Самостоятельная работа студентов методические рекомендации по дисциплинам «Аналитическая химия» и«Физико-химические методы анализа потребительских товаров» для студентов

Вид материалаСамостоятельная работа

Содержание


Степанова, Н.В.
4 Оценка выполнения самостоятельной работы
1 Общие положения
Студент должен знать
Студент должен уметь
1.2 Методические рекомендации по изучению учебного
2 Планирование и организация времени
2.2 План-график изучения дисциплин
3 Характеристика и описание заданий
Вопросы для самоконтроля
3.1.6 Оптические методы анализа
Вопросы для самоконтроля
Вопросы для самоконтроля
Наименование и краткое содержание
Наименование и краткое содержание
3. В чём заключается преимущество рефрактометрии перед другими методами анализа?
4 Оценка выполнения самостоятельной работы
Текущие испытания
Рубежные испытания
Итоговые семестровые испытания
...
Полное содержание
Подобный материал:
  1   2   3


Федеральное агентство по образованию

Бийский технологический институт (филиал)

государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет

им. И.И. Ползунова»


Н.В. Степанова


САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ


Методические рекомендации по дисциплинам
«Аналитическая химия» и «Физико-химические методы
анализа потребительских товаров» для студентов,
обучающихся по специальности 080401

«Товароведение и экспертиза товаров» всех форм обучения


Бийск

Издательство Алтайского государственного технического
университета им. И.И. Ползунова

2


010

УДК 546 (075.5)

Разработаны в соответствии с Государственным образовательным стандартом ВПО по направлению подготовки дипломированных специалистов по специальности 080401 «Товароведение и экспертиза товаров» на основе рабочей программы дисциплины «Аналитическая химия».



Рецензент:

профессор, к. х. н. БТИ АлтГТУ Ю.В. Мороженко.



Работа подготовлена на кафедре общей химии и экспертизы
товаров.


Степанова, Н.В.




Самостоятельная работа студентов: методические рекомендации по дисциплинам «Аналитическая химия» и «Физико-химические методы анализа потребительских товаров» для студентов, обуча-ющихся по специальности 080401 «Товароведение и экспертиза товаров» всех форм обучения / Н.В. Степанова; Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2010. – 44 с.



В методических рекомендациях представлена система методической и учебной документации для самостоятельного изучения студентами дисциплин «Аналитическая химия» и «Физико-химические методы анализа».


УДК 546 (075.5)


Рассмотрено и одобрено на заседании научно-методического
совета Бийского технологического института.

Протокол № 6 от 15.02.2010 г.






© Степанова Н.В., 2010




© БТИ АлтГТУ, 2010



СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………..

4


1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ…………………………………………..


4

1.1 Цели и задачи изучения дисциплин………………………..

4

1.2 Методические рекомендации по изучению учебного

материала…………………………………………………………


5


2 ПЛАНИРОВАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ ВРЕМЕНИ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИН…………………………………………



7

2.1 Тематические планы дисциплин……………………………

7

2.2 План-график изучения дисциплин…………………………

11


3 ХАРАКТЕРИСТИКА И ОПИСАНИЕ ЗАДАНИЙ К СРС……..


13

3.1 Подготовка к лекциям……………………………………….

13

3.2 Подготовка к лабораторным работам……………………..

18

3.3 Коллоквиумы………………………………………………..

35


4 ОЦЕНКА ВЫПОЛНЕНИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ


37

4.1 Формы и содержание текущей аттестации и итоговой оценки по дисциплине……………………………………………


37

4.2 Шкала оценок и правила вычисления рейтинга………….

38

4.3 Графики контроля выполнения СРС…………………..…..

39


ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………….


43



ВВЕДЕНИЕ


Современный ассортимент потребительских товаров разнообразен и различается происхождением, назначением и условиями хранения разных видов товаров. Источниками насыщения рынка товарами служат как отечественные, так и зарубежные производители. В связи с этим работники торговли должны не только знать ассортимент товаров и поддерживать его на определённом уровне, создавая условия для сохранения качества товара, но и должны уметь проводить экспертизу товара при приёмке его на реализацию. Умение определять качество товаров с помощью химических и физико-химических методов анализа необходимо для установления закономерностей, связывающих его физические и химические свойства с химическим составом, что позволяет проводить идентификацию исследуемого объекта, а также даёт возможность контролировать его качественный состав.

