《无机化学B》教学大纲
课程编号:0612002 课程类别:学科基础课 课程性质:必修
课程名称:无机化学B 学时/学分:56/3.5
英文名称:Inorganic chemistry
考核方式:过程考核成绩占40%、集中考核成绩占60%
选用教材:《无机化学》(第五版),天津大学无机化学教研室编,高等教育出版社
先修课程:高中化学
适用专业:化学工程与工艺专业
一、课程简介
无机化学是高等院校化学及其相关专业的第一门主干必修基础课程。本课程与高中化学课程相衔接,具有承前启后的特殊地位。它为有机化学、分析化学和物理化学等其他专业课程提供必备的理论基础知识。该课程是培养化工专业高级人才的整体知识结构及能力结构的重要组成部分。
本课程包括基础理论部分和实验操作部分。它的主要任务是通过各个教学环节,运用恰当的教学手段和方法,使学生掌握无机化学的基础理论、基本操作技能和化学反应的一般规律,学会从宏观和微观的角度理解化学变化及物质结构。
二、教学目标
通过本课程的理论教学和实践训练,使学生具备下列能力:
1.能够运用化学热力学和动力学、化学平衡的基本原理、近代物质结构理论、元素周期律和常见重要元素单质及化合物的基本知识,具有对一般无机物质的制备、稳定性和用途等问题进行理论分析的能力,初步分析和处理生产中化学反应的理论问题,理解化工生产基本原理与方法;
2.能够运用化学热力学、动力学、化学平衡以及氧化还原反应等基本原理,提出无机化学问题,能针对问题展开分析、研究,并较好地解决问题或给出合理结论。
三、课程目标与毕业要求的对应关系
课程目标(课程目标1)——毕业要求(1.工程知识)
指标点:1.1能将数学、自然科学、工程基础和专业知识运用到复杂化学工程问题的表述中。
课程目标(课程目标2)——毕业要求(4.研究)
指标点:4.1能够基于科学原理,通过文献研究或相关方法,调研和分析复杂化学工程问题的解决方案。
四、教学基本内容
第1章:化学反应中的质量关系和能量关系 (支撑课程目标1、2)
基本内容:
1 基本概念和术语:体系和环境,状态和状态函数,过程和途径,功和热量、热力学能、能量守恒
2 反应热与反应焓变
3 化学反应中常见的几种热效应
4 反应热的热力学计算
要求学生:掌握状态函数的特点。掌握焓与焓变及几种重要热效应的概念。掌握黑斯定律,并能用于进行热化学的有关计算。
第2章:化学反应的方向,速率和限度(支撑课程目标1、2)
基本内容:
1 化学反应速率的概念和表示方法
2 反应速率理论
3 影响化学反应速率的因素
4 化学反应的限度
5化学反应方向和限度的判断
6 化学平衡的移动
7 ※化学反应速率与化学平衡原理的综合应用
要求学生:用反应速率理论解释各种因素对反应速率的影响。了解化学平衡的概念。深刻理解平衡常数的意义。熟练掌握化学平衡的有关计算。熟悉ΔG与ΔH及ΔS的关系,并会应用吉布斯自由能变判断化学反应进行的方向。熟悉化学平衡移动的原理。
第3章:酸碱反应和沉淀反应(支撑课程目标1、2)
基本内容:
1 溶液中的单相离子平衡:弱电解质的解离反应,水的解离和溶液的酸碱性,盐类的水解。
2 溶液中的多相离子平衡:难溶电解质的溶解度和溶度积、沉淀反应、沉淀的溶解、沉淀的转化。
3 ※强电解质的电离
4 ※酸碱理论
要求学生:掌握弱电解质的解离平衡,解离常数,解离度及其有关计算,多元弱酸的解离平衡,二元弱酸中氢离子浓度及酸根离子浓度的计算。了解同离子效应,缓冲溶液的组成及缓冲原理,掌握缓冲溶液pH值的计算。理解盐类水解反应的本质,掌握各类盐的水解平衡及有关计算,影响盐类水解的因素。理解K0sp的意义,掌握溶度积规则及其应用。
第4章:氧化还原反应与应用电化学(支撑课程目标1、2)
基本内容:
1 氧化还原方程式的配平:氧化数法,离子—电子法。
2 电极电势:原电池、电极电势的产生、电极电势的测定、影响电极电势的因素、电极电势的应用。
3 氧化还原反应的方向和限度
4 电势图及其应用
