无机及分析化学

1、无机及分析化学课程（09104）教学大纲一、课程基本信息课程中文名称:无机及分析化学课程代码：09104学分与学时：80学时,4学分课程性质：必修授课对象：生物工程二、课程教学目标与任务 本课程是是生物工程类专业本科生的必修基础课程，课程融合了无机化学及分析化学的相关内容，主要介绍化学学科中的基础知识。通过本课程的学习，使学生掌握无机化学中的一些基本原理和分析化学中的一些基本方法，初步培养学生分析问题和季节问题的能力。为学习后续课程及从事专业实践打下必要的基础。三、学时安排课程内容与学时分配表章 节课程内容学时第一章气体和溶液2第二章化学热力学初步4第三章化学平衡和化学反应速率6第四章解离平衡

2、4第五章氧化还原反应4+（1）第六章原子结构4第七章分子结构4第八章配位化合物2第九章s区元素主族元素选讲2第十章p区元素第十一章ds区元素副族元素选讲2+（1）第十二章d区元素和f区元素第十三章生命元素及其在生物体内的作用*第十四章环境污染和环境化学*第十五章核反应和放射性同位素的应用*第十六章分析化学概述 1第十七章定量分析的误差和分析结果的数据处理 5第十九章滴定分析法12第十八章重量分析法31 / 18第二十章比色法和分光光度法 3注：文中带“*”部分为选学内容，不占课堂教学时数；（）中为习题课。四、课程教学内容与基本要求 使学生理解近代物质结构理论，化学热力学，化学平衡理论，氧化还原

3、和电化学的基本原理以及元素化学的基础知识，以及物质组成的化学分析法及有关理论。要求学生掌握水溶液中化学平衡及其在分析化学中的应用，掌握重要的化学分析法（滴定分析法，重量分析法）。第一章 气体和溶液基本要求：1. 掌握理想气体状态方程式、道尔顿分压定律及其应用。2. 掌握稀溶液的依数性及其应用。3. 熟悉胶体的结构、性质、稳定性及聚沉作用。4. 了解大分子溶液与凝胶。本章重点：道尔顿分压定律、理想气体状态方程、稀溶液的依数性和溶胶的性质。本章难点：稀溶液的依数性。主要内容：第一节 气体一、理想气体状态方程式二、道尔顿分压定律第二节 溶液一、分散系二、稀溶液的通性第三节 胶体溶液一、溶胶的制备二、

4、溶胶的性质三、胶团结构和电动电势四、溶胶的稳定性与聚沉五、大分子溶液及凝胶第二章 化学热力学初步基本要求： 1了解热力学能、焓、熵和吉布斯自由能等状态函数的概念。2理解热力学第一定律、第二定律和第三定律的基本内容。3掌握化学反应的标准摩尔焓变、标准摩尔熵变和标准摩尔吉布斯自由能变的各种计算方法。4会用rG来判断化学反应的方向，并了解温度对rG的影响。本章重点：状态函数和熵的含义；应用rG判断化学反应的方向。本章难点：热力学第二定律和应用rG判断化学反应的方向。主要内容：第一节 热力学一些常用的术语第二节 热力学第一定律一、热和功二、热力学能三、热力学第一定律四、可逆过程与最大功第三节 热化学一

5、、等容反应热、等压反应热和焓的概念二、热化学方程式三、盖斯定律四、生成焓五、水合离子的标准生成焓六、键能与反应焓变关系第四节 热力学第二定律一、化学反应的自发性二、熵三、热力学第二定律四、标准摩尔熵第五节 吉布斯自由能及其应用一、吉布斯自由能二、标准生成吉布斯自由能三、rG与温度的关系四、范托夫等温方程第六节 习题课第三章 化学平衡和化学反应速率基本要求：1掌握标准平衡常数与标准吉布斯自由能变的关系。2掌握不同反应类型的标准平衡常数表达式和有关化学平衡的计算。3掌握化学平衡移动的定性判断以及移动程度的定量计算。4了解化学反应速率的概念及其实验测定方法。5掌握质量作用定律和反应的速率方程式。6掌

