1、- 1 -高职无机化学教案上（一至七章）目 录撰写人 张荣绪 论 .3第一章 物质及其变化 .4第一节 物质的聚集状态 .4第二节 化学 反应中的质量和能量关系 .8本章要求 .9第二章 化学反应速率和化学平衡 .9第一节 化学反应速率定义及表示方法 .9第二节 化学反应速率理论 .11第三节 影响化学反应速率的主要因素 .13第四节 化学平衡 .16本章要求 .22第三章 电解质溶液和离子平衡 .22第一节 强电解质在溶液中的状况 .22第二节 水的电离和溶液的 PH 值 .23第三节 弱酸弱碱的电离平衡 .25第四节 同离子效应和缓冲溶液 .27第五节 盐类的水解 .30第六节 酸碱质子理
2、论 .34第七节 沉淀和溶解平衡 .36第八节 溶度积规则及其应用 .38本章要求 .43第四章 氧化和还原 .44第一节 氧化还原反应的基本概念 .44第二节 氧化还原反应与原电池 .47第三节 电极电势的应用 .52本章要求 .56第五章 原子结构和元素周期律 .56无 机 化 学 教案- 2 -第一节 原子核外电子的运动状态 .56第二节 多电子原子中电子的分布 .60第三节 原子核外电子排布与元素周期律 .61第四节 元素性质的周期性 .62本章要求 .64第七章 分子结构与晶体结构 .64第一节 离子键 .65第二节 共价键理论 .66第三节 杂化轨道理论和分子的几何构型 .70第四
3、节 晶体的特征 .72第五节 离子晶体 .74第六节 原子晶体 .74第七节 分子间力和分子晶体 .74第八节 金属晶体 .78第九节 离子极化 .79第十节 混合型晶体 .80本章要求 .80第七章 配位化合物 .81第一节 配位化合物的基本概念 .81第二节 配位化合物的结构 .82第三节 配位化合物在水溶液中的状况 .86第四节 螯合物 .90本章要求 .91无 机 化 学 教案- 3 -绪 论一、化学的地位及作用: 自然科学在纵向方面分为三个层次：工程技术、技术科学、基础科学。 化学是一门基础学科，它是在分子、原子或离子等层次上研究物质的组成、结构和性质以及可能发生的变化和变化中的能量
4、转换。化学理论已渗透到许多技术学科当中，如采矿和冶金工业的需要，推动了无机和分析化学的发展；纺织、印染、煤、石油的综合利用又使有机化学向前迈进了一大步。二、四大化学： 化学在发展过程中逐步形成了许多分支学科，如“四大化学“这些都属于纯粹的化学。 无机化学：以所有元素及其化合物（除 C、H 化合物及其衍生物）为研究对象； 有机化学：以 C、H 化合物及其衍生物为研究对象； 分析化学：研究物质的化学组成和鉴定方法及其原理； 物理化学：以应用物理测量方法和数学处理方法来研究物质及其反应，以寻求化学性质和物理性质间本质联系的普遍规律。 另外，随着化学在不同领域中的应用，又产生了许多应用化学：如工业化学
5、、高分子化学、放射化学、环境化学、生物化学、半导体化学等等。三、本课程的目的及主要内容：1、目的：化工专业一门重要的基础课，是后续化学课程的基础2、主要内容：主要是研究无机物的组成、结构、性质、制备、应用以及其变化的基本原理。 本教程分为两部分：化学理论与元素及其化合物其中化学理论又分为： 四大平衡（化学平衡、酸碱平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原平衡）及结构理论 3、学习方法：一 理论大课中学的学习模式: 每节课的讲授内容少, 讲授的内容重复较多, 大量作业, 课堂练习和课外练习, 自学内容少。大学的学习模式: 每节课的讲授内容多, 讲授内容重复性小, 作业量少, 无课堂练习, 强调自学能力的提高
6、. 针对大学学习特点, 提出如下要求:1. 课堂认真听讲, 跟上教师讲授思路, 有弄不懂的问题暂且放下, 待以后解决, 不然, 由于讲授速度快, 容易积累更多的疑难问题。2. 作好课堂笔记. 留下一定的空白处, 做标记, 提出问题, 写出结论。无 机 化 学 教案- 4 -二 习题与答疑课目的: 解决课程的疑难问题形式: 讲解习题, 作业中存在问题, 自由解答疑难问题方式: 每周一次, 每次 2 学时, 从第二周开始要求: 在笔记或讲义中标明疑问, 做记号, 在答疑课堂向教师请教和探讨. 没有问题的同学可以不参加答疑课. 学习方法： 多提问，常讨论无机化学内容丰富，又抽象，仅依靠个人苦思冥想，
