Рабочая учебная программа по предмету: «Химические и физико-химические методы анализа» специальность: 0709000 «Обогащение полезных ископаемых (рудообогащение)» квалификация: 0709183 «Техник- технолог»

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

«ЛИСАКОВ ТЕХНИКАЛЫҚ КОЛЛЕДЖІ» КМҚК

КГКП «ЛИСАКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Жұмыс оқу бағдарламасы

Рабочая учебная программа

Лисаков, 2017 жыл

1.Пояснительная записка

Рабочая учебная программа по предмету "Химические и физико-химические методы анализа" составлена в соответствии с типовой образовательнойпрограммой для специальности 0709000 «Обогащение полезных ископаемых», квалификации 0709000 «Обогащение полезных ископаемых», 0709183"Техник-технолог".

Цель дисциплины "Химические и физико-химические методы анализа": подготовка специалиста, обладающего глубоким пониманием физико-химических основ процессов обогащения, знанием закономерностей процессов для использования их при разработки технологий обогащения полезных ископаемых, практической регулировки и управлении процессами обогащения; умением теоретически обосновать и выбрать наиболее перспективные направления совершенствования существующих технологических процессов и аппаратов и разработки новых аппаратов, процессов и методов их интенсификации с целью эффективного и комплексного использования минерального сырья

Программа позволяет решить следующие задачи:

• формирование знания основ обогащения полезных ископаемых; процессов, аппаратов и технологии переработки полезных ископаемых; технически и экологически безопасных спо­собов ведения работ по переработке полезных ископаемых;

• формирование умения составлять планы реализации технологического регламента при переработке полезных ископаемых;

• формирование навыков разработки технологических схем переработки полезных иско­паемых, расчета показателей технологических процессов переработки полезных ископаемых.

Настоящая рабочая учебная программа предусматривает использование следующих форм и методов организации познавательной деятельности: лекции, беседы, дискуссии, решение ситуационных задач, практические работы, интеграционные занятия и др., целью которых является приобретение обучающимися практических умений, навыков и компетенций.

Современное промышленное предприятие не может достигнуть высоких технико-экономических показателей без правильной организации технического контроля производства на всех его стадиях. важнейшей составной частью технического контроля производства является технический анализ, который представляет собой совокупность химических. физико-химических и физических методов испытания сырья, промежуточных продуктов, материалов и готовой продукции согласно соответствующим техническим условиям и стандартам. При выборе метода исходят из заданной точности определения того или иного показателя: чувствительности, необходимой быстроты определения, производственных условий проведения анализа, автоматизации определения. большое значение в техническом анализе имеют химические методы, основанные на количественном анализе. Благодаря относительно простой технике анализа, надежности, высокой точности химические методы не утратили своего значения. В настоящее время широко применяются физико-химические методы. Их значение резко возросло с автоматизацией производственных процессов. За последние годы разработано и внедрено в промышленность значительное количество приборов для определения химического состава вещества, основанных на физических и физико-химических методов анализа: хроматографии, полярографии, оптической и рентгеновской спектроскопии, радиоактивных излучений и др.

Данные приборы позволили автоматизировать контроль производства обогащения и металлургии - состав руды, процессы обогащения, флотация, состав известняков и агломерата, выплавка металла. Правильная организация контроля производства способствует сокращению потерь сырья, снижает время производства и повышает качество выпускаемой продукции, что в свою очередь повышает эффективность производства в целом. Это в свою очередь требует подготовки высококвалифицированных специалистов.

В процессе изучения дисциплины учитывается уровень современного состояния мировой науки и техники. Общий объем 140 часов, в том числе теоретических занятий 42 часа, практических работ -12 часов, самостоятельная работа студента 86 часов.

