大连理工大学

无机化学(上)

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课程概述

    1978年,大连理工大学无机化学教研室编写的《无机化学》(高教版)问世,它是国内首部工科无机化学教材;1982年,《无机化学》(第二版)出版,并于1988年获国家教委优秀教材一等奖;1991年,《无机化学》(第三版)出版 于1998年获教育部科技进步一等奖;2001年,面向21世纪课程教材、普通高等教育“九五”国家级重点教材《无机化学》(第四版)出版;2006年,《无机化学》(第五版)出版,获评“十五”国家级规划教材,百门精品课程教材,首批“十二五”国家级规划教材。


    无机化学慕课是以《无机化学》(第五版)教材为蓝本设计,包括两门独立课程,其中无机化学(上)慕课设计学时为48学时,讲授教材中前十一章内容,包括“化学反应原理”和“物质结构基础”。无机化学(下)慕课设计学时为24学时,主要讲授元素化学部分内容,预计将于2017年3月首次开课。


    无机化学慕课作为大连理工大学“大一化学”在线开放课程群的最后一门开课的课程,即将于10月9日正式上线。


    


证书要求

课程的总成绩为100分,其中章节测试占比25%,课后作业占比15%,论坛占比10%,期末考试占比50%。

总分达到60分至79分为合格,80分至100分为优秀,颁发相应免费证书,也可以申请付费认证证书。

预备知识

具有高中基础

授课大纲

一、     课程说明

本课程是高等工业学校化学工程与工艺、应用化学、高分子材料工程、制药工程、无机非金属材料工程类专业的第一门化学技术基础课。它是培养上述各类专业工程技术人才的整体知识结构及能力结构的重要组成部分,同时也是后继化学课程的基础。本课程的教学内容在强化基本概念、基础理论的同时拓展知识范畴,充分反映科学发展的新成果,注重培养学生分析问题、解决问题的能力,激发学生学习化学的兴趣和求知欲。

二、     课程目标

1.学习无机化学基础知识和基本理论,掌握化学热力学、化学动力学、物质结构的基础知识,具有运用化学的基础理论和技术手段分析、决实际问题的能力;

2.掌握常见元素单质和化合物的性质,能够利用无机化学的基础知识进行自主实验,解决化学实验中相关的问题

3.能够将化学基础知识与专业知识结合,解决化学工程相关的科学问题,有效地进行实验设计与操作。

4.培养学生具有良好的思想素质、文化修养、社会道德。使学生具有责任担当、贡献社会、保护环境等意识。

5.适应现代技术的发展,具有知识自主更新能力,了解化学化工的发展现状和趋势,具有适应化工新技术发展的能力。

三、     教学内容、基本要求与学时分配

序号

教学内容

教学要求

学时

教学方式

对应能力

1

一、气体

1.理想气体状态方程式及其应用;

2.气体混合物,分压定律及其应用,分体积定律;

3.真实气体介绍。


1.绪论

2.理解理想气体的概念,掌握理想气体状态方程及其应用。

3.掌握混合气体中组分气体分压的概念和分压定律。

4.了解真实气体的概念。

2

讲授

12

2

二、       热化学

1. 热力学的术语和基本概念;

2.热力学第一定律;

3.焓变和热化学方程式;

4.Hess定律及其应用。

1.了解系统、环境、相、热、功、热力学能和焓等概念,熟悉热力学第一定律。

2.理解标准摩尔生成焓(ΔfHmӨ),掌握热化学方程式,化学反应的标准摩尔焓变(ΔrHmӨ)和Hess定律及有关计算。

2

讲授

13

3

三、               化学反应速率

1.化学反应速率的概念;

2.浓度对反应速率的影响----速率方程;

3.温度对反应速率的影响----Arrhenius方程;

4.反应速率理论和反应机理简介;

5.催化剂与催化作用。

1.了解化学反应速率、(基)元反应、复合反应、反应速率方程、速率系数、反应级数等概念。

2.掌握活化分子、活化能的概念,并能用其说明浓度、温度和催化剂对反应速率的影响。

 

3

讲授

15

4

四、化学平衡 熵和Gibbs函数

1.标准平衡常数;

2.标准平衡常数的应用;

3.化学平衡的移动;

4.自发变化和熵;

5.Gibbs函数。

1.掌握化学平衡的概念、标准平衡常数、平衡组成的简单计算和多重平衡规则。

2.熟悉反应商判据和Le Chaterlier原理,掌握浓度、压力、温度对化学平衡移动的影响及有关的简单计算。

3.了解标准摩尔熵SmӨ的概念和ΔrSmӨ的简单计算。了解标准摩尔生成Gibbs函数的概念、ΔrGmӨ的简单计算、ΔrGmӨΔrHmӨΔrSmӨ的关系、ΔrGmӨKӨ的关系,初步会用ΔrGmΔrGmӨ判断反应进行的方向和程度。

  5

讲授

15

5

五、酸碱平衡

1.酸碱质子理论概述;

2.水的解离平衡和溶液的pH

3.弱酸、弱减的解离平衡;

4.缓冲溶液;

5.酸碱指示剂;

6. 酸碱电子理论;

