无机化学(上)
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课程评价
spContent=1895年创办的北洋大学(现天津大学)于建校次年就开设了化学课,开创了中国化学高等教育先河。无机化学是化学的一个重要分支,经过数代天津大学无机化学教育工作者的探索、累积、传承和发展,现在展现给大家一个全新的无机化学课程体系和优质在线资源。让我们一起开始奇妙的无机化学探索之旅吧!
—— 课程团队
课程概述

天津大学无机化学教研室继无机化学(第二版)获得国家教委优秀教材二等奖之后,推出的无机化学(第三版)获得2005年国家级优秀教学成果二等奖,与之配套的《无机化学电子教案》2005年由高教出版社出版。无机化学课程教材及近、远程教学电子教案” 2004年获天津市级教学成果奖一等奖。《无机化学》教材累计发行已超过了90多万套其中无机化学第四版2010年出版至今已发行超过40万册发行量大,使用面广,对全国工科无机化学课程建设做出了突出贡献。

天津大学-无机化学()MOOC设计学时为40学时,讲授教材中前八章内容,涉及化学反应的基本原理和物质结构的基础理论无机化学()MOOC设计学时为30学时,主要讲授元素及其化合物的基础知识。所用教材为天津大学无机化学教研室编写的无机化学》(第四版)。课程注重培养学生学习兴趣;更新内容,拓宽基础,优化知识结构;联系实际,突出应用,培养创新能力;严控理论深度,渗透工程意识,体现工科教材特色。

预计将于20179月首次开课。


授课目标
无机化学是在原子和分子的层次上研究无机物的组成、结构、性质和变化规律的学科。其目的是培养学生具有分析、解决无机化学问题、自学无机化学书刊的能力。因此它是培养化学专业人才的整体知识结构及能力的重要组成部分,同时也为后继化学课程打下基础。
课程大纲

一、课程的性质、目的和任务

无机化学是化学的一个分支,是高等学校化学、化工、药学、医学、生命科学、轻工、材料、纺织、环境、冶金地质等有关专业的第一门化学基础课。本课程的任务是:讲授、学习和掌握相关化学反应的基本原理、物质结构的基础理论、元素及其化合物的基本知识。其目的是培养学生具有解决一般无机化学问题、自学无机化学书刊的能力。因此它是培养上述各类专业技术人才的整体知识结构及能力结构的重要组成部分,同时也为后继化学及其它课程打下基础。

二、教学基本要求

  1. 在教学过程中,注意运用辩证唯物主义观点和科学思维方法阐明问题,结合科技和学科发展的实际,适当反映现代无机化学的新知识、新领域,注意理论联系实际,培养学生分析问题和解决问题的能力。

  2. 基本要求大体划分三个层次:了解(或学习)、理解(或熟悉)、掌握(或学会),这三个层次的要求依次提高。

  (1) 化学反应速率

  了解化学反应速率方程(质量作用定律)和反应级数的概念。能用活化能和活化分子概念说明浓度、分压、温度、催化剂对均相反应速率的影响。了解影响多相反应速率的因素。

     (2) 化学平衡

掌握化学平衡概念及平衡移动规律,理解反应速率和化学平衡在实际应用中需综合考虑的必要性。掌握弱电解质的解离度、稀释定律、溶液的酸碱性和 pH值、解离平衡(含分级解离平衡)、盐的水解、同离子效应、缓冲溶液、溶解-沉淀平衡、溶度积规则、氧化还原平衡和电极电势、配位平衡等内容,并能分析多重平衡系统中的成分及其相互影响。

能用平衡常数进行有关计算。能计算一元弱酸、一元弱碱的解离平衡组成以及同离子效应和缓冲溶液的pH值。能用溶度积规则判断沉淀的产生、溶解。能用氧化数法、离子电子法配平氧化还原方程式;能通过能斯特方程式计算说明浓度(含酸度)、分压对电极电势的影响;会用电极电势判断氧化剂、还原剂的相对强弱和氧化还原反应进行的方向;会应用元素标准电极电势图讨论元素的有关性质。

(3) 化学反应中的能量关系 

  会计算化学反应的rHmrSmrGm。并会用rGm判断化学反应的方向。

 (4) 物质结构

初步了解原子能级、波粒二象性、原子轨道(波函数)和电子云等原子核外电子运动的近代概念。熟悉四个量子数对核外电子运动状态的描述。熟悉spd原子轨道的角度部分和伸展方向(不要求作图)。掌握原子核外电子分布的一般规律和各区元素原子价层电子结构的特征。会从原子半径、价层电子结构和有效核电荷了解元素的性质。熟悉电离能、电子亲合能、电负性及主要氧化值的周期性变化。

从价键理论理解共价键的形成、特性(方向性、饱和性)和类型(σ键、π键)。熟悉分子或离子的空间构型与常见杂化轨道类型的关系。了解分子轨道理论,并用于说明一、二周期同核双原子分子是否存在及结构、磁性。

了解晶体、非晶体的概念及晶体的缺陷。掌握不同类型晶体(离子晶体、原子晶体、金属晶体、分子晶体、混合型晶体)的结构特征及其与物质性质的关系。理解晶格能对离子化合物熔点、硬度的影响。

了解分子间力、氢键、离子极化及其对物质性质的影响。

(5) 金属配合物和配位平衡

掌握配合物的基本概念,熟悉配合物的价键理论和晶体场理论。

能计算配体过量时配位平衡的组成,能进行配位平衡与弱电解质的解离平衡、与沉淀溶解平衡、与氧化还原平衡组合起来的综合计算。

三.学时分配

  第一章 化学反应中的质量关系和能量关系3学时:物质的聚集态和层次、化学中的计量、化学反应中的质量关系、化学反应中的能量关系。

  化学反应的方向、速率和限度5学时:化学反应的方向和吉布斯自由能变、化学反应速率、化学反应的限度、化学平衡的移动。

  酸碱反应和沉淀反应6学时:水的解离反应和溶液的酸碱性、弱电解质的解离反应、盐类的水解反应、沉淀反应。

  氧化还原反应与应用电化学6学时:氧化还原方程式的配平、电极电势、氧化还原反应的方向和限度、电势图及其应用。

  原子结构与元素周期性5学时:原子和元素、原子结构的近代概念、原子中电子的分布、原子性质的周期性。

  分子的结构与性质6学时:键能、价键理论、分子的几何构型、分子轨道理论、分子间力和氢键。

  固体的结构与性质2学时:晶体和非晶体、离子晶体及其性质、原子晶体和分子晶体、金属晶体、混合型晶体和晶体的缺陷、离子极化对物质性质的影响。

  配位化合物7学时:配合物的基本概念、配合物的化学键理论、配合物在水溶液中的稳定性、几类典型的配合物、配位化学的应用。

 

预备知识

具有高中基础

证书要求

    课程的总成绩满分为100分,总成绩组成为:章节测试占25%,课后作业占15%,论坛发言占10%,期末考试占50%。总成绩分数在60分至79分之间评定为合格;在80分至100分之间评定为优秀,颁发相应免费证书,也可以申请付费认证证书。

 

参考资料

    教材:《无机化学》(第四版),天津大学无机化学教研室编,杨宏孝,颜秀茹,崔建中,王建辉,秦学,王兴尧等修订,高等教育出版社,2010年。

   主要参考资料:《无机化学学习指导》,天津大学无机化学教研室编,颜秀茹主编,高等教育出版社,2010年。