2. Планируемые результаты обучения дисциплины

2.1Результаты обучения, запланированные в стандарте и образовательной программе

В результате изучения дисциплины, обучающиеся повышенного уровня квалификации: "Лаборант минералогического анализа"должен обладать следующими компетенциями:

профессиональными:

- контролировать качество разделения материала обогащения на основании анализа отборных проб продуктов осадки;

-контролировать качество обогащения, расход и давление воды, производительность промывочной машины;

-проводить ситовые и другие анализы и механические испытания;

-контролировать отдельные параметры технологического процесса автоматизированного производства с пульта управления;

специальными:

-контролировать технологию и качество сырья, полуфабрикатов и продуктов обогащения, имеющих в схемах: свыше двух стадий дробления, свыше двух классов квалификации по крупности, свыше одной стадии сухого и мокрого обогащения;

-регулировать и контролировать ход технологического процесса;

-оформлять и записывать результаты анализов.

2.2 Результаты обучения, запланированные в типовой учебной программе.

В результате изучения дисциплины обучающиеся

Должен знать:

- теоретические основы аналитической химии и качественного анализа;

- методы количественного анализа;

-физико-химические методы анализа;

-основные технические условия и стандарты на продукцию обогащения;

-методы исследования продукции.

Должен уметь:

- проводить качественный и количественный анализ растворов;

-отбирать пробы материалов, разделывать их и проводить необходимые анализы согласно методикам исследования;

-отбирать навески и производить её расчет;

-проводить усреднения проб различными методами;

-работать с документацией и правильного заполнения журнала;

-работать с аппаратурой, реактивами и отобранным материалом, согласно методики исследования;

-вести документацию;

-соблюдать ТБ.

3. Тематический план и содержание дисциплины «Химия»

3.1 Тематический план дисциплины «Химия»

3.2 Основное содержание дисциплины «Химические и физико-химические методы анализа»

Раздел 1.Теоретические основы аналитической химии и качественного анализа.

Тема 1.1 Главное содержание теории химических методов анализа.

Тема 1.2. Значение химических исследований. Основные этапы развития и значение аналитической химии. Основные правила работы в лаборатории технического анализа. Практическая работа №1

Тема 1.3. Изменение энергетического состояния вещества. Принцип анализа. Классификация

1.4. Общая характеристика реакций в растворе. Основные понятия. Зависимость константы равновесия от температуры. Скорость химических реакций в растворе.

1.5. Реакции кислотно-основного взаимодействия. Протолитическая теория кислот и оснований Бренстеда-Лоури.

1.6.Электронная теория Льюиса, теория Усановича и другие теории.

1.7. Кислотно-основные и некоторые другие свойства растворителей.
1.8. Автопротолиз.  Равновесия в водных растворах кислот и оснований.Одноосновные кислоты и основания. Многоосновные кислоты и основания
1.9. Буферные растворы. Кислотно-основные индикаторы. Функция кислотности Гаммета
1.10.Влияние ионной силы и температуры на кислотно-основные равновесия. Константа равновесия реакции кислотно-основного взаимодействия и изменение стандартной энергии Гиббса.

Раздел 2.Гравиметрический (весовой) анализ.

Тема 2.1 Понятие «гравиметрический анализ». Веси масса. Три типа весовых определений.

Тема 2.2.Размер навески. Абсолютная и относительная ошибка. Взятие навески. Взвешивание на аналитических весах.

Тема 2.3 Расчет объема растворителя. Растворение навески. Условия растворения. Используемая посуда для растворения.

Тема 2.4. Цель осаждения. Абсолютная полнота осаждения. Концентрация неосажденных ионов. Уменьшение массы осадка.

Тема 2.5 Отделение осадка. Беззольные фильтры. Тигли Гуча. Декантация. Практическая работа №2

Тема 2.6 Применение весов. Устройство и типы весов. Аналитические весы. Разновес. Установка аналитических весов. Правила взвешивания.

2.7. Гравиметрическая форма. Расчеты в гравиметрическом анализе
2.8.. Количественные разделения методом осаждения. Разделение гидроксидов и солей слабых кислот.  

Тема 2.9. Разделение с использованием комплексообразования. Разделение с помощью органических реагентов. Осаждение с коллектором

Раздел 3.Основные сведения о титриметрическом (объёмном) анализе.