要求学生:能运用标准电极电势判断氧化剂还原剂的相对强弱,氧化还原反应的方向和程度。掌握影响电极电势的因素,能熟练用能斯特方程计算和讨论离子浓度、溶液酸度对电极电势和氧化还原反应方向的影响。掌握元素标准电势图及其应用。
第5章:原子结构与元素周期性(支撑课程目标1)
基本内容:
1 波尔原子模型
2 量子力学原子模型
3 核外电子的分布
4 原子性质的周期性
要求学生:深刻理解原子结构与元素周期表的关系。了解电离能、电子亲合能、电负性等概念及其与原子结构的关系。
第6章:分子的结构与性质 (支撑课程目标1)
基本内容:
1 键参数
2 共价键
3 离子键及键型过渡
4 分子的几何构型:杂化轨道理论、※价层电子对互斥理论
5 分子轨道理论
6 分子间力和氢键
要求学生:了解分子轨道理论及其要点:分子轨道的形成,成键分子轨道和反键分子轨道,第二周期同核双原子分子轨道能级图,键级,顺磁性和反磁性。
第7章:固体的结构与性质(支撑课程目标1、2)
基本内容:
1 晶体及其内部结构
2 离子晶体
3 原子晶体和分子晶体
4 金属晶体
5 ※混合型晶体
6 离子极化
要求学生:理解离子极化的概念及其对化合物性质的影响。用于解释化工生产中化合物的稳定性问题
第8章:配合物的结构和性质(支撑课程目标1、2)
基本内容:
1 配合物的基本概念
2 配合物的化学键理论
3 配合物在水溶液中的稳定性
4 ※螯合物
5 ※配合物的应用
要求学生:掌握配位化合物价键理论的主要内容,并能用它解释配位化合物的有关性质。掌握配位化合物稳定常数的意义、各种表示方法及其相互关系,熟练地应用稳定常数进行有关的计算。
第9章:※氢 ※稀有气体
基本内容:
1 元素概述
2 氢
3 稀有气体
要求学生:※了解氢气的制备方法及重要性质,※了解各类氢化物的结构和性质。※了解希有气体的性质和用途。
第10章:碱金属和碱土金属元素(支撑课程目标1)
基本内容:
1 碱金属和碱土金属的性质
2 碱金属和碱土金属氢化物、氧化物、氢氧化物和盐类
要求学生:掌握碱金属和碱土金属元素的通性。掌握碱金属、碱土金属氧化物的类型、结构和性质,碱金属,碱土金属氢氧化物的溶解度和碱性。掌握盐类的溶解度、热稳定性等的递变规律。
第11章:卤素和氧族元素(支撑课程目标1)
基本内容:
1 卤族元素
卤素的通性
卤素单质
卤化氢和氢卤酸
※卤化物
卤素的含氧酸及其盐
2 氧族元素
氧族元素的通性
氧 臭氧 过氧化氢
硫及其重要化合物
要求学生:会用元素标准电势图分析卤素各氧化态的氧化还原稳定性。掌握化合物的制备方法,掌握用结构来解释化合物的主要性质及用途。
第12章:氮族、碳族和硼族元素(支撑课程目标1)
基本内容:
11 氮族元素
氮族元素的通性
氮及其重要化合物
※※磷及其重要化合物
砷、锑、铋及其重要化合物
※含砷废水的治理
2 碳族元素
※※碳族元素的通性
※※碳的重要化合物
※※硅及其重要化合物
锡、铅及其重要化合物
3 硼族元素
硼族元素的通性
硼的氢化物
硼酸及其盐
硼和硅的类似性 对角线关系
※※铝的重要化合物
※新型无机材料
要求学生:掌握氮族元素的通性。掌握氮的单质、氢化物、氧化物含氧酸及含氧酸盐的结构、性质和用途。
第13章: 过渡元素(一) (支撑课程目标1)
基本内容:
1 ※过渡元素的通性
2 ※钛及其重要化合物
3 ※钒的重要化合物
4 铬族元素
铬族元素通性
铬的重要化合物
※钼和钨的重要化合物
5 锰族元素
锰族元素通性
锰的重要化合物
6 铁系元素
铁系元素通性
铁、钴、镍的重要化合物
要求学生:※掌握过渡元素的通性:原子电子层结构,原子半径,多种氧化数,金属活泼性,配位性,水合离子的颜色,※顺磁性及催化性。
第14章: 过渡元素(二) (支撑课程目标1)
基本内容:
1 铜族元素
铜族元素的通性
铜的重要化合物
银的重要化合物
2 锌族元素
锌族元素的通性
锌的重要化合物
汞的重要化合物
3 ※※镧系元素和锕系元素
镧系元素的通性
镧系元素的重要化合物
稀土元素的分离
※锕系元素的通性
※镧系和锕系元素的用途
