ENERGETIKAI MÉRNÖKASSZISZTENS TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ ÁLTALÁNOS KÉMIA. ENERGETIKAI MÉRNÖKASSZISZTENS FELSŐFOKÚ SZAKKÉPZÉS I.

Átírás

1 ENERGETIKAI MÉRNÖKASSZISZTENS TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ ÁLTALÁNOS KÉMIA ENERGETIKAI MÉRNÖKASSZISZTENS FELSŐFOKÚ SZAKKÉPZÉS I. félév MISKOLCI EGYETEM, MŰSZAKI ANYAGTUDOMÁNYI KAR KÉMIAI INTÉZET Miskolc

2 Tantárgyi tematika A tantárgy neve: Általános kémia A tantárgy neptun kódja: MAKKEM001F Tárgyfelelős intézete: Kémiai Intézet Miskolci Egyetem, Műszaki Anyagtudományi Kar Tantárgyelem: kötelező Tárgyfelelős: Hutkainé Göndör Zsuzsanna, mérnöktanár Javasolt félév: 1. félév Óraszám/hét: 2 k + 1 gy Kreditpont: 3 A tantárgy feladata és célja: Előfeltétel: nincs Számonkérés módja: aláírás-kollokvium Tagozat: nappali A felsőfokú energetikai mérnökasszisztens szak hallgatóit megismertetni az általános kémiai alapfogalmakkal, alapismeretekkel. A tárgy célja, hogy a hallgató képessé váljon kémiai jelölésrendszer felismerésére, megnevezésére, alkalmazására, a periódusos rendszer törvényszerűségeinek felismerésére, kémiai kötések kialakítására alkalmas anyagok kiválasztására, kémiai folyamatok szimbolizálására, kémiai egyensúlyok vizsgálatára, leírására. A laboratóriumi gyakorlatok során célunk a legalapvetőbb szakmai ismeretek elmélyítése, melyek a laboratóriumi munkában elengedhetetlenek, illetve képessé tenni a hallgatókat az alapvető laboratóriumi eljárások, műveletek önálló elvégzésére azok gyakorlása révén. A tantárgy rövid leírása: Általános kémiai alapfogalmak: kémiai anyag, fizikai mező, atommodellek, az atomszerkezet elemei. Periódusos rendszer törvényszerűségei az atomszerkezet alapján. Kémiai kötések: első - és másodrendű kötések. Az anyagi halmazok, halmazállapotaik és jellemzésük. Ideális és reális gázok törvényei. Állapothatározók és változásaik. Egyensúlyi fázisdiagramok. Nevezéktan. Kémiai folyamatok szimbolizálása: kémiai reakciók. Savak, bázisok, sók. Oldódás, hidratáció, szolvatáció. Egyensúlyok elektrolitokban, ph. Elektrokémiai alapfogalmak. Termokémia, Hess-tétel.

