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基础化学大纲

《基础化学》课程教学大纲

课程中文名称：

基础化学

课程英文名称：

BasicaChemistry

一、课程的地位、教学目标和基本要求

本课程是化工类专业专科生的一门基础课，目的主要是使化工类专业的专科生掌握必须的大学化学基本知识、基本理论，培养学生用化学的观点分析和解决实际问题的能力，为以后的学习工作奠定良好的化学基础。

化学是研究物质的组成、结构和性质及其变化的科学。

基础化学简明地阐述化学的基本原理和知识，密切联系工业和现代科学发展的实际，体现化学与工程技术间的桥梁作用，是高等学校工程技术专业必修的一门基础课；是培养合格的、全面发展的现代工程技术人员知识结构和能力的重要组成部分。

通过对物质结构理论基础、化学热力学、化学反应的基本规律与工程实际密切有关的重要元素和化合物、新技术、新材料等基本知识的学习以及化学实验，使学生了解近代化学的基本理论，具有必要的基本知识和一定的基本技能，为以后的学习和工作提供必要的化学基础，能在工程技术中以化学的观点观察物质变化的现象，对一些涉及化学有关的工程技术的实际问题，有初步分析的能力。

本课程具有直观性和系统性强的特点，通过讲授和实践教学环节，要求学生掌握其基本理论、基本知识和基本技能，注意和提高学生分析问题、解决问题的能力和实际动手操作能力，同时注重基本理论知识的巩固，为相关专业课程奠定坚实的基础。

应采用讲授与实践教学紧密结合的教学模式，通过采用教学模型、实物以及电化教学手段，提高学生的学习兴趣，进一步加强直观教学。

在本教学中应注意理论联系实际，把相关的知识与教育教学实际实践有机地结合。

二、教学内容与要求

第一章绪论

【教学目的】通过本章学习，了解化学与人类生活的密切关系；理解学习基

础化学的必要性。

【教学重点与难点】本章重点是现代化学的主要内容和研究对象，难点是基础化学的基本研究方法。

【教学内容】

一、化学的起源与发展

二、学习基础化学的必要性

三、如何学习基础化学

【教学建议】本章采用多媒体辅助教学。

第二章物质结构基础

【教学目的】通过本章学习，掌握基态原子核外电子分布规律和主族元素性质的周期性变化规律；理解离子键和共价键的本质、特征及共价键的类型；理解sp型杂化轨道与分子构型的关系；了解分子间力判断方法；掌握氢键形成条件、本质、特征及其对物质性质的影响。

【教学重点与难点】本章重点是基态原子核外电子分布规律和主族元素性质的周期性变化规律；共价键的本质、特征及共价键的类型；氢键形成条件、本质、特征；难点是sp型杂化轨道与分子构型的关系。

