2012版工科大學化學-無機結(jié)構(gòu)基礎授課基本要求(含重點)、基本內(nèi)容與課時分配2

1、 工科大學化學-無機結(jié)構(gòu)基礎 課程授課基本要求（含重點）、基本內(nèi)容與課時分配課程編號：150201X1課程名稱：工科大學化學-無機結(jié)構(gòu)基礎（一年級第一學期開設）英文名稱：Engineering Chemistry - Inorganic Chemistry and The basis of structural chemistry學時與學分： 56 /3.5 先修課程要求：中學化學適應專業(yè)：礦物與材料類、材料類、冶金與新能源類、復合材料專業(yè)、材料中澳班、化學升華班參考教材：無機化學，黃可龍主編，科學出版社，2007年無機化學學習指導，王一凡、古映瑩主編，科學出版社，2009年課程簡介：工科大學

2、化學-無機結(jié)構(gòu)基礎是礦物與材料類、材料類、冶金與新能源類、復合材料專業(yè)、材料中澳班、化學升華班等工科類專業(yè)本科生的必修公共基礎課，其主要任務是介紹氣體，化學熱力學基礎，化學平衡，化學動力學基礎、酸堿理論與平衡，沉淀平衡，電化學基礎等無機化學的基本原理；原子、分子、固體、配合物等物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本原理和理論；周期表中s區(qū)、p區(qū)以及d區(qū)元素的單質(zhì)和化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律；簡介無機化學在礦物、生物選礦、無機非金屬材料、納米材料、冶金化學等領(lǐng)域應用的新進展。一、課程在培養(yǎng)方案中的地位、目的和任務工科大學化學-無機結(jié)構(gòu)基礎是礦物與材料類、材料類、冶金與新能源類、復合材料專業(yè)、材料中澳班、化學升

3、華班等工科類專業(yè)本科生的必修公共基礎課，其主要任務是介紹無機化學的基本原理以及元素周期表中所有元素及其化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，目的是讓學生掌握無機物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律。了解無機化學在冶金化學、礦物、生物選礦、材料科學與工程、材料化學、無機非金屬材料、粉體材料等領(lǐng)域應用的新進展。以便為學好后續(xù)的有關(guān)課程，以及在畢業(yè)后開展實際工作和進一步深造或進行科學研究奠定必要的無機化學基礎。二、課程的基本要求第1章 緒論1.了解化學的主要特征和面臨的挑戰(zhàn)；2.熟悉無機化學的歷史沿革和發(fā)展趨勢；3.了解化學與醫(yī)藥學的關(guān)系；3.掌握無機化學的學習方法。第2章 氣體1. 了解氣體的性質(zhì)和理想氣體的狀態(tài)方程；2

4、. 掌握道爾頓分壓定律；3. 熟悉真實氣體狀態(tài)方程和理想氣體狀態(tài)方程的差異。第3章 化學熱力學基礎1. 熟悉熱力學基本概念，掌握熱力學第一定律的數(shù)學表達式；2. 熟悉熱化學方程式和蓋斯定律，掌握反應熱的有關(guān)計算； 3. 了解熵及其物理意義，掌握由標準熵數(shù)據(jù)求反應熵變的有關(guān)計算；4. 掌握吉布斯自由能判據(jù)和標準態(tài)下吉布斯自由能變的計算。第5章 化學平衡原理1. 熟悉化學平衡的基本特征和化學反應等溫方程式； 2. 掌握標準平衡常數(shù)表達式的寫法；3. 掌握標準吉布斯自由能變與標準平衡常數(shù)的關(guān)系式；4. 熟悉非標準態(tài)下反應方向的預測和反應程度的判斷等應用； 5. 了解多重平衡的計算，熟悉化學平衡移動的

5、影響因素。 第6章 酸堿理論與解離平衡1. 熟悉酸堿質(zhì)子理論，了解酸堿電子理論，掌握共軛酸堿及其離解常數(shù)的關(guān)系； 2. 掌握一元弱酸弱堿和兩性物質(zhì)的離解平衡及其pH值的近似計算； 3. 熟悉同離子效應和鹽效應對酸堿平衡的的影響； 4. 掌握緩沖溶液pH值的近似計算5. 熟悉緩沖容量及其影響因素和緩沖范圍的概念以及緩沖溶液的配制。第7章 沉淀與溶解平衡1. 熟悉沉淀與溶解平衡，掌握溶解度和溶度積的關(guān)系； 2. 掌握溶度積原理與沉淀生成、溶解（難溶金屬氫氧化物、金屬硫化物的酸溶等）的條件及其相關(guān)計算；3. 熟悉分步沉淀的概念和計算； 4. 了解沉淀轉(zhuǎn)化的有關(guān)計算。第8章 電化學基礎1. 熟悉氧化還

