中山大学化学与化学工程学院无机化学大纲

元素无机化学》

教学大纲

中山大学化学与化学工程学院

一、教学目的及要求
  通过系统地向学生讲授元素无机化学，使学生能进一步地应用无机化学基本原理(主要是热力学原理及结构原理)去学习元素的单质及其化合物的存在、制备、性质及反应性的变化规律，从而进一步加深了对无机化学基本原理的理解，也进一步运用有关原理去研究、讨论、说明、理解、预测相应的化学事实，从而掌握提出问题、分析问题、解决问题的能力，取得“纲举目张”的教学效果。
  在教学内容上适当地增加了一些与当今世界密切相关的环境科学、生命科学、能源及材料科学的内容，扩大学生知识面，使学生感受到化学对社会发展与进步的作用从而增强作为化学工作者的使命感与责任感。
二、教材及教学参考书
  《元素无机化学》，蔡少华、黄坤耀、张玉容编著，中山大学出版社，1998
  《普通无机化学》，严宣申等编，北京大学出版社(第二版)
  《无机化学》，武汉大学、吉林大学等编，高等教育出版社(第三版)
三、教学进度及教学要求
第一章 绪论（2学时)
  1．怎样学习元素无机化学
  2．元索的ΔGθ/F-Z图在元素无机化学学习中的应用
第二章 卤族元素（6-8学时)
  1．卤族元索的基本性质与卤族元素ΔGθ/F-Z图
  单质的物理性质，单质的强氧化性及单质制备，卤离于的还原性，卤化氢及卤化物形成过程的热力学分所，卤素单质的歧化及逆岐化作用，卤素各含氧酸及其盐氧化性变化规律(影响含氧酸及其盐氧化性的因素)。
  2．卤索及其重要化合物的结构与性质
  卤素单质及其性质，HX的酸性及其热力学分析，卤化物结构及性质(卤化物溶解及水解，卤素互化物，多卤化物)，卤族元素氧化物及含氧酸(含氧酸的酸性强弱的规则R-O-H模型及Pauling规则)含氧酸及其盐制备，拟卤素(氰、硫氰)。
  3．卤族元素用途，生化功能及环境化学
  4．Cl-、Br-、I-的分离及检出
  5．氟的特殊性
  6．本章教学要求   
①    能熟练地应用卤族元素的ΔGθ/F-Z图讨论卤素不同氧化态化合物的基本性质及制取
方法；熟悉卤族元素含氧酸及其盐的氧化还原性的变化规律；
  ②能利用ΔGθ/F-Z图进行有关热力学的计算；
  ③掌握卤化物的性质及非金属卤化物的水解规律性；
  ④掌握氢卤酸及卤素含氧酸酸性及氧化还原性质的规律；
  ⑤熟炼地应用VSZPR理论分析讨论卤素常见化合物分子的空间构型；
  ⑥初步掌握第二周期元素性质的特殊性；
  ⑦了解卤素与人体生命过程、环境的关系以及在国民经济中的重要性。
第三章 氧族元素（6-8学时）
  1．单质及其结构特点
  通性，单质(氧及臭氧的结构特点、性质、硫)、氧族元素的ΔGθ/F-Z图。
  2．重要化合物
  氢化物(过氧化物结构及性质)、硫化物及多硫化物，氧化物(二氧化硫、三氧化硫及非水溶剂自偶电离)，硫的含氧酸及其盐的命名、结构、性质，硫属元素卤化物及卤氧化物。
  3．重要化合物的制备
  过氧化氢，保险粉，硫化钠，多硫化钠，亚硫酸钠，硫代硫酸钠的制备。
  4．氧族元素用途及环境化学
  氧及奥氧层，二氧化硫及其对环境污染与治理，水的污染与净化。
  5．S2-、SO32-、S2O32-、SO42-的分桥鉴定
  6．本章教学要求
①    熟炼地应用结构的观点讨论氧的成键特征，并说明氧与硫属元素的结构及性质上的
区别；
  ②掌握臭氧的结构及性质特点与环境关系；
  ③掌握过氧化氢的结构及基本性质，反应性；