Программой дисциплин «Аналитическая химия» и «Физико-химические методы анализа потребительских товаров» предусматривается изучение теоретических основ методов анализа сырья, продуктов, готовой продукции и получение студентами прочных практических навыков в химических методах анализа, применяемых при аналитическом контроле производства продовольственных и непродовольственных товаров.


1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ


1.1 Цели и задачи изучения дисциплин


Цель преподавания дисциплин заключается в обучении студентов теоретическим основам аналитической химии и приобретению ими навыков практического применения методов качественного, количественного и физико-химических методов анализа для определения соединений неорганической и органической природы, активному использованию этих методов применительно к различным объектам, правильной оценке полученных результатов. Изучение курса «Аналитическая химия» основывается на базе курса «Неорганическая химия». Предполагается, что студент умеет выполнять частные реакции открытия катионов и анионов, может рассчитать концентрации Н+, ОНионов, имеет представление о гидролизе солей различного типа, о комплексных соединениях, о малорастворимых соединениях и может на основании ПР вычислить концентрации ионов в растворе (и наоборот); умеет уравнивать окислительно-восстановительные реакции, имеет понятие о сильных и слабых электролитах.

В процессе изучения аналитической химии должны быть поставлены и успешно решены конкретные задачи по усвоению студентами дисциплины.

Студент должен знать:

а) теоретические основы аналитической химии;

б) принципы и методы химического качественного анализа (дро-бный и систематический);

в) принципы и методы химического количественного анализа (гравиметрия и титриметрия);

г) основы физико-химических методов анализа.

Студент должен уметь:

а) самостоятельно работать с учебной, справочной и методической литературой по аналитической химии;

б) правильно выбирать метод анализа в соответствии с поставленной аналитической задачей и заданной точностью определения;

в) владеть техникой и осуществлять различные гравиметрические и титриметрические определения;

г) правильно выполнять расчеты результатов анализа и оценивать их с помощью методов математической обработки;

д) применять полученные знания для анализа органических и неорганических веществ и их смесей.

Изучение дисциплин «Аналитической химии» должно способствовать достижению студентами следующих целей и задач:

освоению теоретических основ аналитической химии;

усвоению основных принципов и методов химического качественного и количественного методов анализа;

формированию представлений о современных химических методах анализа;

овладению умениями применять полученные знания в процессе анализа продовольственных и непродовольственных товаров.


1.2 Методические рекомендации по изучению учебного

материала по дисциплине


1.2.1 Методические рекомендации по изучению учебного
материала по дисциплине «Аналитическая химия»


Основные теоретические положения дисциплины изучаются на лекциях.

В лекционный курс включены три основные раздела: введение и теоретические основы аналитической химии, количественный химический анализ и методы разделения веществ.

Для закрепления теоретических знаний и приобретения необходимых практических навыков и умений программой предмета предусматривается выполнение лабораторных работ, которые должны проводиться после изучения теоретических основ соответствующей темы.

Лабораторный практикум включает работы по качественному анализу смесей ионов, количественному определению веществ химическими и физико-химическими методами анализа. Лабораторные работы выполняются студентами индивидуально и самостоятельно под контролем преподавателя.

При изучении учебного материала необходимо особое внимание уделить пониманию сущности проведения химических методов ана-лиза.

При изучении первого блока дисциплины «Аналитическая химия», «Введение и основы аналитической химии» необходимо обратить внимание на равновесие в гомогенных и гетерогенных системах, способы расчета рН растворов сильных и слабых электролитов, растворимость малорастворимых осадков.