6、原反應的實質(zhì)，掌握氧化數(shù)的計算和氧化還原反應的離子電子配平法，了解氧化數(shù)配平法； 2. 熟悉原電池的構(gòu)造和工作原理，掌握原電池的符號表達； 3. 熟悉吉布斯自由能與原電池電動勢的關(guān)系，掌握能斯特方程及其電極電勢、電池電動勢的有關(guān)計算； 4. 熟悉酸度、難溶化合物與配合物的形成對電極電勢影響的有關(guān)計算；4. 掌握判斷氧化還原反應進行的方向和限度（標準平衡常數(shù)）以及相關(guān)常數(shù)的計算；5. 掌握元素電勢圖及其應用；6. 熟悉電解池的工作原理，了解理論分解電壓、實際分解電壓、超電勢的概念和法拉第電解定律，了解金屬防腐。第9章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期律1. 熟悉和理解原子核外電子的運動狀態(tài)和特征； 2. 掌握

7、四個量子數(shù)的物理意義及其取值規(guī)律； 3. 熟悉原子軌道的角度分布圖、電子云的角度分布圖、徑向分布函數(shù)圖； 4. 掌握多電子原子核外電子的排布；掌握元素周期表與原子核外價層電子構(gòu)型的關(guān)系； 5. 了解元素周期律和元素電負性的特征。第10章 共價鍵與分子結(jié)構(gòu)1. 熟悉現(xiàn)代價鍵理論和共價鍵的類型； 2. 掌握雜化軌道理論以及原子雜化軌道類型與分子空間幾何構(gòu)型關(guān)系； 3. 掌握價層電子對互斥理論預測共價型分子的空間構(gòu)型； 4. 熟悉分子軌道理論要點，掌握O2、N2等同核雙原子分子的分子軌道排布式的書寫和鍵級的計算，了解幾種典型的異核雙原子分子的分子軌道能級圖。 第11章 固體結(jié)構(gòu)1. 熟悉晶體的類型、

8、特征和組成晶體的微粒間的作用力； 2. 掌握7個晶系和14種點陣類型； 3. 熟悉金屬鍵理論，掌握金屬晶體的密堆積結(jié)構(gòu)； 4. 熟悉離子鍵理論，掌握離子晶體的結(jié)構(gòu)型式，掌握離子極化和鍵型變異； 5. 熟悉分子的極性與分子的極化，熟悉范德華力（取向力、誘導力和色散力）和氫鍵；了解分子晶體的結(jié)構(gòu)特征； 6. 了解原子晶體和混合型晶體。第12章 配位化學基礎1. 掌握配合物的組成和命名；2. 了解配合物的分類，熟悉配合物的空間構(gòu)型和立體異構(gòu)現(xiàn)象； 3. 掌握配合物的價鍵理論和內(nèi)軌型、外軌型配合物的雜化方式及其與空間構(gòu)型的關(guān)系； 4. 熟悉晶體場理論及其中心離子d軌道分裂、d電子的分布、晶體場穩(wěn)定化能

9、的計算和配合物顏色與d-d躍遷的關(guān)系；5. 掌握配位平衡和配位平衡的移動的有關(guān)計算； 第14章 堿金屬和堿土金屬本章主要討論S區(qū)元素中的12種金屬元素及其重要化合物。1.了解S區(qū)元素 的基本特征（單質(zhì)的密度小、硬度小、熔點低和強還原性；在同一周期、特別是同一族中，原子半徑與離子半徑、電離能和電負性、金屬性、氫氧化物的堿性和碳酸鹽的熱穩(wěn)定性等的變化規(guī)律）。2.掌握鈉、鉀和鈣、鎂相關(guān)的一些重要反應和重要化合物及其特性（金屬氫化物、正常氧化物、過氧化物、超氧化物、焰色反應、金屬氫氧化物及其溶解性、堿性強弱變化規(guī)律）。3.熟悉鋰、鈹在同族元素中的特殊性，掌握對角線相似規(guī)則（Li與Mg的相似性、Be與A

