无机化学大纲.doc

无机化学Inorganic chemistry课程代码：w11a0011t1学 时 数：总学时56（讲课38 实验16习题2 ） 学 分 数：3.5课程类别：必修 开课学期：1 主讲教师：陈媛梅，石绍会，李莉，冉红涛等编写日期：2007年10月一、课程性质和目的课程性质：无机化学是我校生物、林化、林学等专业重要的基础课，是必修课。教学目的：本课程从化学是一门实验科学的特点出发，简明地阐述了无机化学的基本原理及其实验基本技能，为学习后继课程打基础。本课程包括理论课和实验课两部分。无机化学理论课程的目标是：系统地向学生讲授无机化学基本原理，使学生能够初步地应用这些理论的结论从宏观的角度 ( 涉及热力学原理及四大平衡原理 ) 及从微观的角度 ( 涉及结构原理及元素周期律 ) 去学习、研究无机物的变化规律。通过学习使学生运用有关原理去研究、讨论、说明、理解、预测相应的化学事实，从而培养思考问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力。无机化学实验课程的目标是：通过本课程的实验训练，使学生能灵活运用所学理论知识指导实验；通过实验，训练学生的规范基本操作与基本技能；培养创新意识与创新能力。二、课程教学内容、学时分配和课程教学基本要求 本课程的教学环节包括：课堂讲授、习题课、课外作业及考试。教学内容中带*号的内容为自学或选学内容，不占用学时。(一) 理论教学1绪论（讲课1学时）教学内容：(1) 化学学科的研究对象、分类和地位，并介绍本学科的前沿知识。(2) 无机化学的内容、目的和任务。本课程的学习方法。2. 原子结构及元素周期性 （讲课6学时）教学内容：(1) 核外电子的运动规律：核外电子运动的波粒二象性，统计性规律。(2) 氢原子结构：波函数与量子数、电子云。(3) 多电子原子结构：屏蔽效应，原子轨道的能级，核外电子的排布。(4) 原子的电子层结构与元素周期系：电子层结构与周期，电子层结构与族的划分，电子层结构与区的划分。(5) 元素基本性质的周期性变化规律：原子半径、电离能、亲合能、电负性。(6)* 原子结构理论的发展及构成物质的基本粒子。基本要求：了解微观粒子运动的特点，学习运用统计概念理解微观粒子的波粒二象性。了解波函数和电子云的物理意义，掌握四个量子数的物理意义以及量子数的取值规则。掌握鲍林多电子原子轨道近似能级图和核外电子排布原则，正确书写原子核外电子排布和价电子构型。明确原子的电子构型和元素周期律的关系，掌握元素性质的周期性变化规律。原子结构理论的发展及构成物质的基本粒子为自学内容。3. 分子结构 （讲课4学时）教学内容：(1) 共价键：价键理论、特点、类型，杂化轨道理论。(2) 分子间作用力和氢键：分子的极性、极化，分子间作用力与氢键及其与物质物理化学性质的关系。(3)* 离子键。(4)* 分子轨道理论和晶体结构理论。基本要求：了解价键理论要点。掌握键、键的形成方式和特点。学会区别键的极性和分子的极性。理解杂化轨道理论的要点，能够用s-p杂化轨道理论解释分子的空间构型。掌握分子间力、氢键及其对物质重要性质的影响。离子键为自学内容，分子轨道理论和晶体结构理论为选学内容。4. 化学热力学初步 （讲课6学时）教学内容：(1) 热力学第一定律和化学热力学的基本概念。(2) 热化学：热化学方程式、反应的摩尔焓变、标准摩尔生成焓、盖斯定律。(3) 化学反应的方向：化学反应方向的吉布斯自由能判据。标准摩尔生成吉布斯自由能和标准摩尔吉布斯自由能变，吉布斯霍姆赫兹公式及其应用。(4)* 燃烧焓。