《無機化學(xué)》教學(xué)大綱

第頁《無機化學(xué)》教學(xué)大綱課程編號：11140071英文名稱：InorganicChemistry學(xué)分：3學(xué)時：48課程類別：專業(yè)基礎(chǔ)課授課對象：輕化工程專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：化學(xué)化工學(xué)院學(xué)院無機材料學(xué)科修讀學(xué)期：第1學(xué)期一、教學(xué)任務(wù)《無機化學(xué)》是綜合性大學(xué)化學(xué)和近化學(xué)專業(yè)學(xué)生的第一門化學(xué)基礎(chǔ)課。它的任務(wù)是給初次步入化學(xué)科學(xué)殿堂的學(xué)生開設(shè)的啟蒙概論課，向?qū)W生介紹化學(xué)科學(xué)在自然科學(xué)中的地位和作用，要求學(xué)生熟悉和掌握基本的化學(xué)概念和化學(xué)基礎(chǔ)理論知識，培養(yǎng)正確的學(xué)習(xí)方法和科學(xué)思維能力，以及分析問題和解決問題的能力，尤其是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)獵取知識和自學(xué)的能力，同時培養(yǎng)學(xué)生樹立嚴(yán)格的“量”的概念，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的科研素養(yǎng)，為后繼相關(guān)課程如有機化學(xué)、物理化學(xué)等的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，對學(xué)生學(xué)習(xí)起承前啟后的作用。二、教學(xué)目標(biāo)1．專業(yè)知識方面：掌握周期律、物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論基本知識、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、氧化還原和沉淀溶解等基本理論。2．專業(yè)能力方面：培養(yǎng)學(xué)生獨立進行化學(xué)計算、自學(xué)和利用參考資料等方面的能力。強化學(xué)生的專業(yè)思想，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。3．綜合能力方面：不但掌握無機化學(xué)的基本內(nèi)容，又適當(dāng)了解現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展特點，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的能動性，提高學(xué)生科學(xué)創(chuàng)新的興趣。三、教學(xué)內(nèi)容（一）熱化學(xué)1．教學(xué)內(nèi)容（1）熱力學(xué)第基本概念：系統(tǒng)和環(huán)境，狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)，過程和過程變量，熱和功；熱力學(xué)能和焓；相；化學(xué)反應(yīng)計量式和反應(yīng)進度。（2）：熱力學(xué)第一定律化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)（恒容過程和恒壓過程）；蓋斯定律，熱化學(xué)方程式；生成焓與標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓；標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓，化學(xué)反應(yīng)熱的有關(guān)計算。2．教學(xué)要求（1）掌握焓和焓變的概念，狀態(tài)函數(shù)的概念。（2）掌握蓋斯定律、并學(xué)會利用熱力學(xué)函數(shù)表計算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下化學(xué)反應(yīng)的焓變。3．教學(xué)重點和難點重點：焓、及其變化的概念及有關(guān)計算，蓋斯定律。難點：化學(xué)反應(yīng)熱的有關(guān)計算。（二）化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)1．教學(xué)內(nèi)容（1）反應(yīng)速率概念。