无机化学与化学分析 教学大纲

1、PAGE PAGE 10 111001 无机化学与化学分析( Inorganic Chemistry and Chemical Analysis) 教学大纲一、 课程地位、意义及其要求课程类型：学科平台课；学分：6；学时：72；开课学期：第1学期周学时为3，第2学期周学时为2；授课方式：课堂讲授；授课手段：多媒体课件与板书相结合；课外活动：积极开展第二课堂活动，包括 每年组织学生去研究所或工厂参观进行课程实习；给学生进行不少于每年4次的学术讲座；辅导课、习题课：分班每周集体辅导一次；每年级进行课程论文写作（30-40个题目，由学生自选，教师指导，成绩作为平时考查成绩之一，最终成集由西北大学“高

2、教发展研究”出版）；考核方法：严格按照教务处规定，每学期进行一次期中和期末笔试，并进行平时考查。二、教学大纲（总学时72）本大纲适应于化学与材料科学学院化学、应用化学、材料化学和化学生物学专业本科生“无机化学与化学分析”课程，分章、节内容题目、知识点和教学要求。第 1 章 原子结构和元素周期表(Atomic Structure and Periodic Table of Elements) (3学时)第 1 节 亚原子粒子(Subatomic particles)，波粒二象性赖以建立现代原子模型的量子力学概念 (Wave-particle parallelism the quantum mec

3、hanics theory by which model atomic model has been established)，氢原子结构的量子力学模型玻尔模型(The quantum mechanical model of the structure of hydrogen atom Bohr model)第 2 节 原子结构的波动力学模型(The wave mechanical model of the atomic structure)，多电子原子轨道的能级(Energy levels of multielectron atoms)，基态原子的核外电子排布(Ground-state el

4、ectron configuration)第 3 节 元素周期表(The periodic table of elements)，原子参数(Atomic parameters)知识点: 亚原子粒子, 原子能级，波粒二象性，核外电子运动，量子数，波函数的图形，电子云图象，近似能级图，屏蔽效应，钻穿效应，能级交错，周期表，原子半径，电子亲合能，电负性。教学要求:1初步了解原子核外电子运动的近代概念、原子能级、波粒二象性、原子轨道（波函数）和电子云概念；2了解四个量子数对核外电子运动状态的描述，掌握四个量子数的物理意义、取值范围；3熟悉s、p、d原子轨道的形状和方向；4理解原子结构的近似能级图，掌握

5、原子核外电子排布的一般规则和 s、p、d、f区元素的原子结构特点；5会从原子的电子层结构了解元素性质，熟悉原子半径、电离能、电子亲合能和电负性的周期性变化。第 2 章 化学键与分子结构(Chemical Bond and Molecular Structure) (5学时)第 1 节 化学键的定义(Definition of chemical bonding)，离子键理论及离子极化(Ionic bond theory and ionic polarization)第 2 节 共价键的概念与路易斯结构式(Concept of the covalent bond theory and Lewis

6、structure formula)第 3节 价层电子对互斥理论(Valence shell electron pair repulsion (VSEPR) 第 4 节 价键理论原子轨道的重叠(Valence bond theory superposition of atomic orbital)， 分子轨道理论(Molecular orbital theory)第 5 节 金属键理论(Metallic bond theory)，分子间作用力和氢键(Intermolecular forces and hydrogen bonding)知识点: 化学键，离子键，离子的特征，离子极化理论，价键理论

7、，共价键的特点，价电子对互斥理论，杂化轨道理论，分子轨道理论，金属键，能带理论，分子间作用力，氢键。 教学要求:1认识化学键的本质；2掌握离子键的形成及其特点；3掌握离子的特征，离子极化概念；4掌握价键理论的内容；会用价键理论解释共价键的特征，会用价电子对互斥理论和杂化轨道理论解释简单的分子结构； 5初步认识分子轨道，掌握第二周期元素的分子轨道特点；6理解金属键理论，特别是能带理论，会用能带理论解释固体分类；7认识分子间作用力和氢键的本质，会用其解释对物质性质的影响。第 3 章 化学热力学的初步概念与化学平衡(Primary Conception of Chemical Thermodynam