При изучении второго блока учебного материала «Гравиметрический и титриметрический методы анализа» необходимо выяснить, что лежит в их основе. Рассматривая различные химические методы анализа, следует обратить внимание на то, каким образом рассчитывается концентрация анализируемого вещества, какие приборы необходимо при этом использовать. Необходимо проанализировать основные отличия этих методов. Для углубленного понимания указанной темы следует изучит материалы, приведённые в списке литературы.

Изучая материал третьего блока «Методы разделения веществ», необходимо рассмотреть основные методы разделения веществ и способы обработки результатов анализа.

Для более детального изучения представленных в учебном материале тем, необходимо ознакомиться с первоисточниками, указанными в списке литературы.

С целью проверки уровня полученных знаний студенты выполняют: контрольное тестирование, сдают коллоквиум, выполняют и защищают лабораторные работы.

1.2.2 Методические рекомендации по изучению учебного
материала по дисциплине «Физико-химические методы анализа
потребительских товаров»


При изучении учебного материала необходимо особое внимание уделить пониманию сущности проведения физико-химических методов анализа. Изучая материал четвертого блока «Электрохимические методы анализа», необходимо рассмотреть задачи, решаемые с помощью этих методов. Обратите внимание на то, какие параметры электрохимических ячеек изучают в каждом методе, каково их аппаратурное оформление. При изучении пятого блока учебного пособия «Оптические методы анализа» необходимо выяснить, что лежит в их основе. Рассматривая различные спектральные методы анализа, обратить внимание на то, каким образом рассчитывается концентрация анализируемого вещества, какие приборы необходимо при этом использовать. Необходимо иметь четкое представление об отличиях электрохимических методов от оптических. Определите характерные особенности таких методов, как потенциометрия, вольтамперометрия, кулонометрия и кондуктометрия, фотоколориметрия, рефрактометрия и люминесцентный метод анализа.

В шестом блоке «Хроматографические методы анализа» внимательно прочитайте учебный материал, посвященный особенностям проведения различных видов хроматографического анализа. Обратите внимание на возрастающую популярность применения методов хроматографического анализа в аналитической химии.

В седьмом блоке учебного материала «Термические методы анализа», внимательно изучите общие принципы и особенности этих методов анализа. Внимательно изучите классификацию термических методов анализа и области их использования. Для более детального изучения представленных в учебном пособии тем, познакомьтесь с первоисточниками, указанными в списке литературы.

С целью проверки уровня Ваших знаний, выполните тестовые задания, приведённые в пособии.

Познакомьтесь с рабочей программой, в которой указаны те теоретические вопросы, на которые необходимо обратить особое внимание.

Полезно также изучить список вопросов, которые будут предложены на зачёте по данному курсу.


2 ПЛАНИРОВАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ ВРЕМЕНИ
ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИН



2.1. Тематический план дисциплины «Аналитическая химия»


Тематический план указанной дисциплины представлен в таблице 1.

Таблица 1 – Тематический план дисциплины


Наименование тем и разделов

Количество часов на изучение

Всего

В том числе

лек-ции

лабо-раторные

работы

самос-тояте-льная

работа

1

2

3

4

5




26

4

12

6

Качественный анализ неорганических и органических веществ. Введение в дисциплину. Краткая характеристика методов качественного анализа




2

12

3

Равновесие в гомогенных и гетерогенных системах. Водные растворы электролитов

2



3




46

8

22

16

Гравиметрический (весовой) метод анализа.

Суть весового метода анализа. Области его использования, классификация на растворимость осадков.

Суть метода отгонки и выделения




2

12

4

Объёмный метод анализа. Сущность объемного метода анализа. Способы титрования

2

6

4

Методы окислительно-восстанови-тельного титрования (редоксиметрия). Общая характеристика метода, сущность и классификация методов редоксиметрии

2

4

4

Осадительное титрование. Кривые титрования. Методы определения точки эквивалентности. Индикаторы, применяемые в методе осаждения

2



4


Продолжение таблицы 1

1

2

3

4

5




13

5



8

Методы разделения и концентрирования веществ, обработка результатов анализа. Классификация методов концентрирования и маскировки веществ




2



4

Статистическая обработка результатов анализа.