  ④掌握硫化物的基本性质及有关计算；
⑤用结构观点及硫属元素ΔGθ/F-Z图讨论硫属元素在不同氧化态下化合物的基本性
质；
⑥用VB法讨论O3、S02等化合物的成键过程，掌握离域π键及反馈π键(x-d键)的概
念。
第四章 氮族元素（6-8学时)
  1．单质的结构与性质
  通性，氮的结构特点及固氮工程，反馈d-* 键，磷的结构，氮族元素ΔGθ/F-Z图。
  2．氢化物
  氨及其衍生物(氨的自偶电离，氨的性质，联氨、羟氨结构及其性质)，叠氮酸及其盐的结构及性质，膦及其性质，反馈p—d 键，胂，月弟，月必。
  3．氮族元素氧化物及含氧酸
  氮的氧化物(N2O，NO，N2O3，NO2，N2O5)的性质(棕色环反应，N02结构讨论)，氮的含氧酸(HNO2，HNO3)结构与性质，磷的氧化物及含氧酸(次磷酸、亚磷酸的还原性，磷酸及焦磷酸、多磷酸、偏磷酸)，砷、锑、铋氧化物及含氧酸(次周期性及6S2惰性电于对效应)。
  4．卤化物
  NF3及NCl3结构及性质，PCl3及PCl5性质，EX3及EX5性质。
  5．硫化物及其制备
  6．本族元素用途及环境化学
  NOx对环境关系，NaNO2及NaNO3的用途，As、Sb、Bi的环境化学。
  7．氮族元素化合物的分析鉴定
  NH4+，NO2-，NO3-，PO43-，P2O72-，PO3-，As，Sb，Bi的分析鉴定。
  8．本章教学要求
  ⑦熟悉氮族元素氢化物、氧化物、含氧酸及其盐的结构、性质；
  ②熟炼运用氮族元素ΔGθ/F-Z图讨论本族元素各氧化态化合物的热力学性质；
  ②掌握次周期性及6S2惰性电子对效应；
  ⑦了解磷酸及其盐的结构特征，了解反馈πP-d键及其效应；
  ⑤掌握本族元素卤化物水解特征。
  第五章 碳族元素（4-6学时)
  1．单质的结构及其基本性质   
  碳及其同素异性体，硅、锗、锡、铅。
  2．碳族元素的重要化合物结构及性质   
  碳族元索的ΔGθ/F-Z图，氢化物，氧化物及其水合物，(一氧化碳，碳基化物，18电子规则，反馈d-* 键，二氧化碳，等电子原理，碳酸盐性质)，硫化物，卤化物，铅的化合物，碳化物。
  3．硅酸盐及其结构特点
  4．碳族元素的热力学性质及其应用
  碳族元素的ΔGθ/F-Z图，Ellingham图及其应用，反应的耦联(reaction coupling)。
  5．碳族元素的用途及环境化学
  温室效应。
  6．本章教学要求
  ①掌握碳族元素的单质、氧化物、含氧酸及其盐的热稳定性性质与结构 的关系；
  ②攀握碳族元素的Ellingham图及其实际应用；
  ③了解等电子原理；
  ④了解本族元素的环境化学。
第六章 硼族元素(4-6学时〕
  1．单质的结构及重要性质
  硼及B12的正二十面体结构，硼的制取方法。
  2．硼烷的结构与性质
  Lipscomb的硼的五大成键要索，硼烷结构分析。
  3．硼族元素的重要化合物性质
  硼的氧化物，硼酸及硼酸盐，铝、镓、铟、铊的氧化物，卤化物。
  4．硼族元素的ΔGθ/F-Z图及氧化还原性
  5．硼族元素用途及环境化学
  6．本章教学要求
  ①掌握本族元素单质、氢化物、氧化物的结构与性质，掌握硼酸盐的结构特点；
  ②掌握本族元素的缺电子性及对化合物性质的影响；
  ③掌握硼烷结构中五大成键要素，分析硼烷结构。
第七章 碱及碱土金属（0-2学时）
  1．碱金属及碱土金属的通性
  2．单质的制备
