环境工程系教学大纲(无机化学和有机化学）

1、无机化学教学大纲一、课程性质、地位和作用无机化学课程主要培养学生对物质世界的辩证唯物主义观点，抽象思维和创造性思维的能力，为后续课程提供必要的理论基础。无机化学是环境工程专业的一门主干必修基础课程，在环境工程专业课的学习中起着承前启后的作用。本课程的主要任务是通过课堂讲授、自学与讨论，要求学生在元素化学学习过程中，要学会归纳总结，使知识系统化，培养学生具有一定解决无机化学问题、运用无机化学知识解决教学、科研及生产实践中问题的能力。二、课程教学对象、目的和要求本课程适用于环境科学与工程等本科专业。课程教学目的、要求：（一）从内容上，要求学生理解和掌握周期律、分子结构、溶液中的酸碱平衡、沉淀平衡和

2、配位平衡等初步知识，并在基本原理的指导下，了解化学变化中物质组成、结构和性质的关系，初步从宏观和微观的不同角度理解化学变化的基本特征，掌握常见元素及化合物的酸碱性、氧化还原性、溶解性、热稳定性、配位能力等特性及典型反应。（二）从能力方面，应使学生初步认识、掌握如何从实际问题出发，通过实验加深对于理论知识的学习和理解，并上升到理论的高度，并能够返回去指导有关的实验和实践方面的内容。（三）从教学方法上，着重基本概念的讲授和解释，注重运用所学知识解决环境工程中的实际问题。三、相关课程及关系本课程的先修课程包括“高等数学”、“普通物理学”等，本课程的学习应在学生掌握一定数理知识的基础上进行。与此同时，

3、本课程为后续的有机化学、分析化学、物理化学、水污染控制工程和大气污染控制工程等课程打下必要的基础。四、课程内容及学时分配总学时：48学时（讲授36学时，实验12学时）绪论 ：1学时（一）气体：1学时1、理想气体状态方程式2、气体混合物学习本章的基本要求：（1）熟悉气体的特征和相关属性。（2）掌握理想气体状态方程式及其具体应用。（3）熟悉气体分子运动论的有关知识。（4）了解实际气体与理想气体的区别。（二）酸碱平衡：4学时1、酸碱理论概述2、水的解离平衡和pH3、弱酸弱碱的解离平衡4、缓冲溶液5、配位与配位平衡学习本章的基本要求：（1）理解酸碱的概念及其发展历史，掌握酸碱质子理论。（2）掌握一元弱

4、酸、弱碱在水溶液中的质子转移平衡和近似计算；熟悉多元酸、多元碱、两性物质的质子转移平衡和近似计算。（3）掌握同离子效应和盐效应的概念；了解pH对溶质存在状态的影响。（4）掌握缓冲溶液的作用和组成、缓冲作用机制、能熟悉地计算缓冲溶液pH值；掌握缓冲能力的影响因素及缓冲范围；掌握缓冲溶液的配制原则、方法及计算；熟悉人体正常pH值的维持和失控。（三）沉淀-溶解平衡：4学时1、溶解度和容度积2、沉淀的生成和溶解3、沉淀转化学习本章的基本要求：（1）熟悉电解质溶液的沉淀溶解平衡、掌握溶度积原理与溶解度的关系。（2）掌握溶度积规则，能用溶度积规则判断沉淀的生成和沉淀的溶解、了解两种沉淀间的转化、分级沉淀。

5、（3）熟悉pH值对难溶金属氢氧化物和金属硫化物沉淀溶解平衡的影响及有关计算。（4）了解沉淀反应中的速率问题。（四）原子与分子结构：4学时1、原子结构相关知识2、元素周期律3、分子结构4、价键理论5、分子轨道理论学习本章的基本要求：（1）掌握近代理论在解决核外电子运动状态问题上的重要结论：电子云概念，四个量子数的意义，s、p、d原子轨道和电子云分布的图象。（2）了解屏蔽效应和钻穿效应对多电子原子能级的影响，熟练掌握核外电子的排布。（3）从原子结构与元素周期系的关系，了解元素某些性质的周期性。（五）固体结构：2学时1、固体结构特征2、晶体类型学习本章的基本要求：（1）了解晶体与非晶体的区别，掌握晶