10、l的相似性）。第15章 鹵素元素 P區(qū)元素共31種，其中有10種金屬。本章主要討論鹵素。1.熟悉P區(qū)元素性質(zhì)的特征（各族元素性質(zhì)由上至下呈現(xiàn)二次周期性、第二周期元素的反常性、第四周期和第六周期元素的異樣性、惰性電子對效應 ）。2.了解鹵素的通性；3.熟悉氫鹵酸、鹵化物、鹵素的含氧酸及其鹽和擬鹵素。第16章 氧族元素1.了解氧族元素的通性；2.熟悉氧、臭氧、過氧化氫；3.熟悉硫的同素異形體、硫化氫、硫的含氧化合物及其性質(zhì)。第17章 氮族元素1.了解氮族元素的通性； 2.熟悉氮的氧化物和含氧酸及其鹽；3.熟悉磷的同素異形體及磷的含氧酸及其鹽；4.了解砷、銻、鉍的化合物及其性質(zhì)。第18章 碳族元素1

11、.了解碳單質(zhì)的同素異形體和氧化碳、二氧化碳，熟悉碳酸鹽的性質(zhì);2.了解硅及其化合物，主要是硅酸鹽的性質(zhì)；3.了解錫、鉛的氧化物、氫氧化物和硫化物及其性質(zhì)，熟悉Sn()的還原性和Pb()的難溶鹽和Pb()的氧化性。第19章 硼族元素1.了解硼族元素的一般性質(zhì)；2.熟悉硼的重要化合物-乙硼烷、硼砂、硼酸；3.熟悉氫氧化鋁的兩性和鋁鹽的水解性等性質(zhì)；4.了解p區(qū)元素的氧化物及其水合物的性質(zhì)，主要是氧化還原性和含氧酸鹽熱穩(wěn)定性的遞變規(guī)律。第20章 過渡元素I1.了解過渡元素的通性。2.熟悉鈦金屬的耐腐蝕性；3.熟悉鉻Cr（）含氧酸鹽的相互轉(zhuǎn)化及其氧化性，Cr（）氫氧化物的兩性和難溶的鉻酸鹽，了解多酸型

12、配合物；5.掌握高錳酸鉀的強氧化性和不穩(wěn)定性，熟悉錳酸鉀的不穩(wěn)定性和易歧化性。第21章 過渡元素1.了解鐵系元素的通性，掌握鐵、鈷、鎳的氧化還原性，熟悉鐵系元素的配合物與離子鑒定。2.了解鉑系元素的通性和配合物；第22章 銅副族和鋅副族元素1.了解ds區(qū)元素與s區(qū)元素的異同；2.熟悉銅副族元素與鋅副族元素的單質(zhì)；3.掌握Cu（）與Cu（）、Hg（）與Hg（）間的相互轉(zhuǎn)化；4.掌握Cu2+、Ag+、Zn2+、Cd2+、Hg2+的重要反應和離子鑒定。三、授課基本內(nèi)容道爾頓分壓定律真實氣體狀態(tài)方程狀態(tài)函數(shù)功和熱 體積功熱力學第一定律及其數(shù)學表達式化學反應進度的概念恒容化學反應熱和恒壓反應熱的概念及關(guān)

13、系熱化學方程式熱力學標準態(tài)赫斯定律及其應用由標準生成熱（焓）或標準燃燒熱（焓）數(shù)據(jù)求算任意反應標準反應熱自發(fā)過程與可逆過程熵及其物理意義熵變的定義熱力學第三定律和標準熵由標準熵數(shù)據(jù)求算任意反應標準反應熵變吉布斯自由能判據(jù)吉布斯赫姆霍茲公式標準吉布斯生成自由能 化學平衡的基本特征化學反應等溫方程式吉布斯自由能與標準平衡常數(shù)的關(guān)系 標準平衡常數(shù)表達式判斷反應程度和預測反應方向化學平衡移動的影響因素酸堿質(zhì)子理論酸堿電子理論水的解離平衡與水的標準離子積常數(shù)一元弱酸、一元弱堿的解離平衡及其平衡組成（主要是pH值）的近似計算共軛酸堿及其離解常數(shù)的關(guān)系多元弱酸、多元弱堿的分步解離平衡兩性物質(zhì)的解離平衡及其溶

