一、课程名称:大学化学
二、学时与学分:学时:64(理论讲授学时 48,实验学时 16),学分:4 三、授课单位:江西财经大学电子学院 四、授课对象:本科,专业必修课 五、先修课程:《大学物理Ⅰ》 六、课程教材:
《普通化学》(第五版) 浙江大学普通化学教研组编 高等教育出版社 《大学化学实验讲义》 江西财经大学电子学院大学化学课程组编 七、课程地位与作用:
大学化学全面、简洁地反映了化学学科的基本原理、发展现状和发展趋势,并 力求反映其与电子科技的实际联系,是高等院校电子类本科专业不可缺少的一门重 要基础课程,是电子类本科生科学文化素质教育的重要一环,也是培养 21 世纪全 面发展的电子科技人才知识结构和能力的重要组成部分,在化学与电子科技之间起 到桥梁作用。
八、教学目的与要求:
通过本课程的学习,使学生在中学化学的基础之上,对化学反应的基本规律、 化学反应过程中的能量关系以及物质组成、结构与性能的关系等有一个比较全面的 认识;对化学实验基本技术、方法和手段作进一步训练,为学习后继课程、新理论、 新工艺、新技术和进行其它实验与研究奠定必要的化学基础;适当了解当前化学学 科发展的特点及其与其它学科的联系、交叉和渗透;通过化学与能源、化学与材料 (尤其是电子材料)、化学与环境等知识的学习,进一步了解化学对科技发展和社 会进步的影响,在电子科技及日常生活中能够运用化学的观点和所学的化学知识来 分析问题、解决问题。
九、教学内容、教学要求、教学重点及难点: 见附录一(理论教学部分)、附录二(实验教学部分)。
十、学时分配 见附录三。
附录一
理 论 教 学 部 分
第零章 绪 论(2 学时) 教学内容:
0.1 化学的研究对象
1
0.1.1 研究对象
0.1.2 研究的主要内容 0.2 学习目的
0.2.1 化学与衣、食、住、行 0.2.2 化学与国防现代化 0.2.3 化学与材料 0.2.4 化学与能源 0.2.5 化学与信息 0.2.6 化学与生命 0.2.7 化学与环境
0.3 本课程讲授的主要内容 0.4 学习时应注意的事项 教学要求:
了解化学的研究对象、研究的主要内容、现状和发展趋势;了解化学在科技发 展、大学生素质培养中的重要作用;了解化学与人类的密切关系;了解学习大学化 学的方法和注意事项,充分调动学生学习本课程的积极性和主动性。 教学重点:
1. 化学与科技发展、社会进步的关系; 2. 化学对后继课程学习的重要性; 3. 激发学生学习化学的兴趣。
第一章 热化学(4 学时)
教学内容:
1.1 几个基本概念
1.1.1 系统(体系)和环境(外界) 1.1.2 状态与状态函数 1.2 热力学第一定律
1.2.1 热力学第一定律的内容 1.2.2 功和热
1.3 化学反应的反应热
1.3.1 等容反应热 1.3.2 等压反应热 1.3.3 热力学标准态
1.3.4 单质和化合物的标准(摩尔)生成焓 1.3.5 化学反应标准(摩尔)焓变的计算 1.3.6 反应进度
教学要求:
1. 掌握系统、环境、内能、功、热、状态、状态函数、热力学标准态、恒容反 应热、恒压反应热、标准生成焓、反应进度等基本概念;
2. 熟悉热力学第一定律;
3. 掌握化学反应标准焓变的计算方法;
2
4. 了解化学与能源的关系。 教学重点:
1. 状态函数、热力学标准态、标准生成晗、反应进度等基本概念的理解; 2. 热力学第一定律的应用; 3. 化学反应标准焓变的计算。 教学难点:
1. 焓概念的理解; 2. 状态函数的判断;
3. 对反应进度概念的理解。
第二章 化学反应原理(8 学时)
教学内容:
2.1 焓变与变化过程的方向
2.1.1 判据 2.1.2 结论
2.2 熵变与变化过程的方向
2.2.1 熵与熵变
2.2.2 熵变与变化方向
2.3 吉布斯自由能(函数)变与变化方向
