大学无机化学教案全

第 1 页,共 133 页无机化学教案说明一、课程教学的基本要求本课程的教学环节包括课堂讲授，学生自学，讨论课、实验、习题、答疑和期中、期末考试。通过本课程的学习使学生掌握物质结构、元素周期律、化学热力学、化学平衡(酸碱平衡、沉淀溶解平衡、 氧化还原平衡，配合离解平衡)和化学反应速率等基本概念和基本理论知识；理解和掌握重要元素及其化合物的结构、性质、反应规律和用途，训练和培养学生科学思维能力和分析问题解决问题的能力，指导学生掌握正确的学习方法和初步的科学研究方法，帮助学生树立辨证唯物主义观点，为后继课程的学习打下坚实的基础。二、教学方法、手段主要运用启发式教学方法，注重在教学中实践“以学生为主体，以教师为主导”的素质教育指导思想，充分运用多媒体教学、网络教学等多元化、全方位的教学手段，努力提高教学质量。三、考核方式本课程分两学期讲授,第一学期讲授化学基础理论,第二学期讲授元素化学,每学期考核一次,考核成绩由平时成绩 20%+期末考试(闭卷)成绩 80%组成。四、学时分配（共计 144 学时）教学内容 讲课学时 备注绪论 1第 1 章：原子结构与元素周期系 8第 2 章：分子结构 8第 3 章：晶体结构 4第 4 章：化学热力学基础 8第 2 页,共 133 页第 5 章：化学平衡 6第 6 章：化学动力学基础 6第 7 章：水溶液 4第 8 章：酸碱平衡 6第 9 章；沉淀平衡 4第 10 章：电化学基础 8第 11 章：配合物与配位平衡 8第 12 章：氢和稀有气体 2第 13 章：卤素 6第 14 章：氧族元素 6第 15 章：氮磷砷 6第 16 章：碳硅硼 8第 17 章：非金属元素小结 4第 18 章：金属通论 2第 19 章：s 区金属 5第 20 章：p 区金属 8第 21 章：ds 区金属 6第 22 章：d 区金属（一） 10复习 10共计 144五、目录绪论 4第 1 章 原子结构和元素周期律 4第 2 章 分子结构 9第 3 章 晶体结构 13第 4 章 化学热力学基础 23第 3 页,共 133 页第 5 章 化学平衡 30第 6 章 化学动力学基础 32第 7 章 水溶液 36第 8 章 酸碱平衡 41第 9 章 沉淀平衡 51第 10 章 电化学基础 56第 11 章 配合物与配位平衡 66第 12 章 氢和稀有气体 73第 13 章 卤素 74第 14 章 氧族元素 80第 15 章 氮 磷 砷 87第 16 章 碳 硅 硼 97第 17 章 非金属元素小结 103第 18 章 金属通论 104第 19 章 S 区金属 105第 20 章 P 区金属 109第 21 章 ds 区金属 114第 22 章 d 区金属（一）121第 4 页,共 133 页课程的主要内容绪论 学时 1教学基本要求介绍本课程的学习内容、目的、任务和方法。重点与难点介绍本课程的学习内容教学内容一、化学研究对象化学是研究物质组成、结构、性质和变化的科学；无机化学研究的对象、发展和前景，化学研究内容包括对化学物质的（1）分类（2）合成（3）反应（4）分离（5）表征（6）设计（7）性质（8）结构（9）应用。二、化学发展简史1、古代化学（17 世纪中期）-实用和自然哲学时期（公元前后） 、炼金术和炼丹时期（公元前后-公元 1500 年） 、医化学时期（公元 1500 年-1700 年） 、燃素学说时期（公元 1700-1774 年） 。2、近代化学（17 世纪后期）-提出了质量不灭定律、氧化理论、定比定律、倍比定律、当量定律、原子学说、分子学说、元素周期律等一系列理论。3、现代化学（19 世纪后期）三、学习无机化学的方法。第 1 章 原子结构和元素周期律 学时 8教学基本要求掌握氢原子光谱，玻尔原子模型；了解核外电子运动的特殊性，理解波函数和电子云图形；掌握电子层、电子亚层、能级、能级组、电子云、原子轨道等概念，理解四个量子数的量子化条件及其物理意义；掌握近似能级图，按照核外电子排布原理，写出一般元素的原子电子构型；理解原子结构与元素周期律间的关系；掌握各类元素电子构型的特征；掌握电离能、电子亲合能、电负第 5 页,共 133 页性等概念，了解它们与原子结构的关系；通过了解人类对原子结构的认识历史，培养科学的思维方法。