3 Tantárgytematika (hetekre lebontva) Hét Előadás Gyakorlat Kémiai alapfogalmak: Atom, molekula, elem, vegyület. Vegyjel, képlet, reakcióegyenlet. A kémiai anyagmennyiség, moláris tömeg. Atomelméletek, atommodellek, az atom felépítése, radioaktív sugárzás, gerjesztés, színkép, rendszám, tömegszám, izotópok, Atomszerkezet, kvantummechanikai atommodell, kvantumszámok, Pauli-féle tilalmi elv, Hund-szabály, az elektronszerkezet kiépülésének szabályai A Periódusos rendszer törvényszerűségei, a különböző mezők értelmezése, főcsoportok és mellékcsoportok, atomok, ionok mérete, ionizációs energia, elektronaffinitás, elektronegativitás A kémiai kötés fogalma, típusai, első és másodrendű kötések jellemzése, elemek elektronegativitása és a kémiai kötés fajtái közötti kapcsolat Oxidációs szám fogalma, értelmezése, kémiai nevezéktan. Kémiai folyamatok szimbolizálása, kémiai reakciók. A 7. kémiai reakciók osztályozása. A kémiai reakciók rendezése 8. I. ZH. Anyagi halmazok elemei, jellemzőik, halmazállapotok 9. és jellemzésük, a tökéletes és reális gázok viselkedésének értelmezése, gáztörvények Kémiai egyensúlyok, a tömeghatás törvénye, az egyensúlyi állandó, az egyensúly eltolásának lehetőségei, a Le Chatelier-Braun elv. Egyensúlyok 10. elektrolitokban, vizes oldatok sav-bázis egyensúlya, disszociáció, a ph fogalma, számítása, savak, bázisok erőssége, Termokémia, kémiai reakciók és fizikai folyamatok 11. hőeffektusai, képződéshő, reakcióhő, fázisátalakulási hő, látens hő, Hess-tétel és alkalmazása. 12. Elektrokémiai alapfogalmak, galvánelemek, elektródpotenciál, Nernst összefüggés és alkalmazása, elektrolízis és a Faraday-törvények. Fázisátalakulások, fázisegyensúlyok, fázisdiagramok 13. értelmezése. Egykomponensű rendszer (víz) fázisdiagramja, Gibbs-féle fázisszabály értelmezése 14. II. ZH. Kémiai alapfogalmak átismétlése Összetétel számítások. Összetétel számítások. Gáztörvények Gáztörvények Vegyületek elnevezésének szabályai. Oxidációs szám fogalma és alkalmazása a helyes képlet felírásában A kémiai reakcióegyenletek megszerkesztése A kémiai reakciók használata a sztöchiometriai számításoknál A kémiai reakciók használata a sztöchiometriai számításoknál Reakcióhő, képz déshő, Hess-tétel és alkalmazása. Nernst- törvény alkalmazása, elektrolízis számítása Faradaytörvények alapján. A Gibb-féle fázisszabály alkalmazása

4 Oktatási módszer: Előadásokat projektorral vetítve, ill. táblánál, krétával, a hallgatókkal interaktív módon. Az összefüggések, törvényszerűségek elsajátításának megerősítése számítási példákon keresztül a számolási gyakorlatokon. A félév során folyamatosan, összesen 4 alkalommal az addig elhangzott előadás anyagából ún. előadási kis-zh-t írnak a hallgatók. A cél ezzel a folyamatos tanulásra serkentésük. Oktatási segédeszközök: projektor, tábla, kréta, digitális-, valamint fénymásolt oktatási anyagok. Félévközi követelmények, a számonkérés módja: A félév során a hallgatók az előadási anyagokból (csoportosítva, folyamatosan) 4 db kis-zh-t kötelesek megírni, ösztönözve ezáltal őket a folyamatos tanulásra. Továbbá az előadások anyagából 2 darab elméleti nagy-zh-t, a számolási feladatok anyagából pedig 2 db számolási- ZH-t írnak. Az aláírás egyik feltétele, hogy a hallgató minden ZH követelményeiből egyenként legalább elégséges eredményt érjen el, aminek feltétele az 50 %-os teljesítés. Az aláírás további feltétele az előadásokon a 60%-os, a számolási gyakorlatokon pedig a 90 %- os részvételi arány, amelyet folyamatos létszám ellenőrzéssel követ a tárgy jegyzője. Vizsgáztatási módja: szóbeli vizsga két tétel kihúzásával, vázlatos írásbeli kidolgozásával, és megválaszolásával történik. A vizsgajegyet a félévközi gyakorlati teljesítményekre adott, és a szóbeli vizsgán szerzett érdemjegy átlaga adja ötfokozatú értékelési rendszerben. Értékelés: Ponthatárok minden számonkérési formánál: 0-49 % elégtelen % elégséges % közepes % jó % jeles Kötelező irodalom: A tárgy jegyzője (Hutkainé Göndör Zsuzsanna) által készített pdf formátumú előadási anyagok, melyeket a hallgatók minden előadást követően megkapnak. Dr. Berecz Endre szerk.: Kémia műszakiaknak; Tankönyvkiadó, Budapest, Villányi Attila: Ötösöm lesz kémiából, Példatár /bármelyik kiadás/ Ajánlott irodalom: Tőkés Béla, Dónáth-Nagy Gabriella: Kémiai előadások és laboratóriumi gyakorlatok, Alapvető laboratóriumi ismeretek és mérések. Sapienta Erdélyi Magyar Tudományegyetem Marosvásárhelyi Műszaki és Humántudományok Kar, Gépészmérnöki Tsz. Báder I., Raisz I., Szakszon M. Török T., Általános Kémiai feladatok, Miskolc. Egy. Kiad.,1993. Kémiai számítási feladatok; Szerkesztette: Novákné dr. Fodor Marietta Bp-i Közgazd. és Államigazg. Egyetem, Alkalmazott Kémia tsz., 2003.

