Inorganic and Analytical Chemistry
课程编码：21A61033 学分：4.5 课程类别：专业基础课（必修）
计划学时：72 其中讲课：72 实验或实践：0 上机：0
适用专业：环境工程、环境科学
推荐教材：魏琴主编，《无机及分析化学教程》，科学出版社，2010年
参考书目：
1.武汉大学编写组著，《无机及分析化学》第三版，武汉大学出版社，2008年
2.南京大学编写组著，《无机及分析化学》第四版，高等教育出版社，2006年
3.傅询等，《基础化学教程(无机与分析化学)》，科学出版社，2008年
4.武汉大学、吉林大学等校编，《无机化学》（第三版），高教出版社出版；2006年
5.大连理工大学编，《无机化学》（第五版），高教出版社出版，2009年
6.武汉大学编，《分析化学》（第五版），高等教育出版社，2006年
7.华东理工大学、四川大学等编，《分析化学》，高等教育出版社，2006年
课程的教学目的与任务
《无机及分析化学》课程是学生进入大学所开设的第一门有关化学的课程。目的通过本课程的学习，使学生掌握无机及分析化学的基本理论和基础知识，能够将理论知识同实践结合，初步具有分析问题和解决问题的能力及严谨的科学态度，为后续课程的学习和将来从事实际工作打下必要的基础。
本课程的任务在于通过课堂讲授和学生自主学习使学生对原子结构与元素周期律、化学键与分子结构、酸碱反应、配位反应、氧化还原反应、沉淀反应、误差与数据处理及定量分析等化学基本原理有一个较完整系统的认识，准确树立量的概念。并能够结合基本原理来理解和掌握常见和重要元素及化合物的性质变化规律。
课程的基本要求
该课程要求学生掌握无机及分析化学的基础知识和基本理论，通过原子结构、化学键理论的学习，要求学生能够在正确分析元素原子电子层结构的基础上，正确判断各元素在形成化合物时的成键特征及所形成化合物的基本结构与其性质的内在联系，并以此指导相关元素化学性质的学习。在学习酸碱反应、氧化还原反应、配位反应以及沉淀反应理论的基础上，结合相关的实验，掌握容量分析基本原理，树立“量”的概念。
通过本课程的学习，要求学生能够将理论知识同实践相结合，培养学生严谨的科学态度和实验素养，使学生具有初步的判断、分析和解决问题的能力；要求学生在科学思维能力方面获得相应的训练和提高，从辨证唯物主义观点出发，培养学生对物质世界的正确认识。为后续课程的学习和将来从事实际工作奠定必要的基础。
各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）
第一章 绪论 建议学时：1
[教学目的与要求]了解本课程所包含的基本内容及学习的方法与要求；了解本课程的发展及其在社会实践中的应用。
[教学重点与难点] 了解本课程所包含的基本内容及学习的方法与要求；了解本课程的发展及其在社会实践中的应用。
[授 课 方 法]以课堂讲授为主，课堂讨论为辅。
[授 课 内 容]
第一节 化学的重要性、研究内容和发展简史
一、 化学的重要性及其研究内容
二、 化学发展简史
第二节 无机及分析化学的重要性和研究内容
一、无机及分析化学简介
二、本课程的内容及要求
第二章 原子结构与元素周期律 建议学时:8
[教学目的与要求] 理解核外电子运动的波粒二象性；理解波函数和原子轨道、概率密度和电子云；了解波函数的空间图象，了解电子云的角度分布和径向分布，掌握四个量子数；掌握鲍林的原子轨道近似能级图，掌握核外电子的排布；理解元素原子半径、电离能、电子亲合能和电负性与原子结构的关系。
[教学重点与难点]四个量子数与原子轨道；多电子原子轨道电子能级图；多电子原子核外电子排布规则；原子核外电子分布与元素周期律的关系；元素性质变化规律与原子核外电子分布的关系。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课后自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 微观粒子运动的特殊性
一、光的波粒二象性
二、核外电子运动的波粒二象性
三、海森堡测不准原理
第二节 核外电子的运动状态
一、波函数和原子轨道
二、概率密度函数和电子云
三、四个量子数
第三节 基态多电子原子的电子层结构
一、多电子原子轨道的近似能级图
二、多电子原子核外电子排布规则
第四节 元素周期律与元素周期表的关系
一、原子电子层结构与元素周期表的关系
二、元素基本性质的周期性变化规律
