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济南大学 无机及分析化学

  • 来源:济南大学
  • 格式:SWF
  • 状态:共51讲 正在更新

    课程介绍

    课程的目的与任务
           无机及分析化学》课程是以《物理化学》课程为先导的基础上设立的。目的是通过对原《无机化学》与《分析化学》课程内容的重新优化组合,体现本课程的以下特色:
        (1)原《无机化学》内容中所包括的理想气体状态方程、化学反应速率、化学平衡原理、化学热力学初步、溶液等均在本课程之前开设的《物理化学》课程中讲授,避免了原课程体系中该部分内容在无机化学中讲而不深、不透的现象。在物理化学原理的指导下,本课程主要以归纳、推理来组织课堂内容,有利于学生理解元素性质、反应规律、化合物性质变化规律等。
        (2)将原《无机化学》中的四大平衡与原《分析化学》中的相关内容结合,不仅有利于原理的理解与应用,也节省了课时,避免了重复。
        (3)增加核化学、生物无机化学内容的讲授,以拓宽学生的知识面,适合当今社会进步的需要。
        (4)强化元素化学的内容,结合典型无机合成实例的介绍,提高学生对本课程实际应用的了解,提高学生的学习兴趣,培养学生理论联系实际的能力。
          本课程的任务在于通过课堂讲授,结合《无机与分析化学实验》课,使学生对物质结构、元素周期律、酸碱理论、氧化还原反应理论、误差与数据处理及定量分析等化学基本原理有一个较完整的认识,并能够结合基本原理来理解和掌握常见和重要元素及化合物的性质变化规律,准确树立量的概念。
     
    课程的基本要求
        通过本课程的学习,应使学生在科学思维能力方面获得相应的训练和提高,从辨证唯物主义观点出发,培养学生对物质世界的正确认识。通过学习进一步明确无机与分析化学在现代生活及社会中的作用和地位,为后续课程打下坚实的化学基础。
        通过原子结构、化学键理论的学习,要求学生能够在正确分析元素原子电子层结构的基础上,正确判断各元素在形成化合物时的成键特征及所形成化合物的基本结构与其性质的内在联系,并以此指导相关元素化学性质的学习。
        在酸碱理论、氧化还原反应理论及配位化学理论学习的基础上,结合相关的实验操作,掌握酸碱滴定、沉淀滴定、氧化还原滴定、配位滴定等基本化学分析原理。
        通过稀土元素、核化学、生物无机化学的学习,了解现代社会中化学的发展趋势,开扩学生的眼界和思路。
     