6、体的基本类型及其性质特点。 （2）了解离子极化的基本观点及其对离子化合物的结构和性质变化的解释。 （3）了解晶体的缺陷和非整比化合物。（六）配合物结构：2学时1、配合物空间构型和磁性2、配合物的化学键理论学习本章的基本要求：（1）掌握配位化合物的基本概念，组成，命名，分类。（2）了解配位化合物价键理论的基本内容。（3）熟悉配位平衡，配合物的稳定常数和不稳定常数的概念和意义。（4）了解影响配位平衡的因素及与其它平衡的关系。（七）s区元素：4学时1、s区元素的单质2、s区元素的化合物3、对角线规则学习本章的基本要求：掌握碱金属、碱土金属单质的性质，了解其结构、制备、存在及用途与性质的关系。（2）掌

7、握碱金属、碱土金属氧化物的类型及重要氧化物的性质及用途。（3）了解碱金属、碱土金属氢氧化物溶解性和碱性的变化规律。（4）掌握碱金属、碱土金属重要盐类的性质及用途，了解盐类热稳定性、溶解性的变化规律。（八）p区元素（一）： 3学时1、硼族元素2、碳族元素学习本章的基本要求： （1）掌握Al、Sn、Pb的单质及其化合物的性质，了解其用途。（2）了解锗单质及化合物的性质及变化规律。（3）了解铝的冶炼原理及方法。（九）p区元素（二）：3学时1、氮族元素2、氧族元素学习本章的基本要求：（1）掌握N、P、As、O、S的单质及其化合物的性质，了解其用途。（2）了解Sb、Te、Bi单质及化合物的性质及变化规律

8、。（十）p区元素（三）： 4学时1、卤素2、稀有气体3、p区元素总结学习本章的基本要求： （1）掌握卤素的单质及其化合物的性质，了解其用途。（2）了解卤的含氧化合物、卤素互化物的性质及变化规律。（3）熟悉稀有气体的性质、用途等。（4）掌握p区元素的氢化物、氧化物以及含氧酸盐的热稳定性等，掌握p区元素的化合物的氧化还原性。（十一）d区元素：4学时1、d区元素概述2、B-B元素3、B-B元素学习本章的基本要求：（1）掌握d区元素的化学性质、氧化态及离子颜色等。（2）了解d区元素的物理性质。（3）掌握铜族和锌族元素单质及其的性质及用途。（4）掌握铁、钴、镍、锰、钒、钛等的单质以及化合物的生成、性质与

9、用途。（5）掌握IA和IB；IIA和IIB族元素的性质对比五、实践教学环节化学实验教学起着课堂讲授不能代替的作用。通过实验教学，不仅可以传授化学知识，更重要的是培养学生的实际动手能力和优良的综合素质，使其掌握基本的操作技能、实验技术，培养分析问题、解决问题的能力，养成严谨的实事求是的科学态度，树立勇于开拓的创新意识。对于刚开始接触基础化学课程的一年级学生，通过实验课的学习可以逐渐熟悉化学实验的基本知识和无机化学实验基本操作技能，获得大量物质变化的感性认识。可以进一步熟悉元素及其化合物的重要性质和反应，掌握无机化合物的一般分离和治本方法，加深对化学基本原理和基础知识的理解和掌握，从而养成独立思考

10、、独立准备和进行实验的实践能力。培养细致观察和记录实验现象，会归纳、综合、正确处理数据和分析实验、用语言表达实验结果的能力。要求学生在实验前，应当熟悉有关的实验室安全知识和相关的预防措施，同时应当熟悉本实验的目的，实验步骤，实验原理，实验结束后要对实验数据进行分析并进行讨论，最后写出完整的实验报告。无机化学实验一般分为测定实验、性质实验和制备实验等几方面，具体实验内容详见无机化学实验教学大纲。六、作业（习题）要求要求每章节结束后布置相应的作业，作业量以中等程度学生在一小时左右完成为宜。七、考核本课程采用闭卷考试，内容包括教学大纲所列全部内容，以大纲所列掌握和熟悉内容为主。考试时间120分钟。考