8、ics & Chemical Equilibrium) (4学时)第 1 节 热化学(Thermochemistr)第 2 节 化学反应的自发性(Spontaneity of Chemical reactions)第 3 节 平衡状态和标准平衡常数(Equilibrium state and the standard equilibrium constant)知识点: 功，热，热力学能，焓和焓变，热化学，化学反应热，恒容反应热，恒压反应热，盖斯定律，熵和熵变，绝对熵，吉布斯自由能和自由能变，热力学第一、第二、第三定律，吉布斯 - 亥姆霍茨方程，反应自发性的判据，标准状态，平衡状态，标准平衡常数

9、。 教学要求:1了解化学变化过程中的热效应概念，恒容反应热和恒压反应热的概念和测定；会写热化学方程式；2初步了解焓的概念，知道焓变是化学反应自发过程的一种驱动力；3会进行有关热化学的一般计算；4初步了解熵、熵变和绝对熵的概念，知道熵变是化学反应的自发过程的另一种驱动力；5初步了解热力学第一、第二、第三定律的概念；6初步了解吉布斯自由能及吉布斯亥姆霍兹方程，初步学会用其判据化学反应的自发性；7掌握化学平衡状态及标准平衡常数概念，会进行简单的化学平衡移动判断及有关计算。第 4 章 化学反应速率与反应动力学的初步概念(Primary Conception of Chemical Reaction R

10、ate & Reaction Kinetics) (4学时)第 1 节 化学反应的平均速率和瞬时速率( Average and instantaneous rates of chemical reaction)第 2 节 反应速率理论简介(Instruction to reaction rates theory)第 3 节 影响化学反应速率的因素(The factors effecting chemical reaction rates)第 4 节 化学反应机理及其研究方法(The chemical reaction mechanism and its research method)知识点:

11、 化学反应速率，平均速率，瞬时速率，碰撞理论，过渡状态理论，反应速率与温度、浓度的关系，元反应，质量作用定律，速率方程，活化能，催化剂，阿仑尼乌斯公式，反应级数，反应分子数，一级反应的特征，二级反应的特征。教学要求:1初步了解化学反应速率、速率方程、碰撞理论、过渡状态理论和活化能概念；2理解并会用浓度、温度、催化剂诸因素解释其对化学反应速率的影响；3初步掌握阿仑尼乌斯公式的应用，会用其求算活化能及某温度下的反应速率；4理解反应分子数和反应级数的概念，会进行基元反应有关的简单计算；6初步掌握零级、一级和二级反应的特征。第 5 章 酸碱和酸碱反应(Acid-Base and Acid-Base R

12、eaction) (4学时)第 1 节 布朗斯特酸碱(Brnsted acid-base theory)第 2 节 路易斯酸碱(Lewis acid-base theory)知识点: 阿仑尼乌斯酸碱、溶剂体系酸碱、布朗斯特酸碱、路易斯酸碱和软硬酸碱理论，共轭酸碱对，布朗斯特平衡，电离常数，质子自递常数，鲍林规则，溶剂的拉平效应和分辨效应 教学要求:1了解酸碱概念的变迁； 2理解布朗斯特酸碱理论的意义和要点；3理解路易斯酸碱理论的意义和要点；4了解软硬酸碱的内容和应用；5了解几种有代表性的路易斯酸；6了解非水溶剂中酸和碱的有关知识。第 6 章 氧化还原反应与电化学(Oxidation-Reduc

13、tion Reaction and electrochemistry) (5学时)第 1 节 氧化还原反应的基本概念(The primary concepts of redox reaction)第 2 节 氧化还原方程式的配平(Balancing redox equations)第 3 节 电势数据的图示法(Diagrammatic representations of electrode potential)第 4 节 水溶液中氧化还原反应的自发性和电极电势(Spontaneity of redox reactions in aqueous solution and electrode p

14、otential)第 5 节 应用电化学简介（Introduction to application electrochemistry)知识点: 氧化与还原，氧化值，埃灵罕姆图，标准电极电势，能斯特公式，拉蒂麦尔图，弗洛斯特图，实用电池，蓄电池，流动电池，电解 教学要求:1理解氧化还原反应的基本概念；2掌握氧化还原方程式的两种配平方法；3了解埃灵罕姆图的意义及其应用；4 熟悉能斯特公式、影响电极电势的因素及其应用；5了解电势数据的两种图示法及其应用；6. 简单了解电化学的应用。第 7 章 金属配位化合物(Metal Coordination Compounds) (5学时)第 1 节 相关定义