第三章 化学键与分子结构 建议学时:8
[教学目的与要求]理解化学键参数；掌握离子键形成的原因和条件，了解离子的特征，了解晶格能及其计算方法；了解共价键的形成，掌握价键理论的基本要点，掌握共价键的类型；掌握杂化轨道理论基本要点，熟悉几种典型的轨道杂化形式及其对应的空间构型；掌握价层电子对互斥理论，能熟练运用该理论判断简单化合物及离子的空间结构；了解分子轨道理论，能够运用该理论解释O2分子的顺磙性，写出其分子轨道排布式。
[教学重点与难点]离子键、共价键的价键理论、杂化轨道理论、分子轨道理论、价层电子对互斥理论、分子间力和氢键。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课后自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 化学键参数
键能、键长、键角、键的极性
第二节 离子键
一、离子键的形成
二、离子键的特点
三、离子的特征
第三节 共价键的价键理论
一、共价键的形成
二、价键理论
三、共价键的特点
四、共价键的键型
五、配位键
第四节 杂化轨道理论
一、杂化轨道理论的基本要点
二、杂化轨道的类型
三、等性杂化与不等性杂化
四、杂化轨道类型、空间结构以及成键能力之间的关系
第五节 价层电子对互斥理论
一、价层电子对互斥理论的基本要点
二、判断共价分子结构的一般规则
第六节 分子轨道理论
一、分子轨道理论的基本要点
二、分子轨道的形成
三、分子轨道能级图
第七节 共价键的极性和分子的极性
第八节 分子间力和氢键
一、分子间力 二、氢键
第九节 离子的极化（选学）
第十节 晶体的结构（选学）
第四章 定量分析的过程 建议学时：2
[教学目的与要求]了解基本分析方法的分类与应用；掌握定量分析结果的表示；明确滴定分析中的基本概念并掌握滴定分析的基本计算。
[教学重点与难点] 滴定分析中的基本概念及滴定分析的基本计算。
[授 课 方 法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课后自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 分析方法的分类
第二节 定量分析过程
第三节 定量分析结果的表示
第四节 滴定分析法概述
一、概述
二、滴定分析法的分类
三、溶液的分类和浓度表示法
四、滴定分析的计算
第五章 误差与数据处理 建议学时：3
[教学目的与要求]了解误差产生的原因及减免办法，学会正确处理数据；了解有效数字的意义，掌握其在实际中的运用。
[教学重点与难点]误差的类型及减免办法；分析结果的数据处理。
[授 课 方 法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课后自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 定量分析误差
一、误差的分类
二、误差的表示方法
第二节 分析结果的数据处理
一、置信度与平均值的置信区间
二、可疑值的取舍
第三节 有效数字及计算
一、有效数字的意义及位数
二、有效数字的运算规则
三、有效数字规则在化学中的应用
第六章 酸碱反应与酸碱滴定法 建议学时：8
[教学目的与要求]了解有关酸碱理论，掌握酸碱质子理论；掌握分布系数的含义及计算；熟练计算酸碱溶液的pH值；了解缓冲溶液的选择与配制原则；掌握酸碱滴定的基本原理。
[教学重点与难点] 酸碱质子理论，各种酸碱溶液及缓冲溶液pH的计算。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下后自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 酸碱理论概述
一、酸碱电离理论
二、酸碱的溶剂理论
三、酸碱质子理论
四、酸碱的电子理论
第二节 电解质溶液的离解平衡
一、强电解质的离解平衡
二、弱酸弱碱的离解平衡
第三节 酸碱平衡中有关浓度的计算
一、水的解离与溶液的pH
二、酸碱溶液中各型体的分布
三、酸碱平衡体系的处理方法
四、酸碱溶液pH值的计算
第四节 缓冲溶液
一、缓冲溶液及其作用
二、一般缓冲溶液pH值的计算
三、缓冲容量与缓冲范围
四、缓冲溶液的选择和配制
第五节 酸碱滴定法的基本原理
一、酸碱滴定法概述
二、酸碱指示剂
三、 一元酸、一元碱的滴定
四、多元酸、多元碱的滴定
