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一、课程基本信息
课程代码：CHEM2412
课程名称：无机及分析
课程英文名称：Inorganic and Analytical Chemistry
课程所属单位：化学与环境工程学院化学教研室
课程面向专业：化学工程与工艺、
课程类型：必修课
先修课程：无
学分：4学分
总学时：64学时
二、课程性质与目标
《无机及分析》是化学工程与工艺专业的第一门化学方面的重要基础课。是将原来分属于无机化学，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。
《无机及分析》的主要课程目标如下：
掌握基本化学术语，及其应用于化学工程问题的恰当表述（支撑毕业要求指标点1.1）。
利用化学平衡理论，结合数学方法，正确表达复杂化学工程问题。掌握化学相关计算，识别复杂化工问题的关键环节和因素（支撑毕业要求指标点2.1）。
掌握化学文献获取的基本方法，结合化学原理解决相关化学工程问题（支撑毕业要求指标点4.1）。
表1课程目标和毕业要求指标点对应关系
毕业要求指标点 |
指标点表述 |
课程目标 |
工程知识1.1 |
1.1能将数学、自然科学、工程基础知识用于复杂化学工程问题的恰当表述中 |
1.掌握基本化学术语，及其应用于化学工程问题的恰当表述。 |
工程问题分析2.1 |
2.1能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理识别复杂化工问题的关键环节和重要因素。 |
2.利用化学平衡理论，结合数学方法，正确表达复杂化学工程问题。掌握化学相关计算，识别复杂化工问题的关键环节和因素 |
研究4.1 |
4.1能够基于科学原理结合文献研究，提出关于复杂化学工程问题的解决思路或合理假设。 |
3.掌握化学文献获取的基本方法，结合化学原理解决相关化学工程问题。 |
三、课程教学内容与要求
第一章化学热力学基础
1、教学内容与要求：
教学内容：
（1）热力学基本概念
（2）化学反应焓变的计算方法
（3）盖斯定律
要求：
（1）了解状态函数、热、功、内能的概念，了解化学反应的焓变在一般条件下的定义，了解Qv与反应中的内能变化关系。
（2）理解定压热效应（Qp）与反应中的焓变关系。
（3）熟悉盖斯定律。
（4）掌握化学反应的标准摩尔焓变（ΔrHmø）的各种计算方法。
2、教学重点：
（1）状态函数的定义及特征
（2）焓或焓变的区别，定压反应热与反应焓变的关系
（3）盖斯定律
（4）化学反应焓变的计算
3、教学难点：
（1）盖斯定律
（2）焓或焓变的区别，定压反应热与反应焓变的关系
第二章化学反应的方向、速率和限度
1、教学内容与要求：
教学内容：
（1）化学反应速率及影响反应速率的因素。
（2）熵、吉布斯自由能及化学反应自发过程的判据。
（3）化学反应的限度—-化学平衡
要求：
（1）了解反应速率、基元反应和反应级数的概念，了解浓度、温度与反应速率的关系，了解化学反应速率理论，能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。
（2）掌握质量作用定律和化学反应的速率方程式；能用阿仑尼乌斯公式进行有关计算。
（3）了解化学反应中的熵变及吉布斯自由能在一般条件下的意义。初步掌握化学的标准摩尔熵变和吉布斯自由能变的计算。能够用吉布斯自由能变判断反应进行的方向。
（4）掌握有关化学平衡的计算，掌握化学平衡的特征，掌握不同反应类型的标准平衡常数的表达式。理解标准平衡常数（Kø）的意义及其与ΔrGmø的关系，理解浓度、压力和温度对化学平衡的影响。
2、教学重点：
（1）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。
（2）质量作用定律和化学反应的速率方程式。
