《無機化學(xué)280學(xué)時》課程教學(xué)大綱

《無機化學(xué)280學(xué)時》課程教學(xué)大綱課程名稱（中文/英文）：無機化學(xué)1.2/InorganicChemistry1.2課程類別：學(xué)科基礎(chǔ)課課程性質(zhì)：必修/學(xué)位課 適用專業(yè)：材料化學(xué)專業(yè)學(xué)時數(shù)：80 其中：實驗/實踐學(xué)時：0學(xué)分數(shù)：5 考核方式：考試預(yù)修課程：無課程教材：宋天佑編.簡明無機化學(xué).高等教育出版社.2007.7教學(xué)參考書：王明華等著.普通化學(xué)（第五版）.高等教育出版社.2002.9.天津大學(xué)無機化學(xué)教研室編.無機化學(xué)（第三版）.高等教育出版社.2002.7.大連理工大學(xué)無機化學(xué)教研室編.無機化學(xué)（第四版）.高等教育出版社.2001.6.朱裕貞、顧達、黑恩成編.現(xiàn)代基礎(chǔ)化學(xué).化學(xué)工業(yè)出版社.1998.11.遲玉蘭、于永鮮、牟文生、孟長功編.無機化學(xué)釋疑與習(xí)題解析.高等教育出版社.2002.8.楊宏孝主編.無機化學(xué)習(xí)題解析.高等教育出版社.2002.6.趙匡華著.化學(xué)通史.高等教育出版社，1990.9開課單位：化工與材料工程學(xué)院基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)中心無機教研室課程簡介：本課程主要包括化學(xué)熱化學(xué)，化學(xué)反應(yīng)的方向、程度和速率，水溶液中酸堿、沉淀與溶解、氧化還原、配位化合物的四大平衡理論，原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)以及金屬元素化學(xué)和非金屬元素化學(xué)。在內(nèi)容安排上，在基本理論和基本知識方面主要貫穿兩條主線。前一條是從宏觀的熱化學(xué)開始，引入一些化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)，并在溶液化學(xué)和氧化還原中予以應(yīng)用，該部分內(nèi)容著重強調(diào)平衡的概念，由熱力學(xué)基礎(chǔ)引出化學(xué)平衡，而酸堿、沉淀、氧化還原、配合物理解均是平衡在不同方面的應(yīng)用。后一條是從微觀的物質(zhì)結(jié)構(gòu)開始，結(jié)合元素周期系，重點闡述物質(zhì)的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。無機化學(xué)實驗是本課程不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)。通過理論課與實驗課的密切結(jié)合，可以加深、鞏固并擴大學(xué)生對所學(xué)的基本理論和基本知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生運用化學(xué)的理論去解決一般化學(xué)問題的能力。同時為后續(xù)其他化學(xué)課程的開設(shè)奠定基礎(chǔ)。本門課程對學(xué)生知識、能力和素質(zhì)的培養(yǎng)目標：通過對本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠運用基本的化學(xué)理論知識判斷化學(xué)反應(yīng)的方向、計算反應(yīng)熱、平衡濃度，以及化學(xué)動力學(xué)知識，分析化學(xué)反應(yīng)過程中的速率、機理等相應(yīng)問題。掌握相平衡、電化學(xué)原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)等的基礎(chǔ)知識。通過對本課程的學(xué)習(xí)，可以提高學(xué)生的計算能力、抽象的邏輯思維能力、邏輯推理能力。