6、握阿累尼乌斯经验式，并能用活化分子、活化能等概念解释各种外界因素对反应速率的影响。本章重点：质量作用定律和速率方程式；阿累尼乌斯经验式及有关计算；化学平衡的表达式及有关计算本章难点：有关化学平衡的计算。主要内容：第一节 化学平衡一、化学平衡的特征二、标准平衡常数及有关计算三、多重平衡规则第二节 化学平衡的移动一、化学平衡移动方向的判断二、化学平衡移动程度的计算第三节 化学反应速率及其表示法第四节 浓度对反应速率的影响一、基元反应与非基元反应二、质量作用定律三、非基元反应速率方程式的确定*四、反应机理第五节 温度对反应速率的影响第六节 反应速率理论简介一、碰撞理论 二、过渡态理论第七节 催化剂对

7、反应速率的影响第四章 解离平衡基本要求：1了解近代酸碱理论和活度、离子强度等的基本概念。2掌握弱电解质解离平衡的计算。3理解缓冲作用原理以及缓冲溶液的组成和性质，掌握缓冲溶液pH值计算，能配置给定pH值的缓冲溶液。4理解难溶电解质沉淀溶解平衡的特点，会运用溶度积规则判断沉淀溶解平衡的移动以及有关计算。本章重点:缓冲溶液的原理和计算；沉淀溶解平衡的有关计算。本章难点:缓冲溶液的计算和沉淀溶解平衡的计算。主要内容:第一节 酸碱理论一、酸碱质子理论二、酸碱电子理论三、*软硬酸碱规则第二节 弱酸、弱碱的解离平衡一、一元弱酸、弱碱的解离平衡二、多元弱酸、弱碱的解离平衡三、两性物质的解离平衡四、同离子效应

8、和盐效应第三节 强电解质溶液 *一、离子氛概念二、活度和活度系数第四节 缓冲溶液二、缓冲作用原理和计算公式三、缓冲容量和缓冲范围第五节 沉淀溶解平衡一、溶度积和溶度积规则二、沉淀的生成和溶解三、分步沉淀和沉淀的转化第六节 习题课第五章 氧化还原反应基本要求：1掌握氧化还原反应的基本概念，能配平氧化还原反应式。2理解电极电势的概念，能用能斯特公式进行有关计算。3掌握电极电势在有关方面的应用。4了解原电池电动势与吉布斯自由能变的关系。5掌握元素电势图及其应用。本章重点:用标准电极电势比较氧化剂、还原剂强弱，判断反应方向和计算反应程度；基于能斯特公式的计算；元素电势图及其应用。本章难点:元素电势图及

9、其应用和用能斯特公式进行计算。主要内容:第一节 氧化还原反应的基本概念一、氧化和还原二、氧化数第二节 氧化还原方程式配平一、* 氧化数法二、离子电子法第三节 电极电势一、原电池 二、电极电势 三、能斯特方程式四、原电池的电动势与rG的关系第四节 电极电势的应用一、计算原电池的电动势二、判断氧化还原反应进行的方向三、选择氧化剂和还原剂四、判断氧化还原反应进行的次序五、测定某些化学常数第五节 元素电势图及其应用第六章 原子结构基本要求：1. 了解核外电子运动的特殊性波粒二象性。2. 能理解波函数角度分布图，电子云角度分布图和电子云径向分布图。3. 掌握四个量子数的量子化条件及物理意义，掌握电子层、

10、电子亚层、能级、轨道等含义。4. 能用不相容原理、能量最低原理、洪特规则写出一般元素的原子核外电子排布式和价电子构型。5. 理解原子结构和元素周期表的关系，元素若干性质与原子结构的关系。本章重点四个量子数的量子化条件及其物理意义和电子层、电子亚层、能级、轨道等的含义，写出一般元素的原子核外电子排布式和价电子构型。本章难点:原子核外电子排布的三个原则及书写一般元素的价电子构型。主要内容:第一节 微观粒子的波粒二象性一、氢光谱和玻尔理论二、微观粒子的波粒二象性第二节 氢原子核外电子的运动状态一、波函数和薛定谔方程二、波函数和电子云图形三、四个量子数第三节 多电子原子核外电子的运动状态一、屏蔽效应和

