《工程化学》课程教学大纲

《工程化学》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：1061129011课程名称（中/英文）：工程化学/EngineeringChemistry课程类别：专业基础课学分：3.5总学时：56理论学时：40实验/实践学时：16适用专业：无机非金属材料工程适用对象：本科先修课程：高中相关课程教学环境：多媒体教学开课学院：环境工程与化学学院二、课程简介1.课程任务与目的《工程化学》是化学的一个分支，是高等学校化学、化工、药学、材料、环境、生物技术等相关专业的第一门化学基础课，是大学和高中学习的衔接点，发挥了承前启后的作用，可以将高中所学的化学知识进行深化、扩展和提高，又可以转变高中的应试式学习到大学的探究式学习；同时又可以帮助学生后续的学习打好理论和实践的基础。可以起到帮助学生进入大学角色、适应大学生活、了解大学课堂、转变学习观念和巩固专业学习思想的作用。教学中介绍我国化学工业前沿领域，以此为思想政治教育融入点增强学生对我国化学工业的自信心以及对中国特色社会主义事业的道路自信、理论自信、制度自信和文化自信，激励学生立志肩负民族复兴的时代重任。2.对接培养的岗位能力掌握工程化学的基本概念、基本理论和基本方法，为具备识别、分析、解决水泥、玻璃、陶瓷及耐火材料等无机非金属材料工厂设计、产品制备与生产过程中工程问题的专业技术能力奠定基础。掌握工程化学实验的分析方法，具备综合应用基础知识的能力；具备能够独立分析、独立解决问题的能力。三、课程教学目标本课程对应毕业要求1、2，具体内容如下：教学目标1：掌握热力学基础、动力学基础、酸碱平衡、沉淀平衡、电化学、配位化合物等基础知识，使学生能够初步运用所学理论解释化学反应规律的相关问题；掌握原子结构、分子结构、固体结构、非金属元素的相关知识，使学生了解物质结构的基础理论，按照元素周期体系，系统的讲述非金属元素及其化合物制备、性质、反应及它们的联系和规律，培养学生具有分析、处理一般工程化学问题的能力；在教学过程中，注意运用辩证唯物主义观点和科学思维方法阐明问题，结合科技和学科发展的实际，适当讲授现代工程化学的新知识、新领域，注意理论联系实际，培养学生分析问题和解决问题的能力；支撑毕业要求指标点1.1。教学目标2：教学过程中让学生了解一些化学理论和化学规律是如何通过实验的设计、数据的处理得到并在实践中运用的，培养学生的创造性思维和解决问题的能力；支撑毕业要求指标点2.2。教学目标3：培养细致观察实验现象，详细记录实验数据，以及归纳、综合、正确处理实验数据并用文字表达实验结果；培养学生的“化学”思维能力和“化学”实践动手能力，验证和巩固工程化学的基础知识和基本理论，掌握实验基本操作与技能；另一方面，要培养学生严谨的科学态度，细致观察实验现象，正确记录与处理实验数据，以及独立思考、独立分析与解决问题的能力；支撑毕业要求指标点2.2。四、教学课时安排（一）学时分配主题或知识点教学内容总学时学时完成课程教学目标讲课实验实践化学反应计量基础物质的聚集状态和层次；化学中的计量；化学反应中的质量关系；6240教学目标1、2、3化学热力学基础与化学平衡化学热力学基本概念；焓及焓变的概念及计算；化学反应的方向；吉布斯能判断反应的自发性；化学平衡的移动；化学反应的限度；化学平衡的移动。8800教学目标1酸碱反应和沉淀反应酸碱质子理论；弱酸、弱碱在水溶液中的质子转移平衡和近似计算；同离子效应、盐效应、缓冲溶液；溶度积常数、活度积常数、溶度积常数的计算、溶度积与溶解度的关系及相关计算。14860教学目标1、2、3氧化还原反应和化学电源简介离子-电子法；原电池，电极电势的概念；标准电极电势及其测定；能斯特方程式；影响电极电势的因素；电极电势的应用；元素电势图及其运用。9630教学目标1、2、3原子结构与元素周期性核外电子运动的特殊性；核外电子运动状态的描述；核外电子排布和元素周期表；元素某些性质的周期性。6600教学目标1化学键与分子结构掌握离子键和共价键的基本特征；价键理论；杂化轨道理论；分子轨道理论；分子间作用力及氢键的性质和特点。6600教学目标1配合物的结构和性质配位化合物的基本概念，组成，命名，分类；配合物的价键理论。5230教学目标1、2、3主族非金属元素碳原子的性质、成键特征、氢化物；氮元素的氧化物，含氧酸及其盐类的性质和用途。2200教学目标1合计564016（二）实践教学安排（指含有实验或实践内容的课程）序号实验/实践项目名称实验/实践学时实验/实类型实验/实要求每组人数备注1实验一化学实验室安全教育及NaCl的提纯3综合性必做22实验二硫酸亚铁铵的制备4设计研究必做23实验三醋酸电离度和电离常数的测定3综合性必做24实验四配合物的性质和沉淀溶解平衡3综合性必做25实验五氧化还原反应和电化学3验证性必做2合计16五、教学内容及教学设计（一）理论部分：化学反应计量基础1.教学要求：掌握物质的聚集状态和层次；掌握化学中的计量；2.教学重点：物质的聚集状态和层次；化学中的计量；化学反应中的质量关系；3.教学难点：化学中的计量；4.教学方案设计：学习通、多媒体教学课件和板书结合化学热力学基础和化学平衡1.教学要求：熟悉热力学第一定律及其相关概念。掌握化学反应热效应；了解反应进度概念。

