

  де,  

  понимания глобальных проблем, стоящих перед челове  

 чеством: экологических, энергетических и сырьевых,

  безопасной работы с веществами в лаборатории, быту и

  на производстве;

индивидуальные творческие

задания;