教学大纲

西北师范大学化学专业课程教学大纲

无机化学

一、说明部分

( 一 ) 课程性质

无机化学是化学本科专业必修的核心课程。

（二） 教学目的

通过教学，使学生理解元素周期律、近代物质结构理论、化学热力学、反应速度、化学平衡、氧化还原反应及配位化学等基础理论知识，掌握元素和化合物的主要性质、结构、变化规律和用途。熟练掌握有关化学方程式及化学基本计算，规范地使用化学符号和化学语言。

（三） 教学内容

本课程的主要内容包括近代物质结构理论、元素周期律、化学热力学、化学反应速度、水溶液中的化学等无机化学基础知识和基本原理，元素及其化合物的基本知识等。

（四） 教学时数

108 学时

（五） 教学方式

教师讲授及课堂讨论。

绪论

教学要点：

了解化学学科研究的对象、内容、发展简史以及与国民经济的关系。认识无机化学的任务和学习方法。

教学时数：

1 学时

教学内容： 第一节化学研究的对象内容和方法

第二节化学发展简史和分支

第三节化学与国民经济的关系

第四节无机化学的任务和学习方法

第一章 原子结构和元素周期系

教学要点：

通过课堂讲授使同学们初步理解量子力学对核外电子状运动的描述方法；初步理解核外电子的运动状态。掌握确定基态原子电子组态的构造原理和元素周期律、周期系、周期表、周期性的基本概念；掌握电离能、电子亲和能和电负性 3 个基本参数的物理意义及其周期性的变化规律。

教学时数：

6 学时

教学内容：

第一节道尔顿原子论

第二节相对原子质量（原子量）

第三节原子的起源和演化

第四节原子结构的玻尔行星模型

第五节氢原子结构（核外电子运动）的量子力学模型

第六节基态原子电子组态

第七节元素周期系

第八节元素周期性

第二章 分子结构

教学要点：

通过教学应使同学们了解量子力学对分子的描述。掌握 s 键、 p 键以及杂化轨道的概念；掌握利用价层电子对互斥模型预言简单分子的立体结构。初步了解分子轨道理论，掌握第二周期同核双原子分子的分子轨道能级图；掌握共轭体系大 p 键的概念以及等电子体的概念；掌握共价键的性质即键长、键角、键能和分子的极性等。掌握分子间作用力，包括范德华力和氢键。

教学时数：

6 学时

教学内容：

第一节路易斯结构式

第二节价键理论（一）— s 键和 p 键

第三节价层电子互斥模型（ VSEPR ）

第四节价键理论（二）—杂化轨道理论

第五节共轭大 p 键

第六节等电子体原理

第七节分子轨道理论

第八节共价分子的性质

第九节分子间力

第十节分子对称性（选学教材）

第三章 晶体结构

教学要点：

通过学习了解晶胞、晶系的基本概念和晶体的基本类型；掌握金属晶体和离子晶体的堆积模型；质点间的相互作用即金属键、离子键、晶格能。了解分子晶体和原子晶体。

教学时数：

4 学时

教学内容：

第一节晶体

第二节晶胞

第三节点阵晶系

第四节金属晶体

第五节离子晶体

第六节分子晶体和原子晶体

第四章 配合物

教学要点：

通过学习掌握配合物的定义、命名；掌握中心原子、配体、配位原子、配位键、配位数、螯合物的概念以及配合物和复盐的区别等。掌握配合物的价键理论。初步了解配合物的晶体场理论

教学时数：

3 学时

教学内容：

第一节配合物的基本概念

第二节配合物的异构现象与立体结构

第三节配合物的价键理论

第四节配合物的晶体场理论

第五章 化学热力学基础

教学要点：

通过学习应该掌握焓和焓变的概念，吉布斯自由能和熵以及它们的变化的初步概念，状态函数的概念；掌握盖斯定律、并学会利用热力学函数表计算标准状态下化学反应的焓变、吉布斯自由能变和熵变；初步掌握用吉布斯自由能变判断化学反应的方向和限度；理解范特霍夫等温式并学会计算非标准态下的吉布斯自由能变和平衡常数 K ；初步掌握利用吉布斯—赫姆霍兹公式的计算、理解 △ G 、 △ H 、 △ S 之间的关系；学会估算热力学分解温度和反应温度等。