Тема 3.1 Сущность титриметрического анализа. Точка эквивалентности. Требования к химическим реакциям.

Тема 3.2 Применение закона эквивалента. Вычисление количества определяемого вещества в титруемом растворе.

Тема 3.3. Мерные колбы. Пипетки. Правила обращения с пипетками. Бюретки. Практическая работа №3

Тема 3.4. Методы титриметрического анализа: кислотно- основной, осаждения, окисления-восстановления, комплексообразования.

Тема 3.5 Требования к реакциям титриметрического определения. Ограничения по скорости, константам равновесия.

Тема 3.6 Титрование, его виды: прямое-реверсивное, обратное, заместительное. Особенности применения. Кислотно-основное титрование. Ацидиметрическое, алкалиметрическое титрование.

Тема 3.7 Способы выражения концентрации титранта: титр, титр титранта по анализируемому веществу. Схемы расчета в титриметрическом анализе. Объем и масса титруемой пробы и всей пробы.

Тема 3.8.Ошибки кислотно-основного титрования. Погрешность калибровки измерителей

Раздел 4. Методы окисления-восстановления (оксидиметрия). Классификация методов оксидиметрии.

Тема 4.1 Рабочие растворы. Требования к рабочим растворам. Техника титрования.

Тема 4.2.Предварительные расчеты. Метод отдельных навесок. Расчет результата определения.

Тема 4.3.Перманганатометрическое определение окислителей. Метод обратного титрования- титрование по остатку.

Тема 4.4.Окисление йодом тиосульфата. Окисление йодом сульфита. Окисление йодомсероводорода.

Тема 4.5 Определение «активного» хлора в белильной извести. Выполнение определения. Расчет результата определения.

Раздел 5. Метод нейтрализации (кислотно-основное титрование).

Тема 5.1 Особенности установления точки эквивалентности. Степень кислотности или щелочности раствора.

Тема 5.2.Значение рН и рОН в водных растворах электролитов. Разбавление растворов сильных кислот и оснований.

Тема 5.3 Кривая титрования слабой одноосновной кислоты сильным основание.  Кривые титрования многоосновных (полипротонных) кислот и оснований. Кривые титрования смеси кислот и смеси оснований
Тема 5.4.Анализ карбонатных и фосфатных смесей. Определение жесткости воды.
Тема 5.5 Определение солей аммония и азота в органических соединениях по Кьельдалю.  

Тема 5.6. Определение фосфора. Определение спиртов. Неводное титрование. Общая оценка метода.

Раздел 6. Метод осаждения и комплексообразования.

Тема 6.1 Определение понятия «метод осаждения». Наличие точки эквивалентности – момент прекращения образования осадка. Практическая работа №4.

Тема 6.2 Основы комплексонометрического титрования. Понятие о комплексах. Комплесонометрическое титрование. Практическая работа №5

Тема 6.3  Влияние температуры на равновесия в растворах координационных соединений.
Условные константы устойчивости.
 Тема 6.4 Скорость реакций комплексообразования в растворе

Раздел 7. Окислительно-восстановительное титрование
Тема 7.1. Молярная масса эквивалента в реакциях окисления —восстановления. Кривые титрования. Индикаторы.
Тема 7.2. Перманганатометрия. Рабочие растворы. Индикаторы. Практическое применение.
Тема 7.3. Иодометрия. Рабочие растворы.  Практическое применение.
Тема 7.4. Хроматометрия. Броматометрия.

Тема 7.5. Цериметри. Ванадатометрия.

Раздел 8. Понятия о физических, физико-химических методах количественного анализа.

Тема 8.1 Недостатки химических методов. Группы физических и физико-химических анализов.