（3）理解ΔrHmø、ΔrSmø、ΔrGmø所表示的含义以及它们之间的关系，会用ΔrGm判断化学反应进行的方向，并会进行有关计算。
（4）化学平衡的原理，熟练掌握其有关计算。
3、教学难点：
（1）质量作用定律和化学反应的速率方程式。
（2）化学平衡移动的原理。
（3）理解ΔrHmø、ΔrSmø、ΔrGmø所表示的含义以及它们之间的关系，会用ΔrGm判断化学反应进行的方向，并会进行有关计算。
第三章误差与数据处理
1、教学内容与要求：
教学内容
（1）定量分析的误差
（2）数据处理
要求：
（1）了解分析化学的任务、方法及一般程序，了解定量分析误差的产生和它的各种表示方法，了解提高分析结果准确度的方法。
（2）理解有效数字的意义，掌握有效数字的规则。
（3）学会用统计规律检验、处理实验数据。
2、教学重点：
（1）系统误差和随机误差的来源与消除和减少的方法，误差的表示方法。
（2）有效数字及运算规则，有限数据的统计处理。
3、教学难点：
（1）有限数据的统计处理
第四章酸碱平衡
1、教学内容与要求：
教学内容
（1）酸碱质子理论
（2）影响酸碱平衡的因素
（3）酸碱溶液pH值的计算
（4）缓冲溶剂有关计算
要求：
（1）理解酸碱质子理论的基本内容及其应用，理解酸碱平衡体系中各型体的分布系数的计算和用质子理论即PBE方程式处理酸碱平衡的基本方法。
（2）掌握酸碱平衡中溶液酸碱度的计算方法，掌握其pH值和缓冲熔液PH的计算。
（3）了解缓冲溶液的作用原理，缓冲范围的概念。掌握几种常用的缓冲溶液的配制和应用。
2、教学重点：
（1）缓冲溶液的作用原理和计算、缓冲溶液的配制和应用。
（2）掌握利用分布系数和PBE方程式处理酸碱平衡的基本方法，掌握各种类型酸碱溶液[H+]的计算。
3、教学难点：
（1）利用分布系数和PBE方程式处理酸碱平衡的基本方法，各种类型酸碱溶液[H+]的计算。
（2）缓冲溶液的配制。
第五章酸碱滴定法
1、教学内容与要求：
教学内容：
（1）滴定分析法概述
（2）酸碱指示剂
（3）酸碱滴定曲线
（4）滴定终点误差
（5）酸碱标准溶液的配制与标定
（6）酸碱滴定法的应用及其计算
要求：
（1）掌握滴定分析法的基本概念
（2）掌握酸碱指示剂的作用原理及变色范围
（3）通过一元酸碱滴定曲线掌握指示剂选择及滴定条件，了解多元酸碱滴定条件
（4）了解酸碱滴定终点误差的来源及公式
（5）掌握酸碱标准溶液的配制和标定
（6）掌握酸碱滴定法中的直接滴定法及相关计算，了解间接滴定法
2、教学重点：
（1）酸碱指示剂的作用原理及其选择
（2）一元酸碱滴定曲线的制作及应用
（3）标准溶液的配制与标定
3、教学难点
（1）多元酸碱的滴定条件
（2）滴定终点误差
第六章沉淀溶解平衡
1、教学内容与要求：
教学内容
（1）溶度积与溶解度
（2）影响沉淀溶解平衡的因素
（3）溶度积规则及应用
要求：
（1）理解溶度积的概念及溶度积规则，溶度积和溶解度的关系。
（2）掌握沉淀的生成、溶解或转化的条件及有关计算。
2、教学重点：
（1）Køsp的定义、溶度积与溶解度的关系，根据溶度积规则，掌握沉淀的生成、溶解或转化的条件及计算。
3、教学难点：
（1）溶度积与溶解度的关系。
（2）溶度积规则的应用。
第七章重量分析法和沉淀滴定法
1、教学内容与要求：
教学内容
（1）重量分析法
（2）沉淀滴定法
要求：
（1）了解重量分析法的基本原理和主要步骤，了解沉淀形成的理论和不同类型的沉淀条件的选择，掌握重量分析结果计算方法。。
（2）掌握莫尔法、佛尔哈得法和法扬司法的基本原理，滴定条件和沉淀滴定法的应用和计算。
2、教学重点：
（1）沉淀的形成理论和不同类型沉淀条件的选择，重量分析结果的计算方法。
（2）掌握莫尔法、佛尔哈得法和法扬司法的基本原理、滴定条件。
3、教学难点：
（1）沉淀的形成理论和不同类型沉淀条件的选择。
第八章氧化还原平衡
1、教学内容与要求：
教学内容
（1）氧化还原反应的基本概念及配平
（2）原电池与电极电位及影响因素
