工科大学化学学习指南

1、 工科大学化学学习指南 课程名称：工科大学化学学分：13 理论课总学时：216 实验学时：0先修课程要求：中学化学适应专业：冶金工程、环境和材料工程等专业教 材：1. 张平民工科大学化学（上、下册）长沙：湖南教育出版社，2002参考教材：1. 刘承科大学化学长沙：中南工业大学出版社，19942. 刘又年无机化学北京：科学出版社，20123. 曾庆衡物理化学长沙：中南工业大学出版社，19924. 胡 英物理化学北京：高等教育出版社，20005. 钱旭红有机化学北京：化学工业出版社，19996. 成本诚有机化学长沙：中南工业大学出版社，19977. 武汉大学等五校编分析化学北京：人民教育出版社，1

2、9798. 朱明华仪器分析(第三版)北京：高等教育出版社，20009 王一凡. 无机化学学习指导. 北京：科学出版社，2009. 一、课程在培养方案中的地位、目的和任务化学是高科技发展的强大支柱，处于中心学科的地位，化学已经从实验科学转变为实验与理论并重的科学。化学学科的“四大化学”（无机化学、有机化学、分析化学、物理化学）原来独立设课，一些教学内容重复，课程之间衔接不够。随着科学技术的迅速发展，新的化学知识内容不断增加，使得冶金、材料类专业对化学系列课程的要求越来越高。在厚基础、宽口径的人才培养要求下，四门化学课程的总教学时数要压缩。这些都迫使四门化学系列课程必须进行改革。“工科大学化学”是

3、化学系列课程经过重大改革后形成的“四大化学”融合的理论教学新课程，是冶金、材料、环境等专业工科人才培养重要的基础课程。“工科大学化学”的教学目标，是培养学生具有初步的化学科学思维方法，进而具有获取和综合运用化学知识的能力，并为最终实现化学的“精神”创新未来打下基础。 二、课程的基本要求（一）掌握理论化学基本原理 1.掌握结构化学基础理论（含原子、分子、晶体和配合物的结构理论），能使用物质结构理论解释物质的基本性质。2.掌握化学热力学基本概念、状态函数法和化学势与活度，运用化学热力学原理和函数判断化学反应的方向和限度。3.掌握化学动力学基本概念、基本理论和基本动力学方程，影响化学反应速率的主要因

4、素，并初步了解化学反应的机理理论。4.运用化学热力学和化学动力学的理论，分析和探讨电化学（含电解质溶液、可逆原电池和电极过程）、表面及胶体化学的基本规律。（二）掌握反应化学的基本规律1.掌握元素化学（含元素、单质、非金属化合物、金属化合物）基础知识与基本规律。2.掌握有机化学（含有机物分类、结构、性质和波谱基础，高分子化合物）基础知识与基本规律。3.掌握分析化学（含化学分析、仪器分析）基础知识与基本规律与应用原则。 课程的基本内容以及重点难点第1章 原子结构通过学习本章内容，了解物质结构决定其性质的一般规律，能运用结构化学基础理论解释物质的基本性质。具体要求如下：1了解原子的内部组成、微观粒子

5、的基本特征和微观粒子运动的一般规律以及处理方法； 2认识单电子原子（氢原子）的结构，理解薛定鄂方程的解波函数的概念及图解方法，电子云的概念及图解方法。3. 掌握四个量子数的基本概念使用方法以及相互联系。4理解多电子原子核外电子能量高低的影响因素、核外电子排布原则；掌握多电子原子结构的表示、原子结构（核外电子的排布方式）与元素周期表的关系；认识元素基本性质（含原子半径、电离能、电子亲合能与电负性）的基本概念与周期性变化规律。第2章 分子结构与晶体结构1了解物质结构的基本层次、化学键的类型和性质对物质性质的影响，了解晶体结构的表示方法与分类。2掌握分子结构的基本概念与表示方法：了解共价键的定义以及

6、共价键的性质与分子性质的关系；使用杂化轨道理论和价层电子对互斥理论判断分子的空间几何构型；了解分子轨道理论基本原理，学会使用分子轨道解释分子的性质（分子的键级、磁性和分子的稳定性），掌握分子结构简式。3了解分子间作用力与分子晶体的性质：认识分子间作用力的形成、分类和性质；了解氢键的概念、形成条件、分类与性质；了解分子间作用力大小以及氢键的形成对分子物理性质的影响。4掌握离子键理论与离子晶体的性质：了解离子键的定义和性质、离子键强弱的影响因素，包括离子极化的影响；了解离子晶体的定义、分类与表示方法；了解离子键的性质与离子晶体性质的关系。5掌握金属键理论与金属晶体的性质：了解金属的自由电子理论和金

