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《无机化学》教学大纲
一、本课程性质在教学计划中的地位、作用和任务
无机化学是一门必修课程。教学目的,为后续课程打基础,使学生理解元素周期律、近代物质结构理论、化学热力学、反应速度、化学平衡、氧化还原反应及配位化学等基础理论知识,掌握元素和化合物的主要性质、结构、变化规律和用途。
二、理论教学内容与教学基本要求
1.绪论(1学时)
基本要求:了解化学的研究对象、化学的主要分支,怎样学习化学。
教学时数:
教学内容:
1、化学研究的对象内容和方法
2、化学的主要分支
3、怎样学习化学
第一篇 物质结构基础
1.第一章 原子结构和元素周期系(6 学时)
基本要求:通过课堂讲授使同学们初步理解量子力学对核外电子状运动的描述方法;初步理解核外电子的运动状态。掌握核外电子可能状态数的推算、确定基态原子电子组态的构造原理和元素周期律、周期系、周期表、周期性的基本概念;掌握电离能、电子亲和能和电负性3个基本参数的物理意义及其周期性的变化规律。
重点与难点:氢原子结构(核外电子运动)的量子力学模型,基态原子电子组态(电子排布),元素周期系,元素周期性是本章的教学重点与难点。
教学内容:1-1 道尔顿原子论
1-2 相对原子质量(原子量)
1-3 原子的起源和演化
1-4 原子结构的玻尔行星模型 1-5 氢原子结构(核外电子运动)的量子力学模型
1-6 基态原子电子组态(电子排布)
1-7 元素周期系
1-8 元素周期性
2.第二章
分子结构(6 学时)
基本要求:通过教学应使同学们了解量子力学对分子的描述。掌握σ键、π键以及杂化轨道的概念;掌握利用价层电子对互斥模型预言简单分子的立体结构。初步了解分子轨道理论;掌握共轭体系大π键的概念以及等电子体的概念;掌握共价键的性质;掌握分子间作用力。
重点与难点:各种价键理论的基本要点,分子间力产生的原因和氢键产生的条件以及分子间力和氢键对物性的影响。
教学内容:2-1 路易斯结构式
2-2 单键、双键和三键——σ键和π键——价键理论
(一)2-3 价层电子互斥模型(VSEPR)
2-4 杂化轨道理论——价键理论
(二)2-5 共轭大π键
2-6 等电子体原理
2-7 分子轨道理论
2-8 共价分子的性质
2-9 分子间力
2-10 分子对称性(选学材料)
3.第三章 晶体结构(4学时)
基本要求:通过学习,了解晶胞、离子键、晶格能的概念;掌握金属晶体和离子晶体的堆积模型;晶体的基本类型和各种类型晶体的区别。
重点与难点:金属晶体、离子晶体、分子晶体和原子晶体之间的区别与各自的特征。
教学内容:3-1 晶体
3-2 晶胞
3-3 点阵、晶系(选学内容)3-4 金属晶体
3-5 离子晶体
3-6 分子晶体和原子晶体
4.第四章 配合物(3 学时)
基本要求:通过学习掌握配合物的定义、命名;掌握中心原子、配体、配位原子、配位键、配位数、螯合物的概念以及配合物和复盐的区别等;了解配合物的异构问题;掌握配合物的价键理论;初步了解配合物的晶体场理论
重点与难点:几何异构和对映异构的概念和配合物颜色的原因之一---d-d跃迁以及颜色与分裂能大小的关系,高自旋和低自旋以及与磁矩大小的关系。
教学内容:4-1 配合物的基本概念
4-2 配合物的异构现象与立体结构
4-3 配合物的价键理论
4-4 配合物的晶体场理论
第二篇 化学热力学和化学动力学基础 5.第五章 化学热力学基础(6 学时)
基本要求:1.了解热力学能、焓、熵和吉布斯自由能等状态函数的概念。
2.理解热力学第一定律、第二定律、第三定律和盖斯定律的基本内容。
3.掌握化学反应的标准摩尔焓变的各种计算方法。