Степень точности весовых определений. Случайные и систематические ошибки

3



4

Итого

85

17

34

34


2.1.1 Тематический план дисциплины «Физико-химические методы анализа потребительских товаров»

В таблице 2 приведён тематический план дисциплины «ФХМА потребительских товаров»

Таблица 2 – Тематический план дисциплины

Наименование тем и разделов

Количество часов на изучение

Всего

В том числе

лек-ции

лабораторные работы

самос-тоятельная

работа

1

2

3

4

5




35

6

18

11

Физико-химические свойства товара как объекта исследования. Формирование физико-химических свойств товаров и их классификация. Изменение свойств товаров при различных технологических процессах и условиях хранения




2



3

Общие характеристики инструментальных методов анализа. Математическая обработка результатов измерений. Точность измерения. Случайные и систематические ошибки

2



4

Продолжение таблицы 2

1

2

3

4

5

Методы спектрального анализа. Колориметрия. Атомная и рентгеновская спектроскопия. Люминесцентный анализ.

Неспектральные оптические методы. Нефелометрия. Поляриметрия. Рефрактометрия




2

18

4




48

6

24

18

Электрохимические методы анализа. Потенциометрия. Вольтамперометрия. Инверсионная вольтамперометрия




2

12

6

Вольтамперометрия. Инверсионная вольтамперометрия и полярография. Амперометрическое титрование

2

12

6

Резонансные методы анализа: ЯМР, ПМР, ЭПР. Масс-спектральный метод анализа

2



6




41

5

21

15

Методы хроматографического анализа. Высокоэффективная жидкостная хроматография. Ионообменная и тонкослойная хроматография. Гельпроникающая и газовая хроматография




2

6

6

Термодинамические методы исследования физико-химичес-ких свойств товаров. Измерения температуры. Термический анализ, термогравиметрия

2

6

6

Акустические и радиоактивные методы исследования физико-химических свойств потребительских товаров

1

9

3

Итого

124

17

51

56

2.2 План-график изучения дисциплин


Планы-графики дисциплин «Аналитическая химия» и «ФХМА потребительских товаров» для студентов специальностей ТиЭТ, представленные в таблицах 3 и 4, составлены исходя из того, что студент еженедельно 3−5 часов самостоятельно выполняет задания.

Таблица 3 − План-график изучения дисциплины «Аналитическая

химия»


№ недели

№ темы

Наименование вопросов, изучаемых на лекции

Занятия (номера)

Самостоятельная
работа студентов

Форма конт-роля

практические

лаборатор-

ные занятия

содержание

часы

1

2

3

4

5

6

7

8

1

1-2

Качественный анализ неорганических и органических веществ. Введение в дисциплину [1─7].

Равновесие в гомогенных и гетерогенных системах



Качественный анализ смеси катионов и анионов первой и второй аналитической групп

Работа с учебной литературой. Подготовка к лабораторной работе


6




3

3

Гравиметрический (весовой) и объёмный метод анализа [3─10].

Суть весового метода анализа. Области его использования, классификация [1─3, 5─10]




Гравиметри-ческий метод анализа. Определение сульфат-ионов в растворах весовым методом



Подготовка к контрольной работе и лабораторной работе


4

Конт-рольный опрос.

Защита лабораторной работы

5

4

Суть объемного метода анализа. Способы титрования: прямое, обратное, титрование по заместителю. Современные представления о кислотах и основаниях [1─6, 8─12]





Проработка учебной и методической литературы, изучение разделов курса



4

Защита лабораторной работы

7

5

Способы титрования: прямое, обратное, титрование по заместителю. Современные представления о кислотах и основаниях







4

Защита лабораторной работы

Продолжение таблицы 3

1

2

3

4

5

6

7

8

11

5

Методы окислительно-восстановительного титрования (редоксиметрия)

Осадительное титрование. Кривые титрования. Методы определения точки эквивалентности



Объёмный метод анализа. Метод окислительно-вос-становительного титрования



4

Проверка конспектов, защита работы


13

6

Осадительное титрование. Кривые титрования. Методы определения точки эквивалентности





Подготовка к контрольной работе и лабораторной работе


4

Коллоквиум.

