《基础化学》教学大纲.docx
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《基础化学》教学大纲
《基础化学》课程教学大纲
一、课程名称(中英文)
中文名称:
基础化学
英文名称:
BasicChemistry
二、课程代码及性质
专业必修课程
三、学时与学分
总学时:
48
学分:
3
四、先修课程
先修课程:
《高中化学》
五、授课对象
适用对象:
理工类大学本科一年级学生
六、使用教材及参考书
1.《大学化学》曹瑞军主编,北京,高等教育出版社,2005
2.《大学化学精要及典型题解》何培之,王世驹,曹瑞军,李续娥编,西安,西安交通大学出版社,2002
3.《普通化学网络课程》曹瑞军主编,北京,高等教育出版社,2003
七、课程性质、目的和任务
化学是研究和阐述物质的组成、结构、性质及其变化规律和变化过程中能量关系的学科。
《基础化学》在中学化学知识的基础上深入一步,简明的介绍了化学学科的基本原理和知识;同时结合当前社会的热点研究方向,初步运用化学的观点审视工程材料、能源、生命科学及环境等学科中的相关问题。
《基础化学》是化学学科和工程技术理论之间的桥梁,是理工类高等学校各个专业必不可少的一门基础课程。
通过学习使学生了解化学反应的基本原理、物质结构的基本知识和化学实验的基本技能,对一些涉及化学的实际问题具有初步的分析能力;使学生在科学实验能力、抽象思维能力等方面受到训练,为培养各类高级工程技术人才奠定化学基础。
八、教学基本要求
1.正确理解原子结构的近代概念,了解核外电子排布的原则,学会用量子数表述电子的运动状态;熟悉原子的电子构型与元素周期表的关系;掌握电离能、电子亲和能、原子半径、电负性和元素的氧化数变化的周期性。
熟悉化学键概念和类型;熟悉离子化合物的形成;熟悉共价化合物的价键理论要点和共价键的类型、特征和键参数等重要概念。
熟悉杂化轨道理论和价层电子对互斥理论的要点,学会推测简单的分子(或离子)空间构型的方法;了解电偶极矩概念,了解分子间力和氢键的性质及其对物质性质的影响。
了解晶体和非晶体的差异,熟悉各类典型晶体的组成、结构特点和主要的物理性质;了解各类实际晶体;了解液体晶体及其应用。
2.了解化学热力学的基本术语,掌握状态函数、标准状态、功、热、焓、Hess定律、熵和Gibbs函数等基本概念。
了解恒压热效应与反应焓变、恒容热效应与热力学能之间的关系,掌握化学反应的焓变和熵变的基本计算;熟悉Hess定律的实际应用。
初步掌握Gibbs函数变的计算,会用Gibbs函数变判断化学反应进行的方向和限度,判断物质的稳定性,掌握耦合反应基本原理,估算反应进行的温度范围。
3.了解化学平衡的意义,熟悉化学平衡的原理,并能利用之预测浓度,气体的压力,温度对平衡的影响,掌握化学平衡系统的计算。
了解化学反应速率的概念,熟悉活化能的意义,熟悉浓度、气体分压和温度以及催化剂对反应速率的影响。
了解通过实验探讨浓度对反应速率影响的方法,掌握Arrhenius公式相关的Ea及k的计算。
了解多相反应、链反应、光化学反应等几个特殊反应的特点。
4.了解溶液、溶胶、浊液等分散系的主要特性与区别。
了解水溶液及其特性,熟悉难挥发非电解质稀溶液的通性,用平衡的观点理解其原因,会用公式进行计算及其应用。
理解单相离子平衡的基本概念,掌握一元弱酸(碱)的解离平衡和解离常数KӨ、解离度以及强(弱)酸(碱)溶液中的c(H+)、c(OH-)和pH值的计算。
掌握同离子效应、理解缓冲作用,并能配制缓冲溶液和有关的计算。
熟悉多相离子平衡,掌握难溶强电解质溶液KӨsp的概念和相关的计算,掌握溶度积规则、应用和有关的计算。
熟悉配离子的解离平衡和不稳定常数KӨ不稳的概念,了解配合物应用。
从扩散双电层理论出发,了解溶胶粒子的结构,了解溶胶聚沉的方法。
了解表面活性剂的结构、性质和应用。
5.会用半反应式法配平氧化还原反应方程式。
了解原电池的组成及常用电极的种类,能正确写出原电池符号、正、负极反应和电池反应。
掌握氧化还原电对、电极电势和标准电极电势、电动势和标准电动势等概念,能用Nernst方程式计算电极电势和原电池电动势。