【教学内容】

第一节核外电子的运动状态

一、核外电子的运动特征

1．道尔顿的原子理论

2．玻尔理论

3．现代原子结构理论

二、四个量子数

1．主量子数（n）

2．角量子数（l）

3．磁量子数（m）

4．自旋量子数（ms）

第二节原子核外电子分布

一、基态原子的原子轨道能级

二、基态原子的电子分布规律

1．能量最低原理

2．泡利不相容原理

3．洪特规则及洪特规则的特例

三、基态原子核外电子的分布

1．书写基态原子核外电子分布式

2．价电子构型

第三节元素性质的周期性变化

一、电负性

二、元素的金属性与非金属性

三、元素的氧化数（氧化值）

第四节化学键

一、离子键与金属键

二、共价键

1．共价键的本质――原子轨道的重叠

2．价键理论的要点――电子配对原理和最大重叠原理

3．共价键的特点――饱和性和方向性

4．共价键的类型

5．键参数――键长、键角、键能

6．共价键的断裂方式――均裂和异裂

第五节杂化轨道理论

一、杂化轨道理论

二、杂化的类型――等性杂化

1．sp3杂化

2．sp2杂化

3．sp杂化

第六节分子间力与氢键

一、分子的极性

1．极性分子与非极性分子

2．分子极性的判断

3．偶极矩

二、分子间力

1．取向力

2．诱导力

3．色散力

三、氢键

1．氢键的形成：

X—H…Y

2．形成氢键的条件：

X、Y为O、N、F原子中的任意一个或两个

四、分子间力对物质性质的影响

1．对物质熔沸点的影响

2．对溶解性的影响――相似相溶原理

【教学建议】教学过程中，根据教材设计的工作任务，在教师的主导下，充分调动学生的积极性，主动学习与讨论，实施“基于工作任务向导的任务驱动教学”。

设计任务，让学生课余时间利用网络资源，查询有关知识应用实例。

第三章气体和分散系统

【教学目的】通过本章学习，掌握理想气体状态方程及有关计算；了解真实气体的性质；掌握浓度的概念和浓度的表示方法；掌握稀溶液的依数性及相关计算；了解水的相图分析；了解表面张力、表面活性剂的分类，物理吸附与化学吸附；掌握胶体的基本特征，理解胶体的基本性质，了解胶体的聚沉值与聚沉能力。

【教学重点与难点】本章重点是理想气体状态方程及有关计算，溶液组成的表示方法，稀溶液的依数性及相关计算，胶体的基本特征；难点是理想气体状态方程及有关计算，稀溶液的依数性及相关计算。

【教学内容】

第一节气体

一、理想气体

1．理想气体状态方程：

PV=nRT

2．道尔顿分压定律和阿玛格分体积定律

二、真实气体

1．真实气体的P、V、T性质

2．真实气体状态方程

3．压缩因子：

第二节稀溶液的依数性

一、溶液及组成的表示方法

1．质量分数：

2．物质的量浓度：

3．物质的量分数（摩尔分数）：

xB或yB

4．质量摩尔浓度：

二、稀溶液的依数性

1．溶液的蒸气压

2．蒸气压下降

3．沸点升高

4．凝固点降低

5．产生渗透压

第三节单组份系统的相图

一、绘制相图

二、水的相图分析――相线分析、相区分析、相点分析

第四节表面化学

一、比表面与表面张力

二、表面活性剂

1．表面活性剂的分类――离子型和非离子型

2．表面活性剂分子在水溶液中的行为：

CMC值

3．亲水亲油平衡值：

HLB值

三、固体表面的吸附

1．固体对气体的吸附――物理吸附和化学吸附

2．固体对液体的吸附――润湿与不润湿

3．固体对固体的吸附

第五节胶体

一、分散体系的分类

二、胶体的性质

1．胶体的光学性质――丁达尔效应

2．胶体的动力学性质――布朗运动、扩散、沉降与沉降平衡

3．胶体的电学性质――电泳与电渗、胶粒带电的原因

三、胶体的聚沉

1．聚沉值与聚沉能力

2．电解质对溶胶稳定性的影响

【教学建议】溶液部分可整合基础化学实验中的“一般溶液的配制”，“沸点的测定”，“熔点的测定”设计工作情境，按“项目导向、任务驱动”教学。

设计任务，让学生课余时间利用网络资源，查询有关知识应用实例。

第四章化学热力学基础

【教学目的】通过本章学习，理解系统和环境、状态与状态函数、过程与途径、热力学能、热和功等基本概念；掌握热力学第一定律的应用、焓及变温过程热的计算方法，化学反应热效应的计算方法；理解自发过程、熵和吉布斯函数的意义，掌握标准摩尔反应吉布斯函数变的计算方法，理解熵增原理和吉布斯函数判据的应用。

【教学重点与难点】本章重点是热力学第一定律的应用、焓及变温过程热的计算方法，化学反应热效应的计算方法，标准摩尔反应吉布斯函数变的计算方法；难点是自发过程、熵和吉布斯函数的意义，熵增原理和吉布斯函数判据的应用。