掌握热化学方程式；反应热、反应焓变的计算；盖斯定律及有关计算；吉布斯能和化学反应方向的判断。了解化学反应的可逆性，掌握化学平衡和平衡常数的概念。掌握标准平衡常数和吉布斯能变；熟悉多重平衡。掌握浓度、压力、温度对化学平衡移动的影响；了解从热力学和动力学等方面来选择合理的生产条件。2.教学重点：状态和状态函数；热力学第一定律；化学反应热效应：；焓及焓变的概念及计算，化学反应进度概念，热化学方程式，反应热的计算：盖斯定律及其应用、标准生成焓；吉布斯能和化学反应的方向：自发过程及其特点、熵和熵变、标准熵变的计算、吉布斯能和自发过程关系、吉布斯能判断反应的自发性，标准生成吉布斯能及其计算。化学反应的可逆性和化学平衡。化学平衡的移动;化学反应的限度；化学平衡的移动。3.教学难点：化学平衡的概念，平衡移动的规律及多重平衡规则。计算，能用判断反应方向，估计反应的程度。3．标准平衡常数和吉布斯能变。4.教学方案设计：学习通、多媒体教学课件和板书结合酸碱反应和沉淀反应1.教学要求:掌握酸碱质子理论。掌握一元弱酸、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。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。熟悉难溶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。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。

2.教学重点：酸碱质子理论。弱酸、弱碱在水溶液中的质子转移平衡和近似计算。同离子效应、盐效应、缓冲溶液。溶度积常数、活度积常数、溶度积常数的计算、溶度积与溶解度的关系及相关计算、教学方式方法：多媒体教学课件3.教学难点：稀释定律、电离平衡（含分级电离平衡）、同离子效应、缓冲溶液、盐类水解的概念。一元弱酸、二元弱酸、一元弱碱电离平衡的计算（包括同离子效应、缓冲溶液pH值的计算）；一元弱酸盐、一元弱碱盐溶液pH值的计算。利用进行有关计算。溶度积原理、溶度积规则。

4.教学方案设计：学习通、多媒体教学课件和板书结合氧化还原反应和化学电源简介教学要求：理解氧化还原反应的实质，掌握配平氧化还原方程式的方法。理解电极电势的概念，以及浓度、沉淀、酸度等对电极电势的影响。掌握应用电极电势判断氧化还原反应进行的方向和限度及其计算。了解元素电势图及其运用。

2.主要内容：

氧化还原反应：氧化还原反应的实质，氧化值，氧化还原方程式的（离子-电子法）。

电极电势：原电池，电极电势（电极电势的概念，标准电极电势及其测定，能斯特方程式，影响电极电势的因素）。电极电势的应用：判断氧化还原反应的方向和氧化剂还原剂的强弱，判断氧化还原反应进行的程度。元素电势图及其运用。3.教学难点：电极电势的概念及影响因素，Nernst方程的有关计算；电极电势的应用；元素标准电极电势图及其应用；4.教学方案设计：学习通、多媒体教学课件和板书结合原子结构与元素周期性1.教学要求: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。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。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。2.教学重点：

核外电子运动的特殊性：核外电子运动的量子化特征。核外电子运动的波粒二象性。

核外电子运动状态的描述：波函数、电子云及其图象表示（径向与角度分布图）。波函数、原子轨道和电子云的区别与联系。四个量子数。核外电子排布和元素周期表；多电子原子的能级。核外电子排布原理和电子排布原子结构与元素周期性的关系。元素某些性质的周期性，原子半径，电离势，电子亲和势，电负性。3.教学难点：原子能级、波粒二象性、原子轨道、波函数和电子云等基本概念。s、p、d原子轨道的角度分布图（形状和伸展方向）。4.教学方案设计：学习通、多媒体教学课件和板书结合分子的结构与性质教学要求:掌握离子键和共价键的基本特征和它们的区别。掌握价键理论，杂化轨道理论。

