《無機化學》教學大綱

《無機化學》教學大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：03110011課程性質：學科基礎必修課學分：2學分學時：32學時（理論32學時）先修課程：無適用專業(yè)：新能源材料與器件開課單位：材料科學與工程學院一、課程說明《無機化學》是新能源材料與器件專業(yè)本科學生的學科基礎必修課。本課程主要傳授無機化學的基本理論與相關計算。通過本課程的學習，使學生對原子結構、分子結構、化學熱力學與動力學，溶液中的離子平衡、電化學、配位化合物、元素的性質等有更全面的了解和認識。本課程注重基本理論知識的深入學習，強調培養(yǎng)學生運用無機化學的基礎理論知識分析、解決實際問題的能力，兼顧新技術、新工藝及其發(fā)展方向的介紹，為學習后續(xù)課程及日后從事相關技術工作打下必要的基礎。二、課程目標通過本課程的學習，使學生達到如下目標：課程目標1：掌握物質的原子結構、分子結構、化學熱力學與動力學、酸堿理論、弱電解質電離平衡、電化學及配位化合物等基本理論知識，能運用基本理論知識分析四大平衡的相互關系和進行相關計算，并能將其用于解決新能源領域的相關復雜工程問題。課程目標2：掌握無機化學的基本原理；熟悉重要元素的化合物性質及變化規(guī)律；并能應用無機化學的原理分析、判斷相關復雜工程問題的關鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。掌握獲取科學信息的方法，能夠運用無機化學的基本原理及科學的思維方法綜合分析信息，獲得有效結論，具有分析、解決相關實際問題的能力。課程目標3：通過了解化學史、化學方面的相關國家政策及我國在無機材料、新能源材料、環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展上的戰(zhàn)略規(guī)劃，培養(yǎng)學生堅定正確的政治思想，樹立科學的世界觀、人生觀、價值觀；培養(yǎng)學生嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L、踏實吃苦的勞動精神和實事求是的科學態(tài)度；增強學生的時代責任感、歷史使命感和創(chuàng)新意識。三、課程目標與畢業(yè)要求《無機化學》課程教學目標對新能源材料與器件專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學目標與畢業(yè)要求關系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度1.工程知識1.3掌握相關自然科學知識、工程基礎知識和思維方法，并能將其應用于解決新能源材料與器件專業(yè)相關復雜工程問題。課程目標1：掌握物質的原子結構、分子結構、化學熱力學初步、化學動力學、酸堿理論、弱電解質電離平衡、電化學及配位化合物等基本理論知識，會運用基本理論知識分析四大平衡的相互關系和進行相關計算，并能將其用于解決新能源領域相關復雜工程問題。H2.問題分析2.1能夠應用工程科學的基本原理，識別和判斷新能源材料與器件專業(yè)相關復雜工程問題的關鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。課程目標2：掌握無機化學的基本原理；熟悉重要元素的化合物性質及變化規(guī)律；并能應用無機化學的原理分析、判斷相關復雜工程問題的關鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。掌握獲取科學信息的方法，能夠運用無機化學的基本原理及科學的思維方法綜合分析信息，獲得有效結論，具有分析、解決相關實際問題的能力。M4.研究4.3能夠對實驗信息進行綜合分析并得出合理有效結論。課程目標2：掌握無機化學的基本原理；熟悉重要元素的化合物性質及變化規(guī)律；并能應用無機化學的原理分析、判斷相關復雜工程問題的關鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。掌握獲取科學信息的方法，能夠運用無機化學的基本原理及科學的思維方法綜合分析信息，獲得有效結論，具有分析、解決相關實際問題的能力。課程目標3：通過了解化學史、化學方面的相關國家政策及我國在無機材料、新能源材料、環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展上的戰(zhàn)略規(guī)劃，培養(yǎng)學生堅定正確的政治思想，樹立科學的世界觀、人生觀、價值觀；培養(yǎng)學生嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L、踏實吃苦的勞動精神和實事求是的科學態(tài)度；增強學生的時代責任感、歷史使命感和創(chuàng)新意識。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關畢業(yè)要求的關聯(lián)度。