要求学生:掌握铜族元素的通性,铜、银的氧化物,氢氧化物及盐类的性质,铜(Ⅰ)与铜(Ⅱ)的相互转让,铜、银的配合物。掌握锌族元素的通性,锌、镉、汞的氧化物,氢氧化物及盐类的性质,汞(Ⅰ)与汞(Ⅱ)的相互转让,锌、镉、汞的配合物;了解镧系元素的通性:价电子层结构,氧化数,原子半径和离子半径。
五、建议教学进度
教学内容:化学反应中的质量关系和能量关系 讲授学时数:4
教学内容:化学反应的方向、速率和限度 讲授学时数:6
教学内容:酸碱反应和沉淀反应 讲授学时数:6
教学内容:氧化还原反应与应用电化学 讲授学时数:6
教学内容:原子结构与元素周期性 讲授学时数:6
教学内容:分子的结构与性质 讲授学时数:6
教学内容:固体的结构与性质 讲授学时数:6
教学内容:配合物的结构和性质 讲授学时数:6
教学内容:※氢 ※稀有气体 讲授学时数:0
教学内容:※※碱金属和碱土金属 讲授学时数:0
教学内容:卤素和氧族元素 讲授学时数:2
教学内容:氮族、碳族和硼族元素 讲授学时数:2
教学内容:过渡元素 讲授学时数:6
教学内容:※※镧系元素和锕系元素 讲授学时数:0
讲授学时数合计:56
注:※为自学为主的内容
六、教学方法
1.课堂教学为主要的教学方式,学习时以物质组成-结构-性质-用途为主线,抓住概念、基本理论、规律和分析方法;
2.通过习题巩固加深对所学理论的理解,并培养分析能力和运算能力;
3.通过实验验证巩固所学理论,训练实验技能,并培养严谨的科学作风;
4.通过各个学习环节,培养学生分析和解决问题的能力和创新精神。
七、考核方式
闭卷笔试
八、成绩评定方法
笔试成绩 60%,平时成绩 40%(含考勤,作业、课堂表现)
笔试相关试题占分比例60%:
其中课程目标1:40分,课程目标2:60分
平时作业相关内容占分比例40%:
其中课程目标1:40分,课程目标2:60分
课程分目标达成度评价方法
分目标达成度={0.6 × (分目标试题平均/分目标试题总分)+0.4× (分目标平时成绩)}/分目标总分)
九、教学参考书
参考书目:
1《无机化学》(第六版),大连理工大学无机化学教研室编,高等教育出版社,2018年9月;
2《无机化学》(上、下册,第三版),吉林大学、武汉大学、南开大学编,高等教育出版社,2015年6月;
3《无机化学》,张祖德编著,中国科学技术大学出版社,2014年10月;
4《无机化学》,刘又年编著,科学出版社,2013年8月;
5《无机化学》,周德凤,袁亚莉编著,华中科技大学出版社,2014年7月。
十、评分标准
课程目标1:能够运用化学热力学和动力学、化学平衡的基本原理、近代物质结构理论、元素周期律和常见重要元素单质及化合物的基本知识,具有对一般无机物质的制备、稳定性和用途等问题进行理论分析的能力,初步分析和处理生产中化学反应的理论问题,理解化工生产基本原理与方法。
评分标准:
90—100:优
掌握化学热力学和动力学、化学平衡的基本原理、近代物质结构理论、元素周期律和常见重要元素单质及化合物的基本知识,具有对一般无机物质的制备、稳定性和用途等问题进行理论分析的能力,能初步分析和处理生产中化学反应的理论问题,理解化工生产基本原理与方法。
80—89:良
较好地掌握化学热力学和动力学、化学平衡的基本原理、近代物质结构理论、元素周期律和常见重要元素单质及化合物的基本知识,具有一定的无机物质的制备、稳定性和用途等问题进行理论分析的能力,能初步分析和处理生产中化学反应的理论问题,理解化工生产基本原理与方法。
70—79:中
基本能掌握化学热力学和动力学、化学平衡的基本原理、近代物质结构理论、元素周期律和常见重要元素单质及化合物的基本知识,能初步分析和处理生产中化学反应的理论问题,理解化工生产基本原理与方法。
60—69:及格
基本能掌握化学热力学和动力学、化学平衡的基本原理、近代物质结构理论、元素周期律和常见重要元素单质及化合物的基本知识,能初步分析和处理生产中化学反应的理论问题,理解化工生产基本原理与方法,但分析欠准确
