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大学化学

教学大纲

 

工程化学
Engineering Chemistry

课程编号:13310010
学    分:2.5
学    时:38 (其中:讲课学时:30  实验学时:8  上机学时:0)
先修课程:
适用专业:
非化学化工类各工科专业
教    材:《大学化学》,主编:邱治国  张文莉;科学出版社,2009年版;
          《工程化学实验》,主编:张春晔 赵谦,南京大学出版社,2006年第二版。
开课学院:化学化工学院

一、课程性质与任务
《大学化学(工程化学)》是高等工程教育中实施化学素质教育的基础课程,是培养综合素质高、具有创新精神的工程技术人才的必需课程。通过课程学习,使学生掌握现代化学的基本理论和基础知识,了解化学与其他学科的相互交叉,了解化学在工程实践和社会生活等领域中的作用;帮助学生树立正确的世界观、科学观和社会观,具备解决各类工程问题所需的化学知识及其应用能力,能够对各类工程相关的物理现象、材料特性进行研究和实验验证。通过课程实验训练,使学生掌握化学实验的基本操作,培养学生科学思维的方法、团队合作和创新意识。

、课程对毕业要求及其指标点的支撑
  1. 本课程支撑专业培养计划中毕业要求1和毕业要求4。
  2. 本课程支撑专业培养计划中毕业要求1中的指标点1:具有解决各类工程问题所需的化学工程基础知识及其应用能力,占该指标点达成度的10%。
  3. 本课程支撑专业培养计划中毕业要求4中的指标点1:能够对各类工程相关的物理化学现象、材料特性进行研究和实验验证,占该指标点达成度的10%。

三、课程内容及要求
  第0章  绪论
    1. 教学内容
        (1)化学研究的对象和目的;
        (2)化学的研究内容、发展历程和趋势;
        (3)化学与相应专业及日常生活的关系;
        (4)本课程的学习方法。
    2. 知识、能力与素质等方面的基本要求
        (1)了解化学研究的目的、发展历程;
        (2)了解本课程的性质、研究对象与方法;
        (3)激发学生学习本课程的兴趣。
    3. 重难点
        化学的发展历程。

  第1章  化学反应的基本原理
    1. 教学内容
        (1)热化学与能量变化
        基本概念(系统与环境、状态函数、功和热、热力学能、反应进度),热力学第一定律,反应热与反应焓变(恒容反应热、恒压反应热、反应焓变、Hess定律),反应热的热力学计算(热力学标准状态、标准生成焓、由标准生成焓计算反应热)。
        (2)化学反应进行的方向和吉布斯函数变
        化学反应的自发性,化学反应的熵变,吉布斯自由能变和化学反应的方向,化学反应限度的判据。
        (3)化学反应进行的程度和化学平衡
        化学平衡状态,各类化学平衡常数,标准平衡常数,多重平衡规则,化学平衡的计算,温度对化学平衡常数的影响;浓度、压力、温度、催化剂对化学平衡的影响。
        (4)化学反应速率
        化学反应速率的概念;影响化学反应速率的因素:浓度(或压力)、温度、催化剂。
    2. 知识、能力与素质等方面的基本要求
        (1)了解系统与环境、状态函数、功和热、反应进度、热力学第一定律等基本概念,掌握Hess定律的应用和利用ΔfHƟm计算化学反应的热效应;
        (2)掌握ΔrGm判断化学反应进行的方向的公式及计算;
        (3)熟悉化学平衡概念和平衡移动规律,熟练掌握化学平衡有关计算;
        (4)了解化学反应速率、反应级数、反应速率方程式、简单反应和复杂反应等概念,熟悉简单反应的速率方程,了解浓度、温度对反应速率的影响;
        (5)通过对化学反应基本原理的学习,提高学生对化学反应本质的认知能力,并能应用化学热力学和化学动力学的原理认识和研究化学反应。
    3. 重难点
        (1)Hess定律的应用和化学反应热效应的计算;
        (2)化学反应进行的方向的判据、计算及应用;
        (3)化学平衡的相关计算;
        (4)简单反应的速率方程及其应用。