能用标准电极电势比较氧化剂还原剂的相对强弱;判断氧化还原反应进行的方向;掌握标准电极电势与标准电动势、标准平衡常数等之间的相互换算。
了解电解的原理及电化学技术在生产中的应用。
了解金属电化学腐蚀的基本原理及常用的防蚀方法。
6.了解工程材料的重要性及其发展,熟悉“材料的性能取决于它的化学组成和结构以及加工工艺”这一基本原理,能分别从材料的化学组成、化学键型、晶体结构和结构缺陷等方面进行分析。
通过半导体和超导体的实例,熟悉元素周期表对寻找、研究工程材料的指导作用;从组成和结构上了解半导体的机理。
了解制备金属、现代陶瓷和有机高聚物的一般方法。
了解合金概念类型和“合金化原理”的一般应用,熟悉结构性和功能性材料的区别;了解各类重要的金属、陶瓷、有机高聚物的性能和应用。
认识复合材料的特性。
了解复合材料的分类;了解颗粒增强和纤维增强两大类结构性复合材料的性能和应用。
大致了解“分子设计”和“材料设计”的基本思路。
7.熟悉能源的概念,了解能源分类和能量转化过程。
了解煤的组成、结构,熟悉煤的气化、干馏、液化和综合利用。
了解石油组成,熟悉石油的炼制,石油化工和天然气化工。
了解它们在能源应用和现代工业等方面的重要地位。
熟悉化学电源的各种主要类型,特点,工作原理及其应用。
了解核裂变能和核聚变能的特点及其应用。
了解氢气的生产和储运的主要途径、原理及其应用。
熟悉太阳能向热能、化学能、电能转化的主要途径。
了解生物质中所固定的化学能转化为其他能量形式的主要途径。
8.了解不同元素在生物体内的作用。
理解生命的本质是各种生物大分子协调作用的结果,生物体最主要的生物大分子是糖、脂、蛋白质和核酸,它们在生物体内的作用,既有分工又有合作。
了解生物技术中的基因工程技术原理。
9.明确人与环境的关系,了解化学在环境科学中的作用;熟悉大气的主要污染物,了解光化学烟雾、酸雨、温室效应、臭氧层空洞等综合性大气污染的基本原理及控制对策。
熟悉水体的主要污染物,了解城市生活用水和工业废水处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;了解常见的固体废弃物对环境的影响;理解绿色化学和可持续发展的概念。
10.通过化学实验,培养学生独立操作、观察记录、分析归纳、撰写报告等多方面的能力;学会使用酸度计、分光光度计、电导率仪、电位仪、量热仪等仪器以及酸碱滴定、络合滴定的分析技术。
九、课程内容
(按章列出各章的主要内容,如:
重点内容、掌握内容及了解内容等)
序言
第一章物质结构基础
1.原子结构和周期性
原子结构的近代概念(了解内容);
2)核外电子排布的原则;波函数;电子云;四个量子数(掌握内容);
3)核外电子的运动状态(多电子原子轨道的能级,原子核外电于的排布)(掌握内容);
4)原子结构与元素周期性(电离能、电子亲和能、原子半径、电负性和元素的氧化数等元素基本性质)(掌握内容)。
2.化学键与分子结构
1)化学键概念和类型(了解内容)
2)离子键与离子化合物(了解内容);
3)共价键的类型、特征和键参数;价键理论(了解内容);
4)分子的空间构型(杂化轨道理论;价层电子对互斥理论)(重点内容);
5)分子间力(色散、诱导、取向)和氢键(重点内容)。
6)分子的极性,电偶极矩(了解内容)。
3.晶体结构
1)晶体和非晶体的特征(了解内容);
2)晶体的基本类型及特征(了解内容);
3)各类典型晶体的组成、结构特点和主要的物理性质(掌握内容);
4)实际晶体;液晶。
第二章化学反应中的能量
1.热力学的基本概念(状态函数;标准状态;功;热;焓;Hess定律;熵和Gibbs函数);状态函数的特性(了解内容);
2.化学反应中的能量关系(热力学第一定律U=Q+W);化学反应的热效应及其测量(了解内容);
3.化学反应热的计算;盖斯定律(重点内容);
4.自发过程、自发过程的推动力(了解内容);
5.混乱度、熵,化学反应熵变的计算(掌握内容);
6.化学反应自发性的判据,Gibbs函数变的计算(掌握内容);
7.Gibbs函数及应用(判断化学反应进行的方向和限度,估算反应进行的温度范围,判断物质的稳定性;耦合反应基本原理)(重点内容)。
第三章化学平衡和化学反应速率
1.化学平衡
1)化学平衡的基本概念及特点(了解内容);
