《无机及分析化学》课程教学大纲

《无机及分析化学》课程教学大纲一、基本情况课程代码：1061129034英文名称：InorganicandAnalyticalChemistry课程性质：数学与自然科学类课程学分：4学时：64（讲授48学时、实验16学时）开课学期：1开课院系：环境工程与化学学院适用专业：资源循环科学与工程先修课程：中学化学二、课程简介《无机及分析化学》是资源循环科学与工程专业的基础课。通过课程的学习，使学生熟悉元素及重要化合物的结构与性质，掌握典型化学反应原理，化学平衡理论及化学分析方法；为进一步学习专业课程及从事工程实践奠定必要的化学基础；同时，在教学过程中结合具体的理论知识点所蕴含的思政元素对学生进行思政教育，培养学生的科学精神、环境保护意识和可持续发展意识。三、课程教学目标（一）教学任务本课程分为理论与实验教学两部分，通过理论教学，使学生掌握无机及分析化学基本概念和基本原理，熟悉资源循环利用过程中物质的化学处理方法和分析检测方法；通过实验教学，使学生加深对理论知识的理解，熟练掌握无机及分析化学的实验操作技能，培养学生分析和解决资源循环利用问题的能力。（二）课程目标1.课程目标（1）掌握无机物的结构、性质及反应原理，能够对资源循环科学与工程相关问题进行正确的表述。(支撑毕业要求1.2)（2）掌握无机及分析基本方法的适用范围和使用条件，能够应用于解决资源循环利用问题。(支撑毕业要求2.1)（3）获得资源循环科学与工程专业所涉及的、必需的无机及分析化学实验技能，能够设计、开展实验，并获得有效结论。(支撑毕业要求4.1)2.课程目标对毕业要求的支撑矩阵表1课程目标对毕业要求的支撑矩阵毕业要求二级指标点课程教学目标（1）（2）（3）1.工程知识：工程知识：掌握数学、自然科学、工程基础以及资源循环科学与工程专业知识，并运用其理论和方法解决复杂工程问题。1.2掌握资源循环科学与工程类专业相关的自然科学知识，并能运用到实际工程问题的恰当表述中。√2.问题分析：能够应用数学、自然科学和资源循环科学与工程专业的基本知识与原理，并通过文献分析研究，识别、判断、评价实际工程问题，以获得有效结论。2.1能够应用数学、自然科学和资源循环科学与工程专业相关基础理论知识，识别和判断实际工程问题的关键环节。√4.研究：能够基于资源综合利用工程相关知识与原理，采用科学方法对实际工程问题进行研究，包括实验设计、数据分析与解释，并通过信息综合得到合理有效的结论。4.1能够基于资源循环专业相关理论，根据研究对象的特征，设计可行的实验方案。√（三）思政元素根据本课程性质和特点，在教学环节中对科学精神、环境保护意识和可持续发展意识。四、教学内容及要求表2教学内容、要求与达成章节学时课程目标教学内容教学要求重点难点教学活动达成能力达成途径支撑目标第一章化学平衡和化学反应速率（4）掌握化学平衡移动、化学反应速率影响因素。1.化学平衡的特征；2.标准平衡常数；3.化学平衡的移动；4.化学反应速率理论。1.掌握可逆反应、化学平衡等基本概念；2.掌握标准平衡常数的计算；3.理解浓度、压力、温度对化学平衡移动的影响；4.熟悉化学反应速率的影响因素。【本章重点】化学平衡移动、化学反应速率影响因素。【本章难点】惰性气体的引入对化学平衡的影响。【课前预习】勒夏特列原理。【思政元素】锲而不舍的科学精神。【课堂讲授】可逆反应及化学平衡的定义；标准平衡常数表达式；多重平衡规则；勒夏特列原理；化学反应速率理论。【课堂讨论】勒夏特列原理在提高氨产率中的应用；土壤中Cu的化学平衡。【习题作业】P73，4、10、17。【教学方式】讲授/研讨式/翻转课堂。