基本要求：理解化学热力学的基本概念：热力学能，功，热，理想气体分压定律，热力学的标准状态，化学反应进度，物质的标准摩尔生成焓，反应的标准摩尔焓变，物质的标准摩尔熵及反应的标准摩尔熵变，物质的标准摩尔生成吉布斯自由能和反应的标准摩尔吉布斯自由能变。掌握标准状态下化学反应热和标准摩尔熵变的计算，理解并熟练应用盖斯定律。掌握Gibbs自由能变的有关计算。能够用Gibbs自由能变判据判断化学反应的方向，并能分析温度对化学反应自发性的影响。燃烧焓为选学内容。5. 化学平衡（讲课3学时）教学内容：(1) 平衡常数：可逆反应和化学平衡、标准平衡常数及其物理意义、标准平衡常数与反应的标准摩尔Gibbs自由能变，多重平衡。(2) 化学平衡的移动：浓度的影响、压力的影响、温度的影响。(3)* 化学反应速率。基本要求：理解平衡常数的物理意义及表达方法，掌握标准摩尔吉布斯自由能变与平衡常数的关系，能熟练地进行有关平衡常数的计算。掌握多重平衡规则。能够定量计算温度对平衡常数的影响，能够运用平衡移动原理说明浓度及压力对化学平衡移动的影响。化学反应速率为自学内容。6. 酸碱平衡（讲课6学时）教学内容：(1) 质子理论：酸碱的概念，共轭酸碱对，两性物质，与的关系。(2) 水的解离平衡。(3) 弱酸弱碱的解离平衡及pH值的计算：一元弱酸弱碱，多元弱酸弱碱，离子酸碱。(4) 酸碱解离平衡的移动：同离子效应、盐效应。(5) 缓冲溶液的配制、组成、性质和缓冲原理，pH值的计算，缓冲范围。(6)* 酸碱指示剂。基本要求：了解质子理论中酸、碱及共轭酸碱对、两性物质的概念。掌握水的解离平衡及。掌握弱酸弱碱的解离平衡、酸碱水溶液的酸度和一元弱酸弱碱及H2S、H2CO3水溶液中有关离子浓度的近似计算，掌握与的关系。掌握同离子效应和盐效应。掌握缓冲作用及缓冲溶液pH值的计算，了解缓冲溶液的配制及缓冲范围。酸碱指示剂为自学内容。7. 沉淀溶解平衡 （讲课3学时）教学内容：(1) 溶度积：溶度积常数，溶度积规则。(2) 沉淀的生成和溶解：沉淀的生成、沉淀的溶解、沉淀的转化。基本要求：掌握溶度积概念，学会用溶度积规则判断沉淀的生成和溶解。了解同离子效应和盐效应对沉淀溶解平衡的影响。掌握难溶电解质溶解方法。掌握分步沉淀和沉淀转化的原理及其应用。8. 配位化合物（讲课5学时）教学内容：(1) 配位化合物的基本概念。(2) 配位解离平衡。(3) 配离子的生成和破坏。(4) 螯合物。(5)* 配位化合物的异构现象及价键理论。基本要求：掌握配位化合物的含义、组成和结构特点，正确命名配合物。掌握配位平衡的特点及其与酸碱平衡、沉淀平衡、氧化还原平衡间的关系。了解螯合物概念。配位化合物的异构现象及价键理论为选学内容。9. 氧化还原反应 （讲课6学时）教学内容：(1) 氧化还原反应的基本概念：氧化数。(2) 氧化还原反应的配平：离子电子法。(3) 电极电势：原电池、电极电势、能斯特方程、影响电极电势的因素。(4) 电极电势的应用：判断氧化剂、还原剂的强弱，氧化还原反应的方向。(5) 电动势和自由能的关系：电动势和Gibbs自由能，电动势和标准平衡常数。元素电势图。(6)* 新型电池。基本要求：理解氧化还原反应的实质，能够应用离子-电子法配平反应方程式。了解原电池和电动势的概念，明确电极电势的概念，能够应用能斯特方程定量计算浓度、酸度对电极电势的影响。掌握原电池的电动势和自由能变及平衡常数之间的关系。掌握电极电势及电势元素图的应用。新型电池为选学内容。10. 无机化学前沿由教师自行确定在适宜的地方介绍该领域的前沿知识，不单独占用学时。