【教学内容】

第一节化学热力学基本概念

一、系统和环境

二、系统的性质――广度性质和强度性质

三、状态和状态函数

四、过程、途径与可逆过程

五、热力学能（内能）：

六、热和功

1．热（Q）

2．功（W）

3．功以及体积功的计算：

七、热力学第一定律：

△U=Q+W

第二节热效应和焓变

一、恒容热效应Qv与热力学能U：

△U=Qv

二、恒压热效应Qp与热焓H：

△H=Qp

三、热容与热效应的测量

第三节化学反应的热效应

一、化学反应方程式与化学反应计量方程式――反应进度ξ

二、物质的标准态及标准摩尔反应焓变：

pθ，Cθ，△rHmθ（T）

三、标准摩尔生成焓变：

△fHmθ（B,β,T）

四、标准摩尔燃烧焓变：

△cHmθ（B,β,T）

第四节化学反应的方向和限度

一、自发过程

1．定义

2．自发过程的特征

二、热力学第二定律

1．克劳修斯说法

2．开尔文说法

三、自发变化的驱动力

1．化学势能

2．化学反应的方向――Gibbs函数的判据

3．Gibbs函数的定义：

G=H﹣TS△G=△H﹣T△S（Gibbs等温式）

四、标准摩尔反应吉布斯函数变的计算：

△rGmθ（T）

1．根据Gibbs等温式进行计算

2．根据物质的标准摩尔生成吉布斯函数变进行计算：

△fGmθ（B,β,T）

【教学建议】在教学过程中，可整合基础化学实验中的“萘燃烧热的测定”设计工作情境，按“项目导向，任务驱动”教学。

设计任务，让学生课余时间利用网络资源，查询有关知识应用实例。

不同专业，根据需要可选择拓展知识内容进行深入研究。

第五章化学反应速率和化学平衡

【教学目的】通过本章学习，掌握及理解化学反应速率的基本理论；理解化学反应速率的概念、表示方法；掌握浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响规律；掌握化学平衡的特征及标准平衡常数的意义；理解多重平衡规则，掌握影响化学平衡的因素及平衡移动原理。

【教学重点与难点】本章重点是化学反应速率的概念、表示方法；浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响；影响化学平衡的因素及平衡移动原理；难点是化学平衡的特征及标准平衡常数的意义；多重平衡规则。

【教学内容】

第一节化学反应速率

一、反应速率的定义

二、反应速率的表示方法――平均速率和瞬时速率

第二节化学反应速率理论

一、碰撞理论

1．要点

2．有效碰撞和活化分子

3．有效碰撞的条件――足够的能量和正确的方向

二、过渡态理论

1．基本要点

2．反应过程

第三节影响反应速率的因素

一、浓度对反应速率的影响――质量作用定律

二、温度对反应速率的影响

1．经验规律――范特霍夫

2．经验公式――阿伦尼乌斯公式

三、催化剂对反应速率的影响

1．催化剂及催化的原因

2．催化剂的特点

四、影响反应速率的其他因素

1．增大接触机会――破碎固体、喷淋、搅拌等

2．让产物及时离开反应器

3．其他形式的能量供给――超声波、紫外光、激光、高能射线等

第四节化学平衡

一、可逆反应

二、化学平衡

1．化学平衡的特点――逆、等、动、定、变

2．化学平衡与反应速率

三、平衡常数

1．实验平衡常数：

Kp，Kc

2．标准平衡常数：

Kθ

3．平衡常数的意义

四、多重平衡规则

1．化学反应的合并运算――相加、相减

2．反应平衡常数的运算――化学反应方程式相加减，对应的平衡常数相乘除

五、有关化学平衡的计算

1．由平衡浓度（或分压）计算平衡常数

2．已知平衡常数和起始浓度计算平衡组成和平衡转化率

第五节影响化学平衡的因素

一、反应商：

1．反应商与平衡常数

2．化学反应进行方向的反应商判据

二、浓度对化学平衡的影响

三、压力对化学平衡的影响――压力变化主要影响有气体参加的反应

四、温度对化学平衡的影响――本质是改变了平衡常数

五、催化剂对化学平衡的影响

催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，因此它不会使化学平衡发生移动，但可以改变达到平衡所需要的时间。

六、平衡移动原理

平衡向着消除外来影响，恢复原有状态的方向移动。

设计任务，让学生课余时间利用网络资源，查询化学反应速率和化学平衡知识的应用实例。

第六章定量分析基础

【教学目的】通过本章学习，了解分析化学的分类，理解准确度与精密度的概念，掌握有效数字的修约规则及运算规则，理解滴定分析对化学反应的要求，掌握标准溶液的配制方法及基准物质的选择原则。