學(xué)生經(jīng)過本課程的學(xué)習(xí)，可以對自然科學(xué)的研究方法有一個初步的了解，為以后的科研工作打下良好的基礎(chǔ)。教學(xué)目的和要求第一章 氣體和稀溶液（3學(xué)時）了解無機化學(xué)的發(fā)展歷史及在社會發(fā)展中的作用熟練掌握理想氣體狀態(tài)方程式和分壓定律,并掌握有關(guān)計算。了解實際氣體的狀態(tài)方程。熟練掌握溶液濃度表示方法。飽和蒸氣壓概念，理解并學(xué)會非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性及應(yīng)用。教學(xué)重點和難點無機化學(xué)的發(fā)展及在社會發(fā)展中的作用理想氣體狀態(tài)方程式和分壓定律溶液濃度的表示方法及非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性教學(xué)方法與手段一、無機化學(xué)的發(fā)展?fàn)顩r（1學(xué)時）1．無機化學(xué)的發(fā)展歷史無機化學(xué)的復(fù)興化學(xué)在社會發(fā)展中的作用二、氣體（1學(xué)時）1．理想氣體狀態(tài)方程實際氣體狀態(tài)方程混合氣體的分壓定律三、液體和溶液（1學(xué)時）1．溶液濃度的表示方法飽和蒸汽壓、純?nèi)軇┑娘柡驼羝麎?、溶液的飽和蒸汽壓。非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性及應(yīng)用——蒸汽壓降低、沸點升高和凝固點降低、滲透壓。教學(xué)目的和要求第二章 化學(xué)熱力學(xué)初步（7學(xué)時）了解熱化學(xué)中的基本常用術(shù)語。理解化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)、熱化學(xué)方程式的含義，掌握標準生成焓的定義，掌握蓋斯定律及其應(yīng)用。了解恒溫反應(yīng)熱的計算方法。了解生成熱、燃燒熱及從鍵能估算反應(yīng)熱的方法。了解狀態(tài)函數(shù)熵和自由能的物理意義。掌握熵變和吉布斯自由能變，標準熵變和標準自由能變以及標準生成自由能的定義。掌握化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù) 自由能判據(jù)。教學(xué)重點和難點狀態(tài)函數(shù)的基本性質(zhì)由標準生成焓計算恒壓下化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)恒壓反應(yīng)熱與恒容反應(yīng)熱的關(guān)系化學(xué)反應(yīng)方向的判斷依據(jù)教學(xué)方法與手段一、熱力學(xué)第一定律（1學(xué)時）1．熱力學(xué)基本常用術(shù)語2．熱力學(xué)第一定律二、熱化學(xué)基本知識（3學(xué)時）化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)及恒壓反應(yīng)熱與恒容反應(yīng)熱的關(guān)系蓋斯定律、生成熱、燃燒熱三、化學(xué)反應(yīng)的方向（3學(xué)時）1．自發(fā)過程和熵變化學(xué)反應(yīng)進行的方向狀態(tài)函數(shù)、熵、焓變及對反應(yīng)方向的影響吉布斯自由能、法應(yīng)方向的判據(jù)教學(xué)目的和要求第三章 反應(yīng)速率與化學(xué)平衡（12學(xué)時）了解化學(xué)反應(yīng)速率的定義，理解平均速率、瞬時速率。理解基元反應(yīng)和非基元反應(yīng)以及反應(yīng)物級數(shù)、反應(yīng)級數(shù)的概念。掌握反應(yīng)速率方程、反應(yīng)級數(shù)、掌握質(zhì)量作用定律。了解反應(yīng)機理、反應(yīng)物濃度與時間的關(guān)系。