Тема 8.2 Эмиссионный спектральный анализ. Проведение эмиссионного спектрального анализа. Практическая работа №6

Тема 8.3. Абсорбционная спектроскопия. Основной закон светопоглощения (закон Бугера — Ламберта — Бера). Спектры поглощения. Основные узлы приборов абсорбционной спектроскопии. Общая характеристика метода
Тема 8.4. Атомно-абсорбционный спектральный анализ 
Теоретические основы метода. Основные узлы приборов для атомно-абсорбционного анализа
Общая характеристика метода  
Тема 8.5. Люминесцентный анализ. Спектры люминесценции .Схема прибора для люминесцентного анализа. Качественный анализ. Количественный анализ. Практическое применение. Общая характеристика метода.

Тема 8.6. Рентгеноспектральные методы анализа. Рентгеновские спектры. Поглощение рентгеновского излучения. Основные узлы рентгеноспектральных приборов Конструкции рентгеновских спектральных приборов. Качественный рентгеноспектральный анализ   Количественный рентгеноспектральный анализ
Тема 8.7. Анализ по спектрам комбинационного рассеяния.  Радиоспектроскопия
Рефрактометрические методы анализа. Поляриметрня. Нефелометрия и турбидиметрия

Тема 8.8. Кондуктометрия (анализ по электрической проводимости)
Электрическая проводимость растворов. Схема установки для определения электрической проводимости. Прямая кондуктометрия. Кондуктометрическое титрование. Высокочастотное титрование..Практическое применение.
Тема 8.9. Потенциометрия.Электродный потенциал Схема установки для потенциометрических измерений. Прямая потенциометрия. Потенциометрическое титрование. Потенциометрическое определение физико-химических свойств веществ.

Тема 8.10. Вольтамперометрия. Кривая ток—потенциал. Схемаполярографической установки . Тема 8. 11.Прямая полярография. Амперометрическое титрование.  Практическое применение. Общая характеристика метода.
Тема 8.12 Электролиз и кулонометрня. Законы электролиза. Потенциал разложения и перенапряжения. Электрогравнметрический анализ. Кулонометрня.

Тема 8.13.Радиометрические методы анализа. Типы радиоактивного распада и радиоактивного излучения. Закон радиоактивного распада. 

Тема 8.14.Взаимодействие радиоактивного излучения с веществом и счетчики излучения. Ядерная химия и искусственная радиоактивность.

Тема 8.15.Методики анализа, основанные на измерении радиоактивности   Практическое применение. Общая характеристика метода.

Раздел 9. Понятие об аналитических группах катионов и анионов.

Тема 9.1 Задачи качественного анализа. Химические методы качественного анализа. Дробный и систематический анализ.

Тема 9.2 Микрокристаллоскопические реакции. Проведение кристаллоскопического анализа. Цветные реакции.

Тема 9.3 Аналитическая классификация катионов и их связь с Периодической системой химических элементов Д.И. Менделеева.

Тема 9.4 Химические свойства. Образование соединений. Гидроксиды катионов 1 группы. Окрашивание пламени. Применение.

Тема 9.5 Общая характеристика катионов II,III аналитической группы. Химические свойства.

Тема 9.6. Гидролиз катионов IV,V аналитической группы. Применение. Химические свойства. Тема 9.7 Условие образования комплексных солей. Применение катионов VI аналитической группы.

Тема 9.8.Зачетное занятие.

Практические работы:

4. Контроль планируемого результата обучения

Контроль предусматривает проведение текущей и промежуточной аттестации, основными формами которой является: зачет.

При реализации настоящей типовой учебной программы предусмотрено проведение:

-зачет;

-практические работы;

-задания в тестовой форме.

5. Критерии оценки знаний умений и навыков

Оценка устных ответов:

„ 5 "(отлично), если обучающийся:

-полно раскрыл содержание материала в объеме, предусмотренном программой и учебником;

• изложил материал грамотным языком в определенной логической последовательности, точно используя терминологию и символику;

• правильно записал формулы, выполнил графики, чертежи, сопутствующие ответу;

• показал умения иллюстрировать теоретические положения конкретными примерами, применять их в новой ситуации при выполнении практического задания;

• продемонстрировал усвоение ранее изученных сопутствующих вопросов;

• отвечал самостоятельно, без наводящих вопросов.

