《无机化学基本原理》教学大纲.doc

无机化学基本原理教学大纲中山大学化学与化学工程学院2003一、教学目的及要求 系统地向学生讲授无机化学基本原理，着重于介绍这些原理的结论及其在无机化学学习中的应用。目的在于使一年级学生能够初步地应用这些理论的结论从宏观的角度(涉及热力学原理及多重平衡原理)及从微观的角度(涉及结构原理及元素周期律)去研究、去学习无机物的性质及其变化规律，从而加深对无机化学基本原理的理解。二、教材及有关教学参考书 1无机化学基本原理， 蔡少华、龚孟濂、史华红编，中山大学出版社，1999； 2普通化学原理，华彤文等编，北京大学出版社（第二版）； 3无机化学，武汉大学、吉林大学等校编，高等教育出版社(第三版)； 4结构与物性，周公度编，高等教育出版社。三、教学进度及教学要求第一章 绪论(2学时) 1化学是什么 2无机化学的研究对象及无机化学的前沿问题 3学习无机化学的方法第二章 化学的基本概念(2学时） 1无机化学中常用的计量单位，SI制 2物质的量及其单位，摩尔 3、化学的基本概念，气体第三章 化学反应进行的方向，热力学初步(56学时) 1化学反应的方向性，热力学基本概念 体系、环境、状态及状态函数、过程与途径、广度及强度性质、热力学第一定律、热和功、化学反应的热效应，焓、热化学反应方程式、反应进度、摩尔生成热焓，热力学标准态与摩尔反应热。 2盖斯定律及其反应反应热rHm、燃烧热cHm、摩尔物质生成热fHm、溶解热sHm、键能与热力学循环。 3.过程的自发性、熵、热力学第二定律、第三定律 过程自发性的概念、熵、热力学第二、三定律、标准熵Sm、绝对熵S0、熵变与孤立体系中过程的方向、化学反应自发性与推动力。 4自由能G，化学反应自发性的判据 自由能及过程自由能变、化学反应过程自由能变rGm的计算及吉布斯赫姆霍兹方程。 5热力学函数的计算及初步应用 6本章教学要求 初步掌握热力学函数U、H、S、G的物理意义以及状态函数的性质； 较熟练地应用盖斯定斯及状态函数性质进行热力学计算； 掌握在热力学标准态下过程自发性的判据；掌握Gibbs-Helmholtz方程及其计算，并较熟练地应用该公式去分析不同温度下反应的方向。第四章 化学平衡（3学时) 1.化学反应平衡常数K，质量作用定律 实验平衡常数K，相对平衡常数Kr。 2化学反应等温式，Vant Hoff方程 相对平衡常数的热力学意义，rGm = - RTlnQr ，标准态及非标准态下化学反应的方向性。 3化学平衡的计算 4化学平衡的移动 浓度、压力、温度、催化剂对化学平衡的影响，平衡移动原理。 5、本章教学要求 掌握实验平衡常数(经验平衡常数Kp、Kc、K杂)与相对平衡常数(热力学平衡常数Kr或K)的区别； 掌握有关平衡常数的计算及多重平衡原理； 掌握化学反应等温式rG rGm + RTlnQr的意义及应用； 掌握以Qr (T)Kr (T)作为过程方向性判据的方法； 掌握平衡移动原理及应用； 进一步理解Kr的热力学意义，明确Kr与热力学函数rGm的关系：rGm = - R T lnKr 。第五章 电离平衡(6-7学时) 1溶液 难挥发的非电解质稀溶液的依数性(蒸气压下降，沸点上升，凝固点下降，渗透压)，电解质溶液、活度的概念。 2酸碱理论 Brnsted-Lowry质子理论，拉平效应与区分效应，Lewis酸碱电子论，软硬酸碱理论。 3溶液的酸碱性 水的自偶电离，酸碱指示剂。 4热力学与电解质的电离； 一元弱酸、弱碱的电离平衡，多元弱酸、弱碱的电离平衡。 5电解质对酸碱平衡的影响，酸碱平衡的移动 稀释效应，盐效应，同离子效应，缓冲溶液。 6酸碱中和反应 7沉淀-溶解平衡 溶度积Ksp，溶度积规则，沉淀溶解平衡的移动，沉淀的转化，分步沉淀。 8本章教学要求 掌握酸碱质子理论及由此产生的弱电解质的电离平衡问题，熟悉有关计算； 掌握溶液酸度及pH值的意义及有关计算； 了解Lewis酸碱理论及软硬酸碱理论； 了解拉平效应及区分效应； 掌握酸碱平衡的移动原理及沉淀的转化、分步沉淀的原理及其应用； 掌握稀释效应、同离子效应、盐效应对弱电解质的电离平衡的影响以及缓冲原理，缓冲溶液的选择与配制； 掌握热力学原理与弱电解质的电离平衡、沉淀溶解平衡的关系，进一步熟练多重平衡原理及热力学原理在计算化学反应平衡常数的技巧，了解反应耦联的原理及应用； 掌握难挥发性非电解质稀溶液的通性及有关的应用与计算。第六章 反应动力学初步(3学时) 1化学反应速率 反应速率的定义，瞬时速率与平均速率，反应速率的基本理论(碰撞理论，过渡状态理论)活化能。 2影响反应速率的因素 浓度、温度、催化剂对反应速率的影响，基元反应，反应速率的质量作用定律，Arrhenius经验公式，表观活化能。 