7、属能带理论；了解金属晶体的定义、分类与表示方法。第3章 配合物化学在掌握了结构理论的基础上进行高起点教学。强调配合物的结构、性能及实际应用。具体要求如下：1了解配合物的基本概念，掌握配位键的形成条件，配合物的组成、结构、分类和命名。2理解配合物的价键理论的基本要点，掌握中心离子（原子）轨道杂化方式与配位个体空间构型的关系，了解内轨型、外轨型配合物的概念。 3理解配合物晶体场理论的基本要点 ，了解中心离子（原子）d轨道分裂、晶体场分裂能、d电子的重新排布原则、晶体场稳定化能的计算以及高自旋和低自旋配合物的概念。了解配合物颜色与电子d-d跃迁的关系。 第4章 化学热力学基本定律与函数1熟悉热力学基

8、本定律和内涵、本质和应用；2. 掌握热力学基本概念，明确热、功、状态函数（U和H）和可逆过程的意义、状态函数的特性；能熟练地计算经各种变化过程中Q 和W，体系的DU和DH；明确化学反应热效应的概念，能熟练地应用标准生成热、标准燃烧热来计算化学反应热效应，并能灵活应用盖斯定律和基希霍夫定律。 3. 理解热力学第二定律的意义，明确自发变化的共同特征；掌握克劳修斯不等式和熵（S）及自由能（A、G）的定义和意义，熟悉判断过程变化方向、限度的方法；能熟练计算DS、DA和DG，明确运用吉亥公式、克拉佩龙及克克方程式的条件和方法；了解熵的统计意义以及基于热力学第三定律所建立的规定熵、标准熵的定义及其计算方法

9、。第5章 溶液体系热力学与化学势1明确偏摩尔量和化学势的意义及其重要性；2. 熟悉拉乌尔定律和亨利定律在溶液体系热力学中的应用，熟悉理想溶液和稀溶液中各组分的化学势的计算；3掌握活度的概念以及各组分参考态选择的规律。4了解稀溶液依数性公式及分配定律公式的推导，了解热力学处理溶液问题的一般方法。 第6章 化学平衡热力学原理1了解化学反应等温式的导出方法，掌握化学反应等温式及等压式的使用。理解DrGm以及 DGm的意义，并由DrGm以及 DGm估计反应的方向和限度。2掌握平衡常数的不同表示法及其之间的关系。理解温度、压力和惰性气体对平衡移动的影响，并掌握其分析方法。3理解化学反应标准Gibbs自由

10、能变化与平衡常数的关系，理解和掌握化学反应平衡热力学原理在四大平衡中的应用，掌握相应的计算方法。4. 了解同时平衡、耦合反应、近似计算等内容的热力学原理和处理方法。第7章 化学动力学1掌握等容反应速率的表示法及元反应、反应级数等基本概念。掌握零级、一级、二级反应速率公式、动力学方程的特征及意义，了解简单级数反应的级数确定原理和方法。2了解三种典型复杂反应的特点，掌握反应机理的“稳态近似”和“平衡近似”处理方法。3明确温度、活化能对反应速率的影响，理解阿仑尼乌斯经验式中各项的含义，掌握阿仑尼乌斯公式的应用和Ea、A、k等物理量的计算。了解碰撞、过渡态和单分子反应理论的基本内容。4了解催化反应的特

11、点和常用的催化反应类型。第8章 电解质溶液1明确电导率、摩尔电导率的意义及其与浓度的关系。2熟悉离子独立移动定律及电导测定的应用。3了解迁移数与摩尔电导率、离子迁移率之间的关系。4掌握电解质的离子平均活度系数的意义及其计算方法。5了解强电解质溶液理论，熟悉德拜休克尔极限公式。第9章 可逆原电池1明确可逆原电池电动势与DrGm的关系。熟悉标准电极电势表的应用（氧化能力的估计、平衡常数的计算等）。2能熟练地写出给定电池的电极反应和电池反应并能计算其电动势。3明确温度对电动势的影响及了解DrHm和DrSm的计算。了解电势产生的机理及电势测定的一些应用。第10章 电极过程1了解电极反应的动力学规律，理

12、解产生极化作用的原因；2掌握电极电势计算中超电势概念的运用；了解金属的阴极电积、阳极反应与阳极钝化。3能计算一些简单的电解分离问题；了解金属腐蚀的原因和各种防腐的方法。第11章 表面化学与胶体化学1明确表面吉布斯能、表面张力的概念，表面张力和温度的关系。 2理解弯曲表面的附加压力产生的原因及与曲率半径的关系，会使用杨拉普拉斯公式。3了解微小物质特性，掌握开尔文公式的使用，解释常见的表面现象。4掌握吉布斯吸附等温式。了解表面活性剂的定义，及其特性、分类和作用。5. 了解液/液，液/固界面的铺展与润湿情况，理解气/固表面吸附的类型和本质，及吸附等温式的主要类型，能解释简单的表面反应动力学。6了解胶

