无机及分析化学
Inorganic and Analytical Chemistry
课程编号：10421040
课程类别：专业基础课
适用专业：化学工程与工艺、食品科学与工程、生物工程、制药工程、材料科学与工程专业
学时数：理论学时：68 学分数： 4
要求先修课程：高等数学
执笔人：张立庆
一、课程性质与地位
无机及分析化学是高等学校化学工程与工艺、食品科学与工程、生物工程、制药工程、材料科学与工程等有关专业必修的第一门化学基础课。它是培养上述几类专业工程技术人才的整体知识结构及能力结构的重要组成部分，同时也是后继化学课程的基础。
二、课程教学目标
本课程的教学目标是通过课堂讲授，并与无机及分析化学实验课程密切结合，使学生掌握物质结构的基础理论，化学反应的基本原理及其应用，元素化学的基本知识，掌握结构、平衡、性质与应用的知识与关系，培养学生运用无机及分析化学的理论去解决一般无机及分析化学问题的能力，具有选择正确的分析化学测试方法、正确判断表达分析测试结果的能力，为解决生产与科学研究的实际问题打下基础，并通过本课程的教学逐步建立严格的“量”的概念，培养学生良好的学习习惯、严谨的态度、实事求是的科学作风和分析解决问题的能力，使其逐步具备科技人员应有的科学素质。
三、教学内容、基本要求及学时分配
第1章 绪论
了解“无机及分析化学”课程的主要内容及其相互关系，掌握“无机及分析化学”课程的学习方法，了解“无机及分析化学”课程的学习要求，了解无机及分析化学的性质和任务，分析方法的分类和进展。
主要内容：
1.1化学研究的对象与内容
1.2“无机及分析化学”课程的主要内容
1.3“无机及分析化学”课程的学习方法
1.4“无机及分析化学”课程的学习要求
重点：
1. “无机及分析化学”课程的学习方法
2. “无机及分析化学”课程的学习要求
难点：
“无机及分析化学”课程教学内容中的结构、平衡、性质与应用的知识与关系
第2章 化学计量和误差、数据处理
了解一般分析过程的基本步骤（取样、预处理、测量、结果计算）。明确树立“量”的概念，掌握误差的基本知识，误差产生的原因及其减免方法，数据处理的基本方法，有效数据的应用，可疑数据的取舍和分析结果的正确表达，了解置信度与置信区间的概念，掌握滴定分析的基本概念，掌握滴定分析方法的应用和滴定结果的计算方法，了解滴定分析法的进展。
主要内容：
2.1 化学反应中的计量与化学计算
2.1.1化学中的计量与国际单位制
2.1.2滴定分析概述
2.1.3化学反应中的计量关系与化学计算
2.2 误差与有效数字
2.2.1计量中的误差
2.2.2有效数字
2.3 有限实验数据的统计处理
2.3.1测定结果的表示
2.3.2置信度与置信区间
重点：
1.分析过程的基本步骤（取样、预处理、测量、结果计算）
2.误差的基本知识
3.误差产生的原因及其减免方法，数据处理的基本方法
4.滴定分析的基本概念，滴定结果的计算方法
5.有效数据的应用，可疑数据的取舍和分析结果的正确表达
难点：
1.可疑数据的取舍和分析结果的正确表达
2.置信度与置信区间
第3章 化学反应的基本原理
了解化学反应速率方程（质量作用定律）和反应级数的概念，掌握影响化学反应速率的因素，了解运用活化能和活化分子概念说明浓度、分压、温度、催化剂对反应速率的影响。
掌握化学平衡及平衡移动规律，能用平衡常数（Kθ）计算平衡的组成。理解反应速率和化学平衡在实际应用中需综合考虑的必要性。
主要内容：
3.1化学反应速率及其影响因素
3.1.1化学反应速率
3.1.2影响化学反应速率的因素
3.2化学反应进行的限度
3.2.1化学平衡与平衡常数.