15、和命名(The related concepts and nomenclature)第 2 节 配合物的化学键理论(Chemical bonding theory)第 3 节 配合物的异构现象与立体化学(Isomerism and stereochemistry of coordination compounds)第 4 节 配位化合物的应用(Applications of coordination compounds)知识点: 相关定义，组成，内界，外界，中心原子（离子），配位原子，配位数，单齿，多齿，螯合物，命名，价键理论，sp3d2和d2sp3杂化，磁矩，顺磁性，反磁性，铁磁性，外轨，内

16、轨，反馈键，晶体场理论， d 轨道分裂及分裂能，电子成对能，晶体场稳定化能，光谱化学序列，高自旋，低自旋，配合单元，空间结构，顺反异构，旋光异构。教学要求:1熟悉配位化合物的基本概念、组成和命名；2熟悉配位化合物的价键理论，会进行一般配离子结构判断和磁性计算；3了解晶体场理论的要点，弄清八面体场、四面体场和平面四边形场中 d 轨道的分裂；4弄清分裂能和晶体场稳定化能概念，初步学会上述几种场中分裂能及稳定化能的判断；5了解配位化合物的顺反异构和旋光异构概念，初步学会上述两种异构体的判断；6了解配位化合物的应用。第 8 章 溶液的物理性质(Physical property of solution

17、) (3学时)第 1 节 溶液的类型(Category of solutions)，溶液的浓度(Concentration of solutions)第 2 节 溶液的依数性(Colligative properties of solutions)第 3 节 电解质溶液及其活度(Electrolyte solution and its activity)，胶态分散体系(Colloidal dispersions)知识点: 浓度，活度，活度系数，溶液的依数性，溶液的蒸气压下降，溶液的沸点升高和凝固点降低，溶液的渗透压，溶液的依数性应用，阿伦尼乌斯的电离理论，德拜-休克尔强电解质溶液理论，胶态分散

18、体系，胶粒电荷和胶团结构教学要求:1了解溶液的类型；2熟悉溶液浓度的表示方法；3会用拉乌尔定律解释非电解质稀溶液的几种依数性（溶液的沸点升高、凝固点降低和渗透压），并会进行一般计算；4初步学习阿伦尼乌斯的电离理论和德拜-休克尔强电解质溶液理论；5初步了解有关胶态分散体系的知识。第 9 章 酸碱平衡和酸碱滴定(Acid-base equilibrium and acid-base titration) (4学时)第 1 节 弱酸、弱碱水溶液的质子转移平衡(The transfer equilibrium of the proton in weak acid and base aqueous so

19、lution)第 2 节 计算溶液的H3O+浓度的精确式、近似式和最简式(Exact formula, approximation formula and simplest formula of calculating c(H3O+) in solution)第 3 节 水解(Hydrolysis)，缓冲溶液(Buffer solution)，酸碱滴定原理(Principle of acid-base titration)第 4 节 滴定方式和应用实例(Titration methods and application examples)，误差初步知识(Primary knowledge of

20、 error)，有效数字及运算法则(Significant figure and Operational Rule)知识点: 物料平衡，电荷平衡，质子平衡，分布系数，水解和水合，水解常数，缓冲溶液，缓冲原理，标准缓冲溶液，酸碱指示剂，滴定曲线，滴定原理，滴定突越范围，分步滴定，直接滴定法，间接滴定法, 终点误差，误差、有效数字及运算法则（包括真值、误差、偏差、准确度、精密度、绝对误差、相对误差、平均偏差、相对平均偏差、标准偏差、相对标准偏差、系统误差、随机误差、误差的传递规则、随机误差的正态分布、置信区间、置信度、显著性水准、t检验、F检验、可疑值取舍、最小二乘法、相关系数、有效数字、有效数字