了解反應(yīng)速率理論。掌握影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素（濃度、溫度和催化劑），并能反應(yīng)速率理論進行解釋。掌握阿侖尼烏斯方程的物理意義，并能應(yīng)用進行有關(guān)計算。了解反應(yīng)達到化學(xué)平衡的特征，會寫化學(xué)平衡常數(shù)表達式，掌握平衡常數(shù)的有關(guān)計算。了解反應(yīng)商與標準化學(xué)平衡常數(shù)表達式的本質(zhì)區(qū)別。掌握幾種熱力學(xué)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。掌握影響化學(xué)平衡移動的因素及化學(xué)平衡移動后平衡組分的有關(guān)計算。教學(xué)重點和難點1．化學(xué)反應(yīng)的速率方程及質(zhì)量作用定律2．.影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素、阿侖尼烏斯公式基元反應(yīng)、反應(yīng)級數(shù)、速率常數(shù)化學(xué)平衡的確定及標準平衡常數(shù)的表達式利用熱力學(xué)數(shù)據(jù)進行化學(xué)平衡的相關(guān)計算化學(xué)平衡移動及影響因素、有關(guān)化學(xué)平衡移動的計算教學(xué)方法與手段一、化學(xué)反應(yīng)速率的定義（2學(xué)時）1．化學(xué)反應(yīng)速率表示法2．反應(yīng)物濃度與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系二、反應(yīng)機理、反應(yīng)速率理論（2學(xué)時）基元反應(yīng)、反應(yīng)機理的初步探討、反應(yīng)級數(shù)反應(yīng)速率理論簡介三、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素（2學(xué)時）1．溫度與化學(xué)反應(yīng)速率、活化能2．催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響簡介四、化學(xué)平衡狀態(tài)的建立（2學(xué)時）化學(xué)平衡常數(shù)（經(jīng)驗平衡常數(shù)）、平衡轉(zhuǎn)化率標準平衡常數(shù)與化學(xué)反應(yīng)方向的判斷五、標準平衡常數(shù)（2學(xué)時）1．標準平衡常數(shù)與幾種熱力學(xué)數(shù)據(jù)的關(guān)系2．化學(xué)反應(yīng)等溫式六、化學(xué)平衡的移動（2學(xué)時）1．濃度對化學(xué)平衡的影響壓力對化學(xué)平衡的影響溫度對化學(xué)平衡的影響教學(xué)目的和要求第四章 酸堿和沉淀（14學(xué)時）掌握酸堿質(zhì)子理論及酸堿反應(yīng)的實質(zhì)，會寫出共軛酸堿對，會計算共軛酸（堿）的解離常數(shù)值及酸堿強弱的判斷，掌握共扼酸堿對Ka、Kb之間的關(guān)系。掌握一元弱酸（堿）的解離平衡的有關(guān)計算及稀釋定律，理解多元弱酸（堿）、兩性、共軛體系酸度計算的最簡式。了解弱電解質(zhì)的同離子效應(yīng)與鹽效應(yīng)。掌握緩沖溶液的緩沖原理及相關(guān)計算，學(xué)會緩沖溶液的選擇與配制。掌握鹽類水解的反應(yīng)，并能夠進行相應(yīng)的計算。了解強電解質(zhì)溶液理論、離子強度、活度等。掌握溶度積定義、溶度積規(guī)則、分步沉淀等基本概念。掌握溶度積和溶解度的相互換算及其條件，掌握沉淀溶解平衡的有關(guān)計算、分步沉淀和沉淀轉(zhuǎn)化的有關(guān)計算，以及用生成氫氧化物或生成硫化物分步沉淀的方法分離金屬離子的有關(guān)計算。