注：(1) 习题课2学时，不集中上，分散到各章，由教师自行安排。(2) 每章至少安排7道习题。(二) 实验教学 共5个实验，总学时为16。1. 化学反应热的测定（实验3学时）实验内容：测定物质的化学反应热。基本要求：了解测定反应热的一般原理和实验方法。学习温度计、秒表的使用方法。该实验为选作实验，可以由任课教师在“过氧化氢分解热”和“氯化铵溶解热”两者中自行确定其中一个。2. 弱酸解离常数的测定（实验4学时）实验内容：(1) 化学实验基本操作：玻璃仪器的洗涤，试剂的取用和溶液的配制。(2) 配制醋酸溶液并标定醋酸溶液的浓度、测定不同浓度醋酸的pH。(3) 计算醋酸的解离常数和解离度。(4) 学习酸度计的使用方法。基本要求：学会玻璃仪器的洗涤及试剂的取用和溶液的配制。了解用已知浓度的碱溶液标定酸浓度的方法，学会酸度计的使用方法并能测定溶液的pH，能够计算醋酸的解离常数和解离度。3. 解离平衡和沉淀溶解平衡 （实验3学时）实验内容：(1) 验证酸碱解离平衡、沉淀溶解平衡、同离子效应。(2) 配制缓冲溶液并验证其性质。(3) 验证沉淀的生成、溶解及转化条件。(4) 离心分离操作及pH试纸的使用。基本要求：通过实验验证酸碱解离平衡、沉淀溶解平衡、同离子效应并加深对这些理论的理解。学会配制缓冲溶液，并验证其性质。掌握沉淀的生成、溶解及转化条件。掌握离心分离操作及pH试纸的使用方法。4. 配位平衡及转化（实验3学时）实验内容：配位化合物的生成及解离平衡、配位化合物与沉淀之间的转化。基本要求：了解复盐和配合物、简单离子和配离子的区别，加深对配合物特征的理解。了解配离子的解离平衡以及沉淀反应、氧化还原反应、溶液的酸碱性对配位平衡的影响。了解配合物的一些实际应用。5. 氧化还原反应 （实验3学时）实验内容：组装原电池、测原电池的电动势及各种因素对电池电动势和化学反应方向的影响。基本要求：学会组装原电池。了解原电池电动势的有关知识。掌握温度、浓度、酸度对电极电势和化学反应方向的影响，能够用能斯特方程解释相关的实验现象。三、本课程与其它课程的联系和分工本课程为分析化学、分析化学实验、有机化学、有机化学实验、物理化学和仪器分析等课程的先修课，它将为这些课程的学习打下基础。四、本课程的考核方式本课程的总评成绩中，学生平时成绩占2030%，其中实验占10%，其它占1020%，期末卷面成绩占8070%。期末考试采用闭卷笔试，考试题型包括：填空、选择、简答和计算。五、建议教材及教学参考书建议教材:1.普通化学，任丽萍主编，高等教育出版社，2006。2.普通化学实验，陈媛梅主编，高等教育出版社，2007。建议教学参考书:1.普通化学学习指导，虎玉森主编，高等教育出版社，2007。2.普通化学，赵士铎主编，中国农业大学出版社，1999。3.无机化学（第三版），天津大学无机化学教研室编，高教出版社，2002。4.无机化学（第四版），大连理工大学无机化学教研室编，高教出版社，2003。5.无机化学实验，大连理工大学无机化学教研室编，高教出版社，2004。6.实验化学(第二版)，刘约权，李贵深主编，高等教育出版社，2005。 建议教学辅助资料:“无机化学学报”、“北京林业大学学报”、“高等学校化学研究”、“高等学校化学学报”、“化学学报”等学术期刊。六、课程简介无机化学是研究无机物质的结构、组成、性质（包括物理和化学性质）、变化规律及其应用的科学。本课程也是我校生物、食品、林化等专业的重要基础课，为后续化学课及专业课打基础。本课程内容包括绪论、原子结构、分子结构、化学热力学、化学平衡、酸碱平衡、难溶