5 Tantárgytematika (hetekre lebontva) Hét Előadás Gyakorlat Kémiai alapfogalmak: Atom, molekula, elem, vegyület. Vegyjel, képlet, reakcióegyenlet. A kémiai anyagmennyiség, moláris tömeg. Atomelméletek, atommodellek, az atom felépítése, radioaktív sugárzás, gerjesztés, színkép, rendszám, tömegszám, izotópok, Atomszerkezet, kvantummechanikai atommodell, kvantumszámok, Pauli-féle tilalmi elv, Hund-szabály, az elektronszerkezet kiépülésének szabályai A Periódusos rendszer törvényszerűségei, a különböző mezők értelmezése, főcsoportok és mellékcsoportok, atomok, ionok mérete, ionizációs energia, elektronaffinitás, elektronegativitás A kémiai kötés fogalma, típusai, első és másodrendű kötések jellemzése, elemek elektronegativitása és a kémiai kötés fajtái közötti kapcsolat Oxidációs szám fogalma, értelmezése, kémiai nevezéktan. Kémiai folyamatok szimbolizálása, kémiai reakciók. A 7. kémiai reakciók osztályozása. A kémiai reakciók rendezése 8. I. ZH. Anyagi halmazok elemei, jellemzőik, halmazállapotok 9. és jellemzésük, a tökéletes és reális gázok viselkedésének értelmezése, gáztörvények Kémiai egyensúlyok, a tömeghatás törvénye, az egyensúlyi állandó, az egyensúly eltolásának lehetőségei, a Le Chatelier-Braun elv. Egyensúlyok 10. elektrolitokban, vizes oldatok sav-bázis egyensúlya, disszociáció, a ph fogalma, számítása, savak, bázisok erőssége, Termokémia, kémiai reakciók és fizikai folyamatok 11. hőeffektusai, képződéshő, reakcióhő, fázisátalakulási hő, látens hő, Hess-tétel és alkalmazása. 12. Elektrokémiai alapfogalmak, galvánelemek, elektródpotenciál, Nernst összefüggés és alkalmazása, elektrolízis és a Faraday-törvények. Fázisátalakulások, fázisegyensúlyok, fázisdiagramok 13. értelmezése. Egykomponensű rendszer (víz) fázisdiagramja, Gibbs-féle fázisszabály értelmezése 14. II. ZH. Kémiai alapfogalmak átismétlése Összetétel számítások. Összetétel számítások. Gáztörvények Gáztörvények Vegyületek elnevezésének szabályai. Oxidációs szám fogalma és alkalmazása a helyes képlet felírásában A kémiai reakcióegyenletek megszerkesztése A kémiai reakciók használata a sztöchiometriai számításoknál A kémiai reakciók használata a sztöchiometriai számításoknál Reakcióhő, képződéshő, Hess-tétel és alkalmazása. Nernst- törvény alkalmazása, elektrolízis számítása Faradaytörvények alapján. A Gibb-féle fázisszabály alkalmazása Hutkainé Göndör Zsuzsanna, mérnöktanár