毕业要求1.2作业、阶段测验、期末考试课程目标1第二章解离平衡（8）能够应用化学平衡理论分析弱电解质、难溶强电解质的解离问题。1.酸碱质子理论；2.弱酸、弱碱解离平衡；3.缓冲溶液；4.沉淀溶解平衡。1.理解弱酸、弱酸及难溶电解质的解离平衡；2.熟悉同离子效应、盐效应等影响解离平衡移动的因素；3.掌握溶液酸度的计算；4.了解缓冲溶液的组成及缓冲作用原理，掌握缓冲溶液的配制方法；5.理解溶度积常数的意义及溶度积规则；6.熟悉沉淀生成、溶解或转化的条件，掌握分步沉淀的相关计算。【本章重点】溶液酸度的计算，缓冲溶液的配制，溶度积规则，分步沉淀。【本章难点】分步沉淀的相关计算。【课前预习】酸碱质子理论、溶度积规则。【思政元素】可持续发展理念。【课堂讲授】弱酸、弱酸及难溶电解质的解离平衡；溶液酸度的计算；缓冲溶液作用原理及pH计算；溶度积意义及溶度积规则；分步沉淀。【案例分析】工业废水中重金属离子的沉淀分离。【习题作业】P105，5、26、37。【教学方式】讲授/案例分析/翻转课堂。毕业要求1.2、2.1作业、阶段测验、期末考试课程目标1、2第三章氧化还原反应（6）能够利用电极电势分析氧化还原反应的相关问题。1.氧化还原反应的基本概念；2.氧化还原方程式配平；3.电极电势；4.元素电势图。1.理解氧化还原反应的基本概念，能配平氧化还原反应方程式；2.了解原电池的组成和符号，明确电极反应与电池反应的关系；3.理解电极电势的概念，能够运用能斯特方程计算非标准态电极电势，会利用电极电势比较氧化剂和还原剂的相对强弱，判断氧化还原反应的方向；4.理解元素电势图的意义，学会用元素电势图判断歧化反应的方向及进行标准电极电势的计算。【本章重点】氧化还原反应方程式的配平方法，电极电势及元素电势图的应用。【本章难点】利用电极电势判断氧化还原反应的方向。【课前预习】氧化还原反应基本概念。【课堂讲授】氧化还原反应的基本概念；氧化还原方程式配平；电极电势的产生及应用；元素电势图的意义及应用。【案例分析】利用氧化还原反应处理废水中重金属离子和氰化物。【习题作业】P132，8、12、23、26。【教学方式】讲授/案例分析/翻转课堂。毕业要求1.2、2.1作业、阶段测验、期末考试课程目标1、2第四章原子结构（2）掌握元素基本性质与原子结构的关系。1.氢原子核外电子的运动状态；2.多电子原子核外电子的运动状态；3.原子结构和元素周期律。1.理解四个量子数的物理意义；2.根据能级近似图及电子排布原理，能确定元素在周期表中的位置；3.掌握元素基本性质与原子结构的关系。【本章重点】元素核外电子排布，原子性质的周期性变化。【本章难点】原子性质的周期性变化规律。【课前预习】核外电子排布原理。【课堂讲授】基本概念；四个量子数的物理意义；近似能级图；核外电子排布原理。【课堂讨论】原子半径、电离能、电负性的周期性变化规律。【习题作业】P154，6、14、18。【教学方式】讲授/研讨式/翻转课堂。毕业要求1.2作业、阶段测验、期末考试课程目标1第五章配位化合物（2）掌握配位化合物的组成和命名，典型螯合物的结构与特点。1.配位化合物的组成和定义；2.配位化合物的类型和命名。1.熟悉配位化合物的组成；2.了解配位化合物的类型，掌握典型螯合物的结构与特点；3.能够对配位化合物进行命名。【本章重点】配位化合物的定义、组成和命名；典型螯合物的结构与特点。【本章难点】配位化合物的命名规则。【课前预习】配合物的组成。【课堂讲授】配合物的定义、组成、命名、类型。【案例分析】螯合剂EDTA在水硬度测定中的应用。【习题作业】P209，1、2、12。【教学方式】讲授/案例分析/翻转课堂。