7、学习效果往往不佳。充分利用时间，老师与同学或同学与同学之间互相提问，进行讨论甚至是辩论，可使基本概念与理论日益清晰，容易理解。三 实验课化学是以实验为基础的学科, 实验对于理论的理解十分重要. 课程安排了近 25 个相关的制备, 测定和元素性质实验.目的: 掌握基础实验技能, 通过实验深化理论问题的理解和记忆,提高分析问题和解决问题的能力.要求: 预习报告, 实验记录, 实验报告学习方法：1.多动手，勤思考；无机化学是以一门实验为主的学科，培养与提高学生的动手能力，是无机化学的基本要求之一。对于在实验过程中出现的问题，除了仔细听老师的讲解以外，还需要结合理论课学过的基本知识，多动脑，多思考，主
8、动接受无机化学的基本理论，才能牢固掌握具体的操作方法。2.注意实验现象的观察，多动笔准确记录实验现象实验课不仅要做好每一个操作步骤，掌握实验技术与方法，要特别注意实验现象的观察，不要放弃一个实验现象，新的理论往往就是在对实验现象的仔细观察中发现的。更要坚持书写实验报告，总结实验中的经验和教训，这样才能不断提高理论与实践水平。3. 注意理论与实际的联系对实验现象的观察和利用理论知识对实验现象的总结，是发现知识的最好方法以上是供同学们参考的学习方法，根据自己的实际情况，采用不同的学习方法，把别人的优势学到手，一定能学好无机化学课程。第一章 物质及其变化第一节 物质的聚集状态体系：被研究的对象，例如
9、一个烧杯中的溶液无 机 化 学 教案- 5 -一、 物质的聚集状态：各种物质总是以一定的聚集状态存在的 气、液、固为三种聚集状态，各具特征，在一定条件下可相互转化。 1、 气体（g）：扩散性和可压缩性 2、 液体（l）：流动性、无固定形状、一定条件下有一定体积 3、 固体（s）：具有一定体积、一定形状及一定程度的刚性。 二、 物质的聚集状态和相： 相：在体系中任何具有相同的物理性质和化学性质的部分称为相。相与相之间有界面隔开。g-s，l-s，s-s 一般为两相 g-g 混合物为一相 l-l 混合物： 一相：如 5%HCl 溶液，HCl 以分子或离子形式分散在水中 两相：如油和水组成的体系，O/
10、W，O 以较多分子聚成粒子，以一定的界面和周围的水分开，是不连续的相，W 是连续相。g-L 混合物： 也存在如上关系：H2S 溶于水为一相 S-S 混合物制成合金时为一相。 物质的聚集状态或相可以相互变化，亦可共存。如：S-L 相平衡这一点温度即为凝固点。 气体的存在状态主要决定于四个因素：P、V、T、n，而几乎与它们的化学组成无关。反映这四个物理量之间关系的式子叫气体状态方程式。理想气体：分子间完全没有作用力，分子只是一个几何点，没有体积。实际上所碰到的气体都是真实气体，只有在温度不太低， 压力不太高时，实际气体的存在状态才接近于理想气体，可以用理想气体的定律进行计算。无 机 化 学 教案-
11、 6 -三、理想气体状态方程： PV=nRT P V n T R标准单位 Pa m3 mol K 8.314R：常数，可由实验测得： 1 mol 气体在 273.15K（0），101.325kPa 下测得其体积 22.410-3m3 这是理想气体的状态方程式，而实际上气体分子本身必然占有体积，分子之间也具有引力，因此应用该方程进行计算时，不可避免地存在偏差。对于常温常压下的气体，这种偏差很小，随着温度的降低和压力的增大，偏差逐渐增大。四、 混合气体分压定律： 1、混合气体分压定律：1801 年，由 Dalton（道尔顿）总结实验结果提出，因此又称为 Dalton 分压定律。两种或两种以上不会发
12、生化学反应的气体混合，混合气体的总压力等于各组分气体的分压力之和。 A、容器中注入 30mL N2 ， 压力为 300mmHg B、容器中注入 20mL O2 ， 压力为 200mmHg C、容器中注入 30mL N2 + 20mL O2， 压力为 500mmHg 即：P 总 = Pi Pi：分压力（简称分压），气体混合物中各组分气体的压力，等于该气体单独占有与混合气体相同体积时所产生的压力。 理想气体定律同样适用于混合气体： PiV = niRT ， P 总 V = n 总 RT = PiV = niRT Pi：分压； V：总体积 2、分压的计算： P 总可通过压力表测出，Pi 则很难被直接
13、测出，可通过分析、计算求得： PiV = niRT （1） P 总 V = n 总 RT （2） 由（1）（2），得： Pi / P 总 = ni / n 总 = Xi（摩尔分数）Pi = Xi P 总 计算分压的关键在于如何求得组分气体的摩尔分数。求混合气体的摩尔分数 ，常用的方法是通过混合气体进行气体分析，测得各组分气体的体积分数： Vi / V 总 。无 机 化 学 教案- 7 -例 1-1：已知在 250时 PCl5能全部气化，并部分离解为 PCl3和 Cl2。现将 2.98gPCl5置于 1.00L 容器中，在250时全部气化后，测定其总压力为 113.4kPa。其中有哪几种气体？它