21、的修约规则、有效数字的运算规则）。教学要求:1熟悉弱酸、弱碱水溶液的质子转移平衡；2了解水溶液中酸碱各种组分的分布系数概念；3掌握各类酸、碱及缓冲溶液pH的计算方法；4了解各类离子与水的作用机理；5了解酸碱指示剂的作用原理、变色点和变色范围等概念；6掌握强酸（碱）滴定强碱（酸）或弱碱（酸）的滴定曲线、滴定突跃大小及其影响因素、指示剂的选择原则；7了解滴定方式及应用实例；8学习有关实验误差的初步知识以及有效数字的概念。了解各种误差产生的原因，熟悉其减小或消除的方法；掌握各种表示分析结果精密度、准确度的参数及计算方法；了解随机误差的分布规律；掌握总体平均值的估计方法；熟悉显著性检验中的t检验和F检

22、验的应用；掌握有效数字的正确表示方法及运算规则。第 10 章 沉淀溶解平衡和沉淀滴定(PrecipitationDissolution Equilibrium and Precipitation Titration) (4学时)第 1 节 沉淀溶解平衡(Precipitationdissolution equilibrium)第 2 节 沉淀滴定法(Precipitation titration)第 3 节 重量分析中的沉淀(Precipitation of gravimetric Analysis)第 4 节 影响难溶电解质溶解度的盐效应(Salt effect on solubility

23、of indissolvable electrolyte)知识点: 溶解度，溶度积，溶度积常数，分步沉淀，同离子效应，盐效应，多重平衡原理，沉淀滴定法，共沉淀，后沉淀，银量法，莫尔法， 佛尔哈德法，法扬司法 教学要求:1了解沉淀的溶解度和溶度积常数；2掌握微溶化合物溶解度的计算；3熟悉影响条件溶度积和沉淀溶解度的因素；4熟悉几种重要的银量法的原理、特点和应用；5了解影响沉淀溶解度、粒度、纯度的因素，掌握提高重量分析准确度的途径。第 11 章 条件稳定常数和络合滴定(Conditional stability constant and complexometric titration) (4学时

24、)第 1 节 水溶液中配位实体的稳定性(Stability of coordination entity in aqueous solution)第 2 节 络合滴定(Complexometric titration)知识点: 逐级稳定常数，不稳定常数，累积稳定常数，螯合效应和大环效应, 副反应系数，反位效应, 空间位阻和邻位效应, 酸效应和酸效应系数，条件稳定常数，金属指示剂，络合滴定曲线，突跃，滴定干扰及消除，掩蔽和络合掩蔽剂，返滴定，置换滴定教学要求:1水溶液中配合物的稳定性；2了解分析化学中EDTA及其螯合物的分析特性；3掌握络合平衡的副反应系数和条件稳定常数的计算；4了解金属离子指示

25、剂的作用原理、指示剂的选择原则及常用的金属离子指示剂的使用条件；5熟悉络合滴定曲线、化学计量点和滴定突跃6了解络合滴定的应用及计算。 第 12 章 条件电势和氧化还原滴定(Conditional electric potential and oxidation- reduction Titration) (4学时)第 1 节 氧化还原反应的条件电势(Conditional electric potential of oxidation-reduction reaction)第 2 节 滴定曲线和指示剂(Titration curves and indicators)第 3 节 重要的氧化还原滴

26、定法(Important oxidation- reduction titration)第 4 节 测定结果计算和滴定前的预处理(Calculation of measurement result and sample pretreatment before titration)知识点: 条件电势，副反应系数，氧化还原滴定曲线，可逆电对，不可逆电对，对称电对，不对称电对，自身指示剂，专用指示剂，高锰酸钾法，重铬酸钾法，碘量法 教学要求:1了解条件电势的概念及影响因素；2氧化还原滴定指示剂的类型及应用；3熟悉各种副反应对条件电势的影响；4掌握氧化还原滴定法中的高锰酸钾法、重铬酸钾法、碘量法的条件

27、及应用。第 13 章 s区元素(s-Block Elements) (2学时)第 1 节 单质(Elementary Substance)第 2 节 化合物(Compounds)知识点: IA、IIA族元素及其化合物，金属热还原法，熔盐电解法，大环配位配合物，冠醚，穴醚，对角线规则教学要求:1了解 s 区元素的物理性质和化学性质，能够解释Li的标准电极电势为什么最低，能解释碱金属与水、醇和液氨反应的不同；2了解主要元素的矿物资源及单质的制备方法，特别注意钾和钠制备方法的不同；3了解s区元素的氢化物、氧化物、氢氧化物的性质，特别注意氢氧化物的碱性变化规律；4了解s区元素的重要盐类化合物，特别注意