毕业要求1.2、2.1作业、阶段测验、期末考试课程目标1、2第六章元素化学（4）掌握d区、ds区元素及重要化合物的性质及用途。1.s、p、d、ds区元素概述；2.s、p、d、ds区元素的重要化合物。1.理解s、p、d、ds区元素的基本性质与其电子层结构的关系；2.熟悉重要化合物的性质及用途。【本章重点】d区、ds区元素及重要化合物的性质及用途。【本章难点】典型重金属在环境中的存在形态。【课前预习】各区元素通性。【课堂讲授】s、p、d、ds区元素的基本性质与其电子层结构的关系。【课堂讨论】典型重金属的特点，在环境中存在形态，对人体健康的影响【习题作业】P258，4、7。【教学方式】讲授/研讨式/翻转课堂。毕业要求1.2作业、阶段测验、期末考试课程目标1第七章定量分析化学概论（2）掌握定量分析过程。1.分析化学的任务和作用；2.定量分析方法的分类；3.定量分析过程。1.了解分析化学的任务和作用；2.掌握定量分析方法的分类；3.熟悉定量分析过程。【本章重点】定量分析的过程。【本章难点】采样方法、分析方法的选择。【课前预习】滴定分析方法的分类。【课堂讲授】分析化学的任务和作用；定量分析方法的分类。【案例分析】水样的采集、保存、前处理、分析方法的选择。【课堂讨论】定量分析的过程。【习题作业】P340，1、2。【教学方式】讲授/案例分析/研讨式。毕业要求1.2、2.1作业、阶段测验、期末考试课程目标1、2第八章定量分析的误差和分析结果的数据处理（4）掌握提高分析结果准确度的方法及数据处理方法。1.有效数字的计位规则和运算规则；2.误差的产生及表示方法；3.提高分析结果准确度的方法；4.实验数据的统计处理。1.掌握有效数字的概念、意义、记录方法，会合理的使用有效数字。2.理解准确度、精密度衡量的依据及二者的关系。3.掌握误差的分类、性质、来源及减免办法。4.熟悉分析数据的处理步骤。【本章重点】误差的分类及减免方法；分析数据的处理步骤。【本章难点】可疑数据的取舍。【课前预习】误差的分类。【思政元素】实事求是的科学精神。【课堂讲授】有效数字的计位规则和运算规则；误差的产生及表示方法；分析结果的数据处理。【课堂讨论】提高分析结果准确度的方法。【习题作业】P353，3、9、10。【教学方式】讲授/研讨式/翻转课堂。毕业要求1.2、2.1作业、阶段测验、期末考试课程目标1、2第九章滴定分析法（16）掌握滴定分析法在环境监测中的应用。1.滴定分析法基本概念；2.滴定分析法对化学反应的要求；3.标准溶液的配制和标定；4.滴定分析结果的计算；5.滴定分析法的基本原理及应用。1.熟悉滴定分析法基本概念；2.了解滴定分析法对化学反应的要求；3.掌握标准溶液的配制和标定方法；4.掌握酸碱滴定、氧化还原滴定、配位滴定及沉淀滴定的基本原理，并能在环境监测中加以运用。【本章重点】标准溶液的配制和标定方法；酸碱滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定法及沉淀滴定法的原理及应用。【本章难点】氧化还原滴定法的基本原理及指示剂的选择。【课前预习】滴定分析法的基本原理。【思政元素】生态文明建设【课堂讲授】滴定分析法基本概念；标准溶液的配制和标定方法；滴定分析法的基本原理。【案例分析】水质化学需氧量、高锰酸钾指数、溶解氧的测定；废气中氯化氢的测定。【课堂讨论】滴定分析中指示剂的选择。【习题作业】P42012、13、14。【教学方式】讲授/案例分析/研讨式。毕业要求1.2、2.1作业、阶段测验、期末考试课程目标1、2五、课内实验名称及基本要求表3实验内容、要求与达成序号实验名称内容与要求达成能力支撑课程目标1硫酸亚铁铵的制备本实验主要通过铁粉制备硫酸亚铁，再进一步利用硫酸亚铁与硫酸亚铁铵的反应制备复盐—硫酸亚铁铵。