Контрольная работа

15

7

Классификация методов концентрирования и маскировки веществ. Методы разделения веществ: химические, физико-химические и физические [2─5, 8─16]





Проработка учебной и методической литературы, изучение разделов курса



4

Проверка конспектов, устный и письменный опрос

17

8

Статистическая обработка результатов анализа
[2, 20─22]






Подготовка к коллоквиуму,

Подготовка к защите лабораторных работ

Подготовка к зачёту

4

Проверка конспектов



Таблица 4 − План-график изучения дисциплины

«ФХМА потребительских товаров»


№ недели

№ темы

Наименование вопросов, изучаемых на лекции

Занятия (номера)

Самостоятельная работа студентов

Форма
контроля

лабораторные занятия

содержание

часы

1

2

3

4

5

6

7

1-3

1-4

Классификация методов физико-химического анализа и свойства товара как объекта исследования. Формирование физико-химических свойств товаров и их классификация
[1, 2]


Потенциометрический метод анализа


Работа с учебной литературой

12

Проверка конспектов


Продолжение таблицы 4


1

2

3

4

5

6

7

4-8

5-6

Методы спектрального анализа. Колориметрия. Атомная и рентгеновская спектроскопия. Люминесцентный анализ [1─2].

Электрохимические методы анализа. Потенциометрия. Вольтамперометрия. Инверсионная вольтамперометрия [1─4, 5─9]

Фотоколориметрия


Рефрактометрия


Люминесцентный метод анализа

Подготовка к контрольной работе и лабораторной ра-боте


12

Контрольный опрос.

Защита лабораторной работы

9-13

7-9

Термодинамические методы исследования физико-химических свойств товаров. Измерения температуры. Термический анализ, термогравиметрия [1─4,
5─15]

Высокочастотное титрование


Ионометрия

Проработка учебной и методической литературы, изучение разделов курса


12

Защита лабораторной работы

14-17

10-13

Физические методы анализа. Масс-спектральный метод анализа. Метод электронного парамагнитного резонанса. Метод ядерного магнитного резонанса [2─3]



Подготовка к коллоквиуму, защите лабораторных работ и зачёту

15

Коллоквиум. Устный и письменный опрос



3 ХАРАКТЕРИСТИКА И ОПИСАНИЕ ЗАДАНИЙ
ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОМУ ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИН



3.1 Подготовка к лекциям


Теоретические темы дисциплин рассматриваются на лекциях.

При подготовке к каждой лекции необходимо повторить материал предыдущей, для чего используйте конспекты лекций и курс лек-
ций, представленный в электронном виде на сервере института БТИ
АлтГТУ ссылка скрыта

Каждая глава электронного курса по дисциплине начинается с изложения целей и задач изучения, подготавливающих студентов к усвоению предполагаемого материала.

Самостоятельное изучение материала дисциплины должно сопровождаться составлением конспектов. Форма конспекта может быть произвольной, но целесообразно строить его в виде плана-конспекта: слева на полях выделяют основные подразделы, порядок расположения которых в конспекте должен соответствовать требованиям построения системы опорных знаний. При изучении теоретического материала следует обратить внимание на следующие вопросы.

3.1.1 Качественный анализ – дробный и систематический

При изучении этой темы необходимо знать сероводородную (сульфидную) и кислотно-основную классификации катионов на аналитические группы и групповые реагенты, уметь писать уравнения реакций в ионном виде катионов металлов соответствующих групп с этими реагентами. При написании реакций обнаружения катионов обратить особое внимание на условия их выполнения и мешающее действие других ионов.

Вопросы для самоконтроля

1. Сформулируйте задачи качественного и количественного анализа.

2. В чем заключается сущность дробного и систематического анализа?

3. Какие массы и объёмы анализируемых веществ соответствуют макро-, микро- и полумикроанализу?

4. В чём заключается суть «сухого метода анализа»?

5. На чем основана кислотно-основная классификация катионов?

