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热力学在无机化学四大平衡教学中的应用,《无机及分析化学》课程教学大纲

发布日期:2021-09-21 10:21:13 作者: 点击:
《无机及分析化学》课程教学大纲

课程名称:无机及分析化学                   课程类别:必修课

适用专业:生态学                           考核方式:考试

总学时、学分:48学时   3学分               其中实验学时:    0    学时

一、    教学目的

本课程的目的是要求学生掌握元素周期律、物质结构理论基本知识、化学热力学、化学反应速率、化学平衡、酸碱平衡、沉淀平衡、配位平衡、氧化还原反应等基本理论。并在上述理论的指导下,理解掌握溶液中四大平衡的相互关系和有关计算。重点掌握平衡的原理、溶液中的各种化学平衡及其在分析化学中的应用,使学生建立准确的“量”的概念和掌握鉴定物质的化学结构和化学成分以及测定有关成分含量的化学分析方法及方法的原理。通过分析化学理论和实验学习,培养学生实事求是的科学态度和严谨、细致的工作作风,为后继课程的学习和将来参加社会实践打下良好基础。在完成该课程的学习之后,要求学生在掌握了无机分析化学基本原理的前提下,可以根据样品性质、分析对象,正确设计分析方案,精确测定组分含量,准确报告分析结果,培养学生分析问题和解决问题的能力,具备初步的实验技能。能够运用所学知识解决生产生活中的实际问题,能将化学知识与专业实际相结合。

二、教学要求

1、注意讲清本课程中的基本概念和基本理论,在保持课程的科学性及系统性的基础上,应突出重点、难点,并努力反映本学科的新成就。

2、因学时有限,内容较多,有一部分内容要求学生自学。采用由教师提示,学生课后自学并提出问题,老师课后解答的方式。

3、必要时对重点章节,可在讲授基础上,引导学生查阅资料,并进行课后学习兴趣小组讨论,写出读书报告,以培养学生综合分析问题的能力。

4、教学过程中要充分利用微视频、直观教具、录像和计算机辅助教学软件、多媒体教学辅助设备。

三、课程

高中化学

四、教学重、难点

课程教学重点是化学热力学基本概念及其应用,化学平衡原理,化学反应速率,酸碱平衡,氧化还原反应,原子结构,分子结构,配合物的组成、结构及价键理论,酸碱滴定分析法、氧化还原滴定分析法、配位滴定法、比色法和分光光度法。

课程教学难点是化学热力学三大定律,原子结构,分子结构,滴定分析法。

五、教学方法与教学手段

教师要运用启发式教学方法,注重在教学中实践“以学生为主体,以教师为主导”的素质教育指导思想,充分运用多媒体教学、网络教学等多元化、全方位的教学手段,努力提高教学质量。

六、课程教学内容

第一章  气体和溶液(2学时)

1.            教学内容:

(1) 掌握理想气体状态方程及其应用;

(2) 掌握道尔顿分压定律及其应用;

(3) 理解难挥发非电解质稀溶液的依数性及其应用。

2.重、难点提示:

(1) 重点是理想气体方程式的应用;道尔顿分压定律的概念和计算;溶液蒸气压下降的原因及依数性计算公式。

(2) 难点是道尔顿分压定律的概念和计算;引起稀溶液依数性的原因。

第二章  化学热力学初步(4学时)

1. 教学内容:

(1)    了解热力学能、焓、熵和吉布斯自由能等状态函数的概念;

(2)    理解热力学第一定律、第二定律和第三定律的基本内容;

(3)    掌握化学反应的标准摩尔焓变的各种计算方法;

(4)    掌握化学反应的标准摩尔熵变和标准摩尔吉布斯自由能的计算方法;

(5)    会用DG判断学反应方向,并了解温度对DG的影响;

(6)    理解范托夫等温方程,了解压力和浓度对DG的影响。

2.重、难点提示:

(1) 重点是热力学能、状态函数的性质;焓和焓变;自由能和自由能变;反应热和自由能变的含义及其计算;自发性判据。

(2) 难点是焓、熵、吉布斯自由能的概念;利用吉布斯自由能判断过程的自发性。

第三章  化学平衡和化学反应速率(4学时)

1. 教学内容:

(1) 了解化学平衡的特征;掌握标准平衡常数和标准吉布斯自由能变之间的关系;

(2) 能写出不同类型反应的标准平衡常数表达式,并能应用标准平衡常数进行有关化学平衡的计算;