„ 4 "(хорошо), если он удовлетворяет в основном требованиям на „ 5 ", но при этом имеет место один из недостатков:

- в изложении допущены ошибки, небольшие пробелы, не исказившие содержание
ответа;

• допущены 1-2 недочета при освещении основного вопроса, исправленные по замечанию преподавателя;

• допущена ошибка или более 2 недочетов при освещении второстепенных вопросов или в выкладках, легко исправленных по замечанию преподавателя.

„ 3 "(удовлетворительно), если

• неполно или непоследовательно раскрыто содержание материала;

• имелись затруднения или допущены ошибки в определении понятий, использования химической терминологии, формулах, уравнениях химических реакций, исправленные после наводящих вопросов преподавателя,

- при знании теоретического материала выявлена недостаточная информированность
основных умений и навыков.

„ 2 "(неудовлетворительно), если

• не раскрыто основное содержание учебного материала;

• обнаружено незнание или непонимание обучающимся большей или наиболее важной части учебного материала;

• допущены грубые ошибки в определении понятий, при использовании химической терминологии, в формулах, уравнениях химических реакций, которые не исправлены после нескольких наводящих вопросов преподавателя.

Оценка письменных контрольных работ и тестирования:

„ 5 "(отлично):

• работа выполнена полностью;

• в логических рассуждениях о обосновании решения нет пробелов и ошибок; -количество правильных ответов должно составлять не менее 95%.

„ 4 " (хорошо):

• работа выполнена полностью; но обоснование шагов решения не точны;

• имеет незначительные ошибки в расчетах. Содержание ответа в целом отвечает объему учебного материала,

• количество правильных ответов должно составлять не менее 75%.

• „ 3 "(удовлетворительно):

• допущены более 1 ошибки и 2-3 недочетов в переводе единиц, в формулах, графиках, но обучающийся владеет обязательными умениями по проверяемой теме;

• количество правильных ответов должно составлять не менее 60 %.

• „ 2 "(неудовлетворительно):

• допущены существенные ошибки, показавшие, что обучающиеся не владеют обязательными умениями по данной теме в полном объеме;

- количество правильных ответов должно составлять 59 %. и менее.

Оценка практических работ:

Обучающиеся, выполнившие практическую работу, получают:

„ 5 "(отлично), если

- выполнил работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности
опытов и измерений;

-самостоятельно и правильно провел эксперимент, точно сделал замеры в представленном отчете правильно и аккуратно выполнены все записи, таблицы, рисунки, вычисления и выводы, даны правильные ответы на контрольные вопросы;

- соблюдались правила техники безопасности.

„ 4 "(хорошо), если то же, что и на „5 ", но

• опыт проводился в условиях, не обеспечивающих достаточной точности измерений;

• в отчете 2-3 недочета.

„ 3 "(удовлетворительно),

если обучающийся выполнил работу полностью, производил необходимые опыты, измерения, но:

• были допущены ошибки при проведении опыта;

• ошибки в расчетах;

• неточности при написании вывода работы.

„ 2 "(неудовлетворительно), если

• работа выполнена не полностью и объем выполненной части не позволяет сделать выводы;

• опыты, измерения и расчеты проводились неправильно.

6.Перечень литературы и средств обучения

6.1. Основная литература.

1. Васильев В.П. Аналитическая химия. Учебное пособие. Москва «Дрофа», 2009г.

2.Логинов Н.Я. Аналитическая химия. Учебное пособие. Москва «Просвещение», 1975г.

3. Батаева Е.В. Задачи и упражнения по общей химии. Учебное пособие. Москва «Академия»,2010г

6.2. Дополнительная литература.

1. Уильямс В. Физическая химия для биологов. Учебное пособие. Москва. «Мир», 1976г.

2. Федулов И.Ф., Киреев В.А. Учебник физической химии. Москва. «ГНТИХЛ», 1952г.

15