3.2.2化学平衡的移动
重点：
1.化学平衡及平衡移动规律，能用平衡常数（Ko）计算平衡的组成
2.化学反应速率方程（质量作用定律）和反应级数的概念。
3.影响化学反应速率的因素
难点：
1.运用活化能和活化分子概念说明浓度、分压、温度、催化剂对反应速率的影响。
2.有关化学平衡的处理与计算
第四章 酸碱平衡与酸碱滴定法
了解酸碱质子理论的基本概念，了解强电解质溶液中的状况及活度的概念。掌握弱电解质的离解度、稀释定律、溶液的酸碱性和pH 值、离解平衡（含分级离解平衡）、同离子效应、缓冲溶液等内容及有关计算，掌握滴定分析方法的原理、滴定曲线、终点判断、终点误差等知识，掌握各种类型酸碱滴定过程中pH 的变化规律及指示剂的选择方法。
主要内容：
4.1酸碱质子理论与酸碱平衡
4.1.1酸、碱解离平衡与解离平衡常数
4.1.2共轭酸碱对Ka与Kb的关系
4.2酸碱平衡的移动
4.2.1稀释定律与同离子效应
4.2.2活度、离子强度与盐效应
4.2.3金属离子的水解平衡及其移动
4.3酸碱平衡中组分的分布及浓度计算
4.3.1分布系数与分布曲线
4.3.2有关组分平衡浓度的计算
4.4溶液酸度的计算
4.4.1质子条件式的确定
4.4.2一元弱酸(碱)溶液酸度的计算
4.4.3两性物质溶液酸度的计算
4.5溶液酸度的控制与检测
4.5.1酸碱缓冲溶液
4.5.2酸碱指示剂
4.6酸碱滴定法
4.6.1强碱(酸)滴定强酸(碱)
4.6.2强碱(酸)滴定一元弱酸(碱)
4.6.3多元酸(碱)以及混酸的滴定
4.6.4酸碱滴定法的应用
重点：
1.弱电解质的离解度、稀释定律、溶液的酸碱性和pH 值、离解平衡、同离子效应、缓冲溶液等内容及有关计算
2.酸碱滴定分析的基本概念（滴定、终点、化学计量点、指示剂、标准溶液、基准物）
3.酸碱滴定分析方法的原理、滴定曲线、终点判断、终点误差
4.酸碱滴定分析方法的应用和滴定结果的计算方法
难点：
1.各种类型酸碱滴定过程中pH 的变化规律及指示剂的选择方法
2.分布系数与分布曲线和质子条件式的确定
3.两性物质溶液酸度的计算和多元酸(碱)以及混酸的滴定
第5章 沉淀溶解平衡与沉淀测定法
掌握沉淀溶解平衡、溶度积规则等内容及有关计算，能用溶度积规则判断沉淀的产生和溶解，掌握分步沉淀的计算，了解沉淀滴定分析方法的原理、终点判断，理解沉淀滴定分析方法的应用和滴定结果的计算方法，了解重量分析方法的特点、基本原理和步骤。
主要内容：
5.1沉淀的生成与溶解平衡
5.1.1溶度积与溶解度
5.1.2影响沉淀溶解度的主要因素
5.2沉淀的溶解、分步沉淀与沉淀转化
5.2.1沉淀的溶解
5.2.2分步沉淀
5.2.3沉淀的转化
5.3沉淀的形成与纯度
5.3.1沉淀的形成
5.3.2影响沉淀纯度的因素
5.3.3获得良好、纯净沉淀的措施
5.4沉淀测定法
5.4.1重量分析法
5.4.2沉淀滴定法
重点：
1.沉淀溶解平衡、溶度积规则
2.运用溶度积规则判断沉淀的产生和溶解、重量分析方法的特点、基本原理和步骤。
3.沉淀滴定分析方法的应用和滴定结果的计算方法
难点：
1.分步沉淀及其有关计算
2.沉淀滴定分析方法的原理、终点判断
3.沉淀滴定分析方法的应用和滴定结果的计算方法
第6章 氧化还原平衡与氧化还原滴定法
掌握氧化还原平衡、电极电势等内容及有关计算，理解氧化还原滴定法的原理，了解氧化还原滴定条件的选择方法，掌握氧化还原滴定分析方法的应用和滴定结果的计算方法