2.3.1 吉布斯函数与吉布斯函数变 2.3.2 吉布斯函数变与变化方向 2.4 化学反应的限度——化学平衡
2.4.1 平衡常数
2.4.2 标准平衡常数的计算 2.4.3 平衡的移动
2.4.4 溶液及溶液中的离子平衡 2.4.5 沉淀—溶解平衡 2.5 化学反应速率
2.5.1 化学反应速率的定义 2.5.2 反应速率的测定
2.5.3 影响化学反应速率的因素 2.5.4 反应的活化能和催化剂 2.5.5 加快反应速率的方法 2.6 链反应
2.6.1 链反应的定义 2.6.2 直链反应 2.6.3 支链反应
2.6.4 化学动力学的发展方向
教学要求:
1. 熟悉熵、吉布斯函数、标准平衡常数、化学反应速率的定义; 2. 熟悉熵变、吉布斯函数变、标准平衡常数及转化温度的计算方法;
3
3. 熟悉化学反应速率的测定方法;
4. 掌握等温等压条件下化学反应进行方向和限度的判断方法; 掌握标准平衡常 θ
数 K 与吉布斯函数变的关系;
5. 掌握化学反应速率的影响因素及影响效果;
6. 掌握基元反应、一级反应、二级反应和一级反应常数; 7. 了解链反应的特点。 教学重点:
1. 熵、吉布斯函数和标准平衡常数等基本概念的理解; 2. 等温等压条件下化学反应方向与限度的判断; 3. 熵变、吉布斯函数变以及标准平衡常数的计算; 4. 化学反应速率定义及测定;
5. 化学反应速率的影响因素、影响结果; 6. 有关一级反应的计算。 教学难点:
1. 熵变、吉布斯函数变以及标准平衡常数的计算; 2. 化学反应速率方程及反应级数的确定; 3. 基元反应概念的理解。
第三章 水化学与水污染(6学时)
教学内容:
3.1 水的特性
3.1.1 水的基本特性 3.1.2 稀溶液定律
3.1.3 溶液的沸点升高和凝固点降低(稀溶液通性) 3.1.4 溶液的渗透压
3.1.5 其它类型溶液的通性(依数性) 3.2 水溶液
3.2.1 水的解离 3.2.2 单相离子平衡
3.2.3 多元弱酸、弱碱解离平衡 3.2.4 缓冲溶液的pH值 3.3 多相离子平衡
3.3.1 难溶电解质 3.3.2 溶度积规则
3.4 配合物(配位化合物)
3.4.1 配位化合物概述 3.4.2 配离子的性质 3.5 水污染和水处理
3.5.1 自然界中的水体 3.5.2 水的污染 3.5.3 水的软化 3.5.4 水的净化
4
3.6 胶体溶液(简称溶胶)
3.6.1 溶胶
3.6.2 表面活性剂
教学要求:
1. 熟悉水溶液的通性、溶度积规则、配离子的性质;
2. 掌握酸碱解离平衡、分级解离、缓冲溶液、配位化合物、溶胶的概念; 3. 掌握溶液PH值的基本计算; 4. 熟悉同离子效应平衡;
5. 掌握溶度积、溶解度的基本计算; 6. 了解水处理的几种方法。 教学重点:
1. 溶液的通性;
2. 酸碱解离平衡、分级解离、同离子效应平衡; 3. 配位化合物的性质; 4. 溶度积、溶解度的计算。 教学难点:
1. 溶液PH值的计算; 2. 同离子效应平衡; 3. 配离子的性质。
第四章 氧化还原反应与电化学(8 学时)
教学内容:
4.1 氧化还原反应
4.1.1 定义
4.1.2 氧化还原反应配平原则 4.1.3 氧化还原电对 4.2 原电池及原电池电动势
4.2.1 半电池(电极) 4.2.2 电极电势
4.2.3 原电池的电动势(E) 4.3 NERNST方程式
4.3.1 电极电势与溶液浓度之间的关系 4.3.2 可逆电池
4.3.3 原电池电动势的测量 4.3.4 电池电动势与反应 Gibbs 函数变 4.3.5 氧化还原反应中的化学平衡 4.3.6 电极电势的应用
4.3.7 装置原电池并计算电池的电动势 4.3.8 判断氧化剂、还原剂的相互强弱 4.3.9 判断氧化还原反应的方向 4.3.10 确定氧化还原反应的限度 4.4 化学电源