重点与难点重点：波函数和原子轨道，四个量子数，波函数的径向分布图和角度分布图，几率密度和电子云，电子云角度分布图。难点：波函数的径向分布图和角度分布图，几率密度和电子云，电子云角度分布图。教学内容1-1 原子质量守恒定律、当量定律、定比定律、倍比定律、道尔顿原子论。1-2 相对原子质量1.元素：具有一定核电荷数（核内质子数）的原子称为一种（化学）元素。原子序数和元素符号2.核素：具有一定质子数和一定中子数的原子称为一种核素。元素 单核素元素 核素 稳定核素 多核素元素 放射性核素核素符号、质量数，同位素和同位素丰度。同位素丰度： 某元素的各种天然同位素的分数组成（原子百分比）称为同位素丰度。3.原子质量以原子质量单位 u 为单位的某核素一个原子的质量称为该核素的原子质量，简称原子质量。1u = 12C 原子质量的 1/12。核素的质量与 12C 的原子质量的 1/12 之比称为核素的相对原子质量。4.元素相对原子质量（原子量）相对原子质量测定方法元素相对原子质量：原子量是指一种元素的 1 摩尔质量对核素 12C 的 1 摩尔质量的 1/12 的比值。第 6 页,共 133 页单核素元素：指该元素核素的相对原子质量。元素相对原子质量多核素元素：指该元素的天然同位素相对原子质量的加权平均值。相对分子质量和式量。1-3 原子的起源和演化（略）1-4 原子结构的玻尔行星模型1.氢原子光谱氢原子光谱，氢原子能级之间跃迁所发射或吸收的光谱。是最简单的原子光谱。到 1885 年已经观察到氢原子的 14 条谱线，其中较强的 4 条谱线H 、H 、H 、H 在可见光区，J.J.巴耳末将它们的波长用经验公式表示。1890年 J.R.里德堡把巴耳末写的公式改写成用波长的倒数表示，仍称巴耳末公式： = R（1/n 12-1/n22） n 2n 1或 （波数）= 1/ =RH（1/n 12-1/n22）R 或 RH称为里德堡常数， R3.28910 15s-1，R H =1.097105cm-1。以后相继发现了氢原子的其他谱线系，都可以用类似的公式表示。各谱线系分别为莱曼系(1906)n 11 n 22，3，4，巴耳末系(1885)n 12 n 23，4，5，帕邢系(1908)n 13 n 2 4，5，6，布拉开系(1922)n 14 n 25，6，7， 2.玻尔理论（1）电子不是在任意轨道上绕核运动，而是在一些符合一定条件的轨道（稳定轨道）上运动。量子化条件：P（轨道角动量）=mvr=nh/2 （2）定态假设-基态和激发态（3）跃迁规则：处于激发态的电子不稳定，可以跃迁到离核较近的轨道上，这时会以光子形式放出能量，即释放出光能。h=E 2-E1利用玻尔理论计算原子轨道半径、轨道能量和里德堡常数。1-5 氢原子结构的量子力学模型第 7 页,共 133 页1. 波粒二象性（1）光的二象性 P=mc=mc2/c=E/c= h/c=h/（2）电子的波粒二象性 =h/p=h/mv（德布罗意关系式）2. 海森堡测不准原理 xph/2 或 xh/2mv4. 氢原子结构的量子力学模型（1）薜定谔方程(只简单介绍公式)（2）波函数和原子轨道（3）几率密度和电子云（4）几率密度分布的几种表示法电子云图，等几率密度面，界面图，径向几率密度图。（5）波函数、电子云的径向分布图和角度分布图，几率径向分布图。5.四个量子数（1）主量子数 n：表示原子中电子出现几率最大区域离核的远近，是决定电子能量高低的重要因素。决定电子层数。（2）角量子数 l：表示原子轨道或电子云的形状，表示同一电子层中具有不同状态的分层，与多电子原子中的电子的能量有关。从能量角度上看，这些分层常称为能级。EnsEnpEndEnf（3）磁量子数 m：表示原子轨道或电子云在空间的伸展方向。（4）自旋量子数 ms：每一个电子层中，由于原子轨道形状的不同，可有不同的分层；又由于原子轨道在空间伸展方向不同，每一个分层中可有几个不同的原子轨道；每一个原子轨道中又可有两个电子处于自旋方向不同的运动状态。