中级无机化学 教学大纲

1、课程名称：中级无机化学英文名称：Intermediate Inorganic Chemistry【课程编号】17【课程类别】专业方向课【学分数】3【适用专业】化学【学时数】48【开设学期（春季、秋季）】春季【授课教师姓名】王明召【授课教师联系方式】一、课程简介本课程为大学三年级化学专业学生开设，综合性强，具有独特的“枢纽”地位。在化学专业本科生的无机化学专业知识的两段式课程体系中，本课程处于第二阶段（即最高阶段）。在化学专业贯通本科生到硕士生的无机化学专业知识体系中，本课程处于“中级”阶段。通过比较深入地引入现代无机化学的重要新领域、新知识和新成就，使学生对现代无机化学的研究现状和发展趋势获得

2、概括性的、比较深刻的了解。同时，通过给学生提供运用各化学专业前导基础课程的基础理论和专业知识解决无机化学中的一些较深层次理论问题的平台，既使学生无机元素化合物知识得以条理化、规律化、系统化，又使学生加深对前导课程的理论和知识的理解，培养学生在一级学科水平上综合运用学科知识的能力。最终，使化学专业学生本科阶段的无机化学知识得到有效夯实，对无机化学学科的认识发生质的飞跃，化学专业知识结构更加合理、更加完善，能力得到有效提高。二、教学目标1、使学生比较深入地了解现代无机化学的重要新领域、新知识和新成就。2、培养学生在一级学科水平上综合运用学科知识的能力，使学生获得运用各化学专业前导基础课程的基础理论

3、和专业知识来解决无机化学中一些较深层次理论问题的能力，使其元素化合物知识得以条理化、规律化、系统化，同时加深对前导课程理论和知识的理解。3、使学生本科阶段的无机化学知识得到有效夯实，对无机化学学科的认识发生质的飞跃，化学专业知识结构更加合理、更加完善，能力得到有效提高。三、教学内容和学时分配（一）绪论 学时：1主要内容：现代无机化学的特点，课程的定位、目标、课程理念、教学内容、教学方法、考核与评价，课程网的辅助学习功能，学习方法建议。教学要求：1、初步了解现代无机化学的特点，明确本课程的专业定位与目标、课程理念。 2、认识本课程的主要内容络脉，理解其在无机化学阶段式学习中的重要性，了解教学计划

4、。3、初步了解课程网的辅助学习功能。 4、明确课程的要求，初步了解学习方法。重点难点：明确本课程的定位、要求、学习方法。了解课程网的功能与使用。（二）第一章 酸与碱 学时：3主要内容：1、自电离溶剂及其拉平效应和区分效应 溶剂体系理论、溶剂的拉平效应和区分效应、几种重要的非水溶剂。2、路易斯酸碱与硬软酸碱原理 路易斯酸碱理论、路易斯酸碱的硬和软、硬软酸碱原理。3、超酸 酸度函数、超酸。教学要求：1、掌握溶剂自电离理论，能描述典型化合物在常见非水溶剂中的行为。2、掌握路易斯酸碱理论的要点，清楚路易斯酸碱的主要类型并能举出实例。知道常见物种的路易斯酸碱强度，能运用硬软酸碱理论进行定性讨论。3、掌握

5、超酸的概念，能说出常见的超酸，能举例说明超酸的用途。重点：溶剂体系理论，路易斯酸碱理论，硬软酸碱原理，常见的超酸。难点：硬软酸碱原理的应用。（三）第二章 分子的对称性 学时：5主要内容：1、分子的对称性与分子点群 分子点群、分子的偶极矩与旋光性。2、表示矩阵与特征标表 表示矩阵、特征标表。3、无机化学中的几个对称性问题 杂化轨道的组成、化学反应中的轨道对称性效应、分子振动的对称性与数目。教学要求：1、掌握对称元素、对称操作的概念，能正确判断常见无机分子（离子）的点群，能正确判断分子的极性和旋光性。2、了解特征标表的结构和意义，能运用群分解公式将可约表示约化。3、能指出分子的中心原子价轨道的对称

6、性，能分析典型分子的 杂化轨道组成，能确定典型分子的简正振动对称类型和数目。重点：分子点群及分子的偶极矩与旋光性判断，征标表及群分解公式，分子中心原子价轨道的对称性，典型分子的 杂化轨道组成。难点：分子点群及分子的偶极矩与旋光性判断，典型分子的 杂化轨道组成。（四）第三章 无机化学热力学问题数例 学时：3主要内容：1、等温等压条件下，体系不做其他功时，反应方向的判据为体系的自由能变G。 G的常用表示式I：GGRTlnQ 可用于讨论浓度和分压的变化对化学平衡的影响。分析2个无机化学问题。G的常用表示式II：GHTS 可用于讨论焓变、熵变和温度对反应方向的影响。讨论几个无机化学问题。G的常用表示式