4.4.1 化学电源 4.4.2 原电池
5
4.4.3 蓄电池 4.4.4 燃料电池
4.5 电解的基本原理和应用
4.5.1 电解及电化学技术 4.5.2 影响电解产物的因素 4.5.3 分解电压 4.5.4 极化 4.5.5 超电压 4.5.6 电镀 4.5.7 电抛光 4.5.8 电解加工 4.5.9 阳极氧化
4.5.10 金属腐蚀与防蚀
教学要求:
1. 了解电化学的研究对象、意义及主要内容;
2. 熟悉氧化数的概念及确定方法;熟悉原电池的组成、结构、符号表示方法;理解电极电 势的产生原因与测求;
3. 掌握浓度对电极电势的影响及 Nernst 方程的有关计算;熟悉电极电势的应用; 4. 了解金属腐蚀的产生原因及主要特点;了解金属的主要防护方法;
5. 熟悉电解池的结构特点、工作原理;理解理论分解电压、实际分解电压、极化与超电势 等基本概念;掌握电化学的应用。 教学重点:
1. 氧化数的概念及确定方法; 2. 电极电势的产生及应用; 3. 电解池的工作原理; 4. 电化学的应用。 教学难点:
1. 电极电势的产生及应用; 2. Nernst 公式的有关计算;
3. 极化对原电池与电解池的影响。
第五章 物质结构基础(10 学时)
教学内容:
5.1 原子结构
5.1.1 从经典物理学到量子力学 5.1.2 原子中电子运动状态的描述 5.2 氢原子的波函数
5.2.1 波函数的物理意义 5.2.2 波函数的获得 5.2.3 波函数的标准条件
5.2.4 单电子原子(离子)波函数和电子云图 5.2.5 电子云角度分布图 5.2.6 径向分布函数图
5.3 量子数N,L,M的物理意义
5.4 多电子原子的结构和元素周期表
5.4.1 多电子原子轨道的能级 5.4.2 核外电子分布遵循的原则
6
5.4.3 元素的电子层结构和元素周期表 5.4.4 元素性质的周期性 5.5 化学键
5.5.1 离子键和离子化合物 5.5.2 共价键与共价化合物
5.5.3 价层电子对互斥理论(VSEPR) 5.6* 分子的对称性与群
5.6.1 群论简介 5.6.2 群的定义 5.6.3 对称操作群 5.7 分子轨道理论
5.7.1 分子轨道理论的基本要点 5.7.2 同核双原子分子的结构 5.7.3 异核双原子分子结构 5.8 配合物的化学键理论
5.8.1 配合物的一般概念 5.8.2 配合物的价键理论 5.8.3 配合物的晶体场理论 5.8.4 配合物的应用 5.9 分子间力
5.9.1 极性分子与非极性分子 5.9.2 分子间力
5.9.3 分子间力对物质性质的影响 5.9.4 氢键 5.10 晶体结构
5.10.1 离子晶体、原子晶体和分子晶体的一般情况 5.10.2 离子晶体与离子极化 5.10.3 原子晶体 5.10.4 分子晶体 5.10.5 过渡型的晶体 5.10.6 晶体缺陷 5.11 超分子 教学要求:
1. 了解物质结构的研究对象及研究意义;掌握波函数的物理意义;
2. 熟悉波函数角度分布图、电子云角度分布图以及径向分布函数于的图形和意义;掌握四 个量子数的合理组合及物理意义;掌握多电子原子核外电子分布规律;
3. 熟悉元素原子电子层结构和元素周期表的对应关系;了解元素原子半径、电离能、电子 亲合能、电负性、金属性与非金属性的概念及其在元素周期表中的一般变化规律;
4. 了解化学键的定义和分类;熟悉价键理论、杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、分子 轨道理论以及配合物价键理论、晶体场理论的基本要点;
2 3
5. 掌握 sp、sp 、sp 杂化轨道的组成、空间取向,以及与分子几何构型的相关性;掌握用 价层电子对互斥理论判断分子几何形状的方法;