（2）化學(xué)反應(yīng)速率理論簡介：活化能，碰撞理論，過渡狀態(tài)理論。（3）化學(xué)反應(yīng)速率方程；由實驗確定速率方程的簡單方法；一級反應(yīng)的濃度與時間的定量關(guān)系。（4）溫度對反應(yīng)速率的影響：Arrhenius經(jīng)驗公式，表觀活化能；Arrhenius方程式的應(yīng)用。2．教學(xué)要求（1）掌握反應(yīng)速率的意義及速率方程表達式。（2）理解碰撞理論、過渡態(tài)活化絡(luò)合物理論。（3）熟悉實驗活化能及速率常數(shù)的計算。（4）理解對化學(xué)反應(yīng)速率、基元反應(yīng)、復(fù)雜反應(yīng)、反應(yīng)級數(shù)、反應(yīng)分子數(shù)、活化能等概念；熟悉一級反應(yīng)的半衰期計算，了解零級、二級、三級反應(yīng)；能運用質(zhì)量作用定律對基元反應(yīng)的反應(yīng)速率進行有關(guān)的計算；能利用Arrhenius經(jīng)驗公式進行有關(guān)的計算。（5）掌握濃度、溫度、催化劑對反應(yīng)速率的影響。根據(jù)Arrhenius經(jīng)驗公式求算反應(yīng)的活化能及不同溫度下的速率常數(shù)。3．教學(xué)重點和難點重點：基元反應(yīng)、復(fù)雜反應(yīng)、反應(yīng)級數(shù)、反應(yīng)分子數(shù)的概念，濃度、溫度及催化劑對反應(yīng)速度的影響。難點：一級反應(yīng)的半衰期計算，反應(yīng)歷程。（三）化學(xué)平衡熵和Gibbs函數(shù)1．教學(xué)內(nèi)容（1）化學(xué)反應(yīng)的可逆性和化學(xué)平衡。（2）平衡常數(shù)：經(jīng)驗平衡常數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，平衡常數(shù)與化學(xué)反應(yīng)的程度，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與化學(xué)反應(yīng)的方向。（3）化學(xué)平衡的移動：濃度、壓強、溫度對化學(xué)平衡的影響。（4）自發(fā)變化和熵；熱力學(xué)第三定律和標(biāo)準(zhǔn)熵；化學(xué)反應(yīng)熵變和熱力學(xué)第二定律。（5）標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成Gibbs函數(shù)；Gibbs函數(shù)與化學(xué)平衡；vanHoff方程。2．教學(xué)要求（1）理解平衡常數(shù)K?的意義及其與吉布斯自由能（ΔrGm?）的關(guān)系，ΔrGm?＝－RTlnK?，利用公式計算平衡常數(shù)K?或ΔrGm?。（2）掌握化學(xué)反應(yīng)等溫式，Van’tHoff方程ΔrG＝ΔrGm?＋RTlnQ的意義及其相關(guān)的計算與應(yīng)用。利用函數(shù)ΔrGm?或ΔrGm判斷標(biāo)準(zhǔn)態(tài)及非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下化學(xué)反應(yīng)的方向性。（3）掌握Q/K?作為過程判據(jù)的方法。（4）掌握溫度、壓力、濃度、催化劑對化學(xué)平衡移動的影響以及平衡移動原理，能夠根據(jù)條件的變化判斷化學(xué)反應(yīng)的移動。（5）初步掌握利用吉布斯—赫姆霍茲公式的計算、理解⊿G、⊿H、⊿S之間的關(guān)系；學(xué)會估算熱力學(xué)分解溫度和反應(yīng)溫度等。3．教學(xué)重點和難點重點：平衡常數(shù)K?與吉布斯自由能（ΔrGm?）的關(guān)系及相關(guān)計算，Van’tHoff方程ΔrGm＝ΔrGm?＋RTlnQ的應(yīng)用。難點：化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)，化學(xué)平衡的移動。熵、自由能的概念、⊿G、⊿H、⊿S的運用及計算。（四）酸堿平衡1．教學(xué)內(nèi)容（1）弱酸、弱堿的解離平衡：一元弱酸、弱堿的解離平衡；水的離子積和溶液的pH值；多元弱酸解離平衡；緩沖溶液。（2）鹽的水解：弱酸強堿鹽、強酸弱堿鹽、弱酸弱堿鹽、弱酸酸式鹽的水解；影響鹽水解的因素。（3）酸堿理論簡介。2．教學(xué)要求（1）了解酸堿質(zhì)子理論理論和酸堿電子理論。（2）理解影響鹽水解的因素及沉淀-溶解平衡的移動。