课程概述

《无机化学》是化学和化学工程与技术及其材料学科和环境学科等相关专业本科教学中的一门基础理论课（学科基础必修课），属于上述相关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。既与中学化学相衔接，又为后续化学课程的学习打基础，也为学生将来参加工作和进一步深造奠定扎实的理论基础。

本课程的主要内容：化学热力学基础，化学平衡，基础电化学，近代物质结构以及元素化学等基础知识的原理和方法；培养学生运用上述知识去掌握有关无机化学中元素和化合物的基本知识。通过本课程的教学，使学生系统掌握物质结构的基础理论、化学反应的基本原理、元素化学的基本知识和实验的基本技能；初步运用所学的基础无机化学基础理论、化学反应基本原理和元素化学知识来认识和研究化学过程的普遍规律；对一般无机化学问题具有分析和计算及其自我拓展知识能力；为今后从事化学以及与化学化工相关的科学技术或工程等方面奠定理论基础和实验技能，以适应教育改革和经济建设发展的需要。

本课程从教材选编和教学方法入手，通过课堂讲授、自学和实验相结合，除采用传统的课堂讲授外，还采用分析归纳、教具模型、FLASH三维动画、以及课堂讨论和课后解答等方式简化概念理解，重点对焓和熵的解释，提升教学效果；力求将抽象内容具体化，以结构为主线的化学原理部分，突出薛定谔方程及其杂化轨道理论，强调物质结构知识；以周期表为统领的元素化学部分，抓住“物质—反应—性能—应用”一体化；并引入无机化学中学科前沿，辅以“讲座”完成；同时充分发挥无机实验课程的作用，调动学生的主动性；重视平时的作业练习；在完成本课程的任务过程中，加强学生查阅文献资料和利用参考资料的能力；帮助学生树立初步的辩证唯物主义和历史唯物主义的观点，注意使学生在科学思维能力上得到训练和培养，提高学生科学文化素养和创新素质起到重要的作用，为后继课打下必要的无机化学基础知识。

本课程总学时48学时（3学分）。考试以闭卷方式进行。基于教学大纲和讲授内容，试题设计采用选择题、填空题、计算题和简答题等多种题型。选择题与问答题重在考察理解、分析能力，填空题则重在考察对基础知识与基本理论的掌握情况，计算题考察综合分析与计算能力等。总评成绩由期末考试和平时学习（包括作业、提问、讨论、考勤等）成绩两部分构成，采用百分制。期末考试成绩占总评成绩的80%，平时成绩占总评成绩的20%（其中作业占10%，提问和讨论占5%、考勤占5%），最后作为北京工业大学课程档案存档管理。

 


证书要求

考试基于教学内容，但强调对知识的灵活掌握、运用，以闭卷的方式进行。

采用选择题、填空题、计算题和简答题等多种题型。

总评成绩由期末考试和平时学习（包括作业、提问、讨论、考勤等）成绩两部分构成，采用百分制。期末考试成绩占总评成绩的80%，平时成绩占总评成绩的20%（其中作业占10%，提问和讨论占5%、考勤占5%）。

总分60以上为及格；70-84分为良，85分及以上为优秀。

预备知识

中学数学、物理和化学知识。

授课大纲

气体（1学时）

课时

  • 1.1 理想气体
    • ,
  • 1.2 分压定律

热力学基本概念（2学时）

课时

  • 1.1热力学术语
    • ,
  • 1.2热力学第一定律
    • ,
  • 1.3焓与焓变(H与H)
    • ,
  • 1.4标准摩尔生成焓、反应H的计算、Hess定律、熵概念
    • ,