28、盐类溶解性的热力学解释；5会用离子极化理论解释碳酸盐分解规律；6了解对角线规则和锂、铍的特殊性。第 14 章 p区元素（一）(p-Block Elements (Part one) (4学时)第 1 节 概述(General description)，硼(Boron)，第 2 节 铝 (Aluminum)，碳 (Carbon)，硅 (Silicon)第 3 节 氮 (Nitrogen)，磷 (Phosphorus)第 4 节 长周期元素的重要化学现象和重要反应 (Important chemistry phenomena and reactions of Long periodic eleme

29、nts)知识点: 硼，碳，硅，氮，磷，单质，制备，化合物，三中心二电子键，硼烷，碳纤维，高能燃料，人造金刚石，半导体硅，硅烷，分子筛，惰性电子对效应教学要求:1了解p区元素的特点；2了解p区元素的存在、制备及用途；3掌握重点元素硼、铅、碳、硅、氮和磷的单质及其化合物的性质，会用结构理论和热力学解释它们的某些化学现象；4从正硼烷的结构了解缺电子键和硼烷结构；5了解一些无机材料的制备和用途；6了解惰性电子对效应概念及其应用。第15章 p区元素 （二）(p-Block Elements (Part two) (6学时)第 1 节 16-18族元素概述(General description to 1

30、6-18 groups)第 2 节 氧 (Oxygen)第 3 节 硫 (Sulfur)第 4 节 卤素(The halogens)第 5 节 稀有气体(The Nobel gases)知识点: 氧、臭氧、过氧化氢，单质制备，硫、卤素，稀有气体教学要求:1了解16-18族元素的特点；2了解重点元素的存在、制备和用途；3掌握重点元素硫、卤素的单质及其化合物的性质，会用结构理论和热力学解释它们的某些化学现象；4了解第1个稀有气体化合物的诞生及其对化学发展的贡献。第 16 章 d区元素(d-Block Elements) (7学时)第 1 节 通性(General characteristics)第

31、 2 节 钛(Titanium)，铬(Chromium) 第 3 节 钼和钨(Molybdenum and Tungsten)第 4 节 锰(Manganese)，铁、钴、镍(Iron, cobalt and nickel)第 5 节 铜(Copper)，贵金属元素的不活泼性和催化性能(Non-active and catalytical properties for the noble elements)第 6 节 锌、镉、汞(Zinc, cadmium and mercury)第 7 节 过渡元素与CO形成的化合物(Compounds of transitional metal with

32、CO)知识点: d 区元素通性，钛，铬，锰，铁，钴，镍，铜，锌，镉，汞，单质性质和制备，化合物，贵金属元素，催化性能，羰基化合物教学要求:1了解d区元素的通性，即d电子化学的特征；2掌握钛单质、TiO2 、TiCl4的性质和制备，钛合金的应用；3掌握铬单质的特性与制备，三价铬与六价铬的转变；4了解钼和钨的简单化合物及同多酸、杂多酸的概念；5掌握从软锰矿制备单质锰，锰的变价及其氧化性；6了解铁、钴、镍氧化还原性变化规律，掌握其氧化物和氢氧化物性质；7掌握铜单质及其常见化合物，着重了解其歧化反应；8了解锌、镉、汞的单质及重要化合物。第17章 f区元素(f-Block Elements) (2学时)

33、第 1 节 镧系元素 (Lanthanide elements)第 2 节 锕系元素简介(Instruction to Actinide elements)知识点: 镧系元素，稀土元素，镧系收缩，特征氧化态，氧化物，氢氧化物，配合物，溶剂萃取法，离子交换法，锕系元素教学要求:1熟悉镧系元素电子结构、名称，镧系收缩概念及其产生原因和影响；2了解镧系元素的存在，制备及用途；3重点掌握镧系元素氧化物，氢氧化物的性质；4了解镧系元素的分离方法，特别注意溶剂萃取法及离子交换法的原理；5简单了解锕系元素电子结构、名称及与镧系元素的相似性。第 18 章 氢(Hydrogen) (1学时)第 1 节 三种同位素(Three kinds of isotopes)，天然资源和工业制备方法(Natura