4.掌握化学反应的标准摩尔熵变和标准摩尔自由能变的计算方法。
5.会用△G来判断化学反应的方向,并了解温度对△G的影响。
重点:热力学第一定律,状态函数——热力学能、焓、吉布斯自由能和熵以及焓、熵变等的计算,反应热的测量,热化学方程式,计算化学反应热的几种途径,化学反应自发性的判断。
难点:状态函数——热力学能、焓、吉布斯自由能和熵以及它们变化的计算,化学反应自发性的判断 教学内容:5-1 化学热力学的研究对象
5-2 基本概念
5-3 化学热力学的四个重要状态函数
5-4 化学热力学的应用
6.第六章 化学平衡常数(4 学时)
基本要求:1.掌握经验平衡常数和标准平衡常数的物理意义。
2.掌握标准平衡常数与标准吉布斯自由能变的关系。
3.掌握化学平衡移动原理及应用。
4.掌握有关化学平衡的计算。
重点:化学平衡常数的求算方法,平衡移动的定性判断和定量计算。难点:活化能的大小和温度的高低对化学平衡的影响关系,勒夏特列原理的含义与应用。
教学内容:6-1 化学平衡状态
6-2 平衡常数
6-3 浓度对化学平衡的影响
6-4 压力对化学平衡的影响
6-5 温度对化学平衡的影响
7.第七章 化学动力学基础(4 学时)
基本要求:1.了解化学反应速率的概念及反应速率的实验测定。
2.了解基元反应、复杂反应、反应级数、反应分子数的概念。
3.掌握浓度、温度及催化剂对反应速率的影响。
4.了解速率方程的实验测定和阿仑尼乌斯公式的有关计算。
5.初步了解活化能的概念及其与反应速率的关系。
教学内容:7-1 化学反应速率
7-2 浓度对化学反应速率的影响
7-3 温度对化学反应速率的影响及阿累尼乌斯公式
7-4 反应历程 7-5 碰撞理论和过渡态理论
7-6 催化剂对反应速率的影响
第三篇 水溶液化学原理 8.第八章 水溶液(3学时)
基本要求:通过讲授,使同学掌握化学反应速率概念、表示方法和测定方法,以及稀溶液的通性;了解电解质溶液的一般理论。
教学内容:8-1 溶液的浓度和溶解度
8-2 非电解质稀溶液通性
8-3 电解质溶液
9.第九章 酸碱平衡(6学时)
基本要求:通过学习应掌握酸碱质子理论;掌握水的离子积和pH值的意义;能应用化学平衡原理分析水、弱酸、弱碱的电离平衡;掌握影响电离平衡移动的因素;熟练掌握水溶液化学平衡的计算;了解缓冲溶液的组成、缓冲作用原理、缓冲作用性质及缓冲溶液pH值的计算;掌握各种盐类水解的平衡和盐溶液pH值的计算。
教学内容:9-1 酸碱质子理论
9-2 水的离子积和pH 9-3 酸碱盐溶液中的电离平衡
9-4 水溶液化学平衡的计算
9-5 缓冲溶液
9-6 酸碱指示剂
10.第十章 沉淀溶解平衡(3学时)
基本要求:通过讲授使学生掌握溶度积原理;掌握沉淀生成、溶解和沉淀转化的条件;熟悉有关溶度积常数的计算。
教学内容:10-1 溶度积原理
10-2 沉淀与溶解
11.第十一章 电化学基础(5学时)基本要求:
1.掌握氧化还原的基本概念,熟练掌握氧化还原反应式的配平。2.理解原电池和电极电势的概念,能用奈斯特公式进行有关的计算。
3.掌握电极电势在有关方面的应用。
4.了解原电池电动势与吉布斯自由能的关系。
5.掌握元素电势图及其应用。
教学内容:11-1 氧化还原反应
11-2 原电池
11-3 实用电池
11-4 有关电解的几个问题
12.第十二章 配位平衡(3学时)
基本要求:
1.掌握配位化合物的定义、组成、命名和类型。
2.理解配位化合物的价键理论的主要论点,并能用以解释一些实例。
3.理解配位离解平衡的意义及有关计算。
4.了解影响配位化合物稳定性的因素。
教学内容:
12-1 配合物的稳定常数
12-2 影响配合物在溶液中稳定性的因素
12-3 配合物的性质
第四篇 元素化学
(一)非金属