五、酸碱滴定法应用示例
第七章 配位反应与配位滴定法 建议学时：8
[教学目的与要求]了解配合物的组成、命名和相关理论；掌握配位离解平衡及有关计算；掌握配位反应的副反应系数及条件稳定常数的计算；掌握配位滴定的基本原理及相关计算。学习配位滴定中酸度的控制，学会设计测定混合离子的实验方案。
[教学重点与难点]采用副反应系数处理平衡问题，解释副反应的影响情况等；副反应系数、条件稳定常数及配合物离解平衡中涉及的相关计算。配位滴定适宜酸度范围的确定及指示剂的选择。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课后自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 配位化合物的基本概念
一、配位化合物的定义
二、配位化合物的组成
三、配位化合物的命名简介
四、配位化合物的类型
第二节 配合物的价键理论（选学）
一、配合物的价键理论
二、内轨配合物和外轨配合物
第三节 配合物的离解平衡
一、配合物的平衡常数
二、配位反应的副反应系数
三、条件稳定常数
第四节 配合物的应用
学生自学(读书报告)
第五节 配位滴定的基本原理
一、配位滴定法的基本原理
二、准确滴定的条件
三、配位滴定中酸度控制
四、金属离子指示剂
第六节 提高配位滴定法选择性的方法
一、酸效应利用—控制溶液的酸度
二、掩蔽效应的利用—使用掩蔽剂
三、解蔽作用的利用
四、选用其他配位滴定剂
五、改变配位滴定方式
第八章 氧化还原反应与氧化还原滴定法 建议学时：8
[教学目的与要求] 掌握氧化还原的反应的基本概念和本质；熟练书写氧化还原反应方程式；掌握电极电势的基本概念，能运用能斯特方程式进行相关计算；了解氧化还原反应的方向及影响因素，掌握如何判断氧化还原反应的方向；掌握氧化还原反应进行的程度的确定；掌握氧化还原滴定基本原理及应用；
[教学重点与难点] 氧化还原电对、电极电势、能斯特方程式等基本概念；能斯特方程式的相关计算；氧化还原反应进行程度的判断；氧化还原滴定的基本原理及氧化还原滴定的相关计算。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课后自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 氧化还原反应
一、氧化还原反应的基本概念
二、氧化还原反应的本质
三、氧化还原电对
四、氧化还原反应方程式的配平
第二节 原电池和电极电势
一、原电池
二、标准电极电势
三、电极电势
四、影响电极电势的因素
第三节 氧化还原反应的方向和程度
一、氧化还原反应的方向
二、氧化还原反应进行的程度
第四节 氧化还原反应速度（选学）
第五节 元素点位图及其应用（选学）
第六节 氧化还原滴定法
一、氧化还原滴定法基本原理
二、检测终点的方法
三、氧化还原滴定中的预处理
四、常用氧化还原滴定法简介
第九章 沉淀反应与沉淀滴定法 建议学时:4
[教学目的与要求] 掌握溶度积和溶解度规则及有关计算；掌握沉淀生成与溶解的基本条件；掌握分步沉淀和沉淀转化条件；了解沉淀滴定法。
[教学重点与难点]有关沉淀溶解度的计算；沉淀的生成和溶解，沉淀的转化。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课后自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 沉淀的溶解平衡
一、溶度积和溶度积规则
二、溶度积和溶解度的关系
三、影响沉淀溶解度的主要因素
第二节 溶度积规则的应用
一、沉淀的生成
二、沉淀的溶解
三、沉淀的转化
四、分步沉淀
第三节 沉淀反应的某些应用
第十章s区和p区元素 建议学时:6[教学目的与要求]了解s区和p区元素的结构特点，掌握s区和p区元素单质的物理及化学性质；掌握s区和p区元素重要化合物的性质。
[教学重点与难点] s区和p区元素单质的物理及化学性质；s区和p区元素重要化合物的性质。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论、学生归纳总结和课后自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 碱金属和碱土金属的化合物
一、了解s区元素电子层结构特点与氧化态，了解s区元素在自然界中的存在形式。
二、掌握s区元素单质的物理及化学性质，掌握s区元素重要化合物的性质。