化学平衡常数及应用（3.5学时）

课时

  • 1. 化学平衡常数（0.5学时）
    • ,
  • 1.1 化学平衡常数基本特征
    • ,
  • 1.2标准平衡常数表达式
    • ,
  • 2. 标准平衡常数的应用（1学时）
    • ,
  • 2.1 判断反应程度
    • ,
  • 2.2 预测反应方向
    • ,
  • 2.3 计算平衡组成
    • ,
  • 3. 化学平衡的移动（1学时）
    • ,
  • 3.1 浓度对化学平衡的影响
    • ,
  • 3.2 压力对化学平衡的影响
    • ,
  • 3.3 温度对化学平衡的影响
    • ,
  • 3.4 Le Chatelier原理
    • ,
  • 4. 熵和Gibbs函数（1学时）
    • ,
  • 4.1 焓，熵和自发变化
    • ,
  • 4.2 热力学第三定律和标准熵
    • ,
  • 4.3 化学反应熵变和热力学第二定律
    • ,
  • 4.4 Gibbs函数判据
    • ,
  • 4.5 标准摩尔生成Gibbs函数
    • ,
  • 4.5 Gibbs函数与化学平衡
    • ,

酸碱平衡（3.5学时）

课时

  • 1. 酸碱概念和理论的发展（0.5学时）
    • ,
  • 1.2酸碱质子理论的基本概念
    • ,
  • 1.3 酸的相对强度和碱的相对强度
    • ,
  • 2. 水的解离平衡和pH（0.5学时）
    • ,
  • 2.1 水的离子积常数
    • ,
  • 2.2 溶液的pH
    • ,
  • 3. 弱酸、弱碱的解离平衡（0.5学时）
    • ,
  • 3.1 一元弱酸、弱碱的平衡
    • ,
  • 3.2多元弱酸、弱碱的解离平衡
    • ,
  • 3.3 盐溶液的解离平衡
    • ,
  • 4. 缓冲溶液（1学时）
    • ,
  • 4.1 同离子效应
    • ,
  • 4.2缓冲溶液
    • ,
  • 4.3缓冲溶液pH的计算
    • ,
  • 4.4 缓冲范围和缓冲能力
    • ,
  • 5. 酸碱电子理论与配合物概述（1学时）
    • ,
  • 5.1 酸碱电子理论的基本概念
    • ,
  • 5.2 配合物组成和命名
    • ,
  • 5.3 配合平衡反应与解离常数和稳定常数
    • ,

沉淀—溶解平衡（3学时）

课时

  • 1. 溶解度和溶度积（0.5学时）
    • ,
  • 1.1 溶解度
    • ,
  • 1.2 溶度积
    • ,
  • 1.3 溶解度和溶度积之间的关系
    • ,
  • 2. 沉淀的生成与溶解（1学时）
    • ,
  • 2.1 溶度积规则
    • ,
  • 2.2 同离子效应
    • ,
  • 2.3 pH 值对溶解度的影响——沉淀的酸溶解
    • ,
  • 2.4 配合物的生成对溶解度的影响——沉淀的配位溶解
    • ,
  • 3. 两种沉淀之间的平衡（1.5学时）
    • ,
  • 3.1 分步沉淀
    • ,
  • 3.2 沉淀的转化
    • ,

氧化还原反应(电化学)基本概念（6学时）

课时

  • 1. 电化学基础（1.5学时）
    • ,
  • 1.1 氧化值
    • ,
  • 1.2 原电池构造
    • ,
  • 1.3 原电池电动势
    • ,
  • 1.4 原电池的最大功与Gibbs函数
    • ,
  • 2. 电极电势（2学时）
    • ,
  • 2.1 电极的分类及其符号表示
    • ,
  • 2.2 标准氢电极和甘汞电极
    • ,
  • 2.3 标准电极电势
    • ,
  • 2.4 非标准态下的电极电势
    • ,
  • 2.5 非标准态下的电动势
    • ,
  • 2.6 电极电势的Nernst方程式及其特点
    • ,
  • 2.7 影响电极电势的因素
    • ,
  • 3. 电极电势的应用（2.5学时）
    • ,
  • 3.1 判断氧化剂、还原剂的相对强弱
    • ,
  • 3.2 判断氧化还原反应进行的方向
    • ,
  • 3.3 确定氧化还原反应进行的限度
    • ,
  • 课堂专题讨论（1学时）
    • ,