13.第十三章 氢和稀有气体(2学时)
基本要求:通过讲授使学生掌握氢及氢化物的物理和化学性质;了解稀有气体的发展简史、单质、化合物的性质和用途。
教学内容:13-1 氢
13-2 稀有气体
14.第十四章 卤素(4学时)
基本要求:通过讲授和课堂讨论使同学掌握卤素及其重要化合物的基本化学性质、结构、制备和用途;能较熟练地运用元素电势图来判断卤素及化合物的各氧化态间的转化关系。
教学内容:14-1 卤素的通性
14-2 卤素的单质
14-3 卤素的化合物
14-4* 砹的化学
15.第十五章 氧族元素(5学时)
基本要求:通过讲授和课堂讨论应了解氧化物的分类;臭氧、过氧化氢、硫及其重要化合物的结构、性质和用途。
教学内容:15-1 氧族元素的通性
15-2 氧及其化合物
15-3 硫及其化合物
15-4 硒和碲
16.第十六章 氮 磷 砷(5学时)
基本要求:通过讲授和课堂讨论应重点掌握氮和磷的单质及其氢化物、卤化物、氧化物、含氧酸及其盐的结构、性质、制备和应用;了解砷的重要化合物的性质和应用。
教学内容:16-1 元素的基本性质
16-2 氮和氮的基本化合物
16-3 磷及其化合物
16-4 砷
17.第十七章 碳、硅、硼(5学时)
基本要求:通过讲授和课堂讨论使学生掌物碳、硅、硼的单质、氢化物、卤化物和含氧化合物的制备和性质;通过硼及其化合物的结构和性质,了解硼的缺电子特性;了解硅酸及硅酸盐的结构与特性;认识碳、硅、硼之间的相似性与差异。
教学内容:17-1 通性
17-2 碳
17-3 硅
17-4 硼 17-5 碳化物、硅化物和硼化物
18.第十八章 非金属元素小结(2学时)
基本要求: 通过学习使学生进一步巩固和深化以学过的非金属元素部分的知识。
教学内容:18-1 非金属元素的结构和性质
18-2 分子型氢化物
18-3 含氧酸
18-4 非金属含氧酸的某些性质
18-5 p区元素的次级周期性
第五篇 元素化学
(二)金属 19.第十九章 金属通论(2学时)
基本要求:通过讲授和课堂讨论使学生能从金属结构的角度的共性;了解金属冶炼的方法和现状,掌握艾林汉姆(Ellingham)图的意义及使用方法;了解合金的基本知识。
教学内容:19-1 概述
19-2 金属的提炼
19-3 金属的物理性质和化学性质
19-4 合金
20.第二十章 s区元素(碱金属与碱土金属)(4 学时)
基本要求:通过课堂讲授和自学掌握碱金属、碱土金属单质的性质,了解其结构、存在、制备及用途与性质的关系;掌握碱金属、碱土金属氧化物的类型及重要氧化物的性质和用途;了解碱金属、碱土金属氢氧化物溶解性和碱性的变化规律;掌握碱金属、碱土金属重要盐类的性质及用途;了解盐类热稳定性、溶解性的变化规律。
教学内容:20-1 碱金属和碱土金属的通性
20-2 碱金属和碱土金属的单质
20-3 碱金属和碱土金属的化合物
21.第二十一章 p区金属(5 学时)
基本要求:通过课堂讲授和自学使学生掌握Al、Sn、Pb的单质及其化合物的性质;了解其用途;了解锗分族、锑和铋单质及化合物的性质及变化规律;了解铝的冶炼原理及方法。
教学内容:21-1 p区金属概论
21-2 铝镓分族
21-3 锗分族
21-4 锑和铋
21-5* 钋
21-6 p区金属6s2电子的稳定性
22.第二十二章
ds区元素(4 学时)
基本要求:通过课堂讲授和自学讨论使学生掌握铜族和锌族元素单质的性质和用途;掌握铜、银、锌、汞的氧化物、氢氧化物、重要盐类以及配合物的生成与性质;掌握Cu(I)、Cu(II);Hg(I)、Hg(II)之间的相互转化;掌握IA和IB、IIA和IIB族元素的性质对比。
教学内容:22-1 铜族元素
22-2 锌族元素
23.第二十三章 d区元素
