Моделирование химических реакций

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

г. Иркутска Лицей №1

Рабочая программа внеурочной деятельности

«Моделирование химических реакций»

общеинтеллектуального направления

научно-естественной направленности

для обучающихся 15-17 лет

Составитель: Цвелёва М.Е.,

учитель химии,

первой квалификационной категории

МБОУ г. Иркутска Лицей №1

Пояснительная записка

Рабочая программа внеурочной деятельности «Моделирование химических реакций» общеинтеллектуального направления научно-естественной направленности разработана в соответствии со следующими нормативно-правовыми документами:

1. Федеральный закон «Об образовании в Российской Федерации» от 29 декабря 2012 г. № 273-ФЗ4 (в редакции от 07.03.2018 г. № 56-ФЗ);

2. Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 17.05.2012 № 413 «Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта среднего общего образования» (в редакции от 29.06.2017 г. № 613), (далее – ФГОС СОО);

3. Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в общеобразовательных учреждениях СанПиН 2.4.2.2821-10, утвержденные постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 29 декабря 2010 г. № 189 (в редакции от 24.11.2015 г. №81);

4. Примерная основная образовательная программа среднего общего образования. Одобрена решением федерального учебно-методического объединения по общему образованию (протокол от 28 июня 2016 г. № 2/16-з).

Программа внеурочной деятельности предназначена обучающимся 10-11 классов возраста 15-17 лет.

Внеурочная деятельность «Моделирование химических реакций» рассчитана на 70 часов и призвана обеспечить условия для того, чтобы выпускник Лицея утвердился в сделанном им выборе дальнейшей профессиональной деятельности и приобрел необходимые компетенции в области химии, биохимии и фармакологии.

Материальное (экспериментальное) моделирование широко используется в химии для познания и изучения строения веществ и особенностей протекания химических реакций, для выявления оптимальных условий химико-технологических процессов. Используя имеющиеся данные о свойствах многих макромолекул, удается с помощью компьютеров моделировать их структуру.

Для исследования различных практических и теоретических задач, связанных с фазовыми и химическими превращениями, необходимо глубокое и детальное исследование физико-химической сущности процесса, выявление закономерностей протекающих при этом фазовых и химических превращений, влияния на них и на выход продукта параметров состояния (температуры, давления, состава реакционной смеси и др.). Сложность большинства реальных физико-химических процессов не позволяет решить описанные проблемы исключительно экспериментальным путем, таким образом, на занятиях внеурочной деятельности будет использовано теоретическое моделирование, познание химических процессов будет осуществляется путем построения моделей невидимых объектов по косвенным данным.

Создание моделей химических реакций очень важно, чтобы помочь учащимся понять, как все меняется и как балансируются атомы.

Инженеру-химику, фармацевту, биохимику необходимо владеть методами построения математических моделей. Становится возможным не только оптимально осуществлять процессы, но и оптимально управлять ими при нарушении режимов работы или изменении некоторых параметров. В современных условиях важнейшей задачей химической технологии является оптимальное проектирование процессов и оптимальное управление процессами. При больших объемах капиталовложений снижение затрат даже на доли процента за счет применения оптимально рассчитанных аппаратов дает значительную экономию средств. В основе моделирования и оптимизации химико- технологических процессов лежит хорошо разработанные 4 математические методы, которые входят в пакеты программ Excel, MATLAB.

Цель: формирование устойчивого познавательного интереса учащихся к химической науке, к химическим производствам и профессиям, а также к химическому образованию; развитие интегративного стиля мышления учащихся и расширение их научно-технологического кругозора; расширение и углубление теоретических знаний учащихся по различным вопросам и разделам курса химии; углубленное раскрытие вопросов химической технологии; раскрытие связи изучаемого материала с практикой его применения на производстве и в быту; прочное освоение учащимися методов и языка химической науки.

Задачи обучения:

1. Формирование позитивной самооценки, самоуважения.

2. Формирование коммуникативной компетентности в сотрудничестве:

— умение вести диалог, координировать свои действия с действиями партнеров по совместной деятельности;

— способности доброжелательно и чутко относиться к людям, сопереживать;

— формирование социально адекватных способов поведения.