14、液pH值的近似計算鹽類水解的影響因素同離子效應和鹽效應緩沖溶液與緩沖作用原理緩沖溶液的組成和性質(zhì)緩沖溶液pH值的近似計算緩沖容量及其與總濃度、緩沖比的關(guān)系緩沖范圍緩沖溶液的配制原則難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡溶度積常數(shù)與溶解度溶度積原理：J Ksp 沉淀析出J = Ksp 飽和溶液J Ksp 沉淀溶解pH值對難溶金屬氫氧化物和金屬硫化物沉淀溶解平衡的影響及有關(guān)計算沉淀的配位溶解平衡分步沉淀和沉淀的轉(zhuǎn)化氧化數(shù)(值)及其確定原則離子電子法配平氧化還原反應方程式原電池的構(gòu)造和工作原理原電池的符號表達吉布斯自由能與原電池電動勢的關(guān)系標準電極電勢及其判斷氧化劑、還原劑強弱和氧化還原反應方向能斯特方程及其有關(guān)

15、電極電勢、電池電動勢和標準平衡常數(shù)的計算元素電勢圖與歧化反應電解池與電解定律微觀粒子的量子化和波粒二象性原子核外電子的運動狀態(tài)及其描述方法薛定諤方程以及方程的解（波函數(shù)）四個量子數(shù)的物理意義及其特定組合的取值規(guī)律波函數(shù)（原子軌道）的角度分布圖和電子云的角度分布圖波函數(shù)的徑向分布圖和概率分布的表示法徑向分布函數(shù)圖多電子原子核外電子的排布規(guī)律和基態(tài)原子的核外電子排布式書寫方法元素周期律與基態(tài)原子電子層結(jié)構(gòu)周期性變化的基本關(guān)系元素周期表的分區(qū)、周期、族與能級組、價層電子構(gòu)型的對應關(guān)系“原子半徑”、“電離能”、“電子親和能”和“元素電負性”在周期表中的變化規(guī)律化學鍵的分類離子鍵、共價鍵和金屬鍵共價鍵理

16、論的形成和發(fā)展現(xiàn)代價鍵理論（VB法）共價鍵類型鍵長、鍵角、鍵能的概念雜化軌道理論與雜化軌道的類型、空間構(gòu)型價層電子對互斥理論的要點與中心原子價層電子對數(shù)的計算及其推測AB型分子的幾何構(gòu)型分子軌道理論（MO法）O2、N2等同核雙原子分子的軌道能級圖與分子軌道排布式的書寫鍵級與共價鍵的穩(wěn)定性晶體的類型（離子晶體、原子晶體、金屬晶體和分子晶體）晶體的特征和組成晶體的微粒間的作用力晶胞和晶胞參數(shù)7個晶系與14種空間點陣型式密置層與非密置層金屬晶體的六方最密堆積、面心立方最密堆積和體心立方密堆積結(jié)構(gòu)及其特征金屬鍵的形成和特征三種典型離子晶體（CsCl型，NaCl型和立方ZnS型）的結(jié)構(gòu)特征立方體空隙、四

17、面體空隙和八面體空隙離子晶體的半徑比規(guī)則晶格能和離子電荷、半徑對晶格能的影響晶格能對離子型化合物熔點、硬度的影響晶格能的熱化學計算方法離子半徑及其變化規(guī)律離子的極化力和變形性離子極化及其對鍵型、晶格類型、溶解度、熔點、熱分解溫度、顏色的影響化學鍵極性與分子極性的關(guān)系分子的偶極矩和變形性及其變化規(guī)律分子間力（范德華力）取向力、誘導力、色散力氫鍵原子晶體在結(jié)構(gòu)和物性上的特點混合型晶體的特殊性及其典型代表配合物的定義、組成、命名方法和異構(gòu)體的類型中心離子（原子）氧化數(shù)、配體數(shù)、配位原子數(shù)、配位數(shù)單齒配體與多齒配體簡單配合物和螯合物配合物的價鍵理論配位數(shù)與中心離子（原子）空軌道的雜化方式及配離子的空間