11、钻穿效应二、原子核外电子排布第四节 原子结构和元素周期律一、核外电子排布和周期表的关系二、原子结构与元素基本性质第七章 分子结构基本要求：1. 掌握离子键理论要点，理解决定离子化合物性质的因素及离子化合物的特征。2. 掌握电子配对法及共价键的特征。3. 能用轨道杂化理论来解释一般分子的构型。4. 了解离子极化、分子间力的概念及其对物质性质的影响，掌握氢键的形成和特征及其对性质的影响。本章重点:离子键理论，现代共价键理论，分子轨道理论的基本要点，用轨道杂化理论解释一般分子的构型。本章难点:轨道杂化理论及其应用。主要内容:第一节 离子键一、离子键理论的基本要点二、决定离子化合物性质的因素离子的特征

12、三、晶格能第二节 共价键一、价键理论二、共价键的特征第三节 轨道杂化理论一、轨道杂化理论的基本要点二、杂化轨道的类型第四节 价层电子对互斥理论*第五节 分子轨道理论简介*一、理论要点二、能级图第六节 金属键*一、金属晶格二、金属键第七节 分子的极性和分子间力一、分子的极性二、分子间力第八节 离子极化*第九节 氢键第十节 习题课第八章 配位化合物基本要求：1. 掌握配位化合物的组成、定义、类型和结构特点。2. 理解配位化合物价键理论的主要论点，并能解释一些实例。3. 理解配位离解平衡的意义及有关计算。4. 掌握螯合物的特点及应用。本章重点:配位化合物的组成、类型、结构特点和螯合物的特点；配位平衡

13、的移动。本章难点:配合物价键理论的主要论点。主要内容:第一节 配位化合物的组成和定义第二节 配位化合物的类型和命名一、配合物的类型二、配合物的命名第三节 配位化合物的异构现象*第四节 配位化合物的化学键本性一、价键理论二、*晶体场理论第五节 配位解离平衡一、配位解离平衡和平衡常数二、配位解离平衡的移动第六节 螯合物的稳定性第七节 配合物在生物、医药等方面的应用第九章 s区元素基本要求：1. 理解s区元素的电子构型与性质递变规律的关系。2. 掌握s区元素的氧化物类型和性质及氢化物的性质。3. 掌握s区元素氢氧化合物的碱性及变化规律。4. 掌握s区元素盐类的溶解性及含氧酸盐热稳定性的一些规律。5.

14、 了解Li、Be的特殊性和对角线规则。本章重点:氢氧化合物的碱性及变化规律和盐类的溶解性及含氧酸盐热稳定性的一些规律。本章难点: 以上三条规律和对角线规则。主要内容:第一节 s区元素概述第二节 单质的化学性质第三节 氧化物和氢氧化物第四节 盐类第五节 锂铍的特殊性和对角线规则第十章 p区元素基本要求：1. 理解p区元素的基本性质与其电子层结构的关系。2. 熟悉p区元素各化合物的主要化学性质及其变化规律。3. 了解某些单质、常见氧化物、含氧酸及含氧酸根的结构。4. 熟悉本区元素各主要氧化态的氧化还原性。本章重点:锡铅、砷锑铋单质及化合物的性质；卤化物，氯的含氧酸及其盐；硫的含氧酸及其盐的性质；氮

15、及其化合物，磷及其化合物。本章难点:锡铅、砷锑铋单质及化合物的性质；氯的含氧酸及其盐；硫的含氧酸及其盐的性质；氮及其化合物，磷及其化合物。主要内容:第一节 卤素第二节 氧族第三节 氮族第四节 碳族第五节 硼族第十一章 ds区元素基本要求：1. 了解ds区元素与s区元素性质的差异，并能从结构上予以说明。2. 了解ds区元素单质的重要化学性质，主要掌握这些金属与酸碱反应的情况。3. 重点掌握Cu、Ag、Zn、Hg的重要化合物的性质和有关反应。4. 理解Cu（I）Cu（）、Hg（I）Hg（）之间的转化条件。本章重点:铜族元素的通性及其化合物的性质；锌族元素的通性和单质，锌的化合物。本章难点:铜族元素

16、的通性及其化合物的性质；锌族元素的通性和单质，锌的化合物。主要内容:第一节           ds区元素概述第二节           单质的重要性质第三节 ds区元素的重要化合物一、氧化物和氢氧化物二、铜盐三、银盐四、锌盐五、汞盐第十二章 d区元素和f区元素基本要求：1. 理解d区元素的特性与其电子层结构的关系。2. 掌握铬、锰、铁、钴、镍及其重要化合物的性质，了解铬分族性质递变规律。3. 理