【教学重点与难点】本章重点是误差与偏差、准确度与精密度的概念；有效数字的修约及运算规则；标准溶液的配制方法及基准物质的选择；难点是有效数字的修约规则及运算规则。

【教学内容】

一、分析化学的分类

二、误差与偏差――准确度用误差表示，精密度用偏差表示

三、有效数字及其运算规则

1．有效数字的意义及位数

2．有效数字的修约规则――四舍六入五留双

3．计算规则――加减法和乘除法

四、滴定分析基础知识

1．基本术语――标准溶液、滴定、化学计量点、滴定终点、滴定分析法

2．滴定分析对化学反应的要求――准、简、快

3．滴定分析法的分类

4．标准溶液与基准物质――直接配制法、间接配制法（标定法）

第七章酸碱平衡与酸碱滴定

【教学目的】通过本章学习，掌握酸碱反应实质及共轭酸碱对解离常数Ka，Kb间的定量关系；掌握一元酸碱溶液的pH计算；掌握缓冲溶液的组成及其pH计算；了解酸碱滴定曲线和滴定突跃，酸碱指示剂的变色原理、变色范围及选择原则；了解滴定分析进行的方式。

【教学重点与难点】本章重点是酸碱反应实质及共轭酸碱对解离常数Ka，Kb间的定量关系；一元酸碱溶液的pH计算；掌握缓冲溶液的组成及其pH计算；难点是缓冲溶液的组成及其pH计算；酸碱滴定曲线和滴定突跃，酸碱指示剂的变色原理、变色范围及选择原则。

【教学内容】

第一节酸碱质子理论

一、酸碱的概念

1．酸碱理论的发展――电离理论、质子理论、电子理论

2．酸碱的定义及其共轭关系（酸碱质子理论所定义的酸碱）

二、酸碱反应的实质――两对共轭酸碱对之间的质子转移反应

三、酸碱的强弱和解离平衡常数

1．酸解离平衡常数（酸常数）：

2．碱解离平衡常数（碱常数）：

第二节酸碱解离平衡和溶液pH值的计算

一、解离度α和pH值的概念――pH=-lgc（H+）

二、一元弱酸、弱碱的解离平衡及其水溶液pH值的计算

三、酸碱平衡的移动

1．同离子效应

2．盐效应

第三节缓冲溶液

一、HAc-NaAc溶液的缓冲作用

二、缓冲溶液的组成――弱的共轭酸碱对

1．酸性缓冲溶液――弱酸-共轭碱（弱酸-弱酸盐）

2．碱性缓冲溶液――弱碱-共轭酸（弱碱-弱碱盐）

三、缓冲溶液pH值的计算

1．酸性缓冲溶液：

[H+]=KaθCa/CbpH=pKaθ+lgCb/Ca

2．碱性缓冲溶液：

[OH-]=KbθCb/CapOH=pKbθ+lgCa/CbpH=14﹣pOH

四、缓冲能力和缓冲范围：

pH=pKaθ±1

第四节酸碱滴定

一、滴定曲线和滴定突跃

二、酸碱指示剂（甲基橙，MO；酚酞，PP）

1．酸碱指示剂的性质及变色原理――有机弱酸、弱碱或有机酸碱两性物质

2．酸碱指示剂的变色范围：

pH=pKHIn±1

3．酸碱指示剂的选择原则――指示剂的变色范围应全部或部分地处在滴定突跃范围之内，此时终点误差均小于±0.1%

三、酸碱标准溶液的制备

1．HCl标准溶液的制备（标定法）：

用无水NaCO3或硼砂为基准试剂

2．NaOH标准溶液的制备（标定法）：

用邻苯二甲酸氢钾，KHC8H4O4或二水合草酸，H2C2O4·2H2O为基准试剂

四、滴定分析进行的方式

1．直接滴定法

2．间接滴定法

3．返滴定法

4．置换滴定法

【教学建议】教学过程中，根据教材设计的工作任务，在教师的主导下，充分调动学生的积极性，主动学习与讨论，实施“基于工作任务向导的任务驱动教学”，也可整合实验“氢氧化钠标准溶液的配制和工业乙酸含量的测定”，“盐酸标准溶液的配制和混合碱的分析”设计情境，按“项目导向，任务驱动”教学。

