无机与分析化学

课程英文名称：Inorganic and Analytical Chemistry 

课程编号：1213053001    

课程计划学时：56 

学分：3.5

课程简介

《无机及分析化学》是我校化工、制药、安全等工艺类专业的第一门化学方面的重要基础课。是将《无机化学》、《分析化学》两门课程的教学内容融为一体，组成一个新的教学体系，其任务是运用化学原理和物质结构知识来探讨元素及化合物的基本性质，鉴定物质的化学成分及测定各成分的含量。本课程的教学目的，一是承担在中学与大学的化学学习上起的桥梁作用，帮助学生适应新的环境和掌握学习化学的科学方法；二是通过分析化学基本原理和测定方法的学习，使学生准确树立量的概念，培养学生严谨的科学态度，正确掌握有关的科学实验技能，提高分析问题和解决问题的能力，为后续课程的学习打下坚实的基础。

通过本课程的学习，使学生理解和掌握化学反应的基本原理、酸碱解离平衡和酸碱滴定法、沉淀溶解平衡、氧化还原反应和氧化还原滴定法、定量分析基础、原子结构与元素周期律、化学键理论、配位化合物与配位滴定法等初步知识，了解化学变化中物质组成、结构和性质及与定性、定量分析之间的关系，初步从宏观和微观的不同角度理解物质化学变化基本特征，掌握元素化学与分析的基本知识和实验的基本技能；培养学生具有分析处理一般无机化学及分析化学问题的初步能力，进行无机与分析化学实验和自学一般无机与分析化学知识、获取新知识的能力。

本课程的教学应该运用辩证唯物主义观点的科学方法，阐明化学的基本原理和元素及化合物性质的变化规律，以促进学生辩证唯物主义世界观的形成。教学中应该适当反映我国化学、化工发展成就，注意结合现代无机与分析化学发展的前沿问题并适应二十一世纪科学发展的需要 ，以激发学生的学习热情并注重学生的素质培养与训练。

本教学大纲适用于化学工程与工艺专业、制药专业、安全专业、环境专业、生物工程专业等。

一、课程教学内容及教学基本要求

第一章  绪论（1学时）

第一节  化学发展史

    本节要求了解化学发展史（考核概率0%）

第二节  化学学科的分支

    本节要求了解化学学科的分支（考核概率10%）

第三节  研究化学的方法

    本节要求了解化学的方法（考核概率0%）

第三章  化学平衡（1学时）

教学重点：化学平衡的特征。平衡常数表达式的写法。

教学难点：平衡常数表达式的写法。

第一节  化学反应的可逆性和化学平衡

    本节要求理解化学反应的可逆性（考核概率50%）。掌握化学平衡的特征（考核概率60%）。

第二节  平衡常数

1、平衡常数与化学反应的程度

   本节要求了解平衡常数与化学反应的程度（考核概率60%）。

第三节  化学平衡的移动

本节要求理解浓度、压强及温度对平衡的影响（考核概率80%）。理解平衡常数表达式的写法（考核概率60%）。

第四章  化学反应速率（2学时）

教学重点：活化能和活化分子的概念。解释浓度、温度、催化剂对反应速率的影响。质量作用定律和化学反应的速率方程式。

教学难点：质量作用定律和化学反应的速率方程式。

第一节  化学反应速率的定义及其表示方法 

本节要求了解化学反应速率的定义及表示方法（考核概率40%）。

第二节  反应速率理论简介

    本节要求了解碰撞理论（考核概率20%）。理解活化能和活化分子的概念（考核概率20%）。掌握过渡状态理论（考核概率50%）。

1、碰撞理论

2、过渡状态理论

   活化配合物

   反映历程-势能图 

第三节  影响化学反应速率的因素

    本节要求理解用活化能和活化分子的概念说明浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响（考核概率50%）。掌握质量作用定律（考核概率50%）。