     
    教    学    大    纲
     
    计划学时:70-94,根据专业特点教学大纲及学时进行适当调整;适用专业:化学化工、环境、材料类等专业。
    第一章 绪论
    学时 : 1
    介绍本课程的目的、任务及学习方法,概述本课程的发展及在社会实践中的应用。
    第二章 原子结构
    学时 : 6
    1. 了解原子结构的发展过程;了解原子光谱一尔氢原子模型。
    2. 了解光和波粒二象性及实物粒子的波粒二象性。
    3. 了解薛定谔波动方程的意义。
    4. 掌握四个量子数的意义与相互关系;掌握常见原子轨道的角度分布特点及径向分布特点;掌握核外电子排布规则,掌握核外电子能级图及其变化规律。
    5. 能运用原子结构理论解释元素周期表的形成与结构。掌握元素基本性质的变化规律。
    重点: 四个量子数与原子轨道、多电子原子轨道电子能级图、多电子原子核外电子排布规则、原子核外电子分布与元素周期律的关系、元素性质变化规律与原子核外电子分布的关系。
    第三章 化学键与分子结构
    学时 : 6
    1. 了解离子键形成的原因和条件,了解离子的特征,掌握三种典型离子晶体的特点,了解半径比对晶体结构的影响,了解晶格能及其计算方法。
    2. 了解价键理论的基本要点,掌握杂化轨道理论基本要点,熟悉几种典型的轨道杂化形式及其对应的空间构型。
    3. 掌握价层电子对互斥理论,能熟练运用该理论判断简单化合物及离子的空间结构。
    4. 了解分子轨道理论,能够运用该理论解释O2分子的顺磙性,写出其分子轨道排布式。
    5. 了解金属键的能带理论,会运用该理论解释导体、半导体和绝缘体的特点。
    6. 了解分子间作用力的三大组成部分及其对共价化合物性质的影响;掌握氢键的形成及对化合物性质的影响。
    重点 : 共价键的本质、杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、分子间作用力、氢键。
    第四章 S区元素
    学时 : 3
    1. 了解S区元素电子层结构特点与氧化态;了解S区元素在自然界中的存在形式。
    2. 掌握S区元素单质的物理及化学性质。
    3. 掌握S区元素重要化合物的性质。
    重点 : S区元素单质的物理及化学性质、S区元素重要化合物的性质。
    第五章 P区元素
    学时 :15
    1. P区元素概述
    2. 硼族元素的通性;乙硼烷的结构与性质;氧化硼、卤化硼、硼酸与硼酸盐;金属铝、氧化铝、氢氧化铝卤化铝及铝的含氧酸盐;矾的概念。
    3. 碳族元素的通性、惰性电子对效应;单质碳的结构与性质、碳的氧化物及其结构特点、碳酸盐的溶解性与热稳定性;单质硅的性质、硅的氧化物、卤化物、硅酸、硅胶及硅酸盐、分子筛;金属锡及金属铅的性质、锡与铅的重要化合物的性质及重要反应。
    4. 氮族元素的通性;单质氮的性质、氨的结构与性质、铵盐的水解性、热稳定性;氮的氧化物、亚硝酸及其盐、硝酸及其盐;单质磷的性质、磷的氧化物、卤化物、含氧酸及其盐的性质;砷、锑、铋重要化合物的性质。
    5. 氧族元素的通性;过氧化氢的结构与性质;单质硫、硫化氢、硫化物的性质,金属硫化物的溶解性、多硫化物的性质,硫的氧化物、卤化物、硫的含氧酸及其盐的性质。
    6. 卤族元素的通性;卤素单质的性质、卤化氢、卤化物、卤素的含氧酸及其盐的性质。
    重点 :
    1. 硼族元素的缺电子特性、乙硼烷的特殊结构及特殊键型、硼砂珠反应、硼的卤化物;铝及其盐的两性特征、铝盐的水解性、矾的组成。
    2. 惰性电子对效应、一氧化碳的结构特征与其强配位作用的关系、碳酸盐的溶解性与热稳定性变化规律;单质硅的特性、硅的卤化物、变色硅胶、可溶性硅酸盐;二价锡的还原性和四价铅的强氧化性。
    3. 氨及铵盐的性质、氮的氧化物结构特点、亚硝酸、硝酸及其盐的性质;单质磷、磷的卤化物、氧化物、含氧酸及其盐的性质;砷、锑、铋的卤化物、硫化物、盐类的水解性和溶解性特征。
