《基礎化學》教學大綱

《基礎化學》課程教學大綱一、課程名稱（中英文）中文名稱：基礎化學英文名稱：BasicChemistry二、課程代碼及性質專業(yè)必修課程三、學時與學分總學時：48學分：3四、先修課程先修課程：《高中化學》五、授課對象適用對象：理工類大學本科一年級學生六、使用教材及參考書1.《大學化學》曹瑞軍主編，北京，高等教育出版社，20052．《大學化學精要及典型題解》何培之，王世駒，曹瑞軍，李續(xù)娥編，西安，西安交通大學出版社，20023．《普通化學網絡課程》曹瑞軍主編，北京，高等教育出版社，2003七、課程性質、目的和任務化學是研究和闡述物質的組成、結構、性質及其變化規(guī)律和變化過程中能量關系的學科?！痘A化學》在中學化學知識的基礎上深入一步，簡明的介紹了化學學科的基本原理和知識；同時結合當前社會的熱點研究方向，初步運用化學的觀點審視工程材料、能源、生命科學及環(huán)境等學科中的相關問題。《基礎化學》是化學學科和工程技術理論之間的橋梁，是理工類高等學校各個專業(yè)必不可少的一門基礎課程。通過學習使學生了解化學反應的基本原理、物質結構的基本知識和化學實驗的基本技能，對一些涉及化學的實際問題具有初步的分析能力；使學生在科學實驗能力、抽象思維能力等方面受到訓練，為培養(yǎng)各類高級工程技術人才奠定化學基礎。八、教學基本要求1.正確理解原子結構的近代概念，了解核外電子排布的原則，學會用量子數表述電子的運動狀態(tài)；熟悉原子的電子構型與元素周期表的關系；掌握電離能、電子親和能、原子半徑、電負性和元素的氧化數變化的周期性。熟悉化學鍵概念和類型；熟悉離子化合物的形成；熟悉共價化合物的價鍵理論要點和共價鍵的類型、特征和鍵參數等重要概念。熟悉雜化軌道理論和價層電子對互斥理論的要點，學會推測簡單的分子（或離子）空間構型的方法；了解電偶極矩概念，了解分子間力和氫鍵的性質及其對物質性質的影響。了解晶體和非晶體的差異，熟悉各類典型晶體的組成、結構特點和主要的物理性質；了解各類實際晶體；了解液體晶體及其應用。2.了解化學熱力學的基本術語，掌握狀態(tài)函數、標準狀態(tài)、功、熱、焓、Hess定律、熵和Gibbs函數等基本概念。了解恒壓熱效應與反應焓變、恒容熱效應與熱力學能之間的關系，掌握化學反應的焓變和熵變的基本計算；熟悉Hess定律的實際應用。初步掌握Gibbs函數變的計算，會用Gibbs函數變判斷化學反應進行的方向和限度，判斷物質的穩(wěn)定性，掌握耦合反應基本原理，估算反應進行的溫度范圍。3.了解化學平衡的意義，熟悉化學平衡的原理，并能利用之預測濃度，氣體的壓力，溫度對平衡的影響，掌握化學平衡系統(tǒng)的計算。了解化學反應速率的概念，熟悉活化能的意義，熟悉濃度、氣體分壓和溫度以及催化劑對反應速率的影響。了解通過實驗探討濃度對反應速率影響的方法，掌握Arrhenius公式相關的Ea及k的計算。了解多相反應、鏈反應、光化學反應等幾個特殊反應的特點。4.了解溶液、溶膠、濁液等分散系的主要特性與區(qū)別。了解水溶液及其特性，熟悉難揮發(fā)非電解質稀溶液的通性，用平衡的觀點理解其原因，會用公式進行計算及其應用。理解單相離子平衡的基本概念，掌握一元弱酸（堿）的解離平衡和解離常數K?、解離度以及強（弱）酸（堿）溶液中的c(H+)、c(OH-)和pH值的計算。掌握同離子效應、理解緩沖作用，并能配制緩沖溶液和有關的計算。