教学时数：

6 学时

教学内容：

第一节化学热力学的研究对象

第二节基本概念

第三节化学热力学的四个重要状态函数

第四节化学热力学的应用

第六章 化学平衡常数

教学要点：

本章应该掌握化学平衡常数的概念和平衡常数表达式；理解和区分标准平衡常数和经验平衡常数；掌握有关化学平衡的计算；掌握化学平衡移动原理。

教学时数：

4 学时

教学内容：

第一节化学平衡状态

第二节平衡常数

第三节浓度对化学平衡的影响

第四节压力对化学平衡的影响

第五节温度对化学平衡的影响

第七章 化学动力学基础

教学要点：

通过教学使学生了解化学反应速度的基本概念及反应速度的实验测定；掌握基元反应、复杂反应、反应级数、反应分子数的概念；掌握浓度、温度及催化剂对反应速度的影响；了解阿累尼乌斯公式的有关计算；初步了解活化能的概念及其与反应速度的关系。

教学时数：

4 学时

教学内容：

第七章化学动力学基础

第一节化学反应速率

第二节浓度对化学反应速率的影响

第三节温度对化学反应速率的影响及阿累尼乌斯公式

第四节反应历程

第五节碰撞理论和过渡态理论

第六节催化剂对反应速率的影响

第八章 水溶液

教学要点：

通过讲授使同学掌握溶液浓度的表示方法和溶解度；掌握非电解质稀溶液的通性；了解电解质溶液的一般理论。

教学时数：

3 学时

教学内容：

第一节溶液的浓度和溶解度

第二节非电解质稀溶液通性

第三节电解质溶液

第九章 酸碱平衡

教学要点：

通过学习应掌握酸碱质子理论；掌握溶液酸度的概念和 pH 值的意义、熟悉 pH 与氢离子浓度的相互换算；能应用化学平衡原理分析水、弱酸、弱碱的电离平衡；掌握同离子效应、盐效应等影响电离平衡移动的因素；熟练掌握有关离子浓度的计算；初步了解强电解质溶液理论，了解离子氛、活度、离子强度等概念；了解缓冲溶液的组成、缓冲作用原理、缓冲作用性质；掌握缓冲溶液 pH 值的计算；掌握各种盐类水解平衡的情况和盐溶液 pH 值的计算。

教学时数：

6 学时

教学内容：

第一节酸碱质子理论

第二节水的离子积和 pH

第三节酸碱盐溶液中的电离平衡

第四节水溶液化学平衡的计算

第五节缓冲溶液

第六节酸碱指示剂

第十章 沉淀溶解平衡

教学要点：

通过讲授掌握 K sp 的意义及溶度积规则；掌握沉淀生成、溶解或转换的条件；熟悉有关溶度积常数的计算。

教学时数：

3 学时

教学内容：

第一节溶度积原理

第二节沉淀与溶解

第十一章 电化学基础

教学要点：

通过教学应牢固掌握氧化还原的基本概念；熟练掌握氧化还原反应配平的方法。理解标准电极电势的意义，能应用标准电极电势判断氧化剂和还原剂的强弱、氧化还原反应的方向和计算平衡常数；掌握用能斯特方程式讨论离子浓度变化时电极电势的改变和对氧化还原反应的影响。