（3）电极电势的应用
（4）元素标准电极电势图及其应用
要求：
（1）掌握氧化还原反应方程式的配平
（2）了解原电池电动势与吉布斯自由能变的关系。
（3）理解电极电位的概念及影响因素，能用能斯特公式进行有关计算。
（4）掌握元素电位图及其应用。
2、教学重点：
（1）利用能斯特方程式计算氧化还原平衡体系中有关电对的电极电位，并据此判断反应的方向、反应进行的程度及反应条件对进行程度的影响。
3、教学难点：
（1）能斯特方程式
（2）影响电极电势的因素及相关计算
第九章氧化还原滴定法
1、教学内容与要求：
教学内容
（1）条件电势
（2）氧化还原滴定原理
（3）氧化还原滴定的应用及结果的计算
要求：
（1）理解标准电极电位及条件电极电位的定义和它们的区别，能用能斯特公式进行有关计算。
（2）掌握氧化还原滴定过程中电极电位和离子浓度的变化规律及其计算方法，并熟悉和掌握KMnO4法、K2Cr2O7法及碘量法的滴定原理和操作方法。学会用物质的量浓度计算氧化还原滴定分析结果的方法。
2、教学重点：
（1）滴定过程中电极电位的计算，特别是化学计量点，滴定突跃范围的计算及指示剂的选择。
（2）掌握KMnO4法、K2Cr2O7法及碘量法的滴定原理和操作方法。
3、教学难点：
（1）对条件电极电位概念的理解及其计算，氧化还原滴定分析结果的计算。
第十章物质结构与元素周期律
1、教学内容与要求：
教学内容：
（1）氢原子光谱和波尔理论
（2）原子的量子力学模型
（3）原子核外电子的排布与元素周期律
要求：
（1）联系原子核外电子运动的特征（量子化、波粒二象性、统计性），了解波函数、电子云的基本概念。
（2）理解四个量子数的物理意义及四个量子数对核外电子运动状态的描述，理解s、p、d波函数和电子云的角度分布示意图。
（3）掌握周期表元素的原子核外电子分布的一般规律及其与长式周期表的关系，明确原子（及离子）的外层电子分布和元素按s、p、d、ds、f分区的情况，能用原子结构的理论解释元素一些性质的周期性变化规律。
2、教学重点：
（1）微观粒子的波粒二象性、波函数和原子轨道、电子云和量子数的意义以及对核外电子运动状态的描述。
（2）核外电子排布规律，能用屏蔽效应或钻穿效应解释能级交错并掌握其对原子能级的影响。掌握元素性质周期性变化的规律。
3、教学难点：
（1）核外电子排布规律，用屏蔽效应或钻穿效应解释能级交错及其对原子能级的影响。
（2）原子的电子层结构与元素基本性质的周期性关系。
第十一章化学键和分子结构
1、教学内容与要求：
教学内容：
（1）离子键与离子晶体
（2）共价键与原子晶体
（3）分子间力、氢键和分子晶体
（4）金属键与金属晶体
要求：
（1）掌握离子键理论，了解离子晶体。
（2）掌握共价键理论、杂化轨道理论，了解价层电子对互斥理论、大π键、分子轨道理论及原子晶体。
（3）掌握分子间力和氢键，了解分子晶体。
（4）了解金属键的改性共价键理论及能带理论，了解金属晶体。
2、教学重点：
（1）离子的特征及对离子键强度的影响。
（2）杂化轨道理论。
（3）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。
3、教学难点：
（1）共价键的形成、类型及特征，杂化轨道理论。
第十二章配位化合物与配位平衡
1、教学内容与要求：
教学内容
（1）配位化合物的组成与命名
（2）配位化合物的化学键理论
（3）配位平衡及其影响因素
（4）螯合物及其新型特殊配合物
要求：
（1）掌握配位化合物的组成与命名。
（2）掌握配位化合物的现代价键理论，了解晶体场理论。
（3）掌握配位化合物的稳定常数及相关计算。
2、教学重点：
（1）配合物价键理论要点及应用。
（2）配合物的稳定常数，配位平衡移动。
3、教学难点：
（1）配位化合物的现代价键理论。
（2）配位平衡移动中的相关计算。
第十三章配位滴定法
1、教学内容与要求：
教学内容
（1）乙二胺四乙酸及其离解平衡