1、浓度对化学反应速率的影响

反应物浓度与反应速率的关系

反应分子数与反应级数

速率常数

2、温度对化学反应速率的影响

3、催化剂的选择

第五章  原子结构（8学时）

教学重点：波函数和原子轨道、电子云和概率密度。四个量子数的意义以及对核外电子运动状态的描述。鲍林的轨道填充顺序图。核外电子排布规律，元素性质周期性变化的规律。

教学难点：鲍林的轨道填充顺序图。核外电子排布规律。 

第一节  核外电子的运动状态

    本节要求了解氢光谱，核外电子运动的能量量子化特征，核外电子运动的波粒二象性特征（考核概率10%）。理解波函数和原子轨道、电子云和概率密度，s、p、d波函数和电子云的角度分布示意图（考核概率60%）。掌握四个量子数的物理意义以及对核外电子的运动状态的描述（考核概率100%）。

1、氢光谱和玻尔理论

   氢光谱

   玻尔理论

2、微观粒子的波粒二象性。

   光的波粒二象性

   电子的波粒二象性

海森堡测不准原理

3、波函数和原子轨道

   薛定谔方程——微粒的波动方程

   波函数和原子轨道

4、概率密度和电子云

   电子云的概念

   概率密度和电子云

   概率密度分布的几种表示方法

5、波函数的空间图像

   径向分布

   角度分布

6、四个量子数

   主量子数

   角量子数

   磁量子数

   自旋量子数

第二节  核外电子的排布和元素周期系

    本节要求掌握鲍林的轨道填充顺序图（考核概率80%）。掌握核外电子排布原则并能写出一般常见元素的电子构型，掌握元素在周期表中的位置与其原子电子构型的关系，掌握元素周期表的分区、周期及族的结构（考核概率90%）

1、多电子原子的能级

鲍林的原子轨道近似能级图

2、核外电子的排布的原则

    能量最低原理

    泡利原理

    洪特规则

3、原子的电子层结构和元素周期系

原子的电子层结构

    原子的电子层结构与元素的分区

    原子的电子层结构与周期的关系

    原子的电子层结构与族的关系

第三节  元素基本性质的周期性

本节要求理解电离能、电子亲合能、元素电负性等概念的意义及它们与原子结构的关系（考核概率60%）。

1、原子半径

2、电离能

3、电子亲和能

4、元素的电负性

第六章  化学键与分子结构（8学时）

教学重点：共价键的形成、类型及特征。杂化轨道理论。键的极性与分子的极性，分子间力和氢键对物质性质的影响。

教学难点：共价键的形成、类型及特征。杂化轨道理论。

第一节  离子键

    本节要求了解离子键的形成、特点、特征（考核概率10%）。掌握晶格能的概念（考核概率50%）。

1、离子键的形成

2、离子键的特点

3、离子的特征

4、晶格能

第二节  共价键

    本节要求掌握价键理论的基本观点，成键特点及成键类型（考核概率60%）。掌握杂化轨道理论的基本内容（考核概率60%）。

1、价键理论

2、杂化轨道理论

第三节  晶体的基本类型

本节要求了解晶体的基本类型（考核概率10%）。

1、晶体的基本类型

第四节  金属键理论（学生自学）

    本节要求了解金属键理论（考核概率0%）

第五节  分子间作用力

    本节要求了解分子偶极矩的概念并能用分子偶极矩的概念判断极性分子与非极性分子（考核概率60%）。了解键长、键角、键的极性（考核概率40%）。理解氢键的形成条件、氢键的特点（考核概率50%）。理解离子的极化作用（考核概率20%）。掌握分子间作用力（考核概率90%）。

1、极性分子与非极性分子

2、分子间作用力

3、离子的极化

4、氢键

第七章  定量分析概论（6学时）

本章重点：滴定反应的条件。标准溶液的配制、标定方法。基准物概念。滴定、终点、等当点、标准溶液、指示剂、滴定误差、物质的量、物质的量的浓度、滴定度等概念。误差的来源、分类及减免方法。准确度、误差、精密度、偏差、绝对误差和相对误差、绝对偏差和相对偏差、系统误差、偶然误差、过失误差、有效数字等基本概念。有效数字的演算规则，准确处理有效数字。平均偏差、标准偏差的计算。可疑数据的取舍。