教学时数：

5 学时

教学内容：

第一节氧化还原反应

第二节原电池

第三节实用电池

第四节电解

第十二章 配位平衡

教学要点：

掌握配位平衡的稳定常数和不稳定常数的概念；了解逐级形成常数的概念；了解影响配合物在水溶液中稳定性的因素；掌握配位平衡的有关计算。

教学时数：

3 学时

教学内容：

第一节配合物的稳定常数

第二节影响配合物在水溶液中稳定性的因素

第三节配合物的性质

第十三章 氢和稀有气体

教学要点：

通过讲授和课堂讨论应掌握氢及氢化物的物理和化学性质；了解稀有气体的发展简史、单质、及其化合物的性质和用途。

教学时数：

2 学时

教学内容：

第一节氢

第二节稀有气体

第十四章 卤素

教学要点：

通过讲授和课堂讨论使同学掌握卤素单质、氢化物、含氧酸及其盐的结构、性质、制备和用途；掌握用元素电势图判断卤素及化合物的氧化还原性以及它们之间的相互转化关系。

教学时数：

4 学时

教学内容

第一节卤素的通性

第二节卤素的单质

第三节卤素的化合物

第四节 * 砹的化学

第十五章 氧族元素

教学要点：

通过讲授和课堂讨论应了解氧化物的分类；掌握氧、臭氧、过氧化氢的结构、性质和用途；掌握硫的成键特征及多种氧化态所形成的重要物种的结构、性质、制备和用途，以及它们之间的相互转化关系。

教学时数：

5 学时

教学内容

第一节氧及其化合物

第二节硫及其化合物

第三节硒和碲

第十六章 氮磷砷

教学要点：

通过讲授和课堂讨论应重点掌握氮和磷的单质及其氢化物、卤化物、氧化物含氧酸及其盐的结构、性质、制备和应用；了解砷的重要化合物的性质和应用。

教学时数：

5 学时

教学内容

第一节元素的基本性质

第二节氮和氮的基本化合物

第三节磷及其化合物

第四节砷

第十七章 碳硅硼

教学要点：

通过讲授和课堂讨论使同学掌握碳、硅、硼的单质、氢化物、卤化物和含氧化合物的制备和性质；通过硼及其化合物的结构和性质，了解硼的缺电子特性；了解硅酸及硅酸盐的结构与特性；认识碳、硅、硼之间的相似形与差异。

教学时数：

5 学时

教学内容

第一节元素的基本性质

第二节碳

第三节硅

第四节硼

第五节碳化物、硅化物和硼化物

第十八章 非金属元素小结

教学要点：

通过学习使同学们进一步巩固非金属元素的单质、无氧酸、含氧酸以及含氧酸盐的主要性质和相关的结构。

教学时数：

2 学时

教学内容

第一节非金属元素的结构和性质

第二节分子型氢化物

第三节含氧酸

第四节非金属含氧酸的某些性质

第五节 p 区元素的次级周期性

第十九章 金属通论

教学要点：

通过讲授和课堂讨论初步了解金属的一般物理化学性质；了解金属冶炼的方法和现状，掌握艾林汉姆（ Ellingham ）图的意义及使用方法；了解合金的基本知识。

教学时数：

2 学时

教学内容

第一节概述

第二节金属的提炼

第三节金属的物理性质和化学性质

第四节合金

第二十章 s 区元素（碱金属与碱土金属）

教学要点：

通过课堂讲授和自学掌握碱金属、碱土金属单质的性质，了解其结构、存在、制备及用途与性质的关系；掌握碱金属、碱土金属氧化物的类型及重要氧化物的性质和用途；了解碱金属、碱土金属氢氧化物溶解性和碱性的变化规律；掌握碱金属、碱土金属重要盐类的性质及用途，了解盐类热稳定性、溶解性的变化规律。