14、们的分压各是多少？ 例 1-2：1.34gCaC2与 H2O 发生如下反应：CaC 2(s)+H2O(l)=C2H2(g)+Ca(OH)2(s)产生的 C2H2气体用排水集气法收集，体积为 0.471L。若此时温度为 23C，大气压为 99X103kPa，该反应的产率为多少？（已知 23时水的饱和蒸气压为 2.8X103kPa） 无 机 化 学 教案- 8 -第二节 化学反应中的质量和能量关系一、 质量守恒定律：参加化学反应前各种物质的总质量等于反应后全部生成物的总质量。 二、 应用化学方程式的计算： 化学方程式是根据质量守恒定律，用规定的化学符号和化学式来表示化学反应的式子。反应前后原子种类
15、、数目相等。 可根据反应物和生成物的质量比，或物质的量之比来进行计算。 例 1-3 某硫酸厂以硫铁矿（FeS2）为原料生产硫酸，其基本反应为：4FeS2 + 11O2 2Fe 2O3 + 8SO22SO2 + O2 2SO 3SO3 + H2O H 2SO4如投入 800 吨含 S40.0%的硫铁矿，问理论上能生产出浓度为 98.0%的硫酸多少吨？ 由于生产条件、操作技术的影响，物料的损耗，产率不可能达到 100%，实际产量比理论产量要低。三、化学反应中的能量关系化学反应的实质是化学键的重组。键的断裂和生成过程会有能量变化，能量变化常以热能的形式表现。键的断裂需吸收热量；而键的生成会放出热量。
16、 一般的反应常在恒压条件下进行。这里的恒压条件是因为反应在敞口容器中进行，反应体系与外界压力（大气压）相等。Q P = H 生成物 - H 反应物 = H恒压热效应 焓（无法测定） 焓变化学热力学：H 0 放热反应 H 0 吸热反应无 机 化 学 教案- 9 -注意： H 与化学计量数有关； 需注明物质的聚集状态； 注明反应的温度压力。H 指标准态：1atm(101325Pa)，298K。本章要求了解物质的聚集状态和相，掌握分压定律及其计算。会利用理想气体方程式进行有关计算。第二章 化学反应速率和化学平衡第一节 化学反应速率定义及表示方法不同的反应进行的快慢不一样。如：快的反应：中和反应等；中
17、等速率反应：氧化还原反应等；慢的反应：自然氧化等。一、化学反应速率的定义： 指在一定条件下，化学反应中反应物转变为生成物的速率。二、化学反应速率的表示方法：单位时间内反应物或生成物浓度变化的正值（绝对值）例 2-1：在 CCl4中： 2N 2O5 = 4NO2 + O2在一定的时间间隔：t = t 2-t1， N 2O5 = N2O5 2-N2O5 1平均反应速率：经过的时间 s 时间的变化 N2O5mol L-1 N 2O5mol L-1 v（N 2O5）mol L -1 s-无 机 化 学 教案- 10 -t（s） 10 0 2.10 100 100 1.95 -0.15 1.510-33
18、00 200 1.70 -0.25 1.310-3700 400 1.31 -0.39 9.910-41000 300 1.08 -0.23 7.710-41700 700 0.76 -0.32 4.510-42100 400 0.56 -0.20 3.510-42800 700 0.37 -0.19 2.710-4从表中可以看出：反应进行了 100 秒时：VN2O5 = |（ 1.95-2.10） /(100-1)|= 1.5 10 -3mol L-1 s -1 VNO2 = |2 0.15/100|= 3.0 10-3mol L-1 s -1 VO2 = |0.15 2/100|= 0.75 10-3mol L-1 s -1 三种表示速率间关系： 这种比例关系与反应的计量数有关。表示反应速率时必须指明具体物质。从表中可以看出，每个时间间隔，速率都不一样，而且在每个时间间隔里，任何时间内的速率都不一样。 从图中可以看出，某时刻的速率即该时刻切线的斜率： 该速率即为该时刻的瞬时速率（真正速率）：指某给定瞬间的反应速率。三、反应进度（）：定义： 对于反应：2N 2O5 = 4NO2 + O2 作一变换：0 = 4NO 2 + O2-2N2O5，有： = ni/ini：物质的量的变化值i：为计量系数，i（NO 2）= +4，