  3．重要化合物
  氧化物，氢氧化物，氢化物，盐。
  4．本章教学要求
  ①掌握I A、IIA族元素通性及钠、钾、镁的制备；
  ②掌握I A、IIA族元素的氧化物、氢氧化物的重要性质；
  ③进一步了解对角线规则，掌握Li—Mg，Be—Al相似性。
第八章 铜、锌分族(4-6学时）
  1．铜锌分族元素的结构特点及通性
  2．铜锌分族元素水溶液体系中不同氧化态化合物的氧化还原性
  金属单质的电正性，Cu(I)与Cu(II)、Hg22+与Hg2+的相互转化。
  3．金属的冶炼与制取
  铜、银、金、锌、汞的冶炼。
  4．铜锌分族的重要化合物
  氧化物，氢氧化物，硫化物，卤化物。
  5．铜锌分族的配合物化学
  氨合物、氰合物、卤合物。
  6．铜锌分族的应用及环境化学
  7．Ag+、Cu2+，Zn2+，Cd2+，Hg2+，Hg22+的分离鉴定
  8．本章教学要求
①利用有关元素的ΔGθ/F-Z图讨论Cu(I)-Cu(II)及Hg(I)-Hg(II)相互转化的条件及关
系；
  ②熟悉铜锌分族的性质及金属冶炼的方法原理；
  ③掌握铜锌分族重要化合物及其性质；
  ④进一步熟练应用多重平衡原理及反应耦联原理研究化学反应；
  ⑤了解本章元素涉及的环境化学及环保问题。
第九章 过渡元素（7-8学时)
  1．过渡金属元素的通性
  过镀金属元素结构特点，物理性质的变化规律，第一电离能的变化，氧化态的变化规律，化合物的磁性，氧化物及其水合物酸碱性，形成配合物性质；第一、二、三过渡系列元素的ΔGθ/F-Z图及其性质。
  2．过渡金属的冶炼
  钛、铬、钼、钨、锰的提炼，反应耦联及Ellingham图的应用。
  3．一些重要的过镀金属元素及其化合物性质
  钛，钒，铬，钥，钨，锰，铁系元素，铂系元素的ΔGθ/F-Z图及不同氧化态的性质。
  4．过渡金属元素用途及环境化学   
  5．离子的分离与检出
  Fe(II)、Mn(II)、Mg(II)的分离鉴定，Fe(III)、Cr(III)、Al(III)的分离。
  6．．本章教学要求
①    利用第一、二、三过渡系元素ΔGθ/F-Z图总结元素不同氧化态下氧化还原性变化规
律；
  ②掌握Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni的重要性质及反应；熟练地应用多重平衡原理；
  ③掌握过渡金属离子的分离条件；
  ④了解过渡金属元素用途及环境无机化学。
第十章 镧系、锕系元素（自学）
第十一章 氢、稀有气体（自学）

《无机化学基本原理》

教学大纲


一、教学目的及要求
  系统地向学生讲授无机化学基本原理，着重于介绍这些原理的结论及其在无机化学学习中的应用。目的在于使一年级学生能够初步地应用这些理论的结论从宏观的角度(涉及热力学原理及多重平衡原理)及从微观的角度(涉及结构原理及元素周期律)去研究、去学习无机物的性质及其变化规律，从而加深对无机化学基本原理的理解。
二、教材及有关教学参考书
  1．《无机化学基本原理》， 蔡少华、龚孟濂、史华红编，中山大学出版社，1999；
  2．《普通化学原理》，华彤文等编，北京大学出版社（第二版）；
  3．《无机化学》，武汉大学、吉林大学等校编，高等教育出版社(第三版)；
  4．《结构与物性》，周公度编，高等教育出版社。
三、教学进度及教学要求
第一章 绪论(2学时)
  1．化学是什么
  2．无机化学的研究对象及无机化学的前沿问题