(一)第四周期d区元素(4 学时)
基本要求:通过学习应掌握过渡元素的价电子构型特点及其与元素通性的关系;掌握第四周期 d区元素氧化态、最高氧化态氧化物及其水合氧化物的酸碱性、氧化还原稳定性、水合离子以及含氧酸根颜色等变化规律;掌握第一过渡系元素Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni的单质及化合物的性质和用途。
教学内容:23-1 引言
23-2 第一过渡系元素的基本性质
23-3 钪
23-4 钛
23-5 钒
23-6 铬
23-7 锰
23-8 铁、钴、镍
24.第二十四章
d区元素
(二)第五、第六周期d区金属(4 学时)基本要求:通过学习应掌握第五、第六周期d区金属的基本特征及其周期性规律;掌握锆、铪分离和铌、钽分离;掌握VIB族钼、钨元素及其重要化合物的性质和用途;掌握同多酸、杂多酸及其盐的概念;了解铂系元素及其化合物的性质和用途以及铂系金属周期性规律。
教学内容:24-1 基本特征
24-2 锆和铪
24-3 铌和钽
24-4 钼和钨
24-5 锝和铼
24-6 铂系金属简介
25.第二十五章 f区金属
镧系与锕系金属(4 学时)
基本要求:通过学习应掌握镧系和锕系元素的电子构型与性质的关系;掌握镧系收缩的实质及其对镧系化合物性质的影响;了解镧系和锕系以及与d区过渡元素在性质上的异同;一般了解它们的一些重要化合物的性质。
教学内容:25-1 镧系元素
25-2 稀土元素
25-3 锕系元素
四、实验教学内容与要求
无机化学实验已作为一门独立课程开设,不属本教学大纲的范围,可详见于无机化学实验大纲。
本课程实验要求如下:
实验内容,包括基础知识和基本操作、基本化学原理、基础元素化学、化合物的制备以及综合设计性实验,使学生在实验方法和实验技能上得到全面的训练,并培养学生开拓创新的能力。
实验要求方面,要求学生完成30组基础实验,掌握基本操作,巩固基本化学原理和基础元素化学的知识,掌握无机化合物的一般制备和分离 方法,并达到能独立进行综合性实验的能力。
八、教材与参考书目
教材:无机化学教研室编.无机化学上、下册(第四版)北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学,高等教育出版社, 2003年
参考书:
1.无机化学教研室编.无机化学上、下册.(第三版).北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学: 高等教育出版社, 1992年.2.曹锡章,宋天佑,王杏乔修订.无机化学上、下册.(第三版).武汉大学、吉林大学等编,高等教育出版社, 2002年.3.孟庆珍等编.无机化学 上、下册.(第1版).北京师范大学出版社,1987.4.武汉大学等校编.无机化学上、下册.(第二版).高等教育出版社,1983.5.大连工学院无机教研室编.无机化学上、下册.(第二版).高等教育出版社,1982.《分析化学》教学大纲
一、本课程在教学计划中的地位、作用和任务
分析化学是化学专业的学科基础课。在教学计划中,分析化学课程居于承上启下的重要枢纽地位。分析化学是表征与测量的科学,它为科学研究和生产实际提供更多、更新和更全面的信息。
二、理论教学内容与教学基本要求
1.绪论(1学时)
分析化学的定义、任务和作用。分析方法的分类(教学重点)。分析化学的发展、现状和展望。2.第1章 定量分析化学概论(8学时)1.1 概述
定量分析过程。分析试样的制备及分解。定量分析结果的表示。1.2 分析化学中的误差
真值。平均值。中位数。准确度和精密度。误差和偏差。极差。系统误差和随机误差(教学重点)。