熟悉多相離子平衡，掌握難溶強電解質溶液K?sp的概念和相關的計算，掌握溶度積規(guī)則、應用和有關的計算。熟悉配離子的解離平衡和不穩(wěn)定常數K?不穩(wěn)的概念，了解配合物應用。從擴散雙電層理論出發(fā)，了解溶膠粒子的結構，了解溶膠聚沉的方法。了解表面活性劑的結構、性質和應用。5.會用半反應式法配平氧化還原反應方程式。了解原電池的組成及常用電極的種類，能正確寫出原電池符號、正、負極反應和電池反應。掌握氧化還原電對、電極電勢和標準電極電勢、電動勢和標準電動勢等概念，能用Nernst方程式計算電極電勢和原電池電動勢。能用標準電極電勢比較氧化劑還原劑的相對強弱；判斷氧化還原反應進行的方向；掌握標準電極電勢與標準電動勢、標準平衡常數等之間的相互換算。了解電解的原理及電化學技術在生產中的應用。了解金屬電化學腐蝕的基本原理及常用的防蝕方法。6.了解工程材料的重要性及其發(fā)展，熟悉“材料的性能取決于它的化學組成和結構以及加工工藝”這一基本原理，能分別從材料的化學組成、化學鍵型、晶體結構和結構缺陷等方面進行分析。通過半導體和超導體的實例，熟悉元素周期表對尋找、研究工程材料的指導作用；從組成和結構上了解半導體的機理。了解制備金屬、現代陶瓷和有機高聚物的一般方法。了解合金概念類型和“合金化原理”的一般應用，熟悉結構性和功能性材料的區(qū)別；了解各類重要的金屬、陶瓷、有機高聚物的性能和應用。認識復合材料的特性。了解復合材料的分類；了解顆粒增強和纖維增強兩大類結構性復合材料的性能和應用。大致了解“分子設計”和“材料設計”的基本思路。7.熟悉能源的概念，了解能源分類和能量轉化過程。了解煤的組成、結構，熟悉煤的氣化、干餾、液化和綜合利用。了解石油組成，熟悉石油的煉制，石油化工和天然氣化工。了解它們在能源應用和現代工業(yè)等方面的重要地位。熟悉化學電源的各種主要類型，特點，工作原理及其應用。了解核裂變能和核聚變能的特點及其應用。了解氫氣的生產和儲運的主要途徑、原理及其應用。熟悉太陽能向熱能、化學能、電能轉化的主要途徑。了解生物質中所固定的化學能轉化為其他能量形式的主要途徑。8.了解不同元素在生物體內的作用。理解生命的本質是各種生物大分子協調作用的結果，生物體最主要的生物大分子是糖、脂、蛋白質和核酸，它們在生物體內的作用，既有分工又有合作。了解生物技術中的基因工程技術原理。9.明確人與環(huán)境的關系，了解化學在環(huán)境科學中的作用；熟悉大氣的主要污染物，了解光化學煙霧、酸雨、溫室效應、臭氧層空洞等綜合性大氣污染的基本原理及控制對策。熟悉水體的主要污染物，了解城市生活用水和工業(yè)廢水處理的基本原理和方法。熟悉土壤的主要污染物，了解土壤污染的防治方法；了解常見的固體廢棄物對環(huán)境的影響；理解綠色化學和可持續(xù)發(fā)展的概念。10．通過化學實驗，培養(yǎng)學生獨立操作、觀察記錄、分析歸納、撰寫報告等多方面的能力；學會使用酸度計、分光光度計、電導率儀、電位儀、量熱儀等儀器以及酸堿滴定、絡合滴定的分析技術。九、課程內容(按章列出各章的主要內容，如：重點內容、掌握內容及了解內容等)序言第一章物質結構基礎1.原子結構和周期性原子結構的近代概念（了解內容）；2）核外電子排布的原則；波函數；電子云；四個量子數(掌握內容)；3）核外電子的運動狀態(tài)(多電子原子軌道的能級，原子核外電于的排布)(掌握內容)；4）原子結構與元素周期性（電離能、電子親和能、原子半徑、電負性和元素的氧化數等元素基本性質）(掌握內容)。