    4. 过氧化氢的结构特征和性质、金属硫化物的溶解性变化规律、多硫化物的特点、硫的氧化物、含氧酸及其盐。
    5. 卤素单质、含氧酸及其盐的制备与性质。
    6. P区元素性质变化规律。
    第六章 d区及ds区元素
    学时 :12
    1. 过渡金属通论。
    2. 钛副族元素及其重要化合物。
    3. 钒副族元素及其重要化合物。
    4. 铬副族元素及其重要化合物。
    5. 锰副族元素及其重要化合物。
    6. 铁、钴、镍及其重要化合物。
    7. 铜副族及其重要化合物。
    8. 锌副族及其重要化合物。
    重点 :
    1. 过渡金属的通性:氧化态、离子颜色等的变化规律。
    2. 钛、钒金属及氧化物、卤化物的性质。
    3. 铬、钼、钨金属的性质与用途,+3价铬的氧化物、氢氧化物及其盐的性质,VI价铬的氧化物、含氧酸盐的性质,+3价铬的还原性与VI价铬的氧化性,铬的常见配合物。
    4. 锰的常见价态及稳定存在条件、介质对高锰酸盐还原产物的影响。
    5. 铁、钴、镍金属、氧化物、氢氧化物、配合物及其重要盐类的性质。
    6. 铜、银、金金属及其氧化物、氢氧化物、重要配合物的性质,+1价铜与+2价铜的相互转化。
    7. 锌、镉、汞金属及其氧化物、氢氧化物、重要盐类、重要配合物的性质。+1价汞与+2价汞的相互转化。
    第七章 f区元素及核化学简介
    学时 : 2
    1. 镧系元素通性、氧化态变化规律、镧系收缩现象、镧系元素的分离、重要化合物的性质。
    2. 核结构:核模型,核力,核的稳定性,重点为核的“稳定岛”假设。核反应:核衰变包括a衰变、b衰变、g衰变的规律以及诱导核反应,重点介绍核能的释放以及新能源。
    第八章 生物无机化学简介
    学时 : 3
    生物体中的元素及其生理作用,重要的生物配体及其金属配合物,铁蛋白,含铁酶,铜蛋白,含锌酶等
    第九章 定量分析的过程
    学时 :4
    1.分析试样的制备与分解 采集公式,采样方法,试样制备,试样分解 。
    2. 定量分析结果的表示 待测组分的化学表示形式,待测组分含量的表示形式。
    3. 滴定分析法概述 滴定分析的特点和主要方法。滴定分析对化学反应的要求,滴定方式,溶液分类和浓度的表示方法,标准滴定溶液及基准物质。
    重点 :
    1. 明确普通溶液,基准溶液,标准滴定溶液,标准溶液及标准对比溶液。
    2. 正确表达各种溶液浓度:质量分数,体积分数,质量浓度,体积比,物质的量浓度,滴定度。
    3. 熟练地运用化学计量系数法和物质的量规则计算物质的含量。
    第十章 误差与数据处理
    学时 :3
    1. 分析测试的误差与偏差 误差与准确度,偏差与精密度,准确度与精密度的关系。
    2. 误差产生的原因及其减免方法 系统误差,随机误差,误差的减免。
    3.有效数字及其运算规则 有效数字及位数,有效数字的运算规则,有效数字在分析化学中的应用 。
    4.分析结果的数据处理 数据集中趋势的表示方法,数据分散程度的表示方法,随机误差的正态分布,t分布曲线,置信度与置信区间,可疑数据的取舍,定量分析结果的报告表示。
    5.分析结果准确度的评价 用标准物质评价分析结果的准确度,标准方法评价分析结果的准确度,回收率评价分析结果准确度。显著性检验进行验证。
    6.误差的传递 系统误差的传递, 随机误差的传递。
    7.回归分析法 。
    8.提高分析结果准确度的方法。
    重点 :
    系统误差与随机误差的特点,准确度与精密度的关系,置信度与置信区间,Q检验法与格鲁布斯法,正确报告分析结果。
    第十一章 酸碱反应与酸碱滴定法
    学时 : 14
    1. 理论:电离理论;溶剂理论;电子理论;质子理论。
    2. 离解度,活度与活度系数,分布分数。
    3. 质子及各种溶液pH的计算。
    4. 缓冲溶液:作用,配制方法,缓冲容量,缓冲范围,选择方法。