主要内容：
6.1氧化还原反应与电极电势
6.1.1氧化还原反应
6.1.2电极电势
6.2影响电极电势的主要因素
6.2.1能斯特方程式
6.2.2条件电极电势
6.3电极电势的应用
6.3.1判断氧化还原反应方向,次序和限度
6.3.2计算有关平衡常数
6.3.3元素电势图
重点：
1.氧化还原平衡、电极电势等内容及有关计算。
2.氧化还原滴定分析的基本概念（滴定、终点、化学计量点、指示剂、标准溶液、基准物）
3.氧化还原滴定分析方法的原理、滴定曲线、终点判断、终点误差、滴定的可行性
4.氧化还原滴定分析方法的应用和滴定结果的计算方法
难点：
1、氧化还原滴定法滴定条件的选择方法
2、氧化还原滴定分析方法的原理、滴定曲线、终点判断、终点误差、滴定的可行性
3、氧化还原滴定分析方法的应用和滴定结果的计算方法
第7章 原子结构与元素周期系
了解原子核外电子运动的近代概念、原子能级、几率密度和电子云、原子轨道和波函数。理解四个量子数对核外电子运动状态的描述，熟悉s、p、d原子轨道的形状和方向。掌握原子核外电子排布的一般规律及主族元素、过渡元素价电子结构的特征。会从原子的电子层结构来了解元素性质。掌握原子半径、电离能、电子亲合能、电负性的周期性变化。
主要内容：
7.1原子结构的基本模型
7.1.1玻尔的氢原子模型
7.1.2量子力学原子模型
7.2多电子原子结构
7.2.1多电子原子轨道能级
7.2.2核外电子的排布
7.3元素周期律
7.3.1原子的电子层结构与元素周期系
7.3.2元素性质的周期性
重点：
1.四个量子数对核外电子运动状态的描述
2.原子核外电子排布的一般规律及主族元素、过渡元素价电子结构的特征。
3. s、p、d原子轨道的形状和方向。
4.原子半径、电离能、电子亲合能、电负性的周期性变化。
难点：
1.原子核外电子运动的近代概念、原子能级、几率密度和电子云、原子轨道和波函数。
2.四个量子数对核外电子运动状态的描述
第8章 分子结构与晶体结构
从价键理论理解共价键的形成、特征（方向性、饱和性）和类型（σ键、π键）。掌握杂化轨道类型（sp、sp2 、sp3）与分子构型的关系。了解分子轨道的概念，并用以说明分子的结构和磁性。理解不同类型晶体的结构特征。理解晶格能的热化学循环计算和晶格对离子化合物熔点、硬度的影响。理解离子极化、分子间力、氢键及对物质性质的影响。
主要内容：
8.1离子键、离子晶体与离子极化
8.1.1离子键
8.1.2离子特征
8.1.3离子晶体
8.1.4离子的极化
8.2共价键及分子的几何构型
8.2.1键参数
8.2.2价键理论与共价键
8.2.3杂化轨道理论与分子的几何构型
8.2.4分子轨道理论
8.3分子间力和氢键
8.3.1分子的极性和变形性
8.3.2分子间力
8.3.3氢键
8.4非离子型晶体与实际晶体
8.4.1原子晶体,分子晶体,金属晶体以及过渡型晶体
重点：
1.从价键理论理解共价键的形成、特征（方向性、饱和性）和类型（σ键、π键）。
2.杂化轨道类型（sp、sp2 、sp3）与分子构型的关系
3.不同类型晶体的结构特征。
难点：
1.分子轨道的概念，并用以说明分子的结构和磁性。
2.分子的极性和变形性
第9章 配位平衡与配位滴定法
掌握配位平衡（含分级配位平衡）等内容及有关计算，能计算配体过量时配位平衡的组成，了解EDTA滴定过程中各种平衡同时存在的复杂情况，掌握酸度的选择及提高滴定选择性的方法。