3. Формирование способности к организации деятельности и управлению ею:

— воспитание целеустремленности и настойчивости;

— формирование навыков организации рабочего пространства и рационального использования рабочего времени;

— формирование умения самостоятельно и совместно планировать деятельность и сотрудничество; — формирование умения самостоятельно и совместно принимать решения.

4. Формирование умения решать творческие задачи.

5. Формирование умения работать с информацией (сбор, систематизация, хранение, использование).

ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Личностными результатами являются:

• чувство гордости за российскую науку, отношение к труду, целеустремленность, самоконтроль и самооценка;

• готовность к осознанному выбору дальнейшей образовательной траектории;

• мотивация учения, умение управлять своей познавательной деятельности.

Предметными результатами освоения программы являются:

• описывание демонстрационных и самостоятельно проведенных химических экспериментов;

• классифицирование изученных объектов и явлений;

• описывание изученных веществ, прогнозирование получения продуктов взаимодействия;

• структурирование изученного материала и химической информации, полученного из других источников;

• делать выводы и умозаключения из наблюдений;

• безопасное обращение с веществами;

• планировать и осуществлять самостоятельную работу по повторению и освоению теоретической части;

• планировать и проводить химический эксперимент, моделировать процесс; использовать вещества в соответствии с их предназначением и свойствами;

• анализ и оценивание моделей химических процессов.

 Метапредметными результатами являются:

- умение определять средства, генерировать идеи, необходимые для их реализации;

- владение универсальными естественно-научными способами деятельности: измерение, наблюдение, эксперимент, учебное исследование;

- умение определять цели и задачи деятельности, выбирать средства реализации цели и применять их на практике;

- использовать различные источники для получения химической информации.

Содержание курса внеурочной деятельности

Тематическое планирование

10 класс

11 класс

Литература

1. Строение вещества. Электронные оболочки атомов. Химическая связь. Конденсированное состояние вещества. А.Ф.Новиков. Санкт-Петербург, 2013.

2. Химическая термодинамика. В.А. Хомич. Омск, 2011.

3. Основы химической термодинамики. А.Ю.Логинова, Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана,2012.

4. Химическая кинетика и катализ. Л.Л.Макарова, Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Удмуртский Государственный университет, 2019.

5. Кинетика химических реакций. Л.И. Холохонова Е.В. Короткая, Министерство образования и науки Российской федерации Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2004.

6. https://studbooks.net/2279781/matematika_himiya_fizika/etapy_modelirovaniya, интернет – ресурс: Моделирование в химии.

Приложение 1

Примерный перечень вопросов зачёта

по курсу внеурочной деятельности

«Моделирование химических реакций», 10 класс

1. Химическая связь. Ковалентная связь. Ионная связь.

2. Межмолекулярные взаимодействия. Водородная связь.

3. Полупроводниковые кристаллы

4. Молекулярные и жидкие кристаллы

5. Кристаллы со смешанным типом связи

6. Металлические кристаллы

7. Кинетика химических реакций

8. Электролиз. Электролитическая диссоциация.

9. Электролиз расплавов электролитов с инертными катодами.

10. Электролиз расплавов электролитов с растворимыми катодами.

11. Химическое равновесие.

12. Применение электролиза.

13. Окислительно-восстановительные реакции. Основные понятия.

14. Метод электронного баланса.

15. Окислительно-восстановительные реакции с участием органических веществ.

Примерный перечень вопросов зачёта

по курсу внеурочной деятельности

«Моделирование химических реакций», 11 класс

1. Окислительно-восстановительные реакции в органической химии

2. Применение и значение окислительно-восстановительных реакций

3. Полимеризация. Основные понятия, области применения.

4. Основные понятия термодинамики.

5. Применение первого начала термодинамики к гомогенным однокомпонентным закрытым системам.

6. Теплоёмкость.

7. Изменение внутренней энергии и энтальпии в химических реакциях.

8. Экспериментальные методы определения тепловых эффектов химических реакций.

9. Стандартные тепловые эффекты.

10. Энергия Гиббса.

11. Химическое равновесие в смеси идеальных газов.

12. Расчёт стандартного химического сродства.

13. Гетерогенное химическое равновесие.

14. Расчёт молярной и нормальной концентрации.

15. Расчёт массовой доли.

16. Виды выражения концентрации веществ в растворе.

17. Моделирование молекул, химических процессов и реакций.