1.3 有效数字及其运算规则(教学重点)。有效数字。数字修约规则。计算规则。1.4 滴定分析概述
滴定分析法的特点和主要方法。滴定分析法对化学反应的要求和滴定方式(教学重点)。基准物质和标准溶液。滴定分析法计算。
3.第2章 酸碱平衡及酸碱滴定法(14学时)2.1 概述
酸碱平衡研究的内容。酸碱平衡的研究手段。酸碱质子理论:共轭酸碱对。浓度,活度和活度系数。酸碱反应的平衡常数-解离常数。
2.2 分布系数δ的计算
一元酸溶液。酸碱溶液中各型体的分布:分析浓度和平衡浓度;酸的浓度和酸度;酸碱中各型体的浓度计算(教学难点)。多元酸溶液。多元酸碱中各型体的浓度计算(教学难点)。
2.3 质子条件与pH的计算
物料平衡,电荷平衡和质子条件(教学重点)。各种溶液酸碱度的计算(pH的计算)(教学难点)。
2.4 对数图解法(略)2.5 酸碱缓冲溶液
缓冲溶液的pH值计算。离子强度对pH值的影响。缓冲指数。缓冲容量。缓冲溶液的配制。重要缓冲溶液。
2.6 酸碱指示剂
酸碱指示剂的变色原理。变色范围。指示剂的用量。离子强度的影响。混合指示剂。
2.7 酸碱滴定基本原理
用强碱滴定强酸。用强碱滴定一元弱酸。多元酸和混合酸的滴定。强酸、强碱及弱酸碱的滴定曲线。影响突跃范围的因素及指示剂的选择原则(教学重点)。准确滴定的判断(教学难点)。
2.8 终点误差
强碱滴定强酸。强碱滴定一元弱酸。强碱滴定多元弱酸。终点误差通式(教学难点)。
2.9 酸碱滴定法的应用
混合碱的滴定。极弱酸(碱)的滴定。酸碱滴定法测定磷。氟硅酸钾法测定硅。有机化合物中氮的测定-凯氏定氮法。
2.10 非水溶液中的酸碱滴定(略)4.第3章 络合滴定法(14学时)3.1 分析化学中常用的络合物
概述。简单络合物。螯合物。络合滴定法的特点。
乙二胺四乙酸(重点在EDTA的性质和应用)。乙二胺四乙酸的螯合物(教学重点)。
3.2 络合物的平衡常数
络合物的稳定常数。溶液中各级络合物的分布。平均配位数。
3.3 副反应系数和条件稳定常数
主反应和副反应。副反应系数(教学重点和难点)。条件稳定常数。金属离子缓冲溶液。
3.4 金属离子指示剂
金属指示剂的作用原理。金属指示剂的选择。常用指示剂。指示剂的封闭与僵化。
3.5 络合滴定法的基本原理
络合滴定滴定曲线。终点误差(教学重点)。准确滴定判别式。分别滴定判别式。
3.6 络合滴定中酸度的控制
单一金属离子络合滴定的适宜酸度范围。分别滴定的酸度控制。混合金属离子的选择滴定(教学难点)。
3.7 提高络合滴定选择性的途径
络合掩蔽法(教学难点)。沉淀掩蔽法。氧化还原掩蔽法。其它滴定剂的应用。
3.8 络合滴定方式及其应用
直接滴法定法。返滴定法。置换滴定法。间接滴定法。络合滴定结果的计算。
5.第4章 氧化还原滴定法(8学时)4.1 氧化还原平衡
概述。氧化还原反应的特点。条件电位及其影响因素(教学重点和难点)。氧化还原反应平衡常数。化学计量点时反应进行的程度。影响氧化还原反应速率的因素。催化反应和诱导反应。
4.2 氧化还原滴定原理
氧化还原滴定指示剂。氧化还原滴定曲线(教学重点)。氧化还原滴定结果的计算。终点误差。
4.3 氧化还原滴定的预处理 氧化剂。还原剂。
4.4 氧化还原滴定法的应用
高锰酸钾法(教学重点)。重铬酸钾法(教学重点)。碘量法(教学重点)。其它氧化还原滴定法。
6.第5章 重量分析法和沉淀滴定法(8学时)5.1 重量分析法概述
重量分析法的分类和特点。重量分析法对沉淀形式和称量形式的要求(教学重点)。
5.2 沉淀的溶解度及其影响因素
溶解度、溶度积和条件溶度积(教学难点)。影响沉淀溶解度的因素:同离子效应;盐效应;酸效应和络合效应;其它因素。
5.3 沉淀的类型和沉淀的形成过程