主要内容：
9.1配合物与螯合物
9.1.1配合物及其特点
9.1.2螯合物及其特点
9.1.3配合物的命名
9.2配合物的价键理论
9.2.1配合物价键理论要点
9.2.2配位键型与配合物几何构型
9.2.3配合物的稳定性及磁性
9.3配位平衡及其影响因素
9.3.1配位平衡与平衡常数
9.3.2影响配位平衡的主要因素
9.4配位滴定法
9.4.1配位滴定曲线
9.4.2准确滴定的条件以及酸度条件
9.4.3配位滴定指示剂
9.4.4混合体系的选择性滴定
9.4.5配位滴定方式
重点：
1.配合物的基本概念和配合物的价键理论。
2.计算配体过量时配位平衡的组成和酸度的选择及提高滴定选择性的方法。
3.配位滴定分析方法的原理、滴定曲线、终点判断、终点误差、滴定的可行性。
4.配位滴定分析方法的应用和滴定结果的计算方法
难点：
1.配合物的价键理论
2.计算配体过量时配位平衡的组成和酸度的选择及提高滴定选择性的方法
3.配位滴定分析方法的应用和滴定结果的计算方法
第10章 p区常见元素及其主要化合物
掌握主族元素（卤族、氧、硅、氮、砷、锑、铋、钙、铅）重要化合物的典型性质（酸碱性、氧化还原性、离子的分离鉴定）。
主要内容：
10.1卤素及其主要化合物
10.1.1卤素及其单质的通性
10.1.2卤素的主要化合物
10.2氧族元素及其主要化合物
10.2.1氧族元素的通性
10.2.2氧、硫的主要化合物
10.3氮族元素及其主要化合物
10.3.1氮族元素的通性
10.3.2氮族元素的主要化合物
10.4碳、硼族元素及其主要化合物
10.4.1碳族常见元素及其主要化合物
10.4.2硼族常见元素及其主要化合物
重点：
1.主族元素（卤族、氧、硅、氮、砷、锑、铋、钙、铅）重要化合物的典型性质（酸碱性、氧化还原性、离子的分离鉴定）
3.通过元素化学的学习，会判断一般化学反应的产物，并能正确书写反应方程式
难点：
主族元素重要化合物的其酸碱性、氧化还原性、离子的分离鉴定
第11章 s、ds、d区常见元素及其主要化合物
掌握过渡元素（Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Zn、Cd、Hg）重要化合物的典型性质（酸碱性、氧化还原性、配合性、离子的分离鉴定）。掌握定性分析中的系统分析法
主要内容：
11.1 s区常见元素及其主要化合物
11.1.1 s区元素的通性
11.1.2 s区元素的主要化合物
11.2 ds区常见元素及其主要化合物
11.2.1 Cu、Ag及其主要化合物
11.2.2 Zn、Cd、Hg及其主要化合物
11.3 d区常见元素及其主要化合物
11.3.1 d区元素通性
11.3.2铬的主要化合物
11.3.3锰的主要化合物
11.3.4 铁、钴、镍的主要化合物
11.4 常见金属离子的分离与鉴定
11.4.1无机定性分析概述
11.4.2常见金属离子的系统分析法
重点：
1.过渡元素（Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Zn、Cd、Hg）重要化合物的典型性质（酸碱性、氧化还原性、配合性、离子的分离鉴定）
2.定性分析中的系统分析法
难点：
过渡元素重要化合物的酸碱性、氧化还原性、配合性、离子的分离鉴定
第12章 吸光光度法
理解物质对光的选择吸收，掌握Lambert-Beer定律，了解光度分析的方法和仪器、显色条件和光度测量条件的选择，了解提高灵敏度和准确度的方法。
