《無機與分析化學》課程教學大綱

無機與分析化學課程教學大綱Inorganic&AnalyticChemistry學時數(shù)：112學分數(shù)：7適用專業(yè)：材料化學一、課程的性質、目的和任務《無機與分析化學》是化學、化工及相關類專業(yè)的基礎課程，是化學學科的重要分支。它的任務是使學生系統(tǒng)、全面、深入地了解化學的基本原理、無機化學與分析化學的基本概念、基礎理論和元素的性質，并在此基礎上掌握鑒定物質的化學結構和化學成分以及測定有關成分含量的方法及方法的原理。《無機與分析化學》是在綜合應用多門有關學科的知識、通過掌握基礎化學理論和熟悉元素性質的基礎上，再突出量的概念來進行分析方法研究和分析操作技能的課程，是一門實踐性很強的基礎課程。在課程的教學過程中，通過各個教學環(huán)節(jié)逐步培養(yǎng)學生的綜合分析能力、實驗的動手能力和自學能力，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識去分析問題和解決問題的能力，為后續(xù)的有關專業(yè)基礎課程的學習打下基礎。二、課程教學的基本要求（一）無機化學原理及元素部分（1）理解和掌握周期律、分子結構、氧化還原、配合物、化學熱力學等初步知識，并在原理的指導下，理解化學變化中物質的組成、結構和性質的關系。（2）初步從宏觀和微觀不同的角度理解化學變化的基本特征。（3）在已學過的元素及其化合物知識的基礎上，對于其總體規(guī)律加以認識、理解與歸納。了解元素在地殼中的分布；了解金屬和非金屬的通性及一般制備方法；了解簡單無機化合物變化規(guī)律。掌握常見元素及化合物的酸堿性、氧化還原性、溶解性、熱穩(wěn)定性、配位能力及典型反應。（二）分析化學部分（1）掌握分析化學的基本原理，樹立嚴格的“量”的概念，正確和熟練掌握分析化學實驗基本操作，能做好一批有代表性的實驗，并具有分析問題和解決問題的能力，為學習后繼課程和進一步學習和應用更高層次的分析化學知識奠定必要的理論和實驗基礎。（2）理解分析方法的分類，掌握定量分析結果的表示方法和滴定分析的計算方法，掌握樣本標準偏差和相對標準偏差的概念，計算方法和Q檢驗法。（3）掌握溶液中酸堿組分的分布分數(shù)的計算方法，物料平衡，電荷平衡和質子平衡三種方程的寫法和計算各類酸堿溶液的pH值的最簡公式的應用。（4）掌握EDTA及其螯合物的性質，掌握絡合滴定法的基本原理，金屬離子指示劑的作用原理和選擇。（5）掌握能斯特公式和條件電位的概念及其計算方法，氧化還原平衡常數(shù)和化學計量點時反應進行的程度的計算方法。（5）理解沉淀滴定法的基本原理，掌握重量分析結果的計算方法三、課程的教學內容、重點和難點第一章緒論一、化學在材料科學中的重要作用二、無機化學課程的教學內容和教學要求三、無機化學課程的學習方法第二章化學熱力學初步一、基本概念和術語體系和環(huán)境，過程和途徑，狀態(tài)函數(shù)，熱、功和熱力學能二、化學反應的熱效應熱力學第一定律，熱力學第二定律，反應熱與反應焓變，熱化學方程式，化學反應熱的計算（蓋斯定律，標準摩爾生成焓及用標準摩爾生成焓計算化學反應熱，熱力學分解溫度）。