掌握分子轨道理论的基本内容。了解分子间作用力及氢键的性质和特点。教学重点：价键理论；杂化轨道理论；分子轨道理论；分子间的作用力和氢键；分子间力和氢键；教学难点：杂化类型(sp、sp2、sp3、不等性sp3)与分子或离子空间构型的关系；分子轨道理论。教学方案设计：学习通、多媒体教学课件和板书结合配合物的结构和性质1.教学要求：

掌握配位化合物的基本概念，组成，命名，分类。

2.教学重点：配位化合物的基本概念：什么叫配合物，组成，命名。

配合物化学平衡的计算

3.教学难点：配离子的稳定常数及其有关计算4.教学方案设计：学习通、多媒体教学课件和板书结合非金属元素1.教学要求：碳原子的性质、成键特征、氢化物。氮元素的氧化物，含氧酸及其盐类的性质和用途。2.教学重点：碳的氧化物、碳酸及其盐类的性质。了解氧化硼、硼酸、硼砂的性质和用途。3.教学难点：氮的氧化物，含氧酸及其盐类的性质和用途。碳的氧化物、碳酸及其盐类的性质。教学方案设计：学习通、多媒体教学课件和板书结合（二）实验部分：实验一化学实验室安全教育及NaCl的提纯实验目的要求：1.熟悉工程化学实验室规则和实验要求2.学习用粗食盐制试剂级氯化钠的方法；3.练习称重、溶解、过滤、蒸发浓缩、结晶和减压过滤等基本操作；4.掌握Ca2+、Mg2+、SO42-的鉴定方法。实验仪器：托盘天平、布氏漏斗、漏斗、烧杯、酒精灯。实验内容：粗食盐的提纯：粗食盐的溶解、除杂、过滤、蒸发、结晶，氯化钠的重结晶。注意要点：减压过滤的操作要点教学手段和方法：学生利用各种信息资源，自行查阅资料、设计实验、开题答辩、实验操作、完成实验项目和总结实验报告；实验二硫酸亚铁铵的制备及纯度分析实验目的要求：1.通过独立设计实验方案了解复盐的一般特性及硫酸亚铁铵的制备方法，培养分析解决问题的能力；2.熟练掌握水浴加热、蒸发、结晶和减压过滤等基本操作；3.学习用目视比色法进行产品的限量分析，检验产品中的杂质含量。实验仪器：托盘天平、布氏漏斗、漏斗、烧杯、酒精灯。实验内容：设计实验方案制备硫酸亚铁铵并检验产品中杂质Fe3+的含量，以确定产品等级。注意要点：目视比色测定；查阅相关参考文献，提前两周拟定实验方案，经教师同意后方可实验教学手段和方法：学生利用各种信息资源，自行查阅资料、设计实验、开题答辩、实验操作、完成实验项目和总结实验报告；实验三醋酸电离度和电离常数的测定实验目的要求：1.测定醋酸的电离度和电离常数,学习并掌握pH计使用技术，练习溶液的稀释和滴定操作；2.学习数据记录和结果处理以及有效数字的概念。实验仪器：PH计、烧杯、移液管、容量瓶。实验内容：1.测定HAc溶液的浓度；2.配制不同浓度的HAc溶液并用pH计测定溶液的pH值；3.计算HAc的电离度和电离常数。注意要点：滴定操作和pH计的使用，有效数字的运用教学手段和方法：结合学生将已经学过的基础实验和基础知识，综合在一起完成一个新的操作实验，目的是增加学生对基础实验的熟练程度和基础知识的熟悉验证。

实验四配合物的性质和沉淀溶解平衡实验目的要求：1.比较配合物与简单化合物和复盐的区别，比较不同配体对配离子稳定性的影响；2.了解配位平衡与沉淀反应、氧化还原反应的关系；3.溶液的酸碱性、浓度对配位平衡的影响和螯合物的形成条件。实验仪器：试管、离心机、离心试管、滴管、酒精灯。实验内容：1.配合物的生成和组成2.配离子稳定性比较3.配位平衡的移动4.螯合物的性质。教学手段和方法：采用学生将已经学过的基础实验，综合在一起完成一个新的操作实验。实验五氧化还原反应和电化学实验目的要求：1.掌握电极的本性、电对的氧化性或还原性、物质的浓度、介质的酸度对电极电势和氧化还原反应的方向、产物、速率的影响；2.了解用酸度计（或伏特计）测定化学电池电动势方法。实验仪器：盐桥、电压表、试管、烧杯、滴管。实验内容：1.氧化还原反应和电极电势；2.浓度和酸度的电极电势的影响；3.浓度和酸度对氧化还原反应产物、方向的影响；4.酸度对氧化还原反应速率的影响；5.据有中间价态物质的氧化还原性。注意要点：