  3．学习无机化学的方法
第二章 化学的基本概念(2学时）
  1．无机化学中常用的计量单位，SI制
  2．物质的量及其单位，摩尔
  3、化学的基本概念，气体
第三章 化学反应进行的方向，热力学初步(5—6学时)
  1．化学反应的方向性，热力学基本概念
  体系、环境、状态及状态函数、过程与途径、广度及强度性质、热力学第一定律、热和功、化学反应的热效应，焓、热化学反应方程式、反应进度、摩尔生成热焓，热力学标准态与摩尔反应热。
  2．盖斯定律及其反应
反应热△rHm、燃烧热△cHm、摩尔物质生成热△fHm、溶解热△sHm、键能与热力学循
环。
  3.过程的自发性、熵、热力学第二定律、第三定律
  过程自发性的概念、熵、热力学第二、三定律、标准熵Smθ、绝对熵S0、熵变与孤立体系中过程的方向、化学反应自发性与推动力。
  4．自由能G，化学反应自发性的判据
  自由能及过程自由能变、化学反应过程自由能变△rGm的计算及吉布斯——赫姆霍兹方程。
  5．热力学函数的计算及初步应用
  6．本章教学要求
  ①初步掌握热力学函数U、H、S、G的物理意义以及状态函数的性质；
  ②较熟练地应用盖斯定斯及状态函数性质进行热力学计算；
  ③掌握在热力学标准态下过程自发性的判据；
④掌握Gibbs-Helmholtz方程及其计算，并较熟练地应用该公式去分析不同温度下反
应的方向。
第四章 化学平衡（3学时)
  1.化学反应平衡常数K，质量作用定律
  实验平衡常数K，相对平衡常数Kr。
  2．化学反应等温式，Van’t Hoff方程
  相对平衡常数的热力学意义，△rGmθ = - RTlnQr ，标准态及非标准态下化学
反应的方向性。
  3．化学平衡的计算
  4．化学平衡的移动
  浓度、压力、温度、催化剂对化学平衡的影响，平衡移动原理。
  5、本章教学要求
  ①掌握实验平衡常数(经验平衡常数Kp、Kc、K杂)与相对平衡常数(热力学平衡常数Kr或K)的区别；
  ②掌握有关平衡常数的计算及多重平衡原理；   
  ③掌握化学反应等温式△rG ＝△rGmθ + RTlnQr的意义及应用；
  ④掌握以Qr (T)／Kr (T)作为过程方向性判据的方法；
  ⑤掌握平衡移动原理及应用；
⑥进一步理解Kr的热力学意义，明确Kr与热力学函数△rGmθ的关系：
△rGmθ = - R T lnKr 。
第五章 电离平衡(6-7学时)
  1．溶液
  难挥发的非电解质稀溶液的依数性(蒸气压下降，沸点上升，凝固点下降，渗透压)，电解质溶液、活度的概念。
  2．酸碱理论
  Brønsted-Lowry质子理论，拉平效应与区分效应，Lewis酸碱电子论，软硬酸碱理论。
  3．溶液的酸碱性   
  水的自偶电离，酸碱指示剂。
  4．热力学与电解质的电离；
  一元弱酸、弱碱的电离平衡，多元弱酸、弱碱的电离平衡。
  5．电解质对酸碱平衡的影响，酸碱平衡的移动
  稀释效应，盐效应，同离子效应，缓冲溶液。
  6．酸碱中和反应   
  7．沉淀-溶解平衡
  溶度积Ksp，溶度积规则，沉淀溶解平衡的移动，沉淀的转化，分步沉淀。
  8．本章教学要求   
  ①掌握酸碱质子理论及由此产生的弱电解质的电离平衡问题，熟悉有关计算；
  ②掌握溶液酸度及pH值的意义及有关计算；
  ③了解Lewis酸碱理论及软硬酸碱理论；   
  ④了解拉平效应及区分效应；
  ⑤掌握酸碱平衡的移动原理及沉淀的转化、分步沉淀的原理及其应用；