11、试题型有：填空、选择、完成反应、实验题和计算题等。八、教材与主要参考书（一）推荐使用教材： 大连理工大学无机化学教研室编无机化学高等教育出版社北京师范大学无机化学教研室等编无机化学实验高等教育出版社（二）主要参考书目：武汉大学等编无机化学（上下）高等教育出版社北京师范大学等著无机化学（上下）高等教育出版社有机化学教学大纲一、课程性质、地位和作用该课程要求学生较系统、扎实地掌握有机化学的基本原理和基本规律，为后续课程的学习、继续深造以及将来解决环境科学和工程中的有关问题奠定必要而坚实的基础，同时能进一步加强解决问题和分析问题能力的培养。在学习该课程时学生要着重掌握各类有机化合物的结构、命名、物理

12、性质、化学性质和一些常见有机物常用的制备方法和用途，尤其是着重掌握各类有机化合物的典型反应和规律、以及官能团互相转变的方法，并对有机化学反应机理有所了解。二、课程教学对象、目的和要求本课程适用于环境科学与工程等本科专业。课程教学目的、要求：（一）从内容上，要求学生理解和掌握有机化学的概念和研究内容、有机化合物的分类及其特点、有机化学反应的种类、有机化学反应的规律和有机化学反应的机理等初步知识，并能了解有机化学变化中物质组成、结构和性质的关系，初步从宏观和微观的不同角度理解有机化学变化的基本特征，掌握常见有机物的相关性质及常见反应等，了解有关反应机理和有机合成方面的基础知识。（二）从能力方面，应

13、使学生初步认识、掌握如何从有机反应的实际问题出发，通过实验加深对于理论知识的学习和理解，并上升到理论的高度，由能够返回去指导有关的实验和实践方面的内容。（三）从教学方法上，着重有机化合物的性质和结构方面内容的解释，注重解决有机化学与环境工程实际相关的一些问题。三、相关课程及关系本课程的先修课程包括“高等数学”、“普通物理学”、“无机化学”等，本课程的学习应在学生掌握一定数理知识的基础上进行。与此同时，本课程为后续的 “分析化学”、“物理化学”、“水污染控制工程”和“大气污染控制工程”等课程打下了必要的基础。四、课程内容及学时分配总学时：48学时（讲授36学时，实验12学时）（一）绪论：2学时1

14、、有机化学的研究对象与任务2、有机化合物的特点：分子结构和组成（同分异构现象，结构的表示方法）；理化性质3、共价键的键参数：键能、键长、键角；键的极性；键的可极化性。4、共价键的断裂方式与有机反应的类型5、有机化合物的分类6、学习有机化学的目的和学习方法学习本章的基本要求：（1）了解有机化学的研究对象与任务和学习方法。（2）熟悉有机化合物的基本特点、分类和反应类型。（3）了解共价健的本质，掌握共价健的属性。（4） 熟悉下述名词术语：有机化学；同分异构现象；分子间作用力；Van der walls力；官能团。（二）烷烃 ：4学时1、烷烃的同系列与同分异构现象（键异构）2、烷烃和命名：习惯命名；系

15、统命名（采用1980年中国化学会有机化学命名原则）衍生物命名与俗名3、烷烃的结构：CH4的正四面体结构与sp3杂化轨道；烷烃的构象4、烷烃的物理性质5、烷烃的反应：烷烃的卤代反应（CH4的氯代反应及自由基反应历程）；烷烃卤代及活性；卤代反应中卤素的活性与选择性；卤代反应的T.S；氧化反应（燃烧与部分氧化）；裂化（解）反应。6、自然界的烷烃学习本章的基本要求：（1）了解饱和碳原子的sp3杂化轨道与烷基自由基的sp2杂化轨道的形成与构型。（2）掌握烷烃的化学性质和自由基取代反应（卤代反应）的基本规律，了解其反应机理和烷烃的物理性质。（3）理解下列概念：同系列与同分异构；构造异构与链异构。（4）了解