教學(xué)重點和難點一元酸堿溶液酸度的計算鹽類水解的酸堿度計算緩沖溶液的性質(zhì)及計算強電解質(zhì)溶液的性質(zhì)及酸堿理論根據(jù)溶度積規(guī)則判斷沉淀的生成和溶解6．.pH值對難溶氫氧化物和難溶弱酸鹽沉淀反應(yīng)的影響7．分步沉淀在離子分離中的應(yīng)用教學(xué)方法與手段一、弱酸、弱堿的解離平衡（3學(xué)時）一元酸堿的解離平衡、平衡常數(shù)、解離度、水的離子積多元酸堿的解離平衡緩沖溶液的性質(zhì)二、鹽類的水解反應(yīng)（2學(xué)時）1．水解平衡常數(shù)2．鹽類的水解反應(yīng)計算三、酸堿理論及電解質(zhì)溶液理論（2學(xué)時）1．強電解質(zhì)溶液理論2．酸堿理論的發(fā)展四、沉淀溶解平衡及其影響因素（2學(xué)時）1．溶度積與溶解度2．影響沉淀溶解平衡及難溶物質(zhì)溶解度的主要因素五、沉淀生成有關(guān)計算（3學(xué)時）沉淀的生成及溶度積規(guī)則硫化物、氫氧化物沉淀的相關(guān)計算六、沉淀溶解與轉(zhuǎn)化（2學(xué)時）1．沉淀的溶解2．沉淀的轉(zhuǎn)化教學(xué)目的和要求第五章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期律(8學(xué)時)了解氫原子光譜與玻爾理論。了解微觀粒子運動的特殊規(guī)律。了解核外電子運動狀態(tài)及有關(guān)幾個基本概念，掌握描述核外電子運動狀態(tài)的四個量子數(shù)。了解波函數(shù)和原子軌道及電子云圖和原子軌道的區(qū)別。掌握多電子原子的軌道能級，包括屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng)。掌握核外電子排布規(guī)則，理解原子的電子層結(jié)構(gòu)和元素周期系，掌握元素原子的價電子層構(gòu)型。掌握元素基本性質(zhì)的周期性變化規(guī)律。教學(xué)重點和難點描述核外電子運動狀態(tài)的四個量子數(shù)及相關(guān)電子運動狀態(tài)的判斷原子的核外電子排布式及其規(guī)律原子結(jié)構(gòu)、元素基本性質(zhì)的周期性變化教學(xué)方法與手段一、氫原子光譜和玻爾理論（1學(xué)時）1．原子結(jié)構(gòu)模型2．氫原子光譜3．玻爾理論二、氫原子的量子力學(xué)模型（1學(xué)時）1．微觀粒子的運動特征氫原子核外電子運動狀態(tài)的描述量子數(shù)的概念三、多電子原子的核外電子排布（3學(xué)時）1．多電子原子的能級屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng)鮑林近似能級圖４．多電子原子核外電子排布四、原子的電子層結(jié)構(gòu)和元素周期律（3學(xué)時）1．原子的電子層結(jié)構(gòu)和元素周期律、元素的周期、族、分區(qū)2．元素基本性質(zhì)的周期性變化規(guī)律，原子半徑、電離能、電子親和能、電負性教學(xué)目的和要求第六章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)（10學(xué)時）掌握共價鍵的價鍵理論，包括價鍵理論的基本要點、共價鍵的特征及共價鍵的分類。了解價層電子對互斥理論，熟悉并掌握雜化軌道理論的基本要點，會用雜化軌道理論說明簡單共價化合物分子的形成，對多原子分子的幾何構(gòu)型做出合理解釋，了解雜化軌道的分類。會用分子軌道理論說明分子的成鍵情況、分子的磁性和鍵的強弱。熟悉同核雙原子分子的原子軌道與分子軌道能級關(guān)系圖，并能寫出相應(yīng)的分子軌道表示式。了解化學(xué)鍵的類型，掌握一些描述化學(xué)鍵性質(zhì)的鍵參數(shù)，如：鍵級、鍵能、鍵長、鍵角等。熟悉分子間作用力與氫鍵。了解分子的偶極矩和極化率，分子間作用力的種類及對物質(zhì)性質(zhì)的影響。了解離子鍵理論及離子的電子構(gòu)型、離子晶體的結(jié)構(gòu)及特征。掌握離子極化對物質(zhì)的性質(zhì)影響。