2)化学平衡态的描述(掌握内容);
3)标准平衡常数(掌握内容);
4)标准平衡常数和反应的标准Gibbs函数变(重点内容);
5)化学平衡的计算(重点内容);
6)化学平衡的移动(基本概念,浓度变化,温度变化,压力变化)(掌握内容)。
2.化学反应速率
1)化学反应速率的意义及其表示方法(了解内容);
2)影响反应速率的因素(重点内容);
a.浓度的影响(基元反应,质量作用定律,反应级数)
b.温度的影响(Arrhenius公式相关的Ea及k的计算)
c.催化剂对反应速率的影响
3.反应的热效应与活化能(了解内容);
4.多相反应,链反应和光化学反应(了解内容)。
第四章溶液与溶胶
1.溶液、溶胶、浊液等分散系的主要特性与区别(了解内容);难挥发非电解质稀溶液的依数性(溶液的蒸汽压下降、沸点升高和凝固点降低、渗透压)(重点内容);弱电解质溶液的特性(重点内容);
2.单相离子平衡;一元弱酸(碱)的解离平衡和解离常数KӨ;解离度;pH值的计算;稀释定律;同离子效应;缓冲作用;缓冲溶液的配制和有关计算。
3.配离子的电离平衡(配离子的解离平衡;不稳定常数KӨ不稳)(了解内容);
4.多相离子平衡(重点内容);
a.难溶强电解质溶液溶度积KӨsp
b.溶度积和溶解度
c.溶度积规则及其应用
5.溶胶粒子的结构;溶胶聚沉的方法;表面活性剂的结构、性质和应用(了解内容)。
第五章电化学基础
1.氧化还原反应(氧化态的概念,氧化还原电对,氧化还原方程式半反应式法的配平)(掌握内容);
2.原电池(装置、原理、常用电极类型和符号、正、负极反应和电池反应)(重点内容);
3.电极电势(双电层理论,标准电极电势,电动势和标准电动势)(了解内容);
4.原电池的热力学(Nernst方程式;计算电极电势和原电池电动势。
能用标准电极电势比较氧化剂还原剂的相对强弱;判断氧化还原反应进行的方向;掌握标准电极电势与标准电动势、标准平衡常数等之间的相互换算)(重点内容);
5.金属的腐蚀与防护(电化学的应用、电解、电镀、电抛光、电解加工)(了解内容)。
第六章化学与工程材料
1.工程材料的重要性及其发展(了解内容);
2.从材料的化学组成、化学键型、晶体结构和结构缺陷等方面对材料性能进行分析(了解内容);
3.制备金属、现代陶瓷和有机高聚物的一般方法(了解内容);
4.各类重要的金属、陶瓷、有机高聚物、合金、复合材料的特性(了解内容);
5.了解“分子设计”和“材料设计”的基本思路(了解内容)。
第七章化学与能源
1.能源的概念,能源分类和能量转化过程(了解内容);
2.煤的组成、结构,煤的气化、干馏、液化和综合利用(了解内容);
3.石油组成,石油的炼制,石油化工和天然气化工(了解内容);
4.化学电源的各种主要类型,特点,工作原理及其应用(了解内容);
5.核裂变能和核聚变能的特点及其应用(了解内容);
6.氢气的生产和储运的主要途径、原理及其应用(了解内容);
7.太阳能向热能、化学能、电能转化的主要途径(了解内容);
8.生物质中所固定的化学能转化为其他能量形式的主要途径(了解内容)。
第八章化学与生命
1.不同元素在生物体内的作用(了解内容);
2.生命的本质是各种生物大分子协调作用的结果,生物体最主要的生物大分子是糖、脂、蛋白质和核酸,它们在生物体内的作用,既有分工又有合作(了解内容);
3.生物技术中的基因工程技术原理(了解内容)。
第九章化学与环境
1.人与环境的关系;化学在环境科学中的作用(了解内容);
2.大气的主要污染物(烟尘、SO2、NOx、CO、HC等),光化学烟雾、酸雨、温室效应、臭氧层空洞的基本原理及控制对策(了解内容);
3.水体的主要污染物,城市生活用水,工业废水处理的基本原理和方法(了解内容);
4.土壤的主要污染物,土壤污染的防治方法(了解内容);
5.常见的固体废弃物对环境的影响(了解内容);
6.理解绿色化学和可持续发展的概念(了解内容)。
通过化学实验,培养学生独立操作、观察记录、分析归纳、撰写报告等多方面的能力;学会使用酸度计、分光光度计、电导率仪、电位仪、量热仪等仪器以及酸碱滴定、络合滴定的分析技术。
十、思考题
第一章物质结构基础
1.原子结构和周期性与原子序数的关系?