设计任务，让学生课余时间利用网络资源，查询有关酸碱平衡和酸碱滴定法知识的应用实例。

第八章氧化还原反应

【教学目的】通过本章学习，掌握氧化还原反应的概念；了解离子-电子法配平氧化还原反应方程式；掌握原电池的组成、原理、电极反应和电池符号的书写；掌握能斯特方程及相关计算；理解电极电势的应用。

【教学重点与难点】本章重点是氧化还原反应的概念；原电池的组成、原理、电极反应和电池符号的书写；能斯特方程及相关计算；难点是离子-电子法配平氧化还原反应方程式；电极电势的产生及标准电极电势。

【教学内容】

第一节氧化还原反应的基本概念

一、氧化还原反应与氧化还原电对：

Ox/Red

二、离子-电子法配平氧化还原反应方程式

1．根据实验结果写出未配平的离子方程式

2．将该离子方程式写成两个半反应式，再使两端质量守恒

3．使以上两个半反应式电荷守恒

4．氧化、还原半反应得失电子数目要相等，最后合并两个半反应，约去等号左右两边相同的部分即得配平的氧化还原方程式。

第二节原电池及电极电势

一、原电池的组成、原理及电动势――Cu-Zn原电池

1．Cu-Zn原电池的组成及工作原理

2．原电池电池符号的书写规则

3．原电池的电动势――原电池正负极之间的平衡电势差E=φ+-φ-

二、电极电势

1．电极电势的产生――双电层理论

2．标准电极电势――标准氢电极φθH+/H2=0.00V

三、能斯特方程：

φ[O]/[R]=φθ[O]/[R]+0.0592/nlg[O]a/[R]b

第三节电极电势的应用

一、判断原电池的正、负极，计算原电池的电极电势

二、比较氧化剂、还原剂氧化还原能力的相对强弱

三、判断氧化还原反应的方向

四、判断氧化还原反应进行的程度

五、元素标准电势图及其应用――拉鉄摩图

【教学建议】根据教学内容，可整合基础化学实验“电池电动势的测定”设计情境，按“项目导向，任务驱动”教学。

设计任务，让学生课余时间利用网络资源，查询氧化还原反应在工农业生产、科学技术和日常生活中的应用实例。

第九章有机化学简介

【教学目的】通过本章学习，了解有机物结构及性质上的特点，有机物的共价键，有机化学中的酸碱理论，有机物的分类及来源。

【教学重点与难点】本章重点是有机物结构及性质上的特点，有机物的共价键；难点是同分异构现象及分类。

【教学内容】

一、有机化合物和有机化学

二、有机化合物的特点

1．有机物结构上的特点――种类繁多，数目庞大，结构复杂

组成元素有：

C、H、O、N、S、P、X等十几种元素。

2．有机物性质上的特点――易燃，熔沸点较低，有机物大多难溶于水，反应速度较慢，有机反应的产物复杂产率低。

三、有机物的结构和共价键

1．有机物的化学构造――分子中原子的结合次序和结合方式同分异构

2．共价键――共价键的生成、特点、性质、极性

四、共价键的断裂

1．共价键的均裂――产生带单电子的自由基，发生的反应为自由基型反应。

2．共价键的异裂――产生带正电或带负电的离子，发生的反应为离子型反应。

五、有机化学中的酸碱理论――电离理论、质子理论、电子理论

六、有机物的分类

1．按碳骨架分类――开链化合物、闭链化合物、杂环化合物

2．按官能团分类――烷烃、烯烃、炔烃、二烯烃、脂环烃、芳香烃、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸及其衍生物、硝基化合物、胺、杂环化合物等。