教學(xué)重點和難點用雜化軌道理論說明簡單化合物分子的形成，對多原子分子的幾何構(gòu)型做出合理解釋已知磁矩數(shù)值求出未成對電子數(shù)、估計中心離子雜化方式、中心離子電子的分布情況,確定化合物的極性等同核雙原子分子的分子軌道能級關(guān)系圖及電子排布離子的電子構(gòu)型及離子晶體結(jié)構(gòu)，離子極化對物質(zhì)性質(zhì)產(chǎn)生的影響教學(xué)方法與手段一、離子鍵理論（2學(xué)時）1．離子鍵的形成、性質(zhì)、強度2．離子的特征和結(jié)構(gòu)3．離子晶體二、共價鍵理論（6學(xué)時）1．現(xiàn)代價鍵理論價層電子對互斥理論雜化軌道理論分子軌道理論三、分子間作用力（2學(xué)時）1．分子的極性分子間作用力氫鍵的特點及對物質(zhì)性質(zhì)的影響離子極化作用教學(xué)目的和要求第七章 氧化還原反應(yīng)（8學(xué)時）了解原電池、電極電勢、標準電極電勢的概念。掌握氧化值法和離子-電子法配平氧化還原反應(yīng)方程式的基本原則和一般步驟。了解影響電極電勢的因素，掌握能斯特方程式的有關(guān)計算。掌握氧化還原反應(yīng)的方向和次序的判斷，計算氧化還原反應(yīng)平衡常數(shù)，設(shè)計電池計算沉淀的溶度積常數(shù)及弱酸解離常數(shù)等。掌握元素電勢圖的意義及其應(yīng)用。了解化學(xué)電源的構(gòu)成、性質(zhì)；了解電解反應(yīng)的基本概念。教學(xué)重點和難點1．將氧化還原反應(yīng)設(shè)計成原電池，寫出電池符號表示2．.電極電勢在氧化還原反應(yīng)中的應(yīng)用及相關(guān)計算，影響電極電勢的因素。3．元素電勢圖應(yīng)用，化學(xué)電源的主要反應(yīng)，電解的過程及基本概念。教學(xué)方法與手段一、氧化還原反應(yīng)與原電池（2學(xué)時）1．氧化還原反應(yīng)及氧化還原平衡2．原電池3．標準電極電勢、電動勢二、電池反應(yīng)的相關(guān)熱力學(xué)（2學(xué)時）1．電動勢與電池反應(yīng)的標準吉布斯自由能變的關(guān)系電動勢與平衡常數(shù)3．Nernst方程式及計算三、影響電極電勢的因素、化學(xué)電源、電解（2學(xué)時）1．酸度、沉淀等對電極電勢的影響2．化學(xué)電源電解及其基本概念四、元素電勢圖（2學(xué)時）元素電勢圖判斷氧化態(tài)的穩(wěn)定性教學(xué)目的和要求第八章 配位化合物（10學(xué)時）1．掌握配合物的概念、組成、特點和命名、配合物的分類。2．.掌握配位化合物的價鍵理論。理解配合物的構(gòu)型、磁性、雜化。掌握配合物的晶體場理論、晶體場穩(wěn)定化能、配合物的有色性。理解配合物的穩(wěn)定性及影響因素、配位平衡。教學(xué)重點和難點無機配合物命名、無機配位化合物的構(gòu)型、價鍵理論配合物的晶體場理論及應(yīng)用，軟硬酸堿規(guī)則教學(xué)方法與手段一、配合物的基本概念（2學(xué)時）1．配合物定義及構(gòu)成螯合物及其特點配合物的命名二、配位化合物的價鍵理論（2學(xué)時）1．配位化合物穩(wěn)定常數(shù)及配位平衡配位化合物的磁性問題其他配合物的類型三、配合物的晶體場理論（2學(xué)時）1．晶體場中d軌道的分裂晶體場穩(wěn)定化能金屬指示劑配合物有色性四、配位化合物的穩(wěn)定性（4學(xué)時）1．軟硬酸堿的分類2．發(fā)配合物穩(wěn)定性的影響因素3．配位平衡教學(xué)目的和要求第九章 過渡元素（8學(xué)時）掌握Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ）這兩種不同價態(tài)的氧化物和氫氧化物的酸堿性，以及兩種不同價態(tài)化合物的氧化還原性。掌握錳不同價態(tài)化合物的氧化還原性。掌握+2價鐵、鈷、鎳氫氧化物的還原性比較，+3價鐵、鈷、鎳氫氧化物的氧化性比較。掌握Fe3+的氧化性和Fe2+的還原性以及Co2+（CoCl2）