1-6 基态原子电子组态1.多电子原子的能级、近似能级图（鲍林能级图和科顿能级图）2.屏蔽效应和钻穿效应：由于其它电子对某一电子的排斥作用而抵消了一部分核电荷，从而使有效核电荷降低，削弱了核电荷对该电子的吸引，这种作用称为屏蔽作用或屏蔽效应。利用斯莱脱规则计算屏蔽常数和电子能量。第 8 页,共 133 页外层电子钻到内层空间而靠近原子核的现象，称为钻穿作用。钻穿作用越大的电子的能量越低。因电子的钻穿作用不同而使它的能量发生变化的现象，称为钻穿效应。3. 原子核外电子排布（基态原子电子组态）规律（1）构造原理 泡利原理、洪特规则、能量最低原理。（2）原子的电子层结构1-7 元素周期系1.原子结构与元素周期系的关系、元素周期律。2. 元素周期表长周期与短周期、主族与副族，原子的电子构型与元素的区分。1-8 元素周期性元素性质及其变化的周期性1. 原子半径共价半径-同种元素的两个原子以共价单键连接时，它们核间距的一半叫做原子的共价半径。（1）原子半径 金属半径-金属晶体中相邻两个互相接触的原子核间距的一半。范德华半径-两原子之间靠范德华力接近时原子间距的一半。（2）原子半径的周期性变化-在短周期中和长周期中的变化、镧系收缩、在同族中的变化。2. 电离能使某元素一个基态的气态原子失去一个电子形成正一价的气态离子时所需要的能量，叫做这种元素的第一电离能。3. 电子亲合能某元素一个基态的气态原子得到一个电子形成气态负离子时所放出的能量叫该元素的电子亲合能。4. 电负性把原子在分子中吸引电子的能力叫做元素的电负性。鲍林电负性电负性 密立根电负性 =1/2（I+E）阿莱-罗周电负性 =0.359Z/r 2 +0.744第 9 页,共 133 页5. 氧化态氧化数是化合物中某元素所带形式电荷的数值。第 2 章 分子结构 学时 8教学基本要求掌握离子键和共价键理论的基本内容；理解物质性质与其分子结构的关系；定性了解同核双原子分子的分子轨道理论；掌握化学键、分子间力和氢键的概念、特征，搞清价键力、分子间力和氢键的区别。重点与难点重点：共价键理论，杂化轨道理论。难点：杂化轨道理论，共轭大 键。教学内容2-1 路易斯结构式2-2 价键理论（一）- 电子配对法（VB 法）1. 成键的原理电子配对原理：两原子如各有一个自旋相反的未成对电子，它们可以互相配对形成稳定的共价单键，这对电子为两个原子所共有。如各有两个或三个未成对的电子，则自旋相反的单电子可两两配对形成共价双键或三键。能量最低原理：电子配对以后会放出能量，使体系的能量降低。原子轨道最大重叠原理：键合原子间形成化学键时，成键电子的原子轨道一定要发生重叠，从而使键合原子中间形成电子云较密集的区域。2.共价键的特点共价键的饱和性和方向性、 。2.共价键类型 键、 键、配位键。2-3 价层电子互斥模型（VSEPR）1. VSEPR 的基本要点（1）在 AXm 型分子中，中心原子 A 的周围配置的原子或原子团的几何构型，主要决定于中心原子价电子层中电子对的互相排斥作用，分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种结构。（2）电子对相互排斥作用大小取决于电子对的数目、类型和电子对之间的夹第 10 页,共 133 页角。如 A 与 X 之间是通过两对电子或三对电子结合而成，可把双键或三键作为一个电子对来看待。电子对之间的夹角越小排斥力越大。不同电子对之间斥力大小顺序：孤电子对-孤电子对孤电子对-成键电子成键电子-成键电子叁键双键单键2.判断共价分子结构的一般规则（1）确定电子对数：中心原子 A 的价电子层中总电子对数 =1/2A 原子价电子数+配位体 X 提供电子数（ X 氧化数X 原子个数 m）+（-）离子电荷数（2）确定电子对的理想几何构型。（3）确定分子稳定结构。2-4 价键理论（二）-杂化轨道理论1. 杂化轨道理论要点（1）在形成分子时，由于原子间的相互作用，若干不同类型的、能量相近的原子轨道混合起来，重新组成一组新的轨道，这种轨道重新组合的过程叫杂化，所形成的新轨道称为杂化轨道。（2）杂化轨道的数目与组成杂化轨道的各原子轨道的数目相等。（