七、有机物的来源

1．动植物体――天然有机物

2．煤干馏――焦炉气、焦炭、煤焦油

3．石油――主要是烷烃，还含有少量烯烃和芳烃，是目前化工原料主要来源

4．天然气――主要成分是甲烷及少量的乙烷、丙烷等，可做燃料及化工原料

设计任务，让学生课余时间利用网络资源，查询有机物在生产生活中的应用实例。

第十章有机物的结构和分类

【教学目的】通过本章学习，掌握脂肪烃、脂环烃、芳香烃的结构及分类；了解卤代烃、醇酚醚、醛酮、羧酸及其衍生物、硝基化合物、胺、杂环化合物的结构和分类。

【教学重点与难点】本章重点是脂肪烃、脂环烃、芳香烃的结构及分类；难点是芳香烃的结构及分类。

【教学内容】

一、脂肪烃

1．烷烃――中心C原子为sp3杂化CnH2n+2

2．烯烃――双键C原子为sp2杂化CnH2n

3．二烯烃――分子中含有两个双键CnH2n-2

4．炔烃――叁键C原子为sp杂化CnH2n-2

二、脂环烃――环烷烃、环烯烃、环炔烃

三、芳香烃――分子中含有苯环，苯环为平面正六边形CnH2n-6

单环芳烃、多环芳烃、非苯芳烃

芳香性――易取代、难加成、难氧化

四、卤代烃――烃中的氢原子被卤原子取代后的产物R-X

伯、仲、叔卤代烃；一元、二元、多元卤代烃

五、含氧有机化合物

1．醇――R-OH

2．酚――羟基直接连在苯环上Ph-OH或Ar-OH

3．醚――R-O-R’

4．醛――RCHO

5．酮――RCOR’

6．羧酸――RCOOH

六、含氮有机化合物

1．硝基化合物――R-NO2，Ar-NO2

2．胺――脂肪族胺、芳香族胺；伯胺、仲胺、叔胺、季胺

七、杂环化合物――环上除C原子外还有其它原子，如：

O、N、S等杂原子

设计任务，让学生课余时间利用网络资源，查询有机物在生产生活中的应用实例。

第十一章有机物的命名

【教学目的】通过本章学习，掌握烷烃、烯烃的系统命名法；烯烃顺反异构体的命名；了解烷烃、烯烃的衍生物命名法及习惯命名法；了解脂环烃及芳香烃的命名方法。

【教学重点与难点】本章重点是烷烃、烯烃的系统命名法；烯烃顺反异构体的命名；难点是烯烃顺反异构体的命名。

【教学内容】

一、烷烃

1．衍生物命名法――以CH4为母体，其他烷烃均视为甲烷的衍生物

2．习惯命名法――正、异、新

3．系统命名法――IUPAC选主链、主链编号、书写名称

二、烯烃、炔烃、二烯烃――系统命名法与烷烃相似，注意双键、叁键的位置

1．基本命名法――选主链、主链编号、书写名称

2．烯烃顺反异构体的命名――顺反法和Z/E法（次序规则）

三、脂环烃――环烷烃、环烯烃、环炔烃（编号使环上取代基位次和最小，位次和一样时，使小基团有小位次，环上有不饱和键时，要使不饱和键的位次和最小）

四、芳香烃――单环芳烃的命名

1．单环芳烃

2．不饱和单环芳烃――以苯环为取代基，不饱和基团为母体

3．侧链为较大的烷基――以长碳链烷基为母体，苯环为取代基

设计任务，让学生课余时间利用网络资源，查询有机物在生产生活中的应用实例。

第十二章有机物的化学性质

【教学目的】通过本章学习，掌握烷烃的自由基取代反应及机理，烯烃的亲电加成反应，催化加氢，氧化反应，α-H卤代反应，炔烃的Lindlar催化加氢反应，亲电加成反应，金属炔化物的反应，二烯烃的D-A反应，脂环烃中小环的开环反应，芳香烃的亲电取代反应；了解烷烃的氧化反应，烯烃的聚和反应，炔烃的氧化、聚合反应，脂环烃的取代、加成反应，芳香烃的加成、氧化反应。

【教学重点与难点】本章重点是烷烃的自由基取代反应及机理，烯烃的亲电加成反应，催化加氢，氧化反应，α-H卤代反应，炔烃的Lindlar催化加氢反应，亲电加成反应，金属炔化物的反应，二烯烃的D-A反应，脂环烃中小环的开环反应，芳香烃的亲电取代反应

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