(3) 能运用多重平衡规则求标准平衡常数。了解温度对标准平衡常数的影响;

(4) 掌握化学平衡移动的定性判据;

(5) 了解化学反应速率的概念及其表示法;

(6) 掌握质量作用定律,会确定非基元反应的速率方程;

(7) 了解温度对反应速率影响的阿累尼乌斯经验式。

2. 重、难点提示:

(1) 重点是化学反应的标准平衡常数和应用;化学平衡移动的规律;速率的表示方法;浓度、温度对化学反应速率的影响及浓度、温度对化学反应速率影响的定量关系;质量作用定律,阿仑尼乌斯方程及其应用。

(2) 难点是速率方程的表示方法。质量作用定律,阿仑尼乌斯方程的应用。

第四章  定量分析化学概论、定量分析的误差和分析结果的数据处理(3学时)

1. 教学内容:

(1) 了解分析化学的任务和作用;

(2) 了解定量分析方法的分类;

(3) 了解定量分析的过程和分析结果的表示方法;

(4) 理解有效数字的意义,掌握它的运算规则;

(5) 了解定量分析误差的产生及其各种表示方法;

(6) 了解提高分析结果准确度的方法;

(7) 学习、掌握分析结果有限实验数据的处理方法。

2. 重、难点提示:

(1) 重点是定量分析方法的分类,定量分析的过程和分析结果的表示方法。有效数字的意义及运算规则;定量分析误差的产生及表示方法;分析结果的数据处理与报告。

(2) 难点是定量分析的过程和分析结果的表示方法;有效数字的运算规则;分析结果的数据处理与报告。

第五章  酸碱平衡和酸碱滴定法(8学时)

1. 教学内容:

(1) 了解近代酸碱理论(重点是酸碱质子论)的基本概念;

(2) 掌握一元弱酸、弱碱的解离平衡和多元弱酸、弱碱分级解离平衡的计算;

(3) 理解同离子效应和盐效应对解离平衡的影响;

(4) 了解缓冲溶液原理及缓冲溶液的组成和性质,掌握缓冲溶液pH的计算,并能配制一定pH的缓冲溶液;

(5) 了解滴定分析中的基本概念,标准溶液、化学计量点、指示剂、滴定终点、滴定误差;

(6) 了解滴定分析过程和方法分类;

(7) 了解滴定分析法对化学反应的基本要求和滴定方式;

(8) 了解滴定分析的标准溶液及基准物,滴定分析的计算;

(9) 了解酸碱指示剂的变色原理、指示剂的变色点、变色范围;

(10) 掌握强碱(酸)滴定一元酸(碱)的原理,滴定曲线的概念,影响滴定突跃的因素,化学计量点pH值及突跃范围的计算,指示剂的选择;

(11) 掌握酸碱标准溶液的配制及标定;

(12) 了解酸碱滴定法的某些具体应用,掌握混合碱的分析方法。

2. 重、难点提示:

(1) 重点是解离平衡原理;酸碱质子理论。缓冲溶液pH的计算以及一定pH缓冲溶液的配制。酸碱滴定曲线与滴定条件。

(2) 难点是缓冲溶液pH的计算以及一定pH缓冲溶液的配制。滴定分析结果的计算方法,指示剂的选择,混合碱的滴定。

第六章  沉淀溶解平衡和沉淀滴定法(4学时)

1. 教学内容:

(1) 理解难溶电解质沉淀溶解平衡的特点,会运用溶度积规则判断沉淀溶解平衡的移动及有关计算。

(2) 掌握沉淀滴定法的基本原理。

(3) 了解沉淀滴定法的实际应用。

2. 重、难点提示:

(1) 重点是溶度积常数的意义,溶度积规则。沉淀溶解平衡的移动以及有关计算。沉淀滴定法的终点检测。

(2) 难点是沉淀溶解平衡的移动以及有关计算。

第七章  氧化还原反应和氧化还原滴定法(8学时)

1. 教学内容:

(1) 掌握氧化还原反应的基本概念及离子电子法配平氧化还原反应方程式;

(2) 掌握原电池的组成,电极反应,电池符号;理解电极电势的概念;

(3) 熟练的运用Nernst方程式进行计算;

(4) 了解原电池电动势Eθ与电池反应DGθ的关系,标准电动势与氧化还原反应标准平衡常数K的关系;