6. 熟悉成键轨道、反键轨道、键级、内轨配合物、外轨配合物、分裂能、成对能、超分子 等基本概念;
7. 了解配合物化学键理论的应用;熟悉分子间力(范德华力与氢键)的定义、产生原因及 应用;了解离子极化及对晶体性能的影响;
8. 了解离子晶体、 原子晶体、 分子晶体以及过渡型晶体的结构特点和性能; 了解晶体缺陷、 超分子、等离子体等概念。 教学重点:
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1. 波函数的物理意义;波函数角度分布图、电子云角度分布图和径向函数分布图的图形及 意义;量子数的合理组合及其物理意义;
2. 多电子原子核外电子的分布规律;
3. 元素原子电子层结构与元素周期表的关系;元素原子半径、电离能、电负性在周期表中 的一般变化规律;
4. 价键理论、杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、分子轨道理论、配合物的价键理论以 及晶体场理论的基本要点及应用;
5. 分子间力与氢键的产生与应用;
6. 离子晶体、原子晶体、分子晶体以及过渡型晶体的结构与性能。 教学难点:
1. 波函数物理意义的理解;波函数角度分布图意义的理解; 2. 钻穿效应与屏蔽效应对电子排布和元素性质的影响;
3. 共价键形成时的轨道最大重叠条件;等性杂化与不等性杂化;用价层电子对互斥理论确 定分子的几何构型;
4. 分子轨道理论中的对称性匹配条件; 5. 配合物中心离子 d轨道的能级分裂产生原因。 第六章 化学与材料(8 学时) 教学内容:
6.1 引言
6.1.1 材料的定义
6.1.2 材料与化学的关系 6.1.3 材料的分类 6.2 金属材料
6.2.1 金属单质 6.2.2 合金
6.3 无机非金属材料
6.3.1 结构陶瓷材料 6.3.2 功能陶瓷材料 6.4 有机高分子材料
6.4.1 有机高分子化合物的组成 6.4.2 有机高分子化合物的合成
6.4.3 有机高分子化合物的结构和性能 6.4.4 高聚物的分类 6.5 复合材料
6.5.1 纤维增强树脂基复合材料 6.5.2 纤维增强金属基复合材料 6.5.3 纤维增强陶瓷基复合材料
教学要求:
了解材料与化学的关系及分类;了解金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料与复合 材料的组成、结构、性能及应用;熟悉能带理论及其应用;了解加聚反应、缩聚反应的特点。 教学重点:
1. 材料的组成结构与性能的关系; 2. 能带理论的基本要点与应用。
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附录二
实 验 教 学 部 分
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 实验项目名称 实验安全教育和基本操作 台秤与分析天平的使用 中和法测定盐酸和氢氧化钠溶液的浓度 化学反应速率 硫酸亚铁铵的制备 醋酸电离常数和电离度的测定 原电池电动势的测定及电极电势的测定 有机合成 合 计 学时数 2 2 2 2 2 2 2 2 16 附录三
课 时 分 配 表
(计划授课总学时数为 80 学时)
标题 课 程 内 容 课堂讲授学时 实验学时 2 9
第 0 章 绪 论 2第 1 章 第 2 章 第 3 章 第 4 章 第 5 章 第 6 章 热化学 化学反应原理 水化学与水污染 氧化还原反应与电化学 物质结构基础 化学与材料 机 动 小 计 合 计 4 8 6 8 10 8 2 48 640 4 4 4 0 2 0 16 10
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