7、III：GnFE 可用于讨论溶液氧化还原反应方向。讨论2个无机化学问题。2、状态函数的性质其变化只与过程的始态和终态有关，与实际发生的途径无关。讨论3个无机化学问题。教学要求：1、清楚等温等压条件下，体系不做其他功时，反应方向的判据是G。2、清楚G的3种常用表示式。3、能运用判据定性分析一些无机化合物的稳定性，能讨论平衡移动、转化反应，能讨论熵因素对一些过程方向的影响。4、能初步根据定量计算来分析盐的溶解性。5、理解并初步掌握分析二元氢化物酸性的思路和方法，以及晶格能的计算。重点：等温等压条件下，体系不做其他功时，反应方向的判据为G。G的3个常用表示式GGRTlnQ，GHTS和GnFE的应用范

8、围以及实际应用形式。根据G分析典型无机化学反应的方向问题。根据设计热力学循环，分析典型无机化学问题。难点：根据G分析典型无机化学反应的方向问题。设计热力学循环，分析典型无机化学问题。（五）第四章 配位化学 学时：9主要内容：1、配合物的异构现象 结构异构、立体异构。2、配合物的化学键理论 晶体场理论、分子轨道理论、配合物化学键理论的应用举例。3、配合物的电子光谱 光谱项与光谱旋律、配合物的电子光谱、d-d光谱、电荷迁移光谱。教学要求：1、明确立体异构、结构异构的概念，能正确判断常见配合物分子的立体异构体，能分析结构异构现象。2、能说出晶体场理论的要点，能分析d 轨道在八面体场和四面体场中分裂的

9、模式。理解分裂能 D、电子成对能 P、晶体场稳定化能CFSE的意义。能说出d 轨道分裂的后果。能判断配合物分子的磁性并计算磁矩 ，能计算CFSE。能根据分子轨道理论定性解释配位键对分裂能 D 的影响。了解光谱化学序列，能说出常见配体在光谱化学序列中的位置，并能用分子轨道理论定性解释。3、能说出配合物电子光谱的类型及其吸收特征。能根据T-S图定性指认配合物的d-d光谱。能定性分析过渡金属配合物的颜色。重点：配合物的异构；d 轨道的分裂，3个参数及其运用，配合物分子的磁性；光谱化学序列；分子轨道理论定性解释配位键对分裂能 D 的影响；d-d光谱，T-S图，定性分析过渡金属配合物的颜色。难点：配合物

10、的异构体分析；分子轨道理论定性解释配位键对分裂能 D 的影响；T-S图的运用。（六）第五章 有机金属化合物 学时：5主要内容：概述，金属羰基配合物，烯烃、炔烃配合物，夹心化合物。教学要求：1、能正确命名有机金属化合物。2、熟悉典型化合物的合成方法，能描述典型化合物的主要化学性质。3、能熟练运用EAN规则。4、能准确描述配合物和酸配合物的成键特点。 重点：命名；EAN规则的运用；羰基配合物、蔡斯盐、二茂铁的成键特点；二茂铁的合成。难点：用分子轨道理论分析羰基配合物、蔡斯盐、二茂铁的成键特点。（七）第六章 原子簇化合物 学时：6主要内容：1、金属原子簇 MM键，金属簇合物举例。2、硼烷 硼烷的种类

11、，硼烷的结构类型，骨架成键电子对规则（n +1规则），硼烷中的化学键（定域键），硼烷的制备与反应，硼烷的衍生物。教学要求：1、能说出原子簇化合物的结构特征。2、能说出影响金属金属键的主要因素。能正确描述双核簇 Re2Cl82的成键特点，并据其解释Re2Cl82的结构特征。能说出三核簇Re3Cl9和Re3Cl123、六核簇Mo6Cl84+和Nb6Cl82+的结构特点。3、能正确命名简单硼烷。能说出高级二元中性硼烷的主要制备方法。能说出硼烷的主要性质，能描述其重要反应。能用定域键模型描述硼烷的成键特点。能说出B4B12笼子的立体结构。能运用Wade规则正确判断硼烷的结构类型，理解硼烷结构之间的关系

12、。知道硼烷阴离子、碳硼烷等硼烷衍生物的主要特点。重点：原子簇化合物的结构特征；Re2Cl82的成键特点；B4B12笼子的立体结构；Wade规则的理解和运用，硼烷结构之间的关系；碳硼烷的主要特点。难点：B4B12笼子的立体结构；Wade规则的理解和运用，硼烷结构之间的关系。（八）第七章 配位催化 学时：2主要内容：1、配位催化的特点。2、配位催化中的基本反应：氧化加成反应与还原消除反应、插入反应和脱出反应、氧化偶联反应与还原去偶联反应。3、配位催化反应举例：-烯烃聚合、烯烃氢化、烯烃氢甲酰化、Wacker法由乙烯生产乙醛、Monsanto法由甲醇生产乙酸。教学要求：1、能说出配位催化过程的基本特