（3）掌握弱酸、弱堿的解離平衡，水的離子積和溶液的pH值的計算；掌握弱酸強堿鹽、強酸弱堿鹽、弱酸弱堿鹽、弱酸酸式鹽溶液pH值的計算。3．教學(xué)重點和難點重點：弱酸、弱堿的解離平衡，水的離子積和溶液pH值的計算；弱酸強堿鹽、強酸弱堿鹽、弱酸弱堿鹽、弱酸酸式鹽溶液pH值的計算。難點：緩沖溶液，鹽的水解，同離子效應(yīng)。（五）難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡1．教學(xué)內(nèi)容（1）溶度積原理和溶解度以及溶度積和溶解度之間的關(guān)系。（2）沉淀的生成和溶解：溶度積規(guī)則，同離子效應(yīng)及鹽效應(yīng)。（3）難溶電解質(zhì)的沉淀-溶解平衡及其移動：酸度對沉淀平衡的影響；配合物的形成對溶解度的影響。（4）兩種沉淀之間的平衡：分步沉淀，沉淀的轉(zhuǎn)化。（5）溶度積規(guī)則相關(guān)計算。2．教學(xué)要求（1）掌握溶度積原理（2）熟悉難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡移動（3）了解同離子效應(yīng)及鹽效應(yīng)（4）掌握難溶強電解質(zhì)的溶度積規(guī)則及有關(guān)計算；熟悉同離子效應(yīng)、鹽效應(yīng)及沉淀的轉(zhuǎn)化和分步沉淀。3．教學(xué)重點和難點溶度積原理沉淀的溶解，沉淀的轉(zhuǎn)化，分步沉淀。（六）氧化還原反應(yīng)1．教學(xué)內(nèi)容（1）基本概念：化合價和氧化數(shù)，氧化還原反應(yīng)特征，氧化劑和還原劑，氧化還原電對。（2）氧化還原反應(yīng)方程式的配平。（3）電極電勢：原電池的概念，原電池的表達形式，電極電勢(標(biāo)準(zhǔn)電極電勢及非標(biāo)準(zhǔn)電極電勢)；電池電動勢和化學(xué)反應(yīng)吉布斯自由能的關(guān)系；影響電極電勢的因素；Nernst方程；電極電勢的應(yīng)用。（4）電極電勢及其應(yīng)用。2．教學(xué)要求（1）掌握氧化還原反應(yīng)的基本概念，熟悉氧化還原方程式的配平。（2）熟練應(yīng)用電極電勢討論元素不同氧化態(tài)下的氧化還原性的強弱。（3）熟練判斷氧化還原反應(yīng)的方向及平衡常數(shù)的計算。（4）掌握原電池的表達方式；重點掌握能斯特（Nernst）方程式及其應(yīng)用，熟練進行有關(guān)計算。（5）通過計算來判斷非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氧化還原反應(yīng)的方向，利用元素電位圖來判斷元素價態(tài)的穩(wěn)定性。3．教學(xué)重點和難點重點：氧化還原反應(yīng)的基本概念，電極電勢，電池電動勢，能斯特（Nernst）方程式及其應(yīng)用。難點：氧化還原方程式的配平，元素不同氧化態(tài)下的氧化還原性強弱的判斷，非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氧化還原反應(yīng)方向的判斷，元素電位圖。（七）原子結(jié)構(gòu)1．教學(xué)內(nèi)容（1）氫原子（單電子原子或離子）光譜；能級的概念；量子化的概念。（2）原子核外電子運動狀態(tài)的近代描述：微觀粒子的波粒二象性；測不準(zhǔn)原理；薛定諤方程；波函數(shù)和原子軌道；電子云的角度分布圖；四個量子數(shù)。（3）核外電子排布和元素周期系：多電子原子的能級；核外電子排布規(guī)則（能量最低原理，泡利不相容原理，洪特規(guī)則）；近似能級圖；原子的電子層結(jié)構(gòu)及分區(qū)；原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系。（4）元素基本性質(zhì)的周期性：原子半徑；電離能；電子親和能；電負性。2．教學(xué)要求（1）從氫原子光譜了解能級的概念；了解原子核外電子運動的近代概念；掌握四個量子數(shù)對核外電子運動狀態(tài)的描述。（2）熟悉s、p、d原子軌道和電子云的形狀和伸展方向。（3）掌握周期系內(nèi)各元素原子的核外電子層結(jié)構(gòu)的特征，電子排布規(guī)律，并結(jié)合原子序數(shù)，熟悉元素性質(zhì)周期性變化規(guī)律。3．教學(xué)重點和難點重點：s、p、d原子軌道，四個量子數(shù)與核外電子運動狀態(tài)，核外電子排布規(guī)律及價電子層結(jié)構(gòu)特征。