沉淀的类型。沉淀的形成过程(教学重点)。晶形沉淀和无定形沉淀的生成。
5.4 影响沉淀纯度的主要因素
共沉淀现象。继沉淀现象。减少沉淀沾污的方法。5.5 沉淀条件的选择
晶形沉淀的沉淀条件。无定形沉淀的沉淀条件。均匀沉淀法。
5.6 有机沉淀剂
有机沉淀剂的分类。有机沉淀剂应用示例 5.7 重量分析中的换算因素 5.8 沉淀滴定法
莫尔法。佛尔哈德法。法杨司法。混合离子的沉淀滴定。5.9 滴定分析小结(教学重点)
四种滴定方法的共同之处。四种滴定方法的不同之处。滴定曲线。
7.第6章 吸光光度法(10学时)
6.1 概述
吸光光度法的特点。光的性质和选择性的吸收。光吸收的基本定律(教学重点和难点);比色法和吸光光度法及其仪器。
6.2 光度分析法的设计
显色反应。显色条件的选择(教学重点)。测量波长和吸光度范围的选择。参比溶液的选择。标准曲线的制作。
6.3 光度分析法误差
对朗伯-比尔定律的偏离。吸光度测量的误差。
6.4 其它吸光光度法和光度分析法的应用
示差吸光光度法。双波长吸光光度法。弱酸和弱碱解离常数的测定。络合物组成的测定。
8.第7章 分析化学中的数据处理(9学时)7.1 标准偏差
总体标准偏差。样本标准偏差。相对标准偏差。标准偏差与平均偏差。平均值的标准偏差。
7.2 随机误差的正态分布(教学难点)频数分布。正态分布。随机误差的区间概率。
7.3 少量数据的统计处理
t分布曲线。平均值的置信区间。显著性检验(教学重点)。异常值的取舍(教学重点)。
7.4 误差的传递
系统误差的传递。随机误差的传递。极值误差。
7.5 回归分析法
一元线性回归(教学重点)。相关系数。
7.6 提高分析结果准确度的方法
选择合适的分析方法。减少测量误差。减少随机误差。消除系统误差。
9.第8章 分析化学中常用的分离和富集方法(以选修课形式开出)10.第9章 复杂物质的分析示例(以选修课形式开出)
四、实验教学内容与要求
分析化学实验已作为一门独立课程开设,不属本教学大纲的范围,可详见于分析化学实验大纲。
在实验教学内容的选择上突出学生创新能力的培养,选择的实验主要包括基本操作练习、基础实验、综合性设计实验并辅以开放实验室。在实验前要求学生写预习报告,实验时注重规范性、准确性以及实验数据记录的真实性,实验后要求认真思考并写出实验报告。为培养实事求是的工作作风,采用计算机评价实验成绩。全班学生实验数据现场登记,实验数据经统计处理后,以标准偏差1σ,2σ,3σ对实验成绩划分等级,并采用统计数据和教师预做数据综合比较评价,避免印象分及教师之间评分不统一现象。
八、推荐教材和参考书目
教材:1.武汉大学,中国科学技术大学,中山大学编.武汉大学主编.《分析化学》(第四版)北京:高等教育出版社 2000年
2.大学,吉林大学,中山大学编
武汉大学主编
《分析化学实验》(第四版)北京:高等教育出版社 2001年
参考书:
1.华中师范大学,东北师范大学, 陕西师范大学,北京师范大学等校编 《分析化学》 上下册(第三版)高等教育出版社 2001年
2.华中师范大学,东北师范大学, 陕西师范大学,北京师范大学等校编 《分析化学实验》(第三版)高等教育出版社 2001年
3.彭崇慧、冯建章、张锡瑜、李克安、赵凤林.定量化学分析简明教程(第二版).北京:北京大学出版社.1997
4.张锡瑜等编著.化学分析原理.北京:科学出版社,1991.5.汪尔康主编.21世纪的分析化学.科学出版社.1999 6.张渔夫,李俊义等编著.分析化学习题解析.西安:陕西师范大学出版社,1988 7.武汉大学化学系分析化学教研室编.《分析化学例题与习题:定量化学分析及仪器分析》.高等教育出版社 1999年
8.韩山师范学院分析化学教学小组自编CAI课件及《分析化学习题集》