重點：理解四個狀態(tài)函數(shù)概念難點：反應焓和反應自由能的計算第三章化學反應速率一、化學反應速率二、化學反應速率理論，活化分子與活化能，有效碰撞與活化分子，反應的活化能三、影響反應速率的因素（一）濃度對反應速率的影響（質量作用定律，基元反應與非基元反應，反應速率方程）（二）溫度對反應速率的影響（三）催化劑對反應速率的影響重點：反應速率概念難點：化學反應速率理論第四章化學平衡一、可逆反應二、化學平衡的建立及特征三、化學平衡常數(shù)四、影響化學平衡的因素（一）濃度對化學平衡的影響（二）壓力對化學平衡的影響（三）溫度對化學平衡的影響（四）催化劑對化學平衡的影響（五）平衡移動原理重點：濃度、分壓、總壓和溫度對化學平衡的影響難點：化學平衡的計算第五章酸堿平衡沉淀溶解平衡一、弱電解質溶液中的電離平衡（一）弱電解質的特點（二）弱電解質溶液中的電離平衡（電離度電離常數(shù)稀釋定律同離子效應）（三）多元弱酸的電離平衡二、溶液的酸堿性（一）水的電離平衡和水的離子積（二）溶液的酸堿性和PH值三、緩沖溶液（一）緩沖溶液的產(chǎn)生及緩沖溶液PH值的計算（二）緩沖溶液的選擇和配制（三）緩沖溶液的重要性四、沉淀溶解平衡（一）難溶電解質的溶解度和溶度積（二）溶度積規(guī)則及其應用（三）沉淀反應的某些應用重點：弱電解質溶液中的電離平衡和沉淀溶解平衡的某些應用難點：電離平衡的計算和緩沖溶液的計算第六章氧化還原反應一、氧化還原反應的概念（一）氧化值氧化態(tài)還原態(tài)（二）氧化還原氧化劑還原劑（三）氧化還原反應方程式的配平二、原電池（一）原電池的組成和符號（二）電極反應與電池反應的關系三、電極電勢（一）電極電勢的產(chǎn)生（二）標準電極電勢（三）影響電極電勢的因素，能斯特方程式及其有關計算（四）電極電勢的應用，比較氧化劑還原劑相正確強弱，判斷氧化還原反應進行的方向，判斷原電池的正、負極，計算電池的電動勢（五）元素電勢圖判斷歧化反應進行的方向及計算有關電對的標準電極電勢重點和難點：氧化還原反應方程式的配平和能斯特方程式的有關計算第七章原子結構與元素周期系一、原子核外電子的運動狀態(tài)（一）原子光譜與原子能級。（二）電子運動的波粒二象性，電子運動的統(tǒng)計性幾率密度，電子云的概念和圖像，核外電子的運動狀態(tài)的描述，原子軌道的角度分布圖像。（三）四個量子數(shù)的物理意義和取值規(guī)則。二、原子核外電子排布與元素周期系（一）多電子原子的能級，核外電子排布的原理和一般規(guī)律，常見元素的原子和簡單離子電子排布式的書寫（二）用軌道圖和四個量子數(shù)表示某些原子或離子的電子層結構（三）原子的電子層結構與元素周期系（周期律周期表中周期、族、區(qū)的劃分），原子結構與元素性質的關系重點：確定基態(tài)原子電子組態(tài)的構造原理，建立元素周期律、周期系、周期表、周期性的基本概念難點：原子軌道和電子云第八章分子結構一、化學鍵的含義及基本類型二、共價鍵理論（一）共價鍵理論要點，共價鍵的鍵參數(shù)。（二）共價鍵的方向性、飽和性。σ鍵、Л鍵概念的含義（三）雜化軌道理論要點，SP、SP2和SP3雜化軌道成鍵，共軛大П鍵的表示方法，分子的幾何構型，分子軌道理論的要點和分子軌道模型。三、分子間力和氫鍵（一）分子的極性和偶極矩（二）分子間力及其對物質某些性質的影響（三）氫鍵及其對物質某些性質的影響重點：共價鍵理論和分子間力難點：價層電子對互斥模型和分子軌道模型第九章配位化合物一、配位化合物的基本概念（一）配位化合物的組成（二）配位化合物的命名二、配位物中的配位鍵理論（一）配位物中的配位鍵。