2.化學鍵與分子結構1）化學鍵概念和類型（了解內容）2）離子鍵與離子化合物(了解內容)；3）共價鍵的類型、特征和鍵參數；價鍵理論(了解內容)；4）分子的空間構型（雜化軌道理論；價層電子對互斥理論）(重點內容)；5）分子間力(色散、誘導、取向)和氫鍵(重點內容)。6）分子的極性，電偶極矩(了解內容)。3.晶體結構1）晶體和非晶體的特征(了解內容)；2）晶體的基本類型及特征(了解內容)；

3）各類典型晶體的組成、結構特點和主要的物理性質(掌握內容)；4）實際晶體；液晶。第二章化學反應中的能量1.熱力學的基本概念（狀態(tài)函數；標準狀態(tài)；功；熱；焓；Hess定律；熵和Gibbs函數）；狀態(tài)函數的特性(了解內容)；2.化學反應中的能量關系(熱力學第一定律U=Q+W)；化學反應的熱效應及其測量(了解內容)；3．化學反應熱的計算；蓋斯定律(重點內容）；4．自發(fā)過程、自發(fā)過程的推動力(了解內容)；5．混亂度、熵，化學反應熵變的計算(掌握內容)；6．化學反應自發(fā)性的判據，Gibbs函數變的計算(掌握內容)；7．Gibbs函數及應用(判斷化學反應進行的方向和限度，估算反應進行的溫度范圍，判斷物質的穩(wěn)定性；耦合反應基本原理)(重點內容)。第三章化學平衡和化學反應速率1．化學平衡1）化學平衡的基本概念及特點(了解內容)；2）化學平衡態(tài)的描述(掌握內容)；3）標準平衡常數(掌握內容)；4）標準平衡常數和反應的標準Gibbs函數變(重點內容)；5）化學平衡的計算(重點內容)；6）化學平衡的移動(基本概念，濃度變化，溫度變化，壓力變化)(掌握內容)。2．化學反應速率1）化學反應速率的意義及其表示方法(了解內容)；2）影響反應速率的因素(重點內容)；a．濃度的影響(基元反應，質量作用定律，反應級數)b．溫度的影響（Arrhenius公式相關的Ea及k的計算）c．催化劑對反應速率的影響3．反應的熱效應與活化能(了解內容)；4．多相反應，鏈反應和光化學反應(了解內容)。第四章溶液與溶膠1.溶液、溶膠、濁液等分散系的主要特性與區(qū)別(了解內容)；難揮發(fā)非電解質稀溶液的依數性（溶液的蒸汽壓下降、沸點升高和凝固點降低、滲透壓）（重點內容）；弱電解質溶液的特性（重點內容）；2.單相離子平衡；一元弱酸（堿）的解離平衡和解離常數K?；解離度；pH值的計算；稀釋定律；同離子效應；緩沖作用；緩沖溶液的配制和有關計算。3．配離子的電離平衡(配離子的解離平衡；不穩(wěn)定常數K?不穩(wěn))(了解內容)；

4．多相離子平衡(重點內容)；

a．難溶強電解質溶液溶度積K?sp

b．溶度積和溶解度

c．溶度積規(guī)則及其應用5．溶膠粒子的結構；溶膠聚沉的方法；表面活性劑的結構、性質和應用(了解內容)。第五章電化學基礎1．氧化還原反應（氧化態(tài)的概念，氧化還原電對，氧化還原方程式半反應式法的配平)(掌握內容)；2．原電池(裝置、原理、常用電極類型和符號、正、負極反應和電池反應)(重點內容)；3．電極電勢(雙電層理論，標準電極電勢，電動勢和標準電動勢)(了解內容)；4．原電池的熱力學（Nernst方程式；計算電極電勢和原電池電動勢。