四、教學內容、基本要求與學時分配理論部分的教學內容、基本要求與學時分配見表2。表2教學內容、基本要求與學時分配教學內容教學要求，教學重點難點理論學時對應的課程目標1.溶液1.1溶液的濃度1.2稀溶液的依數(shù)性教學要求：掌握溶液的基本概念；掌握溶液濃度的表示方法；掌握稀溶液的依數(shù)性并會計算。重點：溶液濃度的四種表示方法；稀溶液的依數(shù)性。難點：依數(shù)性的計算。21、22.原子結構和元素周期表2.1核外電子的運動狀態(tài)2.2原子核外電子排布和元素周期表2.3元素性質的周期性教學要求：掌握原子軌道、電子云和量子數(shù)的近代概念；了解波函數(shù)的意義；掌握原子軌道和電子云的空間圖像；掌握原子核外電子的排布及元素性質的周期性。重點：原子軌道和電子云的空間圖像；原子核外電子的排布與元素周期律的關系。難點：原子核外電子的排布。41、33.化學鍵與分子結構3.1鍵參數(shù)3.2價鍵理論3.3分子的幾何構型3.4分子軌道理論3.5分子間力及氫鍵教學要求：掌握共價鍵的形成；掌握σ鍵和π鍵的形成條件；掌握雜化軌道理論的基本要點；對離子鍵的形成、配位鍵、分子間力和氫鍵有更深層次的認識和理解。重點：價鍵理論、雜化軌道理論和分子軌道理論。難點：雜化軌道理論和分子軌道理論。51、2、34.化學反應基本理論4.1熱力學第一定律4.2化學反應的熱效應4.3熱力學標準態(tài)與摩爾反應熱4.4化學反應的方向和吉布斯函數(shù)4.5化學反應速率及影響反應速率因素4.6化學平衡及化學平衡的移動教學要求：掌握熱力學第一定律，焓與標準摩爾生成焓等概念；掌握熱化學方程式、反應熱效應及標準摩爾生成焓的相關計算；掌握熱化學反應方向的判斷依據(jù)；掌握基元反應和非基元反應；掌握質量作用定律的意義，能運用活化分子和活化能解釋各種因素對反應速率的影響；掌握化學平衡的概念及平衡常數(shù)的意義；掌握化學平衡及其移動的有關計算。重點：反應熱和反應焓變的計算；影響反應速率的因素；化學平衡常數(shù)和平衡組成的有關計算，化學平衡移動的規(guī)律。難點：反應焓變的計算；化學平衡及其移動的相關計算。61、2、35.溶液中的離子平衡5.1水的解離反應和溶液的酸堿性5.2一元弱酸、弱堿的電離平衡，多元弱酸、弱堿的電離平衡5.3緩沖溶液和應用5.4難溶電解質沉淀的生成和溶解教學要求：了解酸堿解離理論、水的解離反應及溶液的酸堿度；掌握弱電解質中離子濃度和pH值的計算；掌握緩沖溶液的pH值計算、配制和應用；掌握沉淀的生成和轉化原理及相關計算和應用。重點：弱酸、弱堿中pH值的計算；溶度積規(guī)則及沉淀的生成和轉化，沉淀反應的應用。難點：弱酸與弱堿的pH值計算，溶度積規(guī)則及沉淀的生成和轉化。41、2、36.氧化還原與電化學6.1氧化還原反應的基本概念，氧化還原反應方程式的配平6.2原電池與電極電勢6.3氧化還原反應的方向與限度6.4電極電勢的應用教學要求：掌握氧化還原反應和電極電勢的基本概念，掌握氧化還原反應方程式的配平方法；掌握能斯特方程的有關計算，并能運用電極電勢判斷氧化還原反應進行的方向和限度；掌握元素電位圖及有關應用。重點：電極電勢的產生、測定及運用。難點：電極電勢的計算及應用。41、2、37.配位化合物7.1配位化合物的基本概念7.2配位平衡7.3配合物的價鍵理論7.4螯合物7.5配位化合物的應用教學要求：掌握配位化合物的基本概念、配位平衡常數(shù)及配位平衡移動的影響因素；掌握配合物的空間構型與中心離子雜化軌道的關系；了解內軌型、外軌型配合物的概念，中心離子價電子排布與配離子的穩(wěn)定性、磁性的關系；了解螯合物的概念、穩(wěn)定性及應用；了解配位化合物的應用。重點：配合物的價鍵理論，配合物的空間構型與中心離子雜化軌道的關系。難點：配合物的空間構型與中心離子雜化軌道的關系。41、2、38.元素選述8.1s區(qū)元素8.2p區(qū)元素8.3d區(qū)元素8.4ds區(qū)元素教學要求：掌握堿金屬和堿土金屬的單質、氧化物和氫氧化物的性質及鹽類的溶解性和熱穩(wěn)定性，了解鋰、鈹?shù)奶匦院蛯蔷€規(guī)則；了解氮族、碳族、硼族元素的基本性質及變化規(guī)律；掌握過渡金屬元素的通性及性質的變化規(guī)律；熟悉銅族、鋅族元素的性質及變化規(guī)律。重點：堿金屬和堿土金屬的單質、氧化物和氫氧化物的性質及鹽類的溶解性和熱穩(wěn)定性；過渡金屬元素的通性及性質的變化規(guī)律。難點：過渡金屬元素的性質變化規(guī)律。31、2、3合計32五、教學方法及手段本課程以課堂講授為主，采用討論法、案例法、探究法等教學手段，促進學生積極思考，開發(fā)學生的潛能，培養(yǎng)學生思考問題、分析問題和解決問題的能力。精選教學內容，精講多練。安排習題課，鞏固課堂所學知識。利用網絡教學資源、線上資料，為學生提供自主學習平臺，使學生系統(tǒng)掌握無機化學的四大平衡、兩大結構和配合物、元素的性質等基本理論知識及相關計算，培養(yǎng)學生自主學習的能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。