教学时数：

4 学时

教学内容

第一节碱金属和碱土金属的通性

第二节碱金属和碱土金属的单质

第三节碱金属和碱土金属的化合物

第二十一章 p 区金属

教学要点：

通过课堂讲授和自学掌握 Al 、 Sn 、 Pb 的单质及其化合物的性质，了解其用途；了解锗分族、锑和铋单质及化合物的性质及变化规律；了解铝的冶炼原理及方法。

教学时数：

5 学时

教学内容

第一节 p 区金属概论

第二节铝镓分族

第三节锗分族

第四节锑和铋

第五节 * 钋

第六节 p 区金属 6s 2 电子的稳定性

第二十二章 ds 区元素

教学要点：

通过课堂讲授和自学讨论掌握铜族和锌族元素单质的性质和用途；掌握铜、银、锌、汞的氧化物、氢氧化物、重要盐类以及配合物的生成与性质；掌握 Cu （ Ⅰ ）、 Cu （ Ⅱ ）； Hg （ Ⅰ ）、 Hg （ Ⅱ ）之间的相互转化；掌握 ⅠA和ⅠB、ⅡA和ⅡB族元素的性质对比。

教学时数：

4 学时

教学内容

第一节铜族元素

第二节锌族元素

第二十三章 d 区元素（一） 第四周期 d 区元素

教学要点：

通过学习应掌握过渡元素的价电子构型特点及其与元素通性的关系；掌握第四周期 d 区元素氧化态、最高氧化态氧化物及其水合氧化物的酸碱性、氧化还原稳定性、水合离子以及含氧酸根颜色等变化规律；掌握第一过渡系元素 Ti 、 V 、 Cr 、 Mn 、 Fe 、 Co 、 Ni 的单质及化合物的性质和用途。

教学时数：

4 学时

教学内容：

第一节引言

第二节第一过渡系元素的基本性质

第三节钪

第四节钛

第五节钒

第六节铬

第七节锰

第八节铁钴镍

第二十四章 d 区元素（二） 第五第六周期 d 区元素

教学要点：

通过学习应掌握第五第六周期 d 区金属的基本特征及其周期性规律；掌握锆分离和铌钽分离；掌握 Ⅵ B 族钼、钨元素及其重要化合物的性质和用途，掌握同多酸、杂多酸及其盐的概念；了解铂系元素及其化合物的性质和用途以及铂系金属周期性规律。

教学时数：

4 学时

教学内容：

第一节基本特征

第二节锆和铪

第三节铌和钽

第四节钼和钨

第五节锝和铼

第六节铂系金属简介

第二十五章 f 区金属 镧系与锕系金属

教学要点：

通过学习应掌握镧系和锕系元素的电子构型与性质的关系；掌握镧系收缩的实质及其对镧系化合物性质的影响；了解镧系和锕系以及与 d 区过渡元素在性质上的异同；一般了解它们的一些重要化合物的性质。

教学时数：

4 学时

教学内容：

第一节镧系元素

第二节稀土元素

第三节锕系元素

第二十六章 核化学

教学要点：

通过教学应掌握核反应和化学反应的区别；掌握天然放射系的有关概念和知识。了解人工核反应的有关概念和应用；了解放射性同位素的应用和核稳定性理论。

教学时数 ：

4 学时

教学内容 ：

• 放射性和元素衰变及天然衰变系

• 人工核反应和人造放射性同位素的应用

• 裂变与聚变

• 核稳定性理论

• 超铀元素锕系元素超铹元素简介

三、参考书目

1 、北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室编《无机化学》第四版上、下册高等教育出版社 2003 年 1 月。

2 、北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室编《无机化学》第三版上、下册高等教育出版社 1992 年 5 月。

3 、武汉大学、吉林大学等编，曹锡章，宋天佑，王杏乔修订《无机化学》第三版上、下册高等教育出版社 2002 年 1 月。

有关利用多媒体教学手段和技术的建议：

• 无机化学元素知识部分可利用《化学元素周期系》光盘，高等教育出版社， 1999 。

• 无机化学理论知识部分可利用学院无机化学教学组自制的多媒体课件。

• 学生可从互联网查找：苯、甲醛、乙醇或任意一种物质的各种热力学参数（标准摩尔生成焓，标准摩尔熵）；有关燃料电池及电池的回收和再利用资料；自己感兴趣的几个元素的较为详细的性质介绍和新元素的合成时间和合成人；金属材料中一些处于发展最前沿的材料；玻璃科学和特种玻璃纤维、纳米技术的资料；未来新能源的发展趋势等。