< 60:不及格
基本能掌握化学热力学和动力学、化学平衡的基本原理、近代物质结构理论、元素周期律和常见重要元素单质及化合物的基本知识,但不能运用所学知识来解释化工生产中化学反应热力学、动力学的变化。
课程目标2:能够运用化学热力学、动力学、化学平衡以及氧化还原反应等基本原理,提出无机化学问题,能针对问题展开分析、研究,并较好地解决问题或给出合理结论。
评分标准:
90—100:优
能够熟练运用化学热力学、动力学、化学平衡以及氧化还原反应等基本原理,提出无机化学问题,能针对问题展开分析、研究,并较好地解决问题或给出合理结论。
80—89:良
能运用化学热力学、动力学、化学平衡以及氧化还原反应等基本原理,提出无机化学问题,能针对问题展开分析、研究,并较好地解决问题或给出合理结论。
70—79:中
基本能运用化学热力学、动力学、化学平衡以及氧化还原反应等基本原理,提出无机化学问题,基本能针对问题展开分析、研究,并在一定程度上解决问题或给出合理结论。
60—69:及格
基本能运用化学热力学、动力学、化学平衡以及氧化还原反应等基本原理,提出无机化学问题,但在针对问题展开分析、研究、解决问题或给出合理结论的能力上欠准确。
< 60:不及格
基本能运用化学热力学、动力学、化学平衡以及氧化还原反应等基本原理,提出无机化学问题,但在缺乏针对问题展开分析、研究、解决问题或给出合理结论的能力。
《无机化学实验B》教学大纲
课程编号:0614002 课程类别:学科基础课 课程性质:必修
课程名称:无机化学实验B 学时/学分:24/1.5
英文名称:Experiment of Inorganic chemistry
考核方式:过程考核成绩占40%、集中考核成绩占60%
选用教材:华东理工大学无机化学教研组编,无机化学实验(第四版),高等教育出版社
先修课程:高中化学
适用专业:化学工程与工艺专业
一、课程简介
《无机化学实验》是以实验操作为主的基础课程。是以实验为手段来研究无机化学中的重要理论和典型元素及其化合物的变化以及相应仪器、装置、基本操作和有关原理、方法、数据处理的一门课程。是为学生掌握基本无机化学操作技能而开设的重要的实验课程,同时也是后继各实验课程的基础。
二、教学目标
通过本课程的理论教学和实践训练,使学生具备下列能力:
1.掌握重要元素及其重要化合物的主要性质、结构、制法和重要应用。能选用和搭建实验装置,能够采用正确的实验方法合成、分析和鉴定化学品。
三、课程目标与毕业要求的对应关系
课程目标(课程目标1)——毕业要求(4.研究)
指标点:4.3 能够根据实验方案,构建实验系统,采用科学的实验方法,安全地开展实验。
四、教学基本内容
实验一、 无机化学实验常识及仪器的认领、洗涤和干燥
要求学生:
1学习和掌握化学技术,培养动手观察和思维能力。
2掌握无机化学实验课的学习方法。
3了解常用仪器的认领、洗涤和干燥
实验二、气体常数的测定(支撑课程目标1)
要求学生:
1了解一种测定气体常数的方法,并掌握该方法的原理。
2掌握理想气体状态方程式和分压定律的应用。
3学习电子天平和气压计的使用方法。
实验三、硫酸铜的制备及结晶水的测定(支撑课程目标1)
要求学生:
1学习并掌握下述基本操作:(1)固体的加热溶解;(2)水浴蒸发浓缩;(3)热过滤;(4)结晶与重结晶。
2了解结晶水合物中结晶水含量的测定原理和方法。进一步熟悉分析天平的使用,学习研钵、干燥器等仪器的使用和沙浴加热、恒重等基本操作。
实验四、硫代硫酸钠的制备(支撑课程目标1)
要求学生:
1了解硫代硫酸钠的制备原理及方法;
2巩固蒸发浓缩、减压过滤、结晶等基本操作;
3学习产品中杂质成份的限量分析。
实验五、醋酸电离度和电离常数的测定(支撑课程目标1)
要求学生:
1测定醋酸的电离常数,加深对电离度和电离常数的理解;
2学习正确使用酸度计
实验六、从含碘废液中回收碘制取碘化钾(支撑课程目标1)
1查阅有关资料,设计含碘废液中碘含量的测定及制取碘化钾的实验方案;
2掌握产品纯度的鉴定方法。