13、点。2、理解配位催化中的几种重要基本反应。3、体会5个实例的实际价值，能根据基本反应分析已提出的机理。重点：配位催化过程的基本特点和重要基本反应，根据基本反应分析已提出的机理。难点：根据基本反应分析5个实例的可能机理。（九）第八章 镧系元素和锕系元素 学时：6主要内容：1、镧系元素 概述、镧系元素的电子结构、稀土矿及提取、稀土元素的分离、稀土金属、镧系元素的重要化合物、镧系元素的光谱性质、镧系元素的磁性 2、锕系元素概述 前锕系和后锕系、电子构型与氧化态、钍和铀的存在与制备、钍化学、铀化学教学要求：1、知道镧系元素和稀土元素包括哪些元素，熟记其顺序、名称、元素符号，清楚它们在周期表中的位置，能

14、正确描述其电子结构特点。知道什么是镧系收缩，能解释其产生的原因并指出其后果。能说出常见氧化态。知道非常见氧化态物种，并能解释其存在的原因。清楚离子的电子结构特点。能说出由矿物提取元素的方法，知道主要的分离提纯方法。能描述重要化合物的性质。了解镧系元素的光谱性质和磁性。能举例说明重要应用。2、知道锕系元素在周期表中的位置、电子结构特点。熟记其顺序、名称。能说出Th和U的常见氧化态和最常见氧化态物种。知道由矿物提取Th和U的方法。能说出富集核燃料235U的方法。重点：镧系元素、稀土元素、锕系元素的名称、元素符号、在周期表中的位置、电子结构特点；镧系收缩；常见氧化态及不常见氧化态；矿物提取；镧系元素

15、的光谱性质和磁性。难点：镧系元素、稀土元素、锕系元素的名称、元素符号、在周期表中的位置、电子结构特点；正确解释镧系收缩；常见氧化态及不常见氧化态；矿物提取。（十）第九章 生物无机化学 学时：4主要内容：1、概述 生物体内元素，宏量元素和微量元素，必需元素和有害元素；无机元素的生物功能。2、几种宏量金属元素 K、Na、Ca、Mg，钠泵，光合作用。2、几种微量金属元素 Zn、Fe、Co、Cu、Mo；锌酶，碳酸酐酶；肌红蛋白和血红蛋白；维生素B12；铜蛋白；超氧化物歧化酶；固氮酶。教学要求：1、明确生命必需元素、宏量元素、微量元素的概念以及所包含的元素。2、能说出Na+、K+、Mg2+的生物功能，并

16、理解其作用机理。3、能说出含有Zn、Fe、Co、Cu、Mo的重要生物分子及其生物功能、金属离子的存在特征，理解所提出的作用机理。重点、难点：生命必需元素、宏量元素、微量元素；钠泵；碳酸酐酶、肌红蛋白和血红蛋白的结构特点与生物功能。（十一）教材第七章 元素与元素性质的周期性 学时：自学主要内容：元素的起源与分布、现代周期表、原子电子构型特例、原子性质的周期性、主族元素性质变化的一般趋势、元素性质变化的“反常性”。教学要求：深入认识周期律，全面了解现代周期表，能正确分析元素性质变化的一般规律与反常性。提交读书报告。重点、难点：正确分析元素性质变化的一般规律与反常性。（十二）教材第八章 过渡元素 学

17、时：自学主要内容：过渡元素引论、d轨道的特征与过渡元素原子的电子构型、单质和化合物制备的一般方法、过渡元素的物理性质、过渡元素的氧化态及其稳定性、第一系列过渡元素及其化合物的化学性质、第二、三系列过渡元素及其化合物的化学性质。教学要求：扩展过渡元素知识，提交读书报告。能正确描述d轨道的特征；能正确指出过渡元素原子的电子构型；能较全面地归纳第二、三系列过渡元素及其化合物的化学性质。重点、难点：d轨道的特征；过渡元素原子的电子构型；第二、三系列过渡元素及其化合物的化学性质。重点：配位催化过程的基本特点；配位催化中的基本反应。理解5个实例的实际价值及机理。难点：配位催化中的基本反应；理解5个实例的机

18、理。（十三）期中考试及讲评 学时：2+2四、教材与学习资源课程教材：朱文祥主编，中级无机化学，高等教育出版社，2004。王明召主编，中级无机化学学习指导，高等教育出版社，2007。王明召 魏朔 杨晓晶主编，中级无机化学CAI，高等教育出版社，2007。其他资源：1、课程网站 2、主要参考书籍项斯芬 姚光庆编，中级无机化学，北京大学出版社，2003。唐宗熏主编，中级无机化学（第二版），高等教育出版社，2009。D F Shiver and P W Atkins，Inorganic Chemistry (4th Ed.)，Oxford University Press，2006.F A Cotton，G Wilkins