原子结构和元素周期律 （5学时）

课时

  • 1. 氢原子结构（2学时）
    • ,
  • 1.1氢原子光谱和玻尔理论
    • ,
  • 1.2去氢原子核外电子运动的状态，电子运动特征
    • ,
  • 1.3由原子类氢原子得出的薛定谔方程及其结论与量子数
    • ,
  • 1.4四个量子数对核外电子运动状态的描述
    • ,
  • 2. 多电子原子结构（2学时）
    • ,
  • 2.1 多电子原子核外电子排布的近似能级图
    • ,
  • 2.2 多电子原子核外电子填充顺序规律
    • ,
  • 3. 元素周期律（1学时）
    • ,
  • 3.1原子的电子层结构和元素周期系
    • ,
  • 3.2 外电子排布的周期律
    • ,

分子结构（5学时）

课时

  • 2.1共价键的本质与特点
    • ,
  • 2.2杂化轨道理论及其空间构型
    • ,
  • 2.3杂化轨道类型与分子构型的关系
    • ,
  • 2.4价层电子对互斥理论
    • ,
  • 2.5分子轨道的概念，分子轨道理论
    • ,
  • 2.6 同核双原子分子的分子轨道能级和电子排布
    • ,
  • 2.7键参数：键能、键长、键角、键级等概念
    • ,

固体结构 （2学时）

课时

  • 3.1 晶体结构特征和晶格理论
    • ,
  • 3.2 球的密堆积和晶体类型
    • ,
  • 3.3金属晶体的结构
    • ,
  • 3.4离子晶体的特征结构
    • ,
  • 3.5晶格能以及影响晶格能的因素
    • ,
  • 3.6离子极化以及一般规律
    • ,
  • 3.7分子晶体基本概念：偶极矩和极化率，极性和分子间的作用力
    • ,
  • 3.8氢键的形成条件及特点，氢键对物质性质的影响。
    • ,
  • 3.9层状晶体性质和特点
    • ,

配合物结构（4学时）

课时

  • 4.1 配合物空间构型和配合物磁性
    • ,
  • 4.2配合物化学键理论及应用
    • ,
  • 4.3配合物晶体场理论及应用
    • ,

S区元素（2学时）

课时

  • 1.1 S区元素概述
    • ,
  • 1.2 S区元素化合物。
    • ,
  • 1.3锂和铍的特殊性，对角线规则
    • ,

P区元素(一) （2学时）

课时

  • 2.1 P区元素概述：理解物质结构和性质特征的关系。
    • ,
  • 2.2 硼族元素：硼的氢化物、氧化物、卤化物
    • ,
  • 2.3 碳族元素：锡和铅氢氧化物。
    • ,
  • 2.4 氮族元素：氮的氢化物、氧化物、亚硝酸及其盐。
    • ,

P区元素(二) （3学时）

课时

  • 3.1 氧族元素：O2的氧化性，O3的结构及强氧化性。
    • ,
  • 3.2 卤素：掌握卤素单质的主要化学性质。
    • ,

d区元素(一) （3学时）

课时

  • 4.1 d区元素概述：d区所包括的元素、通性及应用。
    • ,
  • 4.2 铬及其化合物： Cr性质特征及自然界存在、重要化合物。
    • ,
  • 4.3 锰及其化合物：Mn的自然界存在，Mn的元素电势图。
    • ,
  • 4.4 铁、钴、镍及其化合物：Fe3+、Co3+、Ni3+氧化性递变规律。
    • ,

d区元素(二) （2学时）

5.1 铜族元素：铜族元素单质性质特征、铜和银的重要化合物。5.2 锌族元素：了解锌族元素单质性质特征、锌和汞的重要化合物。

课时

参考资料

《无机化学》(第六版)(大连理工大学等校编)

《无机化学》（宋天佑等编，高教版）；

《无机化学》（北师大等三校编，第四版，高教版）；

《大学化学》（傅献彩主编，高教版）；

《无机化学例题与习题》（宋天佑等编，高教版）；

《无机化学习题精解》（周井焱等编，第二版，科技版）