  ⑥掌握稀释效应、同离子效应、盐效应对弱电解质的电离平衡的影响以及缓冲原理，缓冲溶液的选择与配制；
  ⑦掌握热力学原理与弱电解质的电离平衡、沉淀溶解平衡的关系，进一步熟练多重平衡原理及热力学原理在计算化学反应平衡常数的技巧，了解反应耦联的原理及应用；
  ⑧掌握难挥发性非电解质稀溶液的通性及有关的应用与计算。
第六章 反应动力学初步(3学时)
  1．化学反应速率
  反应速率的定义，瞬时速率与平均速率，反应速率的基本理论(碰撞理论，过渡状态理论)活化能。
  2．影响反应速率的因素
  浓度、温度、催化剂对反应速率的影响，基元反应，反应速率的质量作用定律，Arrhenius经验公式，表观活化能。
  3．反应的级数及反应机理的测定
  零级反应，一级反应，二级反应，三级反应，半衰期，反应机理的确定。速度控制步骤。
  4．本章教学要求
  ①掌握反应速率的意义及速率方程表达式；
  ②掌握碰撞理论、过渡态活化络合物理论；
  ③掌握实验活化能及速率常数的计算；
  ④掌握一级反应及半衰期计算，了解零级、二级、三级反应。
第七章 原子结构与元素周期表〔7-8学时）
  1．核外电子的运动状态
  氢光谱，玻尔理论要点，微观粒子的运动特征(波粒二象性，测不准原理，微观粒子运动的统计性)。
  2．描述核外电子运动状态的四个量于数
ψn、l、m（x、y、z）轨道波函数及电子运动状态，量子数n、l、m及ms的物理意义，
½ψn、l、m（x、y、z）½2电子云几率密度。
  3．原子软道图形与电子云表示法
  Y1.m(θ、φ)一θ、φ，R1.m(r)一r，Y21.m(θ、φ)一θ、φ，Y2n.1(r)一r ，D (r)-r 图 [D = 4πr2R2(r)]的物理意义。
  4．多电子原子核外电子排布及元意周期表
  屏蔽效应，S1ater规则，有效核电荷，钻穿效应，多电子原子能级(Pauling轨道近似能级图、Cotton电子能级图)，核外电子排布三原则(Pauli不相容原理，最低能量原理，Hund规则)，元素周期表。
  5．元素基本性质及周期性变化规律
  有效核电荷Z*的变化，原子半径，电离能，电子亲合能，电负性，镧系收缩。
  6．本章教学要求
  ①了解玻尔理论的要点；
  ②了解核外电子的运动特征；
  ③掌握描述核外电子运动的四个量子数及其物理意义。了解轨道函数及电子云的物理意义；
  ④掌握各种波函数图形及其物理意义；
  ⑤熟炼应用轨道能级图，写出原于的电子构型；
  ⑥掌握屏蔽效应及钻等效应道应用Slater规则计算Z*及屏蔽常数s；
  ⑦掌握有效核电荷、原于半径、电离能、电子亲合能、元素电负性的周期性变化规律。
第八章 分子结构(7-8学时)
  1．离子键理论   
  离子键的特点，Born-Haber循环与晶格能，离子的特性(离子的电荷与电子构型，离子半径)。
  2．共价键参数及分子的性质   
  键参数(键能、键长、键角、键的极性、键级)，分子的性质（分子的极性、磁性)。   
  3．共价键理论（VB法及杂化轨道理论）
  共价键的本质，共价键的形成原理(电子配对原理，能量最低原理，原子轨道最大重量原理)，共价键的类型(σ键、π键、δ键)，杂化轨道理论，(sp，sp2，sp3，dsp2，sp3d，sp3d2杂化)，大π链形成及性质，VSEPR理论，分子轨道理论及其应用。   
  4．金属键理论
  自由电子理论，能带理论。
  5．分子间力及氢键