（2）乙二胺四乙酸与金属离子的配合物及其稳定性
（3）滴定曲线
（4）金属指示剂
（5）配位滴定的应用
要求：
（1）掌握乙二胺四乙酸及其离解平衡。
（2）掌握影响乙二胺四乙酸与金属离子配合物稳定性的因素。
（3）了解滴定曲线的绘制及影响滴定突跃大小的因素，正确判断能否准确滴定。
（4）了解金属指示剂的作用原理和选择金属指示剂的依据，了解提高配位滴定选择性的方法。
2、教学重点：
（1）副反应系数（酸效应系数与配位效应系数）和条件稳定常数。
（2）提高配位滴定选择性的方法。
3、教学难点：
（1）副反应系数和条件稳定常数。
（2）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。
第十四章吸光光度法
1、教学内容与要求：
教学内容
（1）概述
（2）目视比色法与可见分光光度法
（3）显色反应及其影响因素
（4）吸光度测定条件选择
（5）分光光度法的应用
要求：
（1）了解光的基本性质，了解分光光度计的构造原理。
（2）理解吸光分析的基本定律，理解光度测量的误差产生的原因。
（3）掌握显色反应和测量条件的选择，掌握吸光分析法的应用。
2、教学重点：
（1）吸光分析的基本定律，光度测量的误差产生的原因。
（2）显色反应和测量条件的选择，吸光分析法的应用。
3、教学难点：
（1）光度测量的误差产生的原因。
（2）显色反应和测定条件的选择。
四、学时分配表
表2课程学时分配表
序号 |
教学内容（按章填写） |
学时 |
||||
课堂讲授 |
实验课 |
习题课 |
讨论课 |
其它 |
||
1 |
第一章化学热力学基础 |
4 |
||||
2 |
第二章化学反应的方向、速率和限度 |
6 |
2 |
|||
3 |
第三章误差与数据处理 |
3 |
||||
4 |
第四章酸碱平衡 |
6 |
2 |
|||
5 |
第五章酸碱滴定法 |
4 |
1 |
|||
6 |
第六章沉淀溶解平衡 |
4 |
||||
7 |
第七章沉淀滴定法 |
4 |
1 |
1 |
||
8 |
第八章氧化还原平衡 |
6 |
||||
9 |
第九章氧化还原滴定法 |
4 |
1 |
|||
10 |
第十章原子结构与元素周期律 |
4 |
||||
11 |
第十一章化学键与分子结构 |
6 |
1 |
|||
12 |
第十二章配位化合物与配位平衡 |
4 |
||||
13 |
第十三章配位滴定法 |
6 |
2 |
1 |
||
14 |
第二十章吸光光度法 |
3 |
||||
合计 |
64 |
8 |
4 |
|||
五、教学环节与教学要求：
1、教学环节：
分为5个环节，即预习、讲授、批改作业、课后辅导和答疑、复习考试。
2、教学要求：
无机及分析化学是我校化工、生物、制药、环境、食品、动物营养、动物科学、水产、啤酒酿造、给排水工程等专业的第一门化学方面的重要基础课。是将原来分属于无机化学，分析化学两门课程的教学内容融为一体，组成一新的教学体系。要求教师对基本概念，基本理论讲授的基础上，培养学生严谨、求实科学的学习方法和科学态度。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，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。
表3 课程目标及其实现方法
课程目标 |
课程对应内容 |
实现方法 |
课程目标1 |
1、化学热力学基础；2、化学反应的方向、速录和限度；4、酸碱平衡；5、酸碱滴定法；6、沉淀溶解平衡；7、重量分析与沉淀滴定法；8、氧化还原平衡；9、氧化还原滴定法；10、原子结构与元素周期律；11、化学键与分子结构；12、配位化合物与配位平衡；13、配位滴定法； 14、吸光光度法 |
课堂讲授、课堂讨论、案例教学、作业练习和指导阅读。 通过课堂教授、讨论、案例、作业、练习和参考文献书籍的阅读，使学生掌握化学的基本术语、概念，树立准确的量的概念，能正确表述理论和工程的相关问题。 |