通过本实验，理解化学平衡移动和反应速率的影响因素，掌握水浴加热、过滤、蒸发结晶等基本操作。支撑（1）“毕业要求1.工程问题”中的1.2“掌握资源循环科学与工程类专业相关的自然科学知识，并能运用到实际工程问题的恰当表述中”；（2）“毕业要求4.研究”中的4.1“能够基于资源循环专业相关理论，根据研究对象的特征，设计可行的实验方案。”课程目标1和32沉淀反应本实验主要进行一系列沉淀生成、溶解、转化、分步沉淀的操作。通过本实验，理解沉淀溶解平衡和溶度积规则，掌握离心机的使用方法和固-液分离操作。支撑（1）“毕业要求1.工程问题”中的1.2“掌握资源循环科学与工程类专业相关的自然科学知识，并能运用到实际工程问题的恰当表述中”；（2）“毕业要求4.研究”中的4.1“能够基于资源循环专业相关理论，根据研究对象的特征，设计可行的实验方案。”课程目标1和33氧化还原反应本实验主要进行氧化剂高锰酸钾、重铬酸钾与无机还原剂的一些反应。通过本实验，加深对电极电势和能斯特方程的理解，了解常见氧化剂和还原剂的性质，理解溶液酸碱性对氧化还原反应的影响。支撑（1）“毕业要求1.工程问题”中的1.2“掌握资源循环科学与工程类专业相关的自然科学知识，并能运用到实际工程问题的恰当表述中；”；（2）“毕业要求4.研究”中的4.1“能够基于资源循环专业相关理论，根据研究对象的特征，设计可行的实验方案。”课程目标1和34分析天平称量和滴定基本操作本实验内容：（1）利用分析天平进行固定称量法、减量称量法的练习；（2）HCl与NaOH的相互滴定。通过本实验，熟悉分析天平、移液管、滴定管的操作，理解酸碱滴定的基本原理。支撑（1）“毕业要求2.问题分析”中的2.1“能够应用数学、自然科学和资源循环科学与工程专业相关基础理论知识，识别和判断实际工程问题的关键环节；（2）“毕业要求4.研究”中的4.1“能够基于资源循环专业相关理论，根据研究对象的特征，设计可行的实验方案。”课程目标2和35过氧化氢含量的测定本实验利用高锰酸钾标准溶液滴定过氧化氢，根据高锰酸钾与过氧化氢的定量关系计算过氧化氢的质量浓度。通过本实验，理解高锰酸钾法的基本原理及应用条件，掌握标准溶液的配制与标定方法。支撑（1）“毕业要求2.问题分析”中的2.1“能够应用数学、自然科学和资源循环科学与工程专业相关基础理论知识，识别和判断实际工程问题的关键环节”；（2）“毕业要求4.研究”中的4.1“能够基于资源循环专业相关理论，根据研究对象的特征，设计可行的实验方案。”课程目标2和36自来水总硬度的测定本实验利用螯合剂EDTA与钙、镁离子的配位反应，实现自来水中钙、镁总量的测定及分别测定。通过本实验，理解配位滴定的基本原理，掌握水硬度的测定方法。支撑（1）“毕业要求2.问题分析”中的2.1“能够应用数学、自然科学和资源循环科学与工程专业相关基础理论知识，识别和判断实际工程问题的关键环节”；（2）“毕业要求4.研究”中的4.1“能够基于资源循环专业相关理论，根据研究对象的特征，设计可行的实验方案。”课程目标2和3六、课程考核方式与评分标准（一）考核方式表4课程目标的考核方式序号课程目标考核内容考核方式1掌握无机物的结构、性质及反应原理，能够对环境工程相关问题进行正确的表述。化学平衡理论，化学反应速率，元素基本性质的周期性变化，重要化合物性质，滴定分析法基本原理。作业+阶段测验+实验考核+期末考试2掌握无机及分析基本方法的适用范围和使用条件，能够应用于解决环境监测和治理问题。