教学难点：滴定度概念。基准物质的概念。系统误差与偶然误差的区别。有效数字位数的判断，有效数字的演算规则，准确处理有效数字。 滴定分析的计算。

第一节 概述

本节要求了解分析方法的分类，定量分析过程，定量分析结果的表示。（考核概率10%）

1、分析方法的分类

定性分析、定量分析和结构分析

    无机分析和有机分析

    化学分析和仪器分析

    常量分析、半微量分析和微量分析

    例行分析和仲裁分析

2、定量分析过程

取样

    试样的分解

    测定

    计算分析结果

3、定量分析结果表示

    待测组分的化学表示形式

    待测组分含量的表示方法

    气体试样

第二节 滴定分析

本节要求了解滴定分析方法的分类（考核概率10%）。理解滴定反应的条件，理解标准溶液的配制、标定方法，理解基准物概念（考核概率50%）。掌握滴定、终点、等当点、标准溶液、指示剂、滴定误差、物质的量、物质的量的浓度、滴定度等概念（考核概率40%）。

1、滴定分析概述

2、滴定分析法的分类与滴定反应的条件

3、标准溶液

4、标准溶液浓度的表示

   物质的量浓度

   滴定度

第三节 试样的采用和制备 

    本节要求了解取样的基本原则，试样的采用和制备以及试样的分解（考核概率0%）。

1、取样的基本原则

2、取样操作方法 

3、湿存水的处理

第四节 试样的分解

    本节要求了解湿法分析中选择溶剂的原则（考核概率0%）。

第五节 活度与活度系数（学生自学）

第六节 实验误差与有效数字

    本节要求理解误差的来源、分类及减免方法（考核概率40%），理解准确度、误差、精密度、偏差、绝对误差和相对误差、绝对偏差和相对偏差、系统误差、偶然误差、过失误差、有效数字等基本概念。（考核概率40%）。掌握有效数字的演算规则，准确处理有效数字（考核概率60%）。

1、实验误差产生的原因

系统误差

    偶然误差

2、误差的表征

    误差与准确度

    偏差与精密度

    准确度与精密度

3、误差的减免

4、有效数字及其应用

    有效数字

    有效数字运算的规则

第七节 实验数据的统计计算

    本节要求掌握平均偏差、标准偏差的计算（考核概率40%）。掌握可疑数据的取舍（考核概率40%）。

1、平均偏差

2、标准偏差

3、可疑数据的取舍

Q检验法

    4d法

第八节 滴定分析结果的计算

    本节要求熟练掌握滴定分析的计算（考核概率50%）。

第八章 酸碱平衡与酸碱滴定法（8学时）

教学重点：酸碱滴定法的基本原理。质子条件。pH值的计算。一元酸碱滴定过程。指示剂选择的原则。掌握弱酸碱能否被准确滴定的条件。酸碱滴定法计算。混合碱的分析。

教学难点：质子条件。pH值的计算。一元酸碱滴定过程。混合碱的分析。

第一节 酸碱平衡的理论基础

    本节要求了解阿仑尼乌斯的电离理论和路易斯酸碱电子理论（考核概率10%）。理解共轭酸碱对离解平衡常数之间的关系（考核概率50%）。掌握酸碱质子理论（考核概率80%）。

1、阿仑尼乌斯的电离理论

2、路易斯酸碱电子理论

3、酸碱质子理论

4、酸碱离解平衡

第二节 溶液中酸碱组分的分布

    本节要求了解多元酸分布（考核概率40%）。理解一元酸分布（考核概率70%）。掌握分布系数、分布曲线等基本概念（考核概率40%）。

1、一元酸

2、多元酸

第三节 酸碱溶液pH值的计算

    本节要求了解缓冲溶液的作用原理，缓冲范围的概念（考核概率40%）。理解两性物质溶液、缓冲溶液、多元酸（碱）溶液pH值的计算（考核概率70%）。掌握质子条件，强酸（碱）溶液、一元弱酸（碱）溶液pH值的计算（考核概率80%）。