17、解镧系收缩及其影响。本章重点: 铬酸盐的性质、锰化合物的性质。本章难点: 铬酸盐的性质、锰化合物的性质。主要内容:第一节 d区元素概述第三节 铬、钼、钨第四节 锰第五节 铁系元素第六节 f区元素 镧系收缩第十三章 生命元素及其在生物体内的作用自学要求:1. 了解生命元素在生物无机化学中的地位。2. 了解生物体内元素、生命元素分类和它们在周期表中的位置。3. 了解宏量元素和微量元素的生物功能。本章重点: 生物体内所含的宏量元素和必需微量元素。本章难点: 宏量元素和微量元素的生物功能。主要内容:第一节 生命元素与生物无机化学的关系第二节 生命元素一、宏量元素 二、必需微量元素第三节 生命元素在生物

18、体内的作用一、生物配体和生物金属配合物 二、宏量元素的生理功能三、必需微量元素的生理功能第四节 铅、镉、汞的毒性第十四章 环境污染和环境化学自学要求：1了解环境化学在环境科学中的地位和作用。2了解环境化学研究的主要内容。3了解大气污染、水体污染和土壤污染的来源和危害。重点：大气污染、水体污染和土壤污染的来源和危害。难点：大气污染、水体污染和土壤污染的来源和危害。主要内容：第一节 环境科学和环境化学第二节 环境污染一、大气污染 二、水体污染 三、土壤污染第十五章 核反应和放射性同位素的应用基本要求：1了解核化学的一些基本概念。2了解放射性衰变的类型和规律。3了解核裂变和核聚变反应。4了解放射性同

19、位素的应用。本章重点：核裂变和核聚变反应。本章难点：放射性同位素的应用。主要内容：第一节 核的组成和结合能第二节 核衰变一、核衰变类型 二、核衰变规律第三节 核反应一、诱导核反应 二、核裂变 三、核聚变第四节 放射性同位素技术的应用一、放射性同位素技术的特点 二、射线的应用三、示踪技术 四、放射性记年法 五、放射免疫法第十六章 分析化学概述 基本要求：1.了解分析化学的要求和它与生物学的关系。1了解分析化学中定量分析方法的分类。2了解定量分析的过程及分析结果的表示方法。 本章重点: 无本章难点: 无主要内容： 第一节 分析化学的任务和作用第二节 定量分析方法的分类第三节 定量分析的过程及分析结

20、果第十七章 定量分析的误差和分析结果的数据处理基本要求：1掌握定量分析误差的来源、分类和减免措施。 2掌握定量分析误差的表示方法。3. 掌握分析结果的数据处理与报告。本章重点: 1误差的来源和减免措施。 2有效数字的取舍和计算。 3. 分析结果的数据处理。本章难点: 1有效数字的取舍和计算。 2. 分析结果的数据处理。主要内容：第一节 有效数字一、有效数字的计数规则二、有效数字的运算规则第二节 误差的产生及表示方法一、绝对误差和相对误差二、系统误差和随机误差三、准确度和精密度第三节 有限实验数据的统计处理一、 随机误差的正态分布二、平均值的置信区间三、测定结果离群值的弃舍四、显著性检

21、验五、分析结果的数据处理与报告第四节 提高分析结果准确度的方法 一、选择合适的分析方法二、减小测量的相对误差三、消除测定过程的系统误差四、 增加平行测定次数，减小随机误差第十八章    滴定分析法基本要求：1了解滴定分析的过程和方法分类。2了解滴定分析对化学反应的要求。3掌握标准溶液的配制，浓度计算。4掌握酸碱滴定方法，各离子浓度的计算。5掌握酸碱滴定曲线及指示剂的选择。6掌握酸碱滴定法在生物学中的应用。7掌握配位滴定方法在生物学中的应用。8掌握氧化还原滴定方法在生物学中的应用。9了解各滴定方法中结果的计算。本章重点：酸碱滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定

22、法。本章难点：配位滴定法中酸度的控制。主要内容第一节 重量分析法概论一对沉淀形式的要求二对称量形式的要求第二节 沉淀的完全程度与影响沉淀溶解度的因素 一酸效应 二配位效应 第三节 影响沉淀纯度的因素 一共沉淀 二后沉淀第四节 沉淀的形成与沉淀条件 一沉淀的类型 二沉淀形成的一般过程 三沉淀条件的选择 四有机沉淀剂第五节 沉淀的过滤洗涤烘干或灼烧和分析结果的计算 一沉淀的过滤洗涤烘干或灼烧 二结果的计算4、教学建议滴定曲线只详细讲解强碱滴定强酸与一元弱酸的过程，并从比较二者的滴定曲线得出一元弱酸直接准确滴定的判据，其它滴定的滴定曲线只介绍滴定过程的变化量是什么，不要过多讲解。重在酸碱滴定法、配位