16、T.S与活泼中间体；扭转张力与Van der Walls张力；Newman投影式与透视式；活性与选择性。（三）不饱和脂肪烃（烯烃、炔烃与双烯烃）；4学时1、烯的结构2、烯烃的异构与命名：烯烃的异构（位置、顺反异构）；命名（Z、E命名法）3、烯烃的物理性质4、烯烃的化学反应；烯烃与卤素的加成反应与亲电加成反应的历程；烯烃与无机酸的亲电加成反应（markovnikov规则）；烯烃与H2的反应；烯烃与HOX的反应；烯烃的聚合反应；硼氢化一氧化反应；溶剂汞化一去汞化反应；烯烃的还原与氧化反应；烯烃的自由基加成反应；烯烃的-H反应5、烯烃的制备；醇脱水（Saytzev规律）卤代烃脱HX（Hofmann规

17、律）6、炔烃的结构、异构与命名7、炔烃的物理性质8、炔烃的化学反应9、双烯烃的结构与异构10、双烯烃的化学性质学习本章的基本要求：（1）掌握烯烃的各类反应，重点掌握其反应规律及离子型亲电加成反应的历程。（2）掌握炔烃和双烯烃的有关化学反应。（3）掌握三种烃的命名、结构。（4）掌握下述概念：Markovnikov规则；亲电试剂；亲电反应。 （四）环烃；4学时1、环烷烃的结构、分类和命名2、环己烷机器衍生物的构象3、脂环烃的性质4、芳香烃的分类及命名5、苯的结构：苯的特性与Kekule结构；苯结构的描述（MO和共振论）6、苯系芳烃的亲电取代反应的反应历程：卤代；硝化；磺化；付一克烷基化与酰化7、芳

18、环上的亲电取代反应的定位规则及其应用：定位规律及理论解释；苯二元取代物再取代的定位规律；定位规律的应用8、氧化与卤代（苯环上氧化，侧链氧化及卤代）9、萘的结构与衍生物的命名10、萘的化学反应；亲电取代（定位规则）；氧化与还原11、致癌烃学习本章的基本要求：（1）了解环烷烃的性质和构象，掌握环丙烷和环已烷的构象及其理论解释。（2）掌握脂环烃的结构及其相关的化学反应。（3）掌握芳香烃的分类、命名及其化学性质。（4）掌握苯系芳烃的亲电取代反应类型、历程和定位规则，能充分利用电子效应来解释其规律；（5） 了解稠环芳烃及其物理性质。（五）卤代烃：4学时1、卤代烃的分类、异构与命名2、卤代烃的亲核取代反应

19、：碳亲核剂的反应；氧亲核剂的反应；氯亲核剂的反应硫亲核剂的反应；卤亲核剂的反应3、卤代烷SN反应的历程和立体化学（SN1、SN2）4、影响SN反应的因素：R的结构；L离去基团；Nu的亲核性；溶剂5、卤代烃的消去反应：-消去的历程（E1，E2）影响因素；定向规律6、卤代烷与金属的反应：格氏试剂及其反应；类格氏试剂及其反应7、多卤代烃的性质8、卤代烷的重要代表物学习本章的基本要求：（1）重点掌握卤代烃的三类反应：亲核取代、消去反应与活泼金属的反应以及前两类反应的极端历程的描述和特征（动力学特征、立体化学特征等）。（2）掌握影响SN1，SN2，E1，E2历程的影响因素及其规律，可判断反应的历程。（3