1、质子条件

2、各种溶液酸度的计算

强酸（碱）溶液

    一元弱酸（碱）溶液

    两性物质溶液

    缓冲溶液

    多元酸（碱）溶液

第四节 酸碱滴定终点的指示方法

    本节要求了解指示剂的变色原理，指示剂的变色范围。

第五节 一元酸碱的滴定

    本节要求理解滴定突跃的概念（考核概率60%）。掌握强碱滴定强酸、强碱滴定弱酸、强酸滴定弱碱过程中溶液[H+]浓度的变化（考核概率90%）。掌握选择指示剂的原则（考核概率70%）。掌握弱酸碱能否被准确滴定的条件（考核概率80%）。

1、强碱滴定强酸

2、强碱滴定弱酸

3、强酸滴定弱碱

第六节 多元酸、混合酸和多元碱的滴定

    本节要求了解多元酸、碱、混合酸的分步滴定条件。了解混合酸的滴定。理解多元酸的滴定，多元碱的滴定。

1、多元酸的滴定

2、多元碱的滴定

3、混合酸的滴定

第七节 终点误差（学生自学）

第八节 酸碱滴定法应用

    本节要求了解硼酸滴定法的应用、克氏定氮法、氟硅酸钾测定二氧化硅含量（考核概率30%）。理解标准溶液的配制和标定（考核概率60%）。掌握铵盐的测定和混合碱的分析（考核概率90%）。

1、标准溶液的配制和标定

酸标准溶液

    碱标准溶液

2、酸碱滴定法的应用示例

硼酸滴定法的应用

    克氏定氮法

    氟硅酸钾测定二氧化硅含量

    铵盐的测定

    混合碱的分析

3、酸碱滴定法结果计算示例

第十章 氧化还原平衡和氧化还原滴定法（10学时）

教学重点：标准电极电势与条件电极电势的区别。能斯特方程。掌握KMnO4法、K2Cr2O7法及碘量法的滴定原理和操作方法。

教学难点：标准电极电势与条件电极电势的区别。能斯特方程。

第一节 基本概念

    本节要求了解原子价（考核概率5%），理解氧化还原反应特征，氧化剂和还原剂。掌握氧化还原电对（考核概率10%）。

1、原子价和氧化值

2、氧化还原反应的特征

3、氧化剂和还原剂

4、氧化还原电对

第二节 氧化还原反应方程式的配平

    本节要求理解氧化值法配平方程式（考核概率20%），掌握离子-电子法配平方程式（考核概率50%）。

1、氧化值法    

2、离子-电子法

第三节 电极电势

本节要求了解原电池，标准氢电极以及电极的类型（考核概率60%）。理解电极电势的概念，原电池的表示法（考核概率40%）。掌握标准电动势（考核概率50%）。

1、原电池和电极电势

原电池

    电极电势

    标准氢电池和标准电极电势

    电极的类型与原电池的表示法

2、影响电极电势的因素

    本节要求理解对电极电势的影响因素（考核概率50%）。掌握能斯特方程（考核概率90%）。

    定性的讨论

    能斯特方程

第四节 电极电势的应用

    本节要求理解用电极电势判断氧化还原反应进行的方向，氧化还原反应的平衡常数及测定溶度积常数和配合物稳定常数（考核概率50%）。

1、判断氧化还原反应进行的方向

2、氧化还原反应的平衡常数

3、利用原电池测定溶度积常数和配合物稳定常数

第五节 电势图及其应用（学生自学）

    本节要求了解电势图及其应用。（考核概率0%）

第六节 氧化还原滴定法

    本节了解氧化还原方法特点和分类，影响化学反应速率的因素（自动催化和诱导反应）（考核概率40%）。理解氧化还原反应进行的程度（考核概率40%）。掌握条件电极电势（考核概率90%）。