（二）雜化軌道與配位物的空間構性及磁性，外軌型和內軌型配位物三、水溶液中的配位平衡（一）配位平衡常數(shù)及其有關計算（二）配位平衡的移動重點：配合物的價健理論和配位平衡的移動及其有關計算難點：晶體場理論第十章非金屬元素一、鹵素（一）鹵素單質，物理性質和化學性質，制備和用途（二）鹵化氫和氫鹵酸，物理性質和化學性質，制備和用途（三）鹵化物（四）氯的含氧酸及其鹽，次氯酸及其鹽、氯酸及其鹽、高氯酸及其鹽的性質，氯的含氧酸及其鹽性質變化規(guī)律，氯的含氧酸及其鹽的用途二、氧和臭氧過氧化氫（一）氧的結構特征、性質及用途（二）臭氧的結構特征、性質及臭氧空洞正確人類活動的影響（三）過氧化氫的結構特征、性質及用途三、硫（一）硫的單質（二）硫化氫的性質、硫化物的分類及溶解特征（三）硫的氧化物（四）亞硫酸、硫酸、硫代硫酸及其鹽的性質四、氮族元素（一）氮族元素的通性；氮分子的結構及其穩(wěn)定性；氨和銨鹽的性；硝酸、亞硝酸及其鹽。（二）磷、砷及其化合物，磷的單質及其化合物；磷酸酸性、縮合性及磷酸鹽的溶解性（三）砷的單質、氫化物、氧化物、含氧酸及其鹽五、碳和硅（一）碳及其化合物，碳的同素異性體，碳的氧化物，碳酸及碳酸鹽的性質（二）硅及其化合物，硅及單質，二氧化硅、硅酸及硅酸鹽的結構及基本性質六、硼（一）硼的單質，硼的缺電子特征（二）乙硼酸的結構，硼砂與硼酸的性質，鹵化硼，硼和硅的相似性正確角線規(guī)則重點：氯的含氧酸及其鹽性質變化規(guī)律，臭氧的結構特征和亞硫酸、硫酸、硫代硫酸及其鹽的性質和應用，氮分子的結構及其穩(wěn)定性難點：硼的缺電子特征第十一章金屬元素（一）堿金屬和堿土金屬堿金屬和堿土金屬的存在和制備；堿金屬和堿土金屬化合物，氫化物和氧化物的類型和性質氫氧化物的酸堿性、水溶性變化規(guī)律；鋰和鈹?shù)臍溲趸锾厥庑凿X及其化合物鋁的存在及制備鋁的氧化物和氫氧化物的酸堿性鋁鹽和鋁酸鹽，鋰和鎂鈹和鋁的相似性錫和鉛錫和鉛的化合物，錫和鉛氧化物、氫氧化物的酸堿性，錫鹽和鉛鹽的水解性和溶解性錫（Ⅱ）的還原性和鉛（Ⅳ）的氧化性銻和鉍（一）銻和鉍的化合物，銻和鉍的氧化物及其水化物的酸堿性（二）鉍(Ⅴ)氧化性，銻和鉍鹽的水解性和溶解性重點和難點重點和難點：堿金屬和堿土金屬的通性，錫（Ⅱ）的還原性和鉛（Ⅳ）的氧化性第十二章金屬元素（二）一、過渡元素的通性（一）過渡元素在周期表中的位置及其原子價電子層結構的特點（二）過渡元素的通用性二、鉻（一）鉻的氧化物和氫氧化物的酸堿性；（二）鉻（Ⅲ）化合物的還原性和鉻（Ⅳ）化合物的氧化性；鉻酸鹽和重鉻酸鹽的互變性；重鉻酸鈉和（重鉻酸鉀）的制備。三、錳（一）錳的氧化物和氫氧化物的酸堿性（二）錳（Ⅱ）化合物及Mn2+的鑒定；錳(Ⅳ)化合物的氧化還原性；錳（Ⅵ）化合物的歧化反應（三）錳（Ⅶ）化合物的氧化性及溶液酸堿性對其影響。四、鐵、鈷、鎳（一）鐵、鈷、鎳氧化物和氫氧化物的酸堿性、水溶性、氧化還原性（二）鐵（Ⅱ）鹽、鈷（Ⅱ）鹽、鎳（Ⅱ）鹽、鐵（Ⅲ）鹽及Fe2+、Co2+、Ni2+、Fe3+鑒定；鐵、鈷、鎳的配合物（氨和配合物、氰配合物、羰基配合物）五、銅、銀（一）銅、銀氧化物和氫氧化物的性質（二）銅、銀的重要鹽類（硫酸銅、氯化銅、硝酸銀）（三）銅、銀、金的配合物；銅（Ⅰ）和銅（Ⅱ）的相互轉化。六、鋅、鎘、汞（一）鋅、鎘、汞的氧化物和氫氧化物（二）鋅、鎘、汞的重要鹽類；汞（Ⅰ）和汞（Ⅱ）的相互轉化；鎘和汞的污染與防治。重點和難點重點和難點：鉻（Ⅲ）化合物的還原性和鉻（Ⅳ）化合物的氧化性；錳（Ⅵ）化合物的歧化反應；錳（Ⅶ）化合物的氧化性及溶液酸堿性對其影響；銅（Ⅰ）和銅（Ⅱ）的相互轉化；汞（Ⅰ）和汞（Ⅱ）的相互轉化。