主要内容：
12.1吸光光度法的基本原理
12.1.1物质对光的选择性吸收
12.1.2 Lambert-Beer定律
12.1.3偏离朗伯比耳定律的主要因素
12.2吸光光度法
12.2.1比色法与吸光光度法
12.2.2显色反应及其影响因素
12.3吸光光度法的应用
重点：
1. 吸光光度法的基本原理
2. Lambert-Beer定律
3.吸光光度法的应用
难点：
1.仪器构成与原理
2.显色反应条件的选择
3.参比溶液的选择
学时分配：总学时68。分配如下：
|
序号 |
授 课 内 容 |
学时 |
|
1 |
绪论 |
1 |
|
2 |
化学计量和误差、数据处理 |
3 |
|
3 |
化学反应的基本原理 |
4 |
|
4 |
酸碱平衡与酸碱滴定法 |
8 |
|
5 |
沉淀溶解平衡与沉淀测定法 |
8 |
|
6 |
氧化还原平衡与氧化还原滴定法 |
8 |
|
7 |
原子结构和元素周期系 |
4 |
|
8 |
分子结构与晶体结构 |
6 |
|
9 |
配位平衡与配位滴定法 |
8 |
|
10 |
P区元素及其重要化合物 |
4 |
|
11 |
S、d、ds区元素及其重要化合物及常见离子混合溶液的分离鉴定 |
8 |
|
12 |
吸光光度法 |
6 |
四、教学环节安排与考核办法
（一）课堂讲授
1、讲课：课程的基本理论部分应进行系统讲授。
讲课的内容要注意内容的系统性和逻辑的严密性。讲课时要求做到概念准确，重点突出，板书清楚，层次清晰，条理分明，并能承前启后，适当介绍实际应用的科研与工程实例。
2、习题课（含讨论课）的目的在于提高学生对基本概念的深刻理解和增强基础理论的应用能力。习题课选题要精、目的性要强。习题课中要注意引导和启发学生思维，展开讨论，以培养学生分析问题和解决问题的能力。
3、辅导：针对目前学生学习情况，建议每章安排答疑时间，具体形式：(a)通过网络答疑;(b)课后答疑
4、教学方法：具体的教学形式由教师根据教学内容、教学对象、教学条件和各自的教学经验而定，原则上建议采用CAI课件与黑板讲授相结合的教学方式，合理运用问题教学或项目教学的教学方法
重视教书育人，在教学的各个环节都要对学生严格要求。要结合课程的学习，对学生进行学习目的和学风教育。
（二）作业要求和作业量
学生独立地按时完成作业是学好无机及分析化学课程的关键之一。必须教育和督促学生重视这一教学环节。要求学生先复习，消化讲课内容后再做习题，以达到巩固课堂教学目的。
1、对学生的要求：要求学生按时交作业。对迟交、不交作业和抄袭作业的学生要用适当的方式进行批评教育。
2、对教师的要求：
每次作业全部批改，批改作业应有记录，作为期末评分中平时成绩的依据之一。
3、作业量：
作业量要适宜，平均每2学时课布置3-5题。
（三）考核办法
1、本课程为考试课程，期末考试形式为闭卷。
2、期末考试采用试题库统一命题。
3、总评成绩以期末考试为主，占80%，平时阶段测试成绩，平时作业和学习情况占20%。
五、建议使用教材与参考书
1、无机及分析化学（第二版），倪静安等，ISBN7-5025-2112-7，化学工业出版社，2005
2、无机及分析化学解疑与思考，张敬乾主编，ISBN-7-5632-1275-2，大连海事大学出版社
3、无机及分析化学题解，赵中一等编，ISBN-7-5609-2515-4，华中科技大学出版社 | 