实验七、聚合硫酸铁的制备及主要性能指标的测定(支撑课程目标1)
要求学生:
1了解掌握聚合硫酸铁的制备方法;
2进一步练习加热,溶解,等基本操作;
3掌握聚合硫酸铁各项主要性能指标的测定方法
实验八、由鸡蛋壳制备丙酸钙(支撑课程目标1)
要求学生:
1查阅有关资料,根据鸡蛋壳主要成分,制定出由鸡蛋壳制备丙酸钙的实验方案;
2对制得的丙酸钙进行钙含量的测定。
实验九、常见阳离子的分离及鉴定(支撑课程目标1)
要求学生:
1运用所学的元素及其化合物的基本性质进行常见物质的鉴定或鉴别。
2 进一步巩固常见阳离子重要反应的基本知识。
实验十、碳酸钙纳米粒子的制备与检测(支撑课程目标1)
要求学生:
1查阅相关文献,了解化学学科前沿知识;
2了解碳酸钙纳米粒子的制备与检测方法。
实验十一、印刷电路腐蚀废液回收铜和氯化亚铁(支撑课程目标1)
要求学生:
1.运用所学知识设计实验方案
2.学习工业废液的治理方法
五、建议教学进度
教学内容:无机化学实验常识及仪器的认领、洗涤和干燥 讲授学时数:2
教学内容:气体常数的测定 讲授学时数:4
教学内容:硫酸铜的制备及结晶水的测定 讲授学时数:6
教学内容:硫代硫酸钠的制备 讲授学时数:4 选做
教学内容:醋酸电离度和电离常数的测定 讲授学时数:4
教学内容:从含碘废液中回收碘制取碘化钾 讲授学时数:4 选做
教学内容:聚合硫酸铁的制备及主要性能指标的测定 讲授学时数:4
教学内容:由鸡蛋壳制备丙酸钙 讲授学时数:4 选做
教学内容:常见阳离子的分离及鉴定讲授学时数:4
教学内容:碳酸钙纳米粒子的制备与检测 讲授学时数:6 选做
教学内容:印刷电路腐蚀废液回收铜和氯化亚铁 讲授学时数:6 选做
讲授学时数合计:24
六、教学方法
1在学生提出正确实验方案的基础上,阐述基本原理,介绍实验要求及注意事项;
2以学生自主训练为主,培养学生实验技能及分析、解决问题的办法。
七、考核方式
考查
八、成绩评定方法
课程目标1:笔试成绩 60%,平时成绩 40%(含考勤,作业、课堂表现)
笔试相关试题占分比例60%:
平时实验、实验报告相关内容占分比例40%:
其中课程目标1:40分,课程目标2:60分
课程分目标达成度评价方法
分目标达成度={0.6 × (分目标试题平均/分目标试题总分)+0.4× (分目标平时成绩)}/分目标总分)
九、教学参考书
1 华东理工大学无机化学教研组编,无机化学实验(第四版),高等教育出版社,2007
2 徐功烨,蔡作乾主编.大学化学实验(第二版).北京:清华大学出版社,1997
3 王秋长等编.基础化学实验. 北京:科学出版社,2003
4 大连理工大学无机化学教研室编,无机化学实验,高等教育出版社,1995
5 中山大学等校编,无机化学实验,高等教育出版社,1995
6 北京师范大学无机化学教研室编.无机化学实验(第三版).北京:高等教育出版社,2002
十、评分标准
(一)课程目标:
掌握重要元素及其重要化合物的主要性质、结构、制法和重要应用。能选用和搭建实验装置,能够采用正确的实验方法合成、分析和鉴定化学品。
(二)评分标准:
90—100:优
掌握重要元素及其重要化合物的主要性质、结构、制法和重要应用。能选用和搭建实验装置,能够采用正确的实验方法合成、分析和鉴定化学品。
80—89:良
掌握重要元素及其重要化合物的主要性质、结构、制法和重要应用。能选用和搭建实验装置,能较好地采用正确的实验方法合成、分析和鉴定化学品。
70—79:中
掌握重要元素及其重要化合物的主要性质、结构、制法和重要应用。能选用和搭建实验装置,基本能采用正确的实验方法合成、分析和鉴定化学品。
60—69:及格
掌握重要元素及其重要化合物的主要性质、结构、制法和重要应用。选用和搭建实验装置较正确,合成、分析和鉴定化学品方法欠准确。
< 60:不及格
对重要元素及其重要化合物的主要性质、结构、制法和重要应用方面掌握情况一般。大部分情况下不能正确选用和搭建实验装置,合成、分析和鉴定化学品方法欠准确。