2.化学键类型包括哪些?
第二章化学反应中的能量
1.热力学的基本概念包括哪些内容?
2.化学反应中的能量关系(热力学第一定律U=Q+W)?
第三章化学平衡和化学反应速率
1.解释化学平衡理论?
2.化学反应速率常数包括哪些?
如何正确理解其物理意义?
第四章溶液与溶胶
1.溶液、溶胶、浊液等分散系的主要特性与区别?
第五章电化学基础
1.氧化态的概念,氧化还原电对,氧化还原方程式半反应式法的配平?
2.原电池装置、原理、常用电极类型和符号、正、负极反应和电池反应?
第六章化学与工程材料
1.工程材料的重要性?
第七章化学与能源
1.煤的组成、结构,煤的气化、干馏、液化和综合利用?
第八章化学与生命
1.生命的本质是各种生物大分子协调作用的结果,生物体最主要的生物大分子是糖、脂、蛋白质和核酸,它们在生物体内的作用?
第九章化学与环境
1.人与环境的关系?
2.大气的主要污染物?
十一、课程成绩评定与记载
本课程的考核方式为闭卷考试(150分钟)
成绩评定:
期末试卷成绩70%+平时成绩30%=100%
期末试卷成绩:
期末闭卷试卷评分成绩。
试题以书后习题及习题册为重要参考。
题型以判断题、多选题、填空题和计算题为主。
其中基础题占60%,重点考查学生对热力学基本概念、基本理论的掌握;30%为中档难度的试题,重点考查对基本理论、基本概念的灵活运用能力;10%为综合拔高题,重点考查学生运用热力学基本理论对实际问题的解决能力。
平时成绩:
课堂出勤及课堂表现+作业平均成绩+讨论汇报,要求每章都要留作业,并且要求评分,多次加权平均,作业成绩作为平时成绩的主要参考。
十二、学时分配
章
内容
参考学时
1.
物质结构基础
10学时
2.
化学反应中的能量
8学时
3.
化学平衡和化学反应速率
6学时
4.
溶液与溶胶
6学时
5.
电化学基础
6学时
6.
化学与工程材料
4学时
7.
化学与能源
4学时
8.
化学与生命
4学时
9.
化学与环境
4学时
10
热点讨论和化学实验室安全教育
8学时
十三、教学方法与手段:
教学方法:
(1)在课堂讲授中,教师全面而又有所侧重地阐述各章节的主要教学内容。
教学课件的内容安排将与教科书中的内容相配合,力图起一个提纲挈领的作用。
(2)每一次课后,学生温习自学教科书上的相关内容,并结合文献检索与资料查询,对所学内容加以拓展和巩固。
(3)适当安排讨论课。
讨论课有利于提高学生的主体意识和对课堂的参与度,并能加强学生之间以及师生之间的交流互动,从而能够强化教学效果。
教学手段:
多媒体幻灯片放映,结合黑板板书。
大纲制定者:
大纲审定者:
大纲批准者:
二〇一五年十月
- 配套讲稿:
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- 基础化学 基础 化学 教学大纲