基本方法的适用范围、使用条件，四大平衡在污染物治理中的应用，滴定分析法在环境监测中的应用。作业+阶段测验+实验考核+期末考试3获得环境工程专业所涉及的、必需掌握的无机及分析化学实验技能，能够设计、开展实验，并获得有效结论。实验操作、实验现象分析、数据记录与处理。实验考核注：考核内容应体现对课程思政元素的理解要求。（二）总成绩构成本课程考核由形成性评价（40%）和结果性评价（60%）构成，其中形成性评价包括作业、阶段测验、实验考核三个部分，分别占总成绩的10%，10%和20%；结果性评价即为期末考试。各考核方式与课程目标对应的关系如表5所示。表5总成绩构成表序号课程目标课程目标在各考核方式中的比例课程目标占总成绩比例作业+阶段测验实验考核期末考试1掌握无机物的结构、性质及反应原理，能够对环境工程相关问题进行正确的表述。60%15%70%57%2掌握无机及分析基本方法的适用范围和使用条件，能够应用于解决环境监测和治理问题。40%15%30%29%3获得环境工程专业所涉及的、必需掌握的无机及分析化学实验技能，能够设计、开展实验，并获得有效结论。70%14%考核方式占总成绩比例20%20%60%100%（三）评分标准1.作业评分标准作业评定标准如表6所示表6作业评分标准考核内容100-90分89-80分79-70分69-60分小于60分作业能够独立完成，完成质量优秀，能够灵活运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论。能够独立完成，完成质量较高，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论。能够独立完成，完成质量基本符合要求，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得有效结论。基本能够独立完成，部分题目解答存在抄袭现象，运用所学知识和理论解决问题的能力基本符合要求。不能独立完成，存在严重抄袭现象；或出现3次及以上未交作业情况。2.阶段测验评分标准为提高学生学习的主动性，检查学生日常学习效果，授课过程中进行1次阶段测验，评分标准详见“参考答案”。3.实验考核评分标准实验考核由实验过程及实验报告综合考评，其中预习、操作过程、实验报告占实验考核成绩的比例分别为10%、40%、50%，具体评分标准见表7。表7实验评分标准评价细则考核环节预习操作过程实验报告100-90分预习报告内容完整充实，书写规范，实验原理描述准确，并能提出实验过程中的注意事项。按时出勤，掌握操作规范要求90%以上，小组分工明确，实验结果准确可靠，正确处理废液。内容完整充实，书写工整规范，实验结果描述准确，并结合实验过程中的出现的问题进行有效的分析和讨论。89-80分预习报告内容完整充实，书写规范，实验原理描述比较准确，未能提出实验过程中的注意事项。按时出勤，掌握操作规范要求80%-90%，小组分工明确，实验结果准确可靠，正确处理废液。内容完整，书写规范，实验结果描述准确，简单对实验结果进行分析和讨论。79-70分预习报告内容基本完整充实，书写规范，实验原理描述基本准确，未能提出实验过程中的注意事项。按时出勤，掌握操作规范要求70%-80%，小组分工明确，实验结果基本可靠，较正确处理废液。内容完整，书写规范，实验结果描述较准确，未对实验结果进行分析和讨论。69-60分预习报告内容基本完整，书写不规范，实验原理描述不清楚，未能提出实验过程中的注意事项。按时出勤，掌握操作规范要求60%-70%，小组分工不明确，实验结果基本可靠，较正确处理废液。内容基本完整，