课程目标2 |
1、化学热力学基础；2、化学反应的方向、速录和限度；4、酸碱平衡；5、酸碱滴定法；6、沉淀溶解平衡；7、重量分析与沉淀滴定法；8、氧化还原平衡；9、氧化还原滴定法；12、配位化合物与配位平衡；13、配位滴定法；14、吸光光度法 |
课堂讲授、案例解析、课程作业练习、课堂讨论和指导阅读。 化学计算基本贯穿了《无机及分析》的教学内容，是这门课程的重要内容。通过讲授、案例、作业练习、讨论和文献阅读，结合数学模型方法，让学生正确表达复杂化学工程问题。掌握化学计算的相关方法，做到能够识别化工问题的关键关节和因素。 |
课程目标3 |
1、化学热力学基础；2、化学反应的方向、速录和限度；4、酸碱平衡；5、酸碱滴定法；6、沉淀溶解平衡；7、重量分析与沉淀滴定法；8、氧化还原平衡；9、氧化还原滴定法；10、原子结构与元素周期律；11、化学键与分子结构；12、配位化合物与配位平衡；13、配位滴定法； 14、吸光光度法 |
课堂讲授、案例解析、指导阅读和课堂讨论。 通过以上方法，使学生了解《无机及分析》课程的基本知识结构，学习化学文献的种类和基本的获取方法，学会从文献中提取有用的信息，结合化学原理解决相关的化学工程问题。 |
六、课程考核评价
本课程采用课程考试、课程作业和课堂表现综合评价的考核办法。
课程作业以习题为主，结合专题讨论和指导阅读任务；课堂表现（包括课堂提问/课堂讨论等形式）要求学生围绕教师所提出的问题/讨论题进行课堂回答、演讲，报告，对于较为复杂的讨论题学生可在课后准备后再于课堂上汇报。课堂表现总评分10%，课程作业占总评分30%，课程考试占总评成绩60%，课程目标对应观测点/考核方式及分值分布如表4所示。
表4 课程目标对应的考核内容及考核方式
课程目标 |
考核内容 |
考核方式/观测点 |
课堂表现 |
课程作业 |
课程考试 |
总评比例/% |
评价标准 |
课程目标1 |
化学基本概念、术语 |
讨论题，简答题 |
30 |
20 |
20 |
30 |
参见考卷、习题标准答案； |
课程目标2 |
化学平衡原理，化学基本计算 |
选择题，填空题，计算题 |
40 |
60 |
60 |
50 |
详见考卷、习题标准答案 |
课程目标3 |
文献阅读获取信息 |
选择题，填空题，简答题 |
30 |
20 |
20 |
20 |
详见考卷、习题标准答案 |
课程考试、课程作业和课堂表现评价均采用百分制，最后根据各自比例计算总评成绩。课程考试评价标准见各年度试卷评分标准；课程作业和课堂表现评价标准见以下各表：
表5 课程作业评价标准
评级 |
评价标准 |
优秀（90分以上） |
按习题标准答案评分 |
良好（80-90分） |
按习题标准答案评分 |
中等（70-80分） |
按习题标准答案评分 |
及格（60-70分） |
按习题标准答案评分 |
不及格（60分以下） |
按习题标准答案评分 |
备注：
本课程总计安排14次课程作业，标准作业时间均为一周；
各次课程作业按习题标准答案评分；
表6 课堂表现（问答/讨论/报告）评价标准
评级 |
评价标准 |
优秀（90分以上） |
观点正确、概念准确、逻辑通顺、层次分明、表达流畅 |
良好（80-90分） |
观点正确、概念准确、能够提供有效的证据或论证 |
中等（70-80分） |
观点基本正确、能够提供有效的证据或论证 |
不及格（60分以下） |
观点或概念错误，无法提供解释 |
备注：课堂问答/讨论/报告根据课程教学进展安排，部分讨论题将于课前布置。
七、教材与主要参考书：
教材：
傅洵、许泳吉、解从霞主编，《基础化学教程》（无机与分析化学）。北京：科学出版社，2007年4月第一版，“十一五”国家级规划教材。
主要参考书：
1．南京大学无机及分析化学编写组，《无机及分析化学》，第三版。北京：高等教育出版社，1998.