難點：波函數(shù)和原子軌道，四個量子數(shù)的含義及關(guān)系，多電子原子能級圖，能級交錯，屏蔽效應(yīng)與有效核電荷，電離能，電子親和能，電負性。（八）分子結(jié)構(gòu)1．教學(xué)內(nèi)容（1）離子鍵理論：離子鍵的形成，離子鍵的特點，離子特征，離子晶體。（2）價鍵理論：共價鍵的本質(zhì)，共價鍵的飽和性和方向性，原子軌道的重疊。（3）雜化軌道理論：雜化軌道概念、類型、要點，雜化與不等性雜化。（4）分子晶體、離子晶體和原子晶體。（5）分子間作用力：極性分子和非極性分子，分子間力，氫鍵。2．教學(xué)要求（1）理解并掌握共價鍵的飽和性和方向性及σ鍵和π鍵的區(qū)別。（2）掌握雜化軌道理論的要點，并說明一些分子的構(gòu)型。（3）掌握分子間力（取向力、誘導(dǎo)力、色散力、范德華力）及氫鍵的要領(lǐng)并解釋物質(zhì)的性質(zhì)。（4）理解離子晶體、原子晶體、分子晶體和金屬晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。3．教學(xué)重點和難點重點：離子鍵特征，共價鍵的本質(zhì)，共價鍵的飽和性和方向性，雜化軌道類型，分子間力。難點：軌道雜化概念，σ鍵和π鍵特征，成鍵與反鍵軌道。（九）配位化合物1．教學(xué)內(nèi)容（1）配位化合物的基本概念：配合物的定義、組成、命名、類型。（2）配合物的結(jié)構(gòu)理論：價鍵理論、晶體場理論。（3）配合物的空間構(gòu)型和磁性。（4）配位化合物的穩(wěn)定性及配合物的穩(wěn)定常數(shù)，影響配位化合物的穩(wěn)定性的因素，配位平衡的移動。2．教學(xué)要求（1）掌握配合物的基本概念（定義、組成、分類、命名及配位鍵的本質(zhì)）。（2）掌握配合物的幾何構(gòu)型與中心原子所采取的雜化軌道類型的關(guān)系，中心原子價電子排布與配離子穩(wěn)定性、磁性的關(guān)系，能夠解釋一些實例。（3）掌握配合物晶體場理論的基本要點，d電子分布與配位場強弱和高、低自旋的關(guān)系。（4）能夠推測配合物的穩(wěn)定性、磁性，利用d-d躍遷解釋配合物顏色。（5）掌握配合物的穩(wěn)定性及穩(wěn)定常數(shù)，影響配位化合物的穩(wěn)定性的因素，了解配位平衡的移動及相關(guān)計算。3．教學(xué)重點和難點內(nèi)軌型、外軌型配合物與中心原子的雜化軌道；晶體場理論，不同配體場中d軌道的分裂，分裂能，強場和弱場與高自旋和低自旋，八面體場中d電子組態(tài)與晶體場穩(wěn)定化能（CFSE），配合物磁性，配位平衡的移動及相關(guān)計算。四、學(xué)時分配總學(xué)時48學(xué)時，其中理論48學(xué)時，實踐0學(xué)時.建議自主學(xué)習(xí)10小時。學(xué)時分配如下：教學(xué)內(nèi)容理論學(xué)時實踐學(xué)時合計熱化學(xué)404化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)404化學(xué)平衡熵和Gibbs函數(shù)606酸堿平衡606沉淀溶解平衡404氧化還原反應(yīng)電化學(xué)基礎(chǔ)606原子結(jié)構(gòu)606分子結(jié)構(gòu)606配位化合物606合計48048自主學(xué)習(xí)內(nèi)容建議時間原子結(jié)構(gòu)、電子云、幾率密度3內(nèi)軌型、外軌型配合物3價層電子對互斥理論、分子軌道理論4合計10五、學(xué)業(yè)評價和課程考核學(xué)業(yè)評價和課程考核采用過程性和結(jié)果性相結(jié)合的方式，過程性的方式包括作業(yè)、討論、課內(nèi)測試、小論文等；結(jié)果性的方式包括期末考核、綜合大作業(yè)、小論文等。本課程的考核方式是閉卷。筆試(80%~70%)，平時成績(20%~30%)，平時成績包括課堂獨立作業(yè)、平時作業(yè)、小論文、課堂提問及學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度等。六、教學(xué)反饋教學(xué)反饋采用書面反饋和單獨反饋相結(jié)合。其中書面反饋指每次作業(yè)后在作業(yè)本上針對每人作業(yè)情況的反饋；單獨反饋為對個人提出的問題進行反饋。書面反饋每章一次，單獨反饋根據(jù)學(xué)生需要而定，次數(shù)不限。七、教材與參考書教材：大連理工大學(xué)無機化學(xué)教研組（編）．無機化學(xué)（第五版）．北京：高等教育出版社．2006年參考書：[1]傅獻彩