《应用电化学》教学大纲

《应用电化学》教学大纲课程英文名AppliedElectrochemistry课程代码05M0106学分2总学时32理论学时32实验/实践学时0课程类别学科基础课课程性质任选先修课程无机化学/有机化学/物理化学适用专业材料科学与工程开课学院材料与化学学院注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。一、课程地位与课程目标（一）课程地位《应用电化学》是一门利用电化学基本原理，解决科学研究和生产实际中涉及电化学应用领域内有关金属腐蚀、金属电沉积及化学电源等方面的实际问题的课程。《应用电化学》为材料化学专业本科生的专业必修课程。本课程的基本教学内容包括八大部分：（1）电化学理论基础；（2）电催化过程；（3）化学电源；（4）金属的表面精饰；（5）无机物的电解工业；（6）有机物的电解合成；（7）电化学传感器；（8）电化学腐蚀与防护。课程以介绍各个相关应用电化学工业过程的基本原理和研究方法为主，也兼顾介绍一些生产工艺和发展方向等。通过本课程的学习，使学生了解电化学基础知识及基本原理，初步学会分析和解决电化学应用领域中各种实际问题的能力。（二）课程目标(1)掌握电化学的含义、内容、应用和发展以及电化学在工业中应用的一些基本理论，具有面向实际工程中电化学问题的理解能力；(2)掌握各类电化学技术的特点、应用范围、技术路线、典型设备、工艺措施和应用实例，具有针对复杂的材料工程实际问题，进行分析、设计和解决问题的能力；(3)掌握电化学技术的基础知识同时，将所学知识系统化，初步形成解决实际问题的能力以及技术管理的能力，并注意渗透相关学科的知识，逐步培养学生的辩证思维能力；(4)通过电化学知识学习培养学生专业素质、能力素质，初步具备应用化学工程师的基本意识和能力。课程思政：围绕价值塑造、能力培养、知识传授的目标，促进学生全面发展，增强学生服务国家和人民的意识和责任感。基于国家《高技术发展纲要》，结合应用电化学课程教学具体内容让学生理解科学技术是第一生产力；以材料电化学制备及技术应用的实际案例培养学生创新思维能力、提出问题和解决问题的能力；以电化学技术应用过程的失败和成功的案例，引导和培养学生积极学习新知识的态度，增强学生的工匠精神和社会责任感；以在实际应用中电化学技术造成的环境与成本问题，引导学生树立正确的可持续发展理念。二、课程目标达成的途径与方法《应用电化学》课程教学以课堂教学为主，培养学生利用所学电化学的相关知识，进行工业中电化学技术分析和设计，培养学生运用电化学专业知识，分析和解决工程领域复杂工程问题的能力。1.课堂教学主要讲述电化学技术的特点、应用范围、技术路线、典型设备、工艺措施和应用实例，理论与实际相结合，使学生能够更加容易理解抽象的理论知识，提高学习专业知识的兴趣，形成良好的思维方式和学习方法。在课堂教学中，充分引入互动环节，提高教学效果。2.针对某些较为容易或先期讲解较为充分的知识点，列出部分内容作为学生自主学习环节，训练、形成良好的专业知识学习方法，培养学生自主学习意识和能力。3.针对电化学知识点理解和分析应用能力，采用课堂测验教学方式，培养学生理论知识的理解与应用能力。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求3.2毕业要求7.2课程目标10.20.3课程目标20.40.3课程目标30.40.4注：1.支撑强度分别填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）。毕业要求指标点支撑权重（3）设计/开发解决方案：能够针对材料电化学制备、工艺制定和质量管理等多方面综合性的复杂工程问题提出合理解决方案，在电化学技术工程应用环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素，制订特定要求下的电化学技术标准和规范。3-1能够描述新材料产品设计、制备工艺、性能检测、质量管理等的解决方法和影响因素；制定和质量管理等复杂工程问题；3-2能够进行系统或工艺流程设计，并能够针对特定需求进行可行性分析，体现创新意识，发现问题、提出问题并提出解决方案；复杂工程问题；0.23-3能识别材料开发及设计任务所面临的多种制约因素，如社会、健康、安全、法律以及环境等。（7）环境与可持续发展：能够理解和评价针对新材料的产品设计、性能检测、工艺制定和质量管理等多方面的复杂工程问题的专业工程实践对环境、社会可持续发展的影响。