2．赵中一、邬荆平、艾军主编，《无机及分析化学题解》。武汉：华中科技大学出版社，2001.
3．贺志强、张开诚、金春华主编，《无机化学与普通化学题解》，第二版。武汉：华中科技大学出版社，2003.
4．倪静安、商少明主编，《无机及分析化学教程》，北京：高等教育出版社，2006.
5．朱启桢主编，《无机化学与分析化学》，第二版。北京：高等教育出版社，2005.
6．钟国清、朱云云主编，《无机及分析化学学习指导》，北京：科学出版社，2007.
八、课程目标达成度评价
课程目标达成度从学生个体达成情况和课程整体达成情况两方面评价，前者将作为评判学生是否达到毕业要求以及能否通过课程考核的依据；后者作为课程实施质量的评价及持续改进措施的依据。当参加课程考核的学生班级数为1个班时，样本集为所有学生；当参加课程考核的学生班级为2个班及以上时，样本集通过间隔采样获取（按照所有学生学号序列间隔采样）。学生个体达成度统计表和课程整体达成度统计表如表7和表8所示。
表7 学生个体对课程目标的达成度统计表
毕业 要求 |
课程 目标 |
考核方式/观测点 |
分值 |
期望值* |
学生1 |
学生2 |
学生… |
平均值 |
指标点1.1 |
课程目标1 |
选择题，填空题，简答题 |
30 |
|||||
指标点2.1 |
课程目标2 |
选择题，填空题，计算题 |
50 |
|||||
指标点4.1 |
课程目标3 |
选择题，填空题，简答题 |
20 |
备注：*期望值根据各年度考核覆盖面、难度、预期区分度等因素调整，但不低于所对应课程目标观测点全分值的60%；课程考试采用百分制，各观测点得分值×60%后输入本表格。
表8 课程整体目标达成度评价及持续改进
课程名称 |
无机及分析 |
||||||
课程负责人 |
喻玖宏 |
||||||
课程组成员 |
喻玖宏、张剑、周国庆、王春蕾、时宝宪 |
||||||
毕业要求 |
课程目标 |
考核方式 |
子目标达成度 |
主要问题 |
持续改进措施 |
备注 |
|
指标点1.1 |
课程目标1 掌握基本化学术语，及其应用于化学工程问题的恰当表述。 |
þ课程作业þ课程考试 |
|||||
指标点2.1 |
课程目标2 利用化学平衡理论，结合数学方法，正确表达复杂化学工程问题。掌握化学相关计算，识别复杂化工问题的关键环节和因素 |
þ课程作业þ课程考试 |
|||||
指标点4.1 |
课程目标3 掌握化学文献获取的基本方法，结合化学原理解决相关化学工程问题 |
þ课程作业þ课程考试 |
|||||
课程负责人（签字） |
年月 日 |
||||||
化学与环境工程学院教学指导小组审核（签字） |
年月 日 |
||||||
备注：*课程分目标达成度计算方法为，样本中与课程目标对应观测点的平均得分/课程目标对应观测点的总分值。
执笔人：喻玖宏
时间：2019.1
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