20、）掌握消去反应的规律Saytzev烯和Hofman烯。（4）熟链掌握Grignard试剂的制备和应用，了解Rli，R2CuLi，RNa等的形成与应用。（5）掌握下述概念：亲核剂；溶剂解；氢解Walden转化。（六）醇、酚、醚：4学时1、醇的分类和命名2、醇的物理性质3、醇的化学性质：酸性、碱性、亲核性（与R-X反应，与ROH反应，与RCOOH反应，与TsCl和无机酰卤反应）、与无机酸反应；醇的氧化4、邻二醇的特性（氧化与重排）5、醇的制备6、酚的结构、反应与合成；反应（酸性，氧上的烷化与酰化，显色反应，芳环上的反应，氧化与还原，制备（磺化法氯苯水解法、异丙苯法等）7、醚：链醚（命名，反应）；环

21、醚；冠醚8、硫醇、硫酚和硫醚：命名；物理性质；化学性质学习本章的基本要求：（1）了解醇、酚、醚的结构的共性、命名与物理性质及一些主要合成法。（2）掌握醇的酸催化亲核取代反应和消去反应的规律，了解醇氧化和邻二醇的特性。（3）掌握不对称醚的酸碱作用下的开环规律。（4）掌握酚的芳环上的反应。（七）醛、酮、醌：4学时1、醛酮的分类与命名2、醛酮的结构与反应3、醛、酮、的制备4、醛、酮的几个代表化合物5、共轭加成6、醌的结构与特性学习本章的基本要求：（1）重点掌握羧基上的各种亲核加成反应的规律及历程。（2）掌握醛、酮的-H的反应历程。（3）掌握、-不饱和醛酮的共轭加成规律及意义。（4）理解下列名称反应：

22、Aldol反应；Claisen-Schmidt缩合； Wittig反应；Villiger反应；Michael反应（八）羧酸及其衍生物：4学时1、概述：羧酸的分类与命名；羧酸的结构与性能2、羧酸的反应：羧基中氢的反应（酸性、影响酸性的结构因素）；羰基碳上的反应（酯化反应、酰卤的形成、酰胺的形成）；脱羧反应；羧酸的还原反应（有机金属化合物反应）；羧酸的-H的反应3、羧酸的制备4、羧酸衍生物的命名和结构与性能5、羧酸衍生物的化学反应：酰基碳上的SN反应；与有机金属化合物的反应；还原反应；-H的反应（酰卤-H反应、酸酐-H的反应、酯的-H的反应，Claisen缩合）；酯的热消去反应；酰胺的特殊反应6、

23、取代酸：卤代酸的特性（Darzen反应，Reformatsky反应）；醇酸特性；酚酸的性质与制备方法；羧基酸的特性学习本章的基本要求：（1）掌握羧酸及其衍生物羰基碳上的亲核取代反应，熟练它们之间的衍变关系和反应历程。（2）了解羧酸的结构对酸性的影响，羧酸的脱酸与还原反应。（3）掌握酯和羧酸的-H的反应和历程，了解酯的热消去反应和酰胺的一些特殊反应。（4）熟悉-丁酮酸酯与丙二酸二乙酯的合成法，同时掌握-酮酸酯及其类似物的互变异构现象及其影响因素。（5）对卤代酸、酚酸、醇酸、乙烯酮的特性作适当的了解。（九）含氮化合物：2学时1、胺的分类、命名和物理性质2、胺的结构与反应：结构（碱性、亲核性；与HN

24、O2反应；氧化）3、芳胺环上的反应（卤代、硝化、磺化）4、季胺盐与季胺碱5、胺的制备：硝基、腈、酰胺、肟等化合物的还原；羧基还原胺化；氨或胺的羟化6、硝基化合物的结构和反应：结构；反应（还原、缩合等）学习本章的基本要求：（1） 掌握胺类的碱性规律，氮上的取代反应和与HNO2及TsCl的反应，了解叔胺氮上的氧化反应及其氧化产物在合成上的应用。（2）掌握芳香重氮盐的生成及其在合成上的应用。（3）熟悉硝基化合物的还原反应，尤其是芳香族硝基化合物不同程度还原在有机合成上的意义。（4）了解胺的各种制备方法。（十）含硫和含磷有机化合物：2学时1、含硫有机化合物性质2、磺酸的性质3、了解含磷有机化合物学习本章的基本要求：掌握：含硫有