1、氧化还原滴定法概述

方法特点和分类

    条件电极电位

    氧化还原反应进行的程度

    氧化还原反应的速率与影响反应速率的因素

2、氧化还原滴定曲线

    本节了解氧化还原滴定曲线（考核概率40%）。

3、检测终点的方法

    本节要求理解常用的指示剂类型（考核概率60%）。

氧化还原指示剂

    自身指示剂

    专属指示剂

4、氧化还原滴定法中的预处理（学生自学）

    本节要求了解预处理过程（考核概率0%）

第七节 氧化还原滴定的应用

    本节要求掌握KMnO4法、K2Cr2O7法及碘量法的滴定原理和操作方法（考核概率90%）。

1、高锰酸钾法

高锰酸钾标准溶液

应用示例

2、重铬酸钾法

3、碘量法

    硫代硫酸钠标准溶液

    碘标准溶液

第八节 氧化还原计算示例

本节要求掌握用物质的量浓度计算氧化还原滴定分析结果的方法（考核概率50%）。

第十一章  配位平衡与配位滴定法（12学时）

教学重点 ：配合物价键理论要点及应用。副反应系数和条件稳定常数。配位滴定法基本原理，包括影响配位滴定突跃的因素，金属指示剂的变色点，能否准确滴定的判断及滴定酸度控制，提高配位选择性。配位滴定的方法、应用和计算。

教学难点：副反应系数和条件稳定常数。配位滴定法基本原理，包括影响配位滴定突跃的因素，金属指示剂的变色点，能否准确滴定的判断及滴定酸度控制，提高配位选择性。

第一节 配位化合物的基本概念

    本节要求了解配位化合物的定义（考核概率20%），理解配位化合物的组成、命名原则和类型（考核概率90%）。

1、配位化合物的定义

2、配位化合物的组成

3、配位化合物的命名

4、配位化合物的类型

第二节 配合物的价键理论

    本节要求理解价件键理论（考核概率80%）。

1、价键理论

外轨型配合物

    内轨型配合物 

2、晶体场理论（学生自学）

    本节要求了解晶体场理论（考核概率0%）

第三节 配位化合物的稳定性

    本节要求了解配位化合物的稳定常数，逐级稳定常数或累积稳定常数 ，影响配位化合物稳定性的主要因素（考核概率20%）。

1、配位化合物的稳定常数

2、逐级稳定常数或累积稳定常数 

3、影响配位化合物稳定性的主要因素 

第四节 配位滴定法概述

    本节要求理解配位剂的分类（考核概率10%）。

第五节 EDTA及配合物

    本节要求理解EDTA的基本性质（考核概率50%）。

EDTA的性质

第六节 配位平衡的影响因素

    本节要求了解共存离子效应（考核概率10%），掌握EDTA的酸效应及酸效应系数，金属离子的配位效应及金属离子的副反应系数（考核概率85%）。

1、EDTA的酸效应及酸效应系数

2、金属离子的配位效应及金属离子的副反应系数

3、共存离子效应 

第七节 滴定曲线

    本节要求了解滴定过程中金属离子的浓度变化（考核概率20%）。

第八节 金属指示剂

    本节要求理解金属指示剂的作用原理，金属指示剂必须具备的条件，金属指示剂的变色点（考核概率50%）。掌握指示剂的封闭现象和指示剂的僵化现象（考核概率50%）。

1、金属指示剂的作用原理

2、金属指示剂必须具备的条件

3、金属指示剂的变色点

4、使用金属指示剂时可能出现的问题

指示剂的封闭现象

    指示剂的僵化现象

    指示剂的氧化变质现象

    常用金属指示剂简介

第九节 混合离子的分别测定

    本节理解用控制酸度的方法进行分别滴定（考核概率10%），理解用掩蔽和解蔽的方法进行分别滴定混合离子（考核概率50%）。

1、用控制酸度的方法进行分别滴定

2、用掩蔽和解蔽的方法进行分别滴定

第十节 配位滴定的方式和应用

    本节要求理解直接滴定，间接滴定，返滴定，置换滴定过程（考核概率10%）。

1、直接滴定

2、间接滴定

3、返滴定

4、置换滴定

二、教学内容学时分配一览表

1、建议教材：

   《无机与分析化学》，科学出版社，陈虹锦主编 （2002） 

2、参考书目：

   《无机化学》（第三版），天津大学无机化学教研室杨宏孝等，高等教育出版社（2004）

   《分析化学》（第四版）  华东理工大学等校编  高等教育出版社 （1995） 

3、有关说明：

   （1）本大纲除了个别章节特殊注明学生自学外，其余全部为课堂理论讲授。

   （2）每章作业详见本教研室自编无机与分析化学学习指导书中作业部分。

   （3）根据实际情况每章可酌情安排习题课。