23、滴定法、氧化还原滴定法的应用。沉淀滴定法可不讲，学生自学。第十九章  重量分析法和沉淀滴定法基本要求：1掌握溶度积常数的概念。2掌握溶度积常数和溶解度之间的换算。 3用溶度积原理判断沉淀溶解平衡移动的方向。4掌握沉淀的生成过程与沉淀溶解的方式。 5掌握沉淀滴定中莫尔法和佛尔哈德法德基本原理、滴定条件及其应用。 6.了解重量分析法的原理。 本章重点： 1溶度积常数与溶解度之间的换算。 2沉淀溶解平衡移动的方向。 本章难点： 1溶度积规则。 2沉淀滴定法。 主要内容： 第一节 滴定分析法概论一滴定分析过程和方法分类 二滴定分析法对化学反应的要求和滴定方式 三标准溶液的配制基准物基准溶液

24、四滴定分析法中的计算第二节 酸碱滴定法 一弱酸（碱）溶液中各物种的分布 二酸碱溶液中氢离子浓度的计算 三缓冲溶液 四酸碱指示剂 五酸碱滴定的滴定曲线及指示剂的选择 六酸碱滴定法的应用 七非水溶剂中酸碱滴定简介第三节 配位滴定法一配位滴定法概述二氨羟配位剂与配位平衡三配位滴定的基本原理四混合离子的滴定五配位滴定的方式和应用示例第四节 氧化还原滴定法一氧化还原滴定法概述二氧化还原滴定法基本原理三氧化还原预处理四氧化还原滴定法的分类及应用示例第五节 沉淀滴定法一沉淀滴定发概述二沉淀滴定的滴定曲线三沉淀滴定法的终点检测第二十章  比色法和分光光度法基本要求：1掌握分光光度法的基本原理。 2掌

25、握吸光度、透光度、摩尔吸光系数的意义及相互关系。 3熟悉显色反应及影响因素。 4熟悉分光光度计的结构和原理。 5掌握标准曲线的绘制和应用。 本章重点：  1分光光度法的基本原理。2吸光度、透光度、摩尔吸光系数的意义及相互关系。3标准曲线的绘制和应用。 本章难点：  1分光光度法的基本原理。2摩尔吸光系数的意义。3标准曲线的绘制和应用。 主要内容： 第一节 概述 一光度分析法的特点 二物质对光的选择性吸收第三节 光吸收的基本定律 一朗伯比尔定律 二吸光度的加和性 三对朗伯比尔定律的偏离第三节 比色法和分光光度法及其仪器 一目视比色法 二分光光度计的基本部件 三常用的几种分光光

26、度计第四节 显色反应与显色条件的选择 一对显色反应的要求 二显色反应条件的选择第五节 分光光度法仪器测量误差及其消除 一入射光波长的选择 二光度计读数范围的选择 三参比溶液的选择 四溶液浓度的测定第六节 分光光度法的某些应用 一单组分的测定 二多组分的测定 三光度滴定 四酸碱解离常数的测定 五配合物组成的测定五、课程教学方式与考核方式1.教学方式本课程采用多媒体与传统板书相结合的教学方法。辅以实践教学、课后作业、小论文等方式。2.考核方式（闭卷考试/开卷考试/写论文等）学生平时成绩占20%比例，平时成绩主要包括实验、作业和期中考试等方面内容。期末试卷以闭卷笔试形式进行考核，占总成绩80%比例。六、参考教材及教学参考资料参考教材：南京大学，无机及分析化学无机及分析化学(第四版)，高等教育出版社，2006年7月参考资料：1 吉林大学、武汉大学、南开大学主编，无机化学（第一版），高等教育出版社2004年6月2武汉大学，分析化学(上册)（第五版），高等教育出版社，2007年12月3 华中师范大学等四校合编，分析化学(上册)(第三版)，高等教育出版社，2001年6月4 陈虹锦主编，无机与分析化学（第二版），科学出版社，2008年7月七、实验