6 VIZSGAKÉRDÉSEK 1. Kémiai alapfogalmak: Atom, molekula, elem, vegyület. 2. Vegyjel, képlet, reakcióegyenlet. A kémiai anyagmennyiség, moláris tömeg. 3. Atomelméletek, atommodellek, az atom felépítése 4. Radioaktív sugárzás, gerjesztés, színkép, rendszám, tömegszám, izotópok, 5. Atomszerkezet, kvantummechanikai atommodell, kvantumszámok 6. Pauli-féle tilalmi elv, Hund-szabály, az elektronszerkezet kiépülésének szabályai 7. A Periódusos rendszer törvényszerűségei: a különböző mezők értelmezése, főcsoportok és mellékcsoportok, 8. A Periódusos rendszer törvényszerűségei: atomok, ionok mérete, ionizációs energia, elektronaffinitás, elektronegativitás 9. A kémiai kötés fogalma, típusai, első és másodrendű kötések jellemzése 10. Az elemek elektronegativitása és a kémiai kötés fajtái közötti kapcsolat 11. Oxidációs szám fogalma, értelmezése, kémiai nevezéktan. 12. Kémiai folyamatok szimbolizálása, kémiai reakciók. A kémiai reakciók osztályozása 13. Anyagi halmazok elemei, jellemzőik, halmazállapotok és jellemzésük 14. A tökéletes és reális gázok viselkedésének értelmezése, gáztörvények 15. Kémiai egyensúlyok, a tömeghatás törvénye, az egyensúlyi állandó, 16. A kémiai egyensúly eltolásának lehetőségei, a Le Chatelier-Braun elv. 17. Egyensúlyok elektrolitokban, vizes oldatok sav-bázis egyensúlya; A ph fogalma, számítása 18. Termokémia, kémiai reakciók és fizikai folyamatok hőeffektusai, a Hess-tétel és alkalmazása. 19. Elektrokémiai alapfogalmak, galvánelemek, elektródpotenciál, az elektrolízis és a Faradaytörvények. 20. Egykomponensű rendszer (víz) fázisdiagramja, Gibbs-féle fázisszabály értelmezése

7 MINTA ZÁRTHELYIK Elméleti ZH-k Név, tankör:... Dátum: FSZ Általános kémia I. ZH, ) Milyen részecskékből épül fel az atom? Írja fel példaként a 12 C atomot felépítő részecskék számát. 2) Milyen kvantumszámokat ismer, és azok mit határoznak meg az atomban? 3) Írja fel a Pauli-féle tilalmi elvet. 4) Mi alapján követik egymást az elemek a periódusos rendszerben? Mit jellemeznek a sorok és oszlopok az elektronszerkezet terén? 5) Milyen elemek találhatóak a VIII.A. főcsoportban? Milyen a vegyértékhéjuk, és emiatt milyen tulajdonságúak ezek az elemek? 6) A bór-asztácium vonal milyen két fő területre osztja a periódusos rendszert? Tőle balra és jobbra milyen típusú elemek helyezkednek el? 7) Mik az ionok? Hogyan keletkeznek a kationok és az anionok? 8) Mit nevezünk kémiai kötésnek? Az atom mely részecskéi vesznek benne részt? Mely része nem? 9) Sorolja fel az elsőrendű kémiai kötéseket. Írjon egy példát az ionos kötésre. 10) Mi az elektronegativitás? Hogyan befolyásolja a kialakuló kémiai kötés fajtáját? Hogyan befolyásolja a egy kétatomos molekula polaritását? 11) Mit nevezünk vegyületnek? Írjon egy példát. 12) Milyen halmazállapotúak lehetnek az anyagok? 13) Hogyan nevezzük az egyes fázisátalakulásokat? Mit jelent a szublimáció? 14) Írja le a gázok jellemzőit a kinetikus gázelmélet alapján! 15) Mit mutat meg az oxidációs szám? Összpontszám: 45 pont. Az elégséges (2) minősítés feltétele az 50 %-os teljesítés. Név, tankör: Dátum: FSZ Általános kémia II. ZH, Írja fel általános formában a tömeghatás törvénye alapján a következő kémiai reakció egyensúlyi állandóját a koncentrációkkal kifejezve: MgO + 2 HCl MgCl 2 + H 2 O 2. Írja le a Le Chatelier-Braun elvet! Hogyan befolyásolhatjuk a kémiai egyensúlyt az elv értelmében? 3. Mit mutat meg a ph? Hogyan értelmezhető a ph-skála? 4. Írja le a reakcióhő fogalmát! Milyen előjelű lehet, és ezeket az állapotokat hogyan nevezzük? 5. Kémiai elemek képződéshője mennyi stabil, standard állapotukban? 6. Elektrokémiai kölcsönhatások tekintetében mi jellemzi az elektrolízist és mi a galvánelemeket, akkumulátorokat? 7. Mi történik elektrolízis során a katódon a Me + fémionnal? Hogy nevezzük ezt a folyamatot?