第二节 卤素的化合物
卤族元素的通性；卤素单质的性质、卤化氢、卤化物、卤素的含氧酸及其盐的性质。
第三节 氧族元素的化合物
氧族元素的通性；过氧化氢的结构与性质；单质硫、硫化氢、硫化物的性质，金属硫化物的溶解性、多硫化物的性质，硫的氧化物、卤化物、硫的含氧酸及其盐的性质。
第四节 氮族元素的化合物
氮族元素的通性；单质氮的性质、氨的结构与性质、铵盐的水解性、热稳定性；氮的氧化物、亚硝酸及其盐、硝酸及其盐；单质磷的性质、磷的氧化物、卤化物、含氧酸及其盐的性质；砷、锑、铋重要化合物的性质。
第五节 碳族和硼族元素的化合物
一、硼族元素的通性；氧化硼、卤化硼、硼酸与硼酸盐；金属铝、氧化铝、氢氧化铝卤化铝及铝的含氧酸盐；矾的概念。
二、碳族元素的通性；单质碳的结构与性质、碳的氧化物及其结构特点、碳酸盐的溶解性与热稳定性；单质硅的性质、硅的氧化物、卤化物、硅酸、硅胶及硅酸盐、分子筛；金属锡及金属铅的性质、锡与铅的重要化合物的性质及重要反应。
第十一章ds区、d区和f区元素 建议学时:6
[教学目的与要求]了解ds区、d区和f区元素的结构特点，掌握ds区、d区和f区常见元素单质的物理及化学性质；掌握ds区、d区和f区常见元素重要化合物的性质。
[教学重点与难点] ds区、d区和f区常见元素单质的物理及化学性质；ds区、d区和f区常见元素重要化合物的性质。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论、学生归纳总结和课后自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 过渡元素的通性
过渡金属的通性：氧化态、离子颜色等的变化规律
第二节 铜族和锌族元素的化合物
一、铜、银、金金属及其氧化物、氢氧化物、重要配合物的性质，+1价铜与+2价铜的相互转化。
二、锌、镉、汞金属及其氧化物、氢氧化物、重要盐类、重要配合物的性质。+1价汞与+2价汞的相互转化。
第三节 铬、钼的重要化合物
铬、钼、钨金属的性质与用途，+3价铬的氧化物、氢氧化物及其盐的性质，VI价铬的氧化物、含氧酸盐的性质，+3价铬的还原性与VI价铬的氧化性，铬的常见配合物。
第四节 锰的重要化合物
锰的常见价态及稳定存在条件、介质对高锰酸盐还原产物的影响。
第五节 铁、钴的重要化合物
铁、钴、镍金属、氧化物、氢氧化物、配合物及其重要盐类的性质。
第六节 镧系元素及其重要化合物
镧系元素通性、氧化态变化规律、镧系收缩现象、镧系元素的分离、重要化合物的性质。
第十二章 重量分析法 建议学时：2
[教学目的与要求]了解影响沉淀纯度的因素；掌握沉淀的类型；学会沉淀条件的选择；掌握重量分析结果的计算。
[教学重点与难点]影响沉淀纯度的因素，沉淀条件的选择以及重量分析结果的计算。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课后自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 概述
一、分类
二、特点
三、沉淀分析法的过程及对沉淀的要求
第二节 影响沉淀纯度的因素
一、影响沉淀纯度的主要因素
二、提高沉淀纯度的方法
第三节 沉淀的类型及沉淀的形成过程
一、沉淀的类型
二、晶形沉淀和无定形沉淀的生成
第四节 沉淀条件的选择
一、晶形沉淀的沉淀条件
二、无定形沉淀的沉淀条件
第五节 重量分析结果的计算
第十三章 吸光光度法 建议学时：4
[教学目的与要求]了解吸光光度法的含义、特点等；掌握光吸收的基本定律；了解吸光光度计的基本组成；掌握吸光光度法的基本原理。
[教学重点与难点]光吸收的基本定律；吸光光度法的基本原理及吸光光度法的建立。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课后自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 概述
一、吸光光度法的特点
二、物质对光的选择性吸收
三、光吸收曲线
第二节 光吸收基本定律
一、朗伯-比耳定律
二、偏离朗伯—比耳定律的原因
第三节 光度分析的方法和仪器简介（选学）
第四节 吸光光度法的建立
一、显色反应及显色条件的选择
二、吸光度测定条件的选择
第五节 吸光光度法的应用
一、单组分的测定
二、多组分的同时测定
三、配合物组成的测定
撰稿人：张玲 审核人：国伟林