  分子间力(取向力、诱导力、色散力) ，氢键。   
  6．本章数学要求   
  ①掌握离子键、共价键、金属键三种键的特点及本质以及它们的形成过程；
  ②初步掌握晶格能的意义及应用Bom—Haber循环进行计算；
  ③掌握共价键的价键理论、杂化轨道理论。熟练应用VSEPR讨论分子的空间几何构型，并由此推出中心原子的杂化态，分析化合物的键参数及形成过程；
  ④掌握应用分子轨道理论第二周期同核或异核双原子分子的分子轨道表达式，分析键参数；
  ⑤了解分子间力及氢键对物质的物理性质的影响。
第九章 晶体结构(3-4学时)
  1．晶体的基本概念
  晶体与非晶体，七大晶系，晶格与晶胞
  2．晶格的分类
  金属晶体(简单立方堆积，体心立方堆积，面心立方堆积，六方密堆积)，离子晶体(离子半径，CaC1型晶胞，NaCl型晶胞，ZnS型晶胞，CaF2型晶胞，TiO2晶胞，半径比规则)，分子晶体，原子晶体，混合型晶体。
  3．离子极化与变形   
  4．本章数学要求
  ①了解晶体的特征；   
  ②掌握四大基本类型晶体特征，特别是在结点上质点间作用力的区别及对晶体性质的影响；
  ③掌握简单立方、面心立方、体心立方品格特征及有关计算；
  ④掌握半径比规则并应用说明离子化合物的晶体结构；
  ⑤掌握离子极化理论，并应用该理论解释无机物的基本性质。
第十章 配位化学(6学时)
  1．配位化合物的基本概念
  配合物的定义、组成、命名、类型、异构现象(几何异构及旋光异构)。
  2．配合物的结构理论
  用价键理论、晶体场理论(分裂能D，CFSE)讨论配合物的基本性质。
  3．热力学与配位平衡
  K稳及配位平衡的移动，多重平衡原理。
  4．配位化合物的应用
  5．本章教学要求
  ①掌握配合物的概念及命名法；
  ②掌握配合物的几何异构及旋光异构；
③熟炼应用VB法讨论配合物的形成过程，分析其空间构型及配合物的稳定性、磁
性；
  ④熟炼应用晶体场理论说明八面体络合物的磁性、颜色及稳定性；
  ⑤进一步应用热力学原理处理多重平衡问题，熟炼有关计算；
  ⑧了解配合物的实际应用。
第十一章 氧化还原与电化学(6学时)
  1．氧化还原的基本概念
  氧化数，氧化还原作用，氧化还原方程式的配平(氧化态法及离子-电子法)。
  2．原电池与电极电位
  原电池的概念，原电池的表达形式，电极电位(标准电极电位及非标准电极电位)，标准电极电位表及其应用。
  3．影响电极电位的因素
  内因；外因(浓度、酸碱性，Nernst方程)。
  4．Nernst方程应用，φθ- pH图
  5．元素电位图及元素的ΔGθ/F-Z图
  6．氧化还原平衡与多重平衡
  7．化学电源与电解   
  化学电源，电解(电解池，分解电压和超电压)。
  8．本章教学要求
  ①掌握氧化还原方程式配平；
②熟炼地应用电极电位表讨论元素不同氧化态下的氧化还原性及判断氧化还原反应
的方向；
  ③掌握原电池的表达方式并用实验手段测定热力学函数、平衡常数的方法；
  ④熟练地应用Nemst方程；
  ⑤了解电解池及超电势的概念；   
⑥熟练掌握多重平衡原理。

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谢谢你了,但是哪本书是课本哪本又是参考书呢?

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