    5. 酸碱指示剂:作用原理,影响指示剂变色范围的主要因素,混合指示剂。
    6.酸碱滴定法的基本原理: 强酸、强碱、一元弱酸和一元弱碱的滴定:滴定曲线和指示剂的选择。弱碱和弱酸的滴定界限的判断。多元酸碱和混合酸碱的滴定,滴定等当点的pH值的计算。多元酸碱和混合酸碱滴定界限的判断。酸碱滴定中的终点误差、强酸、强碱、一元弱酸和一元弱碱滴定的终点误差的计算。
    7.酸碱滴定法的应用示例:混合碱、铵氮、硼酸、二氧化硅及磷的测定的方法原理。
    重点 :
    酸碱质子理论,各种酸碱溶液及缓冲溶液pH的计算。
    第十二章 配位反应与配位滴定法
    学时 : 12
    1. 配合物的价键理论,内轨配合物和外轨配合物,影响配位数的因素。
    2. 晶体场理论的基本要点、八面体场、正四面体场等的分裂情况。
    3. 分析化学中重要的配合物类型,EDTA及其与金属离子配合物的基本性质。
    4. 配合物在溶液中的离解平衡 。
    5.配合物的逐级稳定常数和累计稳定常数,副反应系数及条件稳定常数。
    6.配位滴定的基本原理:滴定一种金属离子时的滴定曲线。影啊滴定突跃大小的因素。配位滴定中的酸效应和络合滴定的最高允许酸度、最低允许酸度。
    7. 金属离子指示剂的作用原理及选择原则。指示剂的封闭现象及其消除。
    8. 混合金属离子的滴定。
    9. 各种络合滴定的方式。络合滴定的应用。
    重点 :
    采用副反应系数处理平衡问题。解释副反应的影响情况,反应的完全程度等。
    第十三章 氧化还原反应与氧化还原滴定法
    学时 : 8
    1.氧化还原反应的基本概念;离子-电子法配平氧化还原方程式,原电池的组成及表示方法。
    2. 氧化还原电对与半反应,电极电位,标准电极电位,能斯特方程,原电池电动势。元素电势图和氧化还原性质。
    3. 氧化还原滴定法的基本原理:氧化还原滴定曲线及终点误差;影响滴定突跃大小的因素;氧化还原滴定的化学计量点电位的计算。
    4. 氧化还原滴定中的指示剂。
    5. 预先氧化或还原处理氧化还原滴定结果的计算。
    6. 几种主要的氧化一还原滴定法 。
    重点 :
    方程式配平,条件电极电位,滴定程度判断,结果计算。
    第十四章 沉淀反应与沉淀滴定法和重量分析法
    学时 : 6
    1.微溶化合物的溶度积和溶解度、沉淀的生成与溶解、两种沉淀之间的平衡。
    2.沉淀滴定法:莫尔法,佛尔哈德法和法杨司法的原理、特点和适用范围。
    3.重量分析法:重量分析法对沉淀形式和称量形式的要求;影响沉淀纯洁的因素—共沉淀和后沉淀现象:吸附共沉淀、混品共沉淀和吸留其沉淀、减少沉淀沾污的方法;沉淀的溶解度及其影响因素;沉淀条件的选择:晶体沉淀和无定形沉淀的沉淀条件,均匀沉淀法;有机沉淀剂;重量分析结果的计算(换算因数) 。
    重点 :
    溶度积规则的应用,各种沉淀滴定法测定条件,沉淀条件。
    第十五章 吸光光度法
    学时 : 4
    1.光吸收的基本原理;
    2. 比色和分光光度法及其仪器;显色反应及其影响因素;光度法测量误差和测量条件的选择。
    3. 仪器测量误差对分析结果的影响;入射光波长和参比溶液的选择。适宜吸光度范围的控制。
    4. 吸光光度法的应用。
    重点 : 摩尔吸光系数;测量条件的选择。
    第十六章 定量分析中常用的分离方法
    主要介绍沉淀分离法、萃取分离法、层析分离法、离子交换法。
    重点 :
    沉淀分离法。
     
    《无机及分析化学》主要参考文献及教材:
        《无机及分析化学》,济南大学主编;
        《无机及分析化学》武汉大学主编;
        《无机及分析化学(第三版)》 南京大学主编
        《无机化学》 大连理工大学编著
        《分析化学(第三版)》华东师大等三校合编
        《无机化学习题集》山东大学编写
        《分析化学习题集》武汉大学编写