教學中結合無機化學的發(fā)展史、名人軼事、社會熱點、典型案例等進行課程思政。六、課程資源1.推薦教材：王元蘭.無機化學（第二版）[M].北京:化學工業(yè)出版社,2011.2.參考書：（1）周井炎,李東風,吳映輝.無機化學習題精解[M].北京:科學出版社,2017.（2）北京師范大學,華中師范大學,南京師范大學.無機化學（第五版）[M].北京:高等教育出版社,2021.（3）宋天佑,程鵬,徐家寧.無機化學（第四版）[M].北京:高等教育出版社,2019.3.期刊：（1）鄧瑞平,張慶瑞,周亮,等.一種新型的稀土近紅外發(fā)光配合物的制備與發(fā)光性質研究[J].中國稀土學報,2020,38:418-423.（2）Garcia-RomeroA,Martin-AlvarezJ,MiguelD,etal.Cation-andanion-mediatedsupramolecularassemblyofbismuthandantimonytris(3-pyridyl)complexes[J].Inorganicchemistry,2021,60:19206-19218.（3）JarosS,Krogul-SobczakA,BazanowB,etal.Self-assemblyandmultifacetedbioactivityofasilver(I)quinolinatecoordinationpolymer[J].Inorganicchemistry,2021,60:15435-15444.（4）馬雪璐.配位化學中新型金屬配合物的電子結構與成鍵特點[J].大學化學,2020,35:47-52.（5）韓林凱,高玲玉,楊麗娜,等.硫酸鈰銨改性雙介孔二氧化硅吸附脫硫研究[J].精細石油化工,2019,36:46-50.（6）丁國彧,高遠,李亞輝,等.快離子導體LiTi2(PO4)3在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正極材料表面的原位反應包覆及其電化學性能[J].無機化學學報,2020,36(12):2307-2314.4.網絡資源：（1）張興文,方習奎.無機化學.北京:中國大學MOOC,2018./course/HIT-1002057027?from=searchPage.（2）郭棟才.基礎化學實驗（無機化學）.北京:中國大學MOOC,2018./course/HNU-1002956007?from=searchPage.（3）張壽春,王一凡,古映瑩.無機化學.北京:中國大學MOOC,2019./course/CSU-1206635811?from=searchPage.七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關系見表3。表3課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標123過程性考核課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況、參與教學活動、回答問題情況進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?32線上學習18（1）根據(jù)線上依托平臺統(tǒng)計的章節(jié)學習次數(shù)、課程音視頻學習完成情況進行考核，滿分100分。（2）以線上學習平臺統(tǒng)計的成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√972作業(yè)12（1）主要考核學生對各章節(jié)知識點的理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?42期末考核60（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核溶液的依數(shù)性、原子結構、分子結構、化學熱力學與動力學、溶液中的離子平衡、電化學、配位化合物及元素的性質等方面的相關知識。（3）考試題型為：選擇題、填空題、判斷題、簡答題、計算題等?！獭獭?426合計：100分54406八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、線上學習、作業(yè)、期末考試等方式對學生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┰嚲沓煽兒瓦^程性考核成績組成。其中：期末試卷成績?yōu)?00分（權重60%），試題類型為選擇題、填空題、判斷題、簡答題、計算題等類型，試卷中基本知識、基本理論、基本技能的試題分值不超過50%，綜合應用題、分析題不低于50%；課堂表現(xiàn)、線上學習、作業(yè)等過程性考核成績?yōu)?00分（權重40%）；過程性考核和