6. Какие группы анионов Вы знаете? На чём основана их классификация?

3.1.2 Равновесие в гомогенных и гетерогенных системах

При изучении этой темы важно правильно применять основные положения теории электролитической диссоциации для написания уравнений диссоциации сильных и слабых электролитов. Используя константы кислотности (Ка) и основности (Кв) необходимо уметь выводить формулы для расчета [H+], [OH-] и рН, рОН в растворах слабых кислот и оснований, а также в присутствии их солей. Следует изучить механизм действия буферных растворов и использование их в систематическом ходе анализа.

Вопросы для самоконтроля

1. Как вычисляется рН буферного раствора?

2. Как вычисляется рН слабой и сильной кислоты и слабого и сильного основания?

3. Как вычисляется рН солей, гидролизующихся по катиону и аниону?

4. Как вычисляется величина ПР и ПА малорастворимой соли?

5. Как вычисляется растворимость малорастворимой соли?

3.1.3 Гравиметрический анализ. Образование осадков.
Понятие весовой формы и формы осаждения. Расчеты
в гравиметрическом анализе


Основной задачей гравиметрического анализа, как и титриметрических методов, является определение количественного состава вещества или смеси веществ. Изучая особенности гравиметрического анализа, следует хорошо усвоить общую схему проведения анализа, в основе которого лежит превращение исследуемого вещества в какое-либо другое вещество определенного химического состава, которое легко отделить и, взвесив, установить его вес. При рассмотрении методики и техники анализа следует особое внимание обратить на взятие средней пробы и подготовку вещества к анализу, взятие правильной и с достаточной точностью навески исследуемого вещества, выбор осадителя.

Вопросы для самоконтроля

1. Сформулируйте правило произведения растворимости.

2. Сформулируйте условия образования и растворения осадка.

3. Какие процессы характеризуют различные виды соосаждения: адсорбцию, окклюзию, послеосаждение?

4. Перечислите требования, предъявляемые к осаждаемой и гравиметрической формам?

5. Какие методы гравиметрического анализа Вы знаете?

3.1.4 Обьёмный анализ

При изучении данной темы основное внимание следует обратить на классификацию методов объемного анализа по типу химической реакции, лежащей в основе титрования, не путать реакцию, определяющую титрование и лежащую в основе пробоподготовки. Так как в титриметрии используют стандартные растворы титрантов с известной концентрацией, важно твердо знать способы выражения концентраций и уметь делать пересчеты концентраций и расчеты, связанные с приготовлением стандартных растворов и их разбавлением. В аналитической химии используют следующие способы выражения концентраций: молярная, молярная концентрация эквивалента, титр и титр по определяемому веществу. В таблице 1 приведены основные способы выражения концентраций, их обозначения и пересчеты одной концентрации в другую.

Вопросы для самоконтроля

1. На чём основаны объёмные методы анализа?

2. Чем отличается ацидиметрия от алкалиметрии?

3. Как подбирается кислотно-основной индикатор?

4. Какие вещества можно определить с помощью кислотно-основного титрования?

5. Для чего служат первичные стандарты?

3.1.5 Кислотно-основное титрование

В основе кислотно-основного титрования лежит реакция нейтрализации и в процессе титрования изменяется рН раствора. Поэтому при изучении данной темы необходимо уметь правильно определять состав раствора и рассчитывать рН в ходе титрования. Для правильного выбора индикатора важно знать, что такое точка эквивалентности, скачок рН, точка начала скачка и конца, чем определяется величина скачка рН и что такое интервал перехода окраски индикатора и его показатель титрования рТ.

Вопросы для самоконтроля

1. Как можно установить точку эквивалентности в кислотно-основном и окислительно-восстановительном титровании?

2. Какие факторы учитываются при подборе металлоиндикатора в комплексонометрии?

3. Приведите примеры комплексонометрического определения ионов.

4. Какая реакция лежит в основе меркурометрического определения галогенид-ионов?

5. Сравните кислотно-основное и окислительно-восстановитель-ное титрование.