7. 配位化合物

8.配位反应和配位平衡。

1.了解酸碱质子理论的基本概念。

2.掌握水的解离平衡、水的离子积常数、强酸、强碱溶液有关离子浓度和pH的计算。了解常见酸碱指示剂的变色范围。

3.掌握一元弱酸(碱)的解离平衡、解离常数和平衡组成的计算。熟悉多元弱酸的分步解离平衡,了解其平衡组成的计算。

4.掌握一元弱酸强碱盐和一元强酸弱碱盐的水解平衡、水解常数和平衡组成的计算。熟悉多元弱酸强碱盐的分步水解及其平衡组成的计算。了解酸式盐溶液pH的近似计算。

5.掌握同离子效应和缓冲溶液的概念,能熟练的计算缓冲溶液的pH。了解缓冲能力的概念。

6.了解酸碱电子理论的基本概念,掌握配合物的基本概念。了解配合物的命名。掌握配合物的不稳定常数和稳定常数。会计算配体过量时配位平衡的组成。能用多重平衡原理计算酸碱反应与配合反应共存时溶液的平衡组成。

7

讲授

15

6

六、沉淀-溶解平衡

1.溶解度和溶度积;

2.沉淀的生成和溶解;

3.两种沉淀之间的平衡。

1.熟悉难溶电解质的沉淀-溶解平衡,掌握标准溶度积常数及其与溶解度之间的关系和有关计算。

2.掌握溶度积规则,能用溶度积规则判断沉淀的生成和溶解。熟悉pH对难溶金属氢氧化物沉淀-溶解平衡的影响及有关计算。熟悉沉淀的配位溶解及其简单计算。

3.了解分步沉淀和两种沉淀间的转化及有关计算。

4

讲授

15

7

七、氧化还原反应 电化学基础

1. 氧化还原反应的基本概念;

2.电化学电池;

3.电极电势;

4.电极电势的应用。

1.熟悉氧化还原反应的基本概念,能熟练地配平氧化反应方程式。

2.了解原电池的基本概念和电池电动势的概念。

3.掌握电极电势的概念及其影响因素、Nernst方程式及其有关的简单计算、电极电势的应用。

4.掌握元素电势图及其应用。

6

讲授

13

8

八、原子结构和元素周期律 

1.原子结构的Bohr理论;

2.微观粒子运动的基本特征;

3.氢原子结构的量子力学描述;

4.多电子原子结构;

5.元素周期表;

6.元素性质的周期性。

1.了解氢原子光谱、Bohr原子结构理论、电子的波粒二象性、量子化和能级等概念。

2.了解原子轨道、概率密度、概率、电子云等概念。熟悉四个量子数的名称、符号、取值和意义。熟悉spd原子轨道与电子云的形状和空间伸展方向。

3.掌握多电子原子轨道近似能级图和核外电子排布的规律。能熟练写出常见元素原子的核外电子排布,并能确定它们在周期表中的位置。

4.掌握周期表中元素的分区、结构特征、熟悉原子半径、电离能、电子亲和能和电负性的变化规律。

6

讲授

12

9

九、分子结构

1.Lewis理论;

2.价键理论;

3.杂化轨道理论;

4.价层电子对互斥理论;

5.分子轨道理论;

6.键参数。

1.熟悉化学键的分类、共价键价键理论的基本要点、共价键的特征和类型。

2.熟悉杂化轨道理论的概念和类型,能用杂化轨道理论解释简单分子和离子的几何构型。

3.了解价层电子对互斥理论的要点和用该理论推测简单分子或离子的几何构型的方法。

4.了解分子轨道的概念、第二周期同核双原子分子的能级图和电子在分子轨道中的分布,并推测其磁性和稳定性(键级)。

5.了解键能、键长、键角等概念。

6

讲授

15

10

十、晶体结构

1.晶体结构和类型;

2.金属晶体;

3.离子晶体;

4.分子晶体;

5.层状晶体。

1.熟悉晶体的类型、特征和组成晶体的微粒间的作用力。

2.了解金属晶体的三种密堆积结构及其特征。理解金属键的形成和特征。

3.熟悉三种典型离子晶体的结构特征。理解晶格能的概念和离子电荷、半径对晶格能的影响;熟悉晶格能对离子化合物熔点、硬度的影响;了解晶格能的热化学计算方法。

4.了解离子半径及其变化规律、离子极化及其对键型、晶格类型、溶解度、熔点、颜色的影响。

5.熟悉键的极性和分子的极性;了解分子的偶极矩和变形性及其变化规律,了解分子间力的产生及其对物性的影响。掌握氢键形成的条件、特点及对物质某些物性的影响。

6.了解过渡性晶体结构。

5

讲授

12

11

十一、配合物结构

1.配合物的空间构型和磁性;

2.配合物的化学键理论。

1.熟悉配合物价键理论的基本要点、配合物的几何构型与中心离子杂化轨道的关系。了解内轨型、外轨型配合物的概念、中心离子价电子排布与配离子稳定性、磁性的关系。

2.了解配合物晶体场理论的基本要点;了解八面体场中d电子的分步和高自旋、低自旋配合物等概念,并能推测配合物的稳定性、磁性。了解配合物的颜色与d-d跃迁的关系。

2

讲授

13


参考资料

1  使用教材

《无机化学》(第五版),大连理工大学无机化学教研室编,高等教育出版社,2006

2  主要参考书

(1) 《无机化学释疑与习题解析》 (第二版),迟玉兰等编,高等教育出版社, 2006

(2) 《无机化学学习指导》,大连理工大学无机化学教研室著,大连理工大学出版社, 2010