第十三章金屬元素（三）一、第五、第六周期d區(qū)金屬的基本特征。二、鋯、鉬、鎢及鉑系金屬的單質、氧化物、鹵化物及配合物的性質和重要用途。三、鑭系和錒系元素的電子構型與性質，鑭系收縮的實質。重點和難點：掌握同多酸、雜多酸及其鹽的概念，鑭系收縮的實質及其對鑭系化合物性質的影響第十四章定量分析概論一、概述二、分析化學中的誤差。三、有效數(shù)字及其運算規(guī)則。四、滴定分析法概述。五、標準偏差，少量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理，提高分析結果準確度的方法。重點重點：分析化學中的誤差概念，有效數(shù)字及運算規(guī)則難點：標準偏差，少量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理第十五章酸堿滴定法一、概述二、分布分數(shù)δ的計算。三、質子條件與pH的計算。四、酸堿緩沖溶液。五、酸堿指示劑。六、酸堿滴定基本原理。七、終點誤差。八、酸堿滴定法的應用。重點和難點：質子條件與pH的計算，酸堿緩沖溶液，酸堿滴定基本重點和難點：質子條件與pH的計算，酸堿緩沖溶液，酸堿滴定基本原理，終點誤差，酸堿滴定法的應用第十六章絡合滴定法一、分析化學中常用的絡合物。二、絡合物的平衡常數(shù)。三、副反應系數(shù)和條件穩(wěn)定常數(shù)。四、金屬離子指示劑。五、絡合滴定法的基本原理。六、絡合滴定中酸度的控制。七、提高絡合滴定選擇性的途徑。八、絡合滴定方式及其應用。重點和難點：重點和難點：副反應系數(shù)和條件穩(wěn)定常數(shù)，金屬離子指示劑，絡合滴定法的基本原理，絡合滴定中酸度的控制，絡合滴定方式及其應用第十七章氧化還原滴定法一、氧化還原平衡。二、氧化還原滴定原理（。三、氧化還原滴定前的預處理。四、氧化還原滴定法的應用。重點和難點：重點和難點：氧化還原平衡，氧化還原滴定原理，氧化還原滴定法的應用第十八章重量分析法和沉淀滴定法一、重量分析法概述二、沉淀的溶解度及其影響因素。三、沉淀的類型和沉淀的形成過程。四、影響沉淀純度的主要因素。五、沉淀條件的選擇。六、重量分析中的換算因素。七、沉淀滴定法。八、滴定分析小結。重點和難點：重點和難點：沉淀的溶解度及其影響因素，重量分析中的換算因素，沉淀滴定法，滴定分析小結四、課程各教學環(huán)節(jié)要求（一）該課程為理論課，以課堂講授為主，輔以課堂討論、集體答疑和課后個別答疑。課堂教學：97學時，課堂討論10學時，習題課19學時。教學上主要以課堂教學為主，并輔助以各章知識點精講，課外以學生自學為主。（二）在教學方法上，注重啟發(fā)式教學和互動式教學，采用舉例、對比、推理和歸納、及課堂討論等方法，引導學生積極思維，理解和掌握課程的基本思路和要點。通過適當簡介無機和分析化學的新進展，提高學生的學習興趣。（三）課前預習，課堂聽講和討論，課后復習和完成作業(yè)?？偝煽兛己朔桨缚己隧椖科綍r成績期末筆試成績課堂討論課堂提問作業(yè)滿分403030100在總成績中所占比例30％70％五、學時分配章節(jié)主要內容各教學環(huán)節(jié)學時分配作業(yè)題量備注講授實驗討論習題課外其它小計

一

緒論11

二化學熱力學初步6286

三化學反應速率

445

四化學平衡444

五酸堿平衡沉淀溶解平衡

4265

六氧化還原反應

5278