7-1理解新材料开发及工程应用与环境保护和社会可持续发展的关系；7-2能够从环境、社会可持续发展分析和评价新材料设计、制备及工程实践的可持续性，评价新材料产品研发、生产周期对于人类和环境的影响。0.2四、课程主要内容与基本要求章节主要内容基本要求对应的课程目标1电化学体系的基本单元L1课程目标(1)、(3)电化学过程热力学L1课程目标(1)、(3)非法拉第过程及电极/溶液界面的性能L1课程目标(1)、(3)法拉第过程和影响电极反应速度的因素L1课程目标(1)、(3)物质传递控制反应理论L1课程目标(2)电化学研究方法L1课程目标(2)2电催化原理L1课程目标(1)、(3)氢电极反应的电催化L2课程目标(1)、(3)氧电极反应的电催化L2课程目标(1)、(3)有机小分子的电催化氧化L2课程目标(2)3一次电池L4课程目标(2)、(3)二次电池L4课程目标(2)、(3)燃料电池L4课程目标(1)、(2)4金属电沉积和电镀原理L4课程目标(2)、(3)电镀过程L4课程目标(2)、(3)金属的阳极氧化L4课程目标(1)、(2)电泳涂装技术L4课程目标(1)、(2)5氯碱工业L3课程目标(1)、(2)氯酸盐和高氯酸盐的电合成L3课程目标(1)、(2)锰化合物的电解合成L3课程目标(1)、(2)电解法生产过氧化氢L3课程目标(1)、(2)水的电解L3课程目标(1)、(2)6有机电合成发展方向L3课程目标(1)、(2)己二腈的电解合成L3课程目标(1)、(2)四烷基铅、糖精、苯二酚的电解合成L3课程目标(1)、(2)国外有机物电解合成研究方向L3课程目标(1)、(2)7电化学传感器定义和原理L4课程目标(1)、(2)控制电位电解型气体传感器L3课程目标(1)、(2)生物电化学传感器L4课程目标(1)、(2)8金属腐蚀与防护的意义L4课程目标(2)、(3)、(4)金属的电化学腐蚀L4课程目标(2)、(3)、(4)腐蚀电池L4课程目标(2)、(3)、(4)电势-pH图及其在金属防腐中的应用L4课程目标(2)、(3)、(4)金属的电化学防腐蚀L4课程目标(2)、(3)、(4)基本要求：L1-了解，L2-理解，L3-掌握，L4-熟练掌握五、课程学时安排章节号教学内容学时数学生任务（作业、自学、讨论等任务要求）对应的课程目标第一章1.电化学体系的基本单元2.电化学过程热力学3.非法拉第过程及电极/溶液界面的性能4.法拉第过程和影响电极反应速度的因素5.物质传递控制反应理论6.电化学研究方法6作业：1.如何设计电化学反应体系2.试描述双电层的结构。3.简述电极反应种类和机理。课程目标(1)第二章1.电催化原理2.氢电极反应的电催化3.氧电极反应的电催化4.有机小分子的电催化氧化8作业：1.影响催化性能等因素；2.简述氢气析出的电催化机理；3.简述氧气的电催化还原机理课程目标(1)第三章1.一次电池2.二次电池3.燃料电池6作业：1.试写出下列电池的电极反应、电池成流反应以及电解液和集电器名称：⑴碱性锌-锰原电池⑵锂-二氧化锰原电池⑶锌-氧化汞电池2.试写出下列电池的电极反应、成流反应以及电解液和集电器名称：碱性镍-镉电池；氢镍蓄电池；氢-氧燃料电池3.试叙述燃料电池的类型及特点。课程目标(2)、(3)、(4)第四章1.金属电沉积和电镀原理2.电镀过程3.金属的阳极氧化4.电泳涂装技术6作业：1.简述金属离子电结晶过程的一般步骤。2.试叙述电镀过程中整平剂的作用原理。3.试说明阳极和阴极电泳涂装的主要原理和电泳涂装的优点。课程目标(2)、(3)、(4)第五章1.氯碱工业2.氯酸盐和高氯酸盐的电合成3.锰化合物的电解合成4.电解法生产过氧化氢5.水的电解4作业：1.比较氯碱工业中三种不同电解槽的优缺点课程目标(2)、(3)、(4)第六章1.有机电合成发展方向2.己二腈的电解合成3.四烷基铅、糖精、苯二酚的电解合成4.国外有机物电解合成研究方向4电解合已二腈、四乙基铅、糖精以及苯二酚所涉及的电极反应和电解设备。课程目标(2)、(3)、(4)第七章1.电化学传感器定义和原理2.控制电位电解型气体传感器3.生物电化学传感器4电化学传感器的基本原理组成，以及几种典型电化学传感器的结构课程目标(2)、(3)、(4)第八章1.金属腐蚀与防护的意义2.金属的电化学腐蚀3.腐蚀电池4.电势-pH图及其在金属防腐中的应用5.金属的电化学防腐蚀8作业：1.Fe-H2O体系的-pH图在金属防护上的应用课程目标(2)、(3)、(4)六、考核方式及成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核课堂表现成绩中国计量大学学生课程平时成绩考核细则5%平时作业成绩中国计量大学学生课程平时成绩考核细则15%课堂