3反应的级数及反应机理的测定 零级反应，一级反应，二级反应，三级反应，半衰期，反应机理的确定。速度控制步骤。 4本章教学要求 掌握反应速率的意义及速率方程表达式； 掌握碰撞理论、过渡态活化络合物理论； 掌握实验活化能及速率常数的计算； 掌握一级反应及半衰期计算，了解零级、二级、三级反应。第七章 原子结构与元素周期表7-8学时） 1核外电子的运动状态 氢光谱，玻尔理论要点，微观粒子的运动特征(波粒二象性，测不准原理，微观粒子运动的统计性)。 2描述核外电子运动状态的四个量于数n、l、m（x、y、z）轨道波函数及电子运动状态，量子数n、l、m及ms的物理意义，n、l、m（x、y、z）2电子云几率密度。 3原子软道图形与电子云表示法 Y1.m(、)一、，R1.m(r)一r，Y21.m(、)一、，Y2n.1(r)一r ，D (r)-r 图 D = 4r2R2(r)的物理意义。 4多电子原子核外电子排布及元意周期表 屏蔽效应，S1ater规则，有效核电荷，钻穿效应，多电子原子能级(Pauling轨道近似能级图、Cotton电子能级图)，核外电子排布三原则(Pauli不相容原理，最低能量原理，Hund规则)，元素周期表。 5元素基本性质及周期性变化规律 有效核电荷Z*的变化，原子半径，电离能，电子亲合能，电负性，镧系收缩。 6本章教学要求 了解玻尔理论的要点； 了解核外电子的运动特征； 掌握描述核外电子运动的四个量子数及其物理意义。了解轨道函数及电子云的物理意义； 掌握各种波函数图形及其物理意义； 熟炼应用轨道能级图，写出原于的电子构型； 掌握屏蔽效应及钻等效应道应用Slater规则计算Z*及屏蔽常数s； 掌握有效核电荷、原于半径、电离能、电子亲合能、元素电负性的周期性变化规律。第八章 分子结构(7-8学时) 1离子键理论 离子键的特点，Born-Haber循环与晶格能，离子的特性(离子的电荷与电子构型，离子半径)。 2共价键参数及分子的性质 键参数(键能、键长、键角、键的极性、键级)，分子的性质（分子的极性、磁性)。 3共价键理论（VB法及杂化轨道理论） 共价键的本质，共价键的形成原理(电子配对原理，能量最低原理，原子轨道最大重量原理)，共价键的类型(键、键、键)，杂化轨道理论，(sp，sp2，sp3，dsp2，sp3d，sp3d2杂化)，大链形成及性质，VSEPR理论，分子轨道理论及其应用。 4金属键理论 自由电子理论，能带理论。 5分子间力及氢键 分子间力(取向力、诱导力、色散力) ，氢键。 6本章数学要求 掌握离子键、共价键、金属键三种键的特点及本质以及它们的形成过程； 初步掌握晶格能的意义及应用BomHaber循环进行计算； 掌握共价键的价键理论、杂化轨道理论。熟练应用VSEPR讨论分子的空间几何构型，并由此推出中心原子的杂化态，分析化合物的键参数及形成过程； 掌握应用分子轨道理论第二周期同核或异核双原子分子的分子轨道表达式，分析键参数； 了解分子间力及氢键对物质的物理性质的影响。第九章 晶体结构(3-4学时) 1晶体的基本概念 晶体与非晶体，七大晶系，晶格与晶胞 2晶格的分类 金属晶体(简单立方堆积，体心立方堆积，面心立方堆积，六方密堆积)，离子晶体(离子半径，CaC1型晶胞，NaCl型晶胞，ZnS型晶胞，CaF2型晶胞，TiO2晶胞，半径比规则)，分子晶体，原子晶体，混合型晶体。 3离子极化与变形 4本章数学要求 了解晶体的特征； 掌握四大基本类型晶体特征，特别是在结点上质点间作用力的区别及对晶体性质的影响； 掌握简单立方、面心立方、体心立方品格特征及有关计算； 掌握半径比规则并应用说明离子化合物的晶体结构； 掌握离子极化理论，并应用该理论解释无机物的基本性质。第十章 配位化学(6学时) 1配位化合物的基本概念 配合物的定义、组成、命名、类型、异构现象(几何异构及旋光异构)。 2配合物的结构理论 用价键理论、晶体场理论(分裂能D，CFSE)讨论配合物的基本性质。 3热力学与配位平衡 K稳及配位平衡的移动，多重平衡原理。 4配位化合物的应用 5本章教学要求 掌握配合物的概念及命名法； 掌握配合物的几何异构及旋光异构；熟炼应用VB法讨论配合物的形成过程，分析其空间构型及配合物的稳定性、磁 性； 熟炼应用晶体场理论说明八面体络合物的磁性、颜色及稳定性； 进一步应用热力学原理处理多重平衡问题，熟炼有关计算； 了解配合物的实际应用。 第十一章 氧化还原与电化学(6学时) 1氧化还原的基本概念 氧化数，氧化还原作用，氧化还原方程式的配平(氧化态法及离子-电子法)。 2原电池与电极电位 原电池的概念，原电池的表达形式，电极电位(标准电极电位及非标准电极电位)，标准电极电位表及其应用。 3影响电极电位的因素 内因；外因(浓度、酸碱性，Nernst方程)。 4Nern