能用標準電極電勢比較氧化劑還原劑的相對強弱；判斷氧化還原反應進行的方向；掌握標準電極電勢與標準電動勢、標準平衡常數等之間的相互換算）(重點內容)；5．金屬的腐蝕與防護（電化學的應用、電解、電鍍、電拋光、電解加工）(了解內容)。第六章化學與工程材料1.工程材料的重要性及其發(fā)展(了解內容)；2.從材料的化學組成、化學鍵型、晶體結構和結構缺陷等方面對材料性能進行分析(了解內容)；3.制備金屬、現代陶瓷和有機高聚物的一般方法(了解內容)；4.各類重要的金屬、陶瓷、有機高聚物、合金、復合材料的特性(了解內容)；5.了解“分子設計”和“材料設計”的基本思路(了解內容)。第七章化學與能源1.能源的概念，能源分類和能量轉化過程(了解內容)；2.煤的組成、結構，煤的氣化、干餾、液化和綜合利用(了解內容)；3.石油組成，石油的煉制，石油化工和天然氣化工(了解內容)；4.化學電源的各種主要類型，特點，工作原理及其應用(了解內容)；5.核裂變能和核聚變能的特點及其應用(了解內容)；6.氫氣的生產和儲運的主要途徑、原理及其應用(了解內容)；7.太陽能向熱能、化學能、電能轉化的主要途徑(了解內容)；8.生物質中所固定的化學能轉化為其他能量形式的主要途徑(了解內容)。第八章化學與生命1.不同元素在生物體內的作用(了解內容)；2.生命的本質是各種生物大分子協調作用的結果，生物體最主要的生物大分子是糖、脂、蛋白質和核酸，它們在生物體內的作用，既有分工又有合作(了解內容)；3.生物技術中的基因工程技術原理(了解內容)。第九章化學與環(huán)境1．人與環(huán)境的關系；化學在環(huán)境科學中的作用(了解內容)；2．大氣的主要污染物（煙塵、SO2、NOx、CO、HC等），光化學煙霧、酸雨、溫室效應、臭氧層空洞的基本原理及控制對策(了解內容)；3．水體的主要污染物，城市生活用水，工業(yè)廢水處理的基本原理和方法(了解內容)；4．土壤的主要污染物，土壤污染的防治方法(了解內容)；5．常見的固體廢棄物對環(huán)境的影響(了解內容)；6．理解綠色化學和可持續(xù)發(fā)展的概念(了解內容)。通過化學實驗，培養(yǎng)學生獨立操作、觀察記錄、分析歸納、撰寫報告等多方面的能力；學會使用酸度計、分光光度計、電導率儀、電位儀、量熱儀等儀器以及酸堿滴定、絡合滴定的分析技術。十、思考題第一章物質結構基礎1.原子結構和周期性與原子序數的關系？2.化學鍵類型包括哪些？第二章化學反應中的能量1.熱力學的基本概念包括哪些內容？2.化學反應中的能量關系(熱力學第一定律U=Q+W)？第三章化學平衡和化學反應速率1．解釋化學平衡理論？2．化學反應速率常數包括哪些？如何正確理解其物理意義？第四章溶液與溶膠1.溶液、溶膠、濁液等分散系的主要特性與區(qū)別？第五章電化學基礎1．氧化態(tài)的概念，氧化還原電對，氧化還原方程式半反應式法的配平？2．原電池裝置、原理、常用電極類型和符號、正、負極反應和電池反應?第六章化學與工程材料1.工程材料的重要性?第七章化學與能源1.煤的組成、結構，煤的氣化、干餾、液化和綜合利用?第八章化學與生命1.生命的本質是各種生物大分子協調作用的結果，生物體最主要的生物大分子是糖、脂、蛋白質和核酸，它們在生物體內的作用?第九章化學與環(huán)境1．人與環(huán)境的關系?2．大氣的主要污染物?十一、課程成績評定與記載本課程的考核方式為閉卷考試（150分鐘）成績評定：期末試卷成績70%+平時成績30%