18、幾何構(gòu)型的關(guān)系配合物的磁性與外軌型、內(nèi)軌型配合物配合物的晶體場理論d軌道在正八面體場中的能級分裂d軌道分裂能與電子成對能中心離子（原子）的d電子在分裂的d軌道中重新排列的方式晶體場理論與配合物的磁性、顏色的關(guān)系八面體場晶體場穩(wěn)定化能的計算方法與配離子穩(wěn)定性判斷配位平衡及其有關(guān)計算配合物的穩(wěn)定常數(shù)和解離常數(shù)酸堿平衡、沉淀-溶解平衡、氧化還原平衡和配位平衡對配位平衡移動的影響q堿金屬、堿土金屬的單質(zhì)、氧化物、氫氧化物、重要鹽類的性質(zhì)。堿金屬、堿土金屬性質(zhì)遞變的規(guī)律對角線規(guī)則和鋰鈹?shù)奶厥庑喳u素的通性鹵化氫的還原性、酸性、穩(wěn)定性及其變化規(guī)律氯的含氧酸及其鹽的酸性、穩(wěn)定性、氧化性變化規(guī)律溴、碘的重要含氧

19、酸(鹵酸、高鹵酸)的基本性質(zhì)臭氧的結(jié)構(gòu)(V字型，唯一的極性單質(zhì))和性質(zhì)過氧化氫的結(jié)構(gòu)(sp3雜化)和性質(zhì)(氧化性為主) 硫單質(zhì)的同素異形體、S8的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)硫化氫的性質(zhì)(強還原性)二氧化硫、三氧化硫的結(jié)構(gòu)亞硫酸鹽(還原性)、硫酸(濃硫酸的氧化性)及其鹽的性質(zhì)硫代酸鹽與I2和Cl2的反應和過硫酸鹽(強氧化性)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)硝酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)(強氧化性)硝酸和亞硝酸鹽的性質(zhì)硝酸根的結(jié)構(gòu)磷的單質(zhì)、氫化物、氧化物的結(jié)構(gòu)和基本性質(zhì)磷的含氧酸及其鹽的性質(zhì)砷、銻、鉍的氧化物及其水合物的酸堿性砷()、銻()、鉍()的還原性和砷()、銻()、鉍的氧化性砷、銻、鉍的硫化物的顏色、生成和溶解碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)(石墨、金剛石、

20、C60、C70)一氧化碳、二氧化碳的重要性質(zhì)極化理論解釋碳酸鹽的熱穩(wěn)定性H2CO3NaHCO3Na2CO3，BeCO3MgCO3碳單質(zhì)是原子晶體二氧化硅中的硅氧四面體結(jié)構(gòu)硅酸鹽的酸堿性和溶解性錫、鉛的氧化物、氫氧化物的酸堿性及其變化規(guī)律錫()的還原性，鉛()的氧化性錫、鉛硫化物的顏色、生成和溶解缺電子化合物乙硼烷B2H6的結(jié)構(gòu)氫橋鍵(三中心二電子鍵) 硼酸晶體的結(jié)構(gòu)(sp2雜化、氫鍵、層狀)和性質(zhì)(一元弱酸、熱穩(wěn)定性、溶解性)硼砂的組成、結(jié)構(gòu)(sp2、sp3雜化)硼砂的水解(其水溶液為緩沖溶液)硼砂珠試驗鋁及其含氧化合物的兩性鋁鹽的水解過渡元素的通性鈦金屬的耐腐蝕性Ti（）化合物的熱穩(wěn)定性和水

21、解性鉻Cr（ 、）含氧酸鹽的相互轉(zhuǎn)化及其氧化性Cr（）氫氧化物的兩性和難溶的鉻酸鹽高錳酸鉀的強氧化性和不穩(wěn)定性錳酸鉀的不穩(wěn)定性和易歧化性多酸型配合物同多酸及其鹽、雜多酸及其鹽鐵系元素的通性鐵 ( , )、鈷(,)、鎳(,)的重要化合物的氧化還原性 還原性：Fe( )Co( )Ni( ),氧化性：Fe()Co()Ni()，水解和沉淀反應以及配合物與離子(Fe2+、 Fe3+、Co2+、Ni2+)鑒定鉑系元素的通性、配合物過渡金屬有機化合物羰基化合物和不飽和烴配合物ds區(qū)元素與s區(qū)元素的異同銅的氧化物、氫氧化物的熱穩(wěn)定性、酸堿性Cu()與Cu()之間的相互轉(zhuǎn)化Cu() 高溫、固態(tài)、形成配合物或難溶鹽時較穩(wěn)定，Cu()在水溶液中穩(wěn)定銅的重要