(5) 掌握电极电势在有关方面的应用;

(6) 掌握氧化还原滴定的基本原理;

(7) 了解条件电极电势的概念,条件平衡常数的概念,氧化还原滴定对条件电极电势差值的要求;

(8) 了解氧化还原滴定曲线的计算方法;

(9) 了解常用的氧化还原指示剂的变色范围;

(10) 了解氧化还原滴定法,高锰酸钾法、碘量法和重铬酸钾法的应用。

2. 重、难点提示:

(1) 重点是氧化数的概念、离子电子法配平氧化还原反应方程式;原电池的组成和电池符号;Nernst方程的应用;电极电势的应用。滴定分析的定量计算,基准物质;氧化还原滴定曲线与滴定条件。

(2) 难点是Nernst方程的应用,电极电势的应用。滴定分析结果的计算方法,指示剂的选择,氧化还原滴定法的分类和应用。

第八章  原子结构(3学时)

1. 教学内容:

(1) 了解核外电子运动的特性——波粒二象性、量子化、波函数ψ与原子轨道,原子轨道和电子云角度分布图和径向分布图;

(2) 掌握四个量子数的物理意义,相互关系及合理组合;

(3) 掌握核外电子排布的原理,能熟练写出一般元素原子核外电子排布式。

2. 重、难点提示:

(1) 重点是四个量子数;核外电子的排布。

(2) 难点是核外电子运动状态的描述;电子排布的特例。

第九章  分子结构(3学时)

1. 教学内容:

(1) 了解离子键理论的基本要点;

(2) 掌握价键理论和共价健的特征;

(3) 能用杂化轨道理论来解释一般分子的构型;

(4) 了解分子间力、氢键及其对物质物理性质的影响。

2. 重、难点提示:

(1) 重点是杂化轨道理论及其应用;分子间作用力和氢键。

(2) 难点是杂化轨道理论和分子空间构型。

 

第十章  配位化合物和配位滴定法(6学时)

1. 教学内容:

(1) 掌握配位化合物的组成、定义和命名;

(2) 了解配合物的类型;

(3) 理解配合物价键理论的要点,利用价键理论解释离子的空间构型;

(4) 掌握配位滴定的基本原理;

(5) 了解配位滴定曲线,准确滴定的条件,酸效应曲线和配位滴定中酸度的控制;

(6) 了解常用的配位滴定指示剂的变色范围;

(7) 了解配位滴定的方式和某些具体应用。

2. 重、难点提示:

(1) 重点是配合物的命名和基本特点;价键理论。配位滴定的基本原理;配位滴定曲线与滴定条件。

(2) 难点是价键理论中内、外轨及高、低自旋等概念。配位滴定的基本原理。

第十一章  比色法和分光光度法(3学时)

1. 教学内容:

(1) 了解光度分析法的基本概念及其特点;

(2) 掌握光的吸收定律及其适用范围;

(3) 了解比色法和分光光度法及其仪器;

(4) 了解分光光度法仪器测量误差及其消除;

(5) 了解分光光度法的某些应用。

2. 重、难点提示:

(1) 重点是朗伯-比尔定律的意义和应用;单一组分的分析,测量误差和测定条件的选择。

(2) 难点是偏离朗伯-比尔定律的原因,光度计的读数误差。

七、学时分配

章目

教学内容

教学环节

理论教学学时

实验教学学时

气体和溶液

2

 

化学热力学初步

4

 

化学平衡和化学反应速率

4

 

定量分析化学概论,定量分析的误差和分析结果的数据处理

3

 

酸碱平衡和酸碱滴定法

8

 

沉淀溶解平衡和沉淀滴定法

4

 

氧化还原反应和氧化还原滴定法

8

 

原子结构

3

 

分子结构

3

 

配位化合物和配位滴定法

6

 

十一

比色法和分光光度法

3

 

总计

 

48

 

八、课程考核方式

1.考核方式:

笔试;闭卷

2.成绩构成

平时成绩 + 考试成绩

九、选用教材和参考书目

[1] 《无机及分析化学》(第四版),南京大学编,高等教育出版社,2006;

[2] 《无机化学》(第四版),武汉大学, 高等教育出版社,2003;

[3]  大学化学(上,下),傅献彩主编,高等教育出版社,1999;

[4]  无机化学(上,下),庞锡涛主编,高等教育出版社,1995;

[5]  基础化学,李宝山主编,科学出版社,2003.