8 8. Fogalmazza meg Faraday I. törvényét szóban és képlettel is. 9. Írjon gyakorlati példákat az elektrolízis alkalmazására. 10. Mit jelent a fémek korróziója? Hogyan védekezhetünk ellene? Összpontszám: 40 pont. Az elégséges (2) minősítés feltétele az 50 %-os teljesítés. Számolási-ZH-k FSZ ÁLT. KÉMIA I. SZÁMOLÁSI ZH Név, tankör Dátum:. 1) Egy 0,05 m 3 -es palackban 20 o C-on 400 g H 2 van. Mekkora a palackban a gáz nyomása és sűrűsége, ha azt tökéletes gáznak tekintjük? (M H2 =2 g/mol) 2) 10 kpa nyomáson és 20 C hőmérsékleten 1 m 3 C 2 H 2 (acetilén) gázt tárolunk. Mennyi lesz a gáz nyomása, ha térfogatát állandó hőmérsékleten 0,5 m 3 -re csökkentjük? 3) 100 g vízben 15 g nátrium-hidroxidot oldunk fel. A keletkezett oldat sűrűsége 1,015 g/cm 3. Számítsa ki az oldat a) térfogatát b) anyagmennyiség-koncentrációját nátrium-hidroxidra nézve. (M NaOH = 40 g/mol) 4) Hány gramm nátrium-klorid és hány gramm víz van 550 g 12 m/m%-os konyhasó oldatban? 5) Hány gramm NaCl-t kell bemérni 100 cm 3 térfogatú, 2 mol/dm 3 koncentrációjú oldat készítéséhez? (M NaCl =58,5 g/mol) A megszerezhető összes pontok száma 10 pont. Az elégséges érdemjegy feltétele 50% elérése. FSZ ÁLT. KÉMIA II. SZÁMOLÁSI ZH Név, tankör Dátum:. 1. Számítsa ki a metán égését kísérő reakció reakcióhőjét: CH O 2 = CO H 2 O H k,ch4 = -74,9 kj/mol, H k,co2 = -393,78 kj/mol, H k,h2o = -286 kj/mol, H k,o2 = 0 kj/mol 2. Mennyi hőt kell befektetni ahhoz, hogy 500 g alumínium hőmérsékletét 25 C-ról 450 C-ra növeljük? Az alumínium fajlagos hőkapacitása c pal = 900 J/kg C. 3. Mennyi a mol/dm 3 koncentrációjú salétromsav (HNO 3 ) oldat ph-ja, ha teljes disszociációt feltételezünk? 4. Számítsa ki, hogy hány gramm Zn választható le elektrolízissel ZnCl 2 -oldatból, ha az elektrolizáló áram nagysága 3 A, az elektrolízis ideje pedig 2 óra. (M Zn =65,4 g/mol.) A megszerezhető összes pontok száma 10 pont. Az elégséges érdemjegy feltétele 50% elérése.