13、体分散体系的基本特性（动力性质和光学性质、电学性质等）。以及如何根据这些特性对胶体进行粒度大小、带电情况等的研究并应用于实践。7了解胶体的稳定性特点及电解质对溶胶稳定性的影响，能判断电解质聚沉能力的大小。第12章 相律与相图1理解相、组分数和自由度的意义，了解相律的推导，掌握相律和杠杆规则在相平衡中的应用。2了解相图的绘制的原理，掌握步冷曲线与相图的关系及在制图中两者的相互转换方法。3以完全互溶双液系为重点掌握其p-x图和T-x图，了解精馏的基本原理。4以二元系相图为重点，介绍共晶类、包晶类，形成固熔体等类型的相图。第13章 统计热力学基础1了解统计热力学的基本知识，了解配分函数的物理意义和性

14、质，理解近独立粒子体系的统计规律； 2. 了解相依子体系的概念、性质与系综原理。第14章 量子化学计算程序应用1初步了解量子化学原理以及基本的量子化学计算方法。2学会应用常用的量子化学计算软件系统。第15章 元素化学通过本章的讲授，培养和“教会”学生自主收集、整理、归纳元素化学知识的能力和方法。突出物质性质与结构的关系，强调元素性质的周期性规律。具体要求如下：1. 掌握单质的典型的物理性质和化学性质，了解单质性质在周期表中的规律性；2了解元素、化合物的分类，重点掌握典型二元化合物的基本性质；3在了解化合物基本性质的基础上，重点掌握化合物化学性质的基本规律性，包括氧化还原性质、沉淀反应性质、配位

15、反应性质、酸碱反应性质、稳定性（含热分解和歧化反应）规律。4通过无机合成基本常识了解元素化学在工业生产上的作用。有机化学的基本概念和波谱学基础通过本章学习让学生了解有机化学的基本概念和波谱学基础知识。要求如下：1熟悉有机化学研究的对象、有机化合物的结构特点、分类、命名和异构现象。2了解波谱学（IR、HNMR和MS）的基础知识、原理和在有机结构测定中的应用。有机化合物的性质与反应 通过本章学习，让学生了解有机化合物的基本反应类型及其机理，能运用物质结构理论和电子效应解释有机化合物的基本反应性质，具体要求如下：1了解有机化合物物理性质规律。2了解基本有机化学反应类型及其机理（游离基取代反应、亲电加

16、成反应、亲核取代反应、亲电取代反应、亲核加成反应和消除反应）。3理解有机化合物的结构特点和电子效应（诱导效应、共轭效应）的基本概念，及它们对物质反应性质影响的一般规律。第18章高分子化合物 通过本章学习，让学生了解高分子化合物的基本概念及其应用。具体要求如下：1了解高分子化合物的分类、命名、结构特性及合成方法。2了解加聚反应、缩聚反应的基本概念。3了解高分子化合物的结构和性能关系；4了解塑料、合成纤维、橡胶和离子交换树脂基本常识及其应用。第19章化学分析法学完理论化学后学习化学分析法，根据冶金、材料专业的要求，培养和“教会”学生选择和应用化学分析方法。本章突出让学生了解重量分析法和滴定分析法的

17、特点和应用范围。具体要求如下：1重量分析法 了解分析化学概论、影响重量分析的主要因素、沉淀法在冶金过程及研制新材料过程中的应用、重量分析的常用方法及有关计算。 2滴定分析法了解滴定（酸碱滴定、沉淀滴定、络合滴定、氧化还原滴定）、滴定曲线的基本概念和滴定曲线的绘制方法，了解滴定曲线的突跃及其因素，了解滴定终点的确定，掌握滴定分析的应用。第20章仪器分析 仪器分析是在学生有了理论化学、物理学、计算机基础等知识后，根据冶金、材料专业的要求，培养和“教会”学生选择和应用仪器分析方法。本章突出让学生了解仪器分析方法的特点和应用范围。具体要求如下：1紫外及可见光吸光光度法 掌握仪器分析基本概论、光吸收定律

18、，了解分光光度计基本原理和结构，了解显色反应及其条件的选择，了解光度测量条件的选择，掌握紫外及可见光吸光光度法的应用。2发射光谱法 了解发射光谱分析仪器的基本原理，掌握原子发射光谱分析方法的特点和应用。3原子吸收光谱法 了解原子吸收分光光度计的基本原理，掌握原子吸收分光光度法的特点和应用。4色谱分析法 了解色谱分析法的基本概念、进行定性和定量分析的基本原理，了解气相、液相色谱仪的基本原理，掌握色谱法的特点和应用。5. 电分析法 了解电分析法（电势分析法、电解及库仑分析法、伏安分析法）的基本原理，掌握电分析法的特点和应用。 课程学时分配章 节内 容学时开课学期/学时/学分第1章原子结构10第1学期共56时 3.5学分第2章分子结构与晶体结构13第3章配合物化学9第15章元素化学24第4章化学热力学基本定律