  第2章  溶液和离子平衡
    1. 教学内容
        (1)稀溶液的通性
        蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降、渗透压等非电解质稀溶液的通性。
        (2)酸碱理论
        酸碱质子理论,酸碱电子理论。
        (3)弱电解质的解离平衡
        水的解离和溶液的酸碱性,弱酸或弱碱溶液中离子浓度的计算,电离平衡的移动、同离子效应及其应用——缓冲溶液。
        (4)多相离子平衡与溶度积
        难溶强电解质的溶解度和溶度积,溶度积规则,沉淀的生成、溶解、转化、分步沉淀。
    2. 知识、能力与素质等方面的基本要求
        (1)熟悉稀溶液的依数性,了解有关计算及应用。了解强电解质溶液理论以及活度、活度因子、离子强度等概念;
        (2)掌握酸碱质子理论,了解酸碱电子理论;
        (3)熟悉水的解离、弱电解质的解离平衡和溶液的酸碱性以及pH值的计算,掌握弱酸或弱碱溶液中离子浓度的计算,熟悉同离子效应及缓冲溶液的含义,掌握同离子效应及缓冲溶液pH值的计算;
        (4)掌握难溶电解质的溶解度和溶度积常数的相互换算,熟悉溶度积规则及其应用,掌握沉淀的生成、分步沉淀的有关计算,熟悉沉淀的溶解和转化;
        (5)通过本章学习,提高知识的融会贯通和举一反三的能力、运用化学原理解释一些自然现象的能力;通过实验训练,培养化学实验基本操作技能。
    3. 重难点
        (1)稀溶液的依数性;
        (2)酸碱质子理论及其应用;
        (2)溶度积规则及其应用;
        (3)缓冲溶液pH值的计算。

  第3章  氧化还原反应与电化学
    1. 教学内容
       (1)原电池和电极电势
       原电池、原电池组成及其表示,电极电势的产生与测定,标准电极电势的概念。
       (2)电池电动势和电池反应的摩尔吉布斯函数变的关系
       电池电动势与摩尔吉布斯函数变的关系;影响电池电动势和电对电极电势的因素——Nernst方程式及有关计算。
       (3)电极电势和原电池的应用
       电极电势的应用:判断原电池正负极、计算电动势,判断氧化剂和还原剂的相对强弱,判断氧化还原反应进行的方向和程度。
       (4)金属的腐蚀(化学腐蚀,电化学腐蚀)的原理及影响金属腐蚀的因素,金属的腐蚀的防止。
    2. 知识、能力与素质等方面的基本要求
       (1)了解原电池的组成、原电池电动势,半电池电极电势的概念和意义,掌握原电池的表示法;
       (2)掌握利用Nernst方程式进行有关计算,掌握应用电极电势比较氧化剂和还原剂的相对强弱,判断氧化还原反应的方向,计算氧化还原反应的程度;
       (3)理解金属腐蚀的原理及影响金属腐蚀的因素,掌握防止金属腐蚀的常用方法。
       (4)通过本章的理论学习和实验训练,提高理论和实践相结合的能力、用化学的方法解决实际问题的能力,进一步提高化学实验技能和创新意识。
    3. 重难点
       (1)原电池的表示方法;
       (2)Nernst方程及其应用。

  第4章  配位化合物
    1. 教学内容
        (1)配位化合物的定义、组成和命名
        (2)配离子的解离平衡,配离子的稳定常数,配离子稳定常数的应用(各组分浓度的计算、沉淀的生成和溶解、配离子的相互转化等
        (3)配位化合物的应用
    2. 知识、能力与素质等方面的基本要求
        (1)掌握配位化合物的组成及命名;
        (2)掌握配离子的解离平衡、稳定常数及其应用;
        (3)了解配位化合物在所学专业中的应用;
        (4)通过本章的理论学习和实验训练,进一步认识化学与所学专业的联系,提高知识的综合运用能力。
    3. 重难点
        (1)配位化合物的命名;
        (2)配位平衡的有关计算。

四、学时分配及对毕业要求指标点的支撑

章节

教学内容

支撑的毕业要求指标点

讲课

实验

第0章 绪论

化学研究的对象和目的;化学的研究内容、发展历程和趋势;化学与相应专业及日常生活的关系;本课程的学习方法。

1-1

1

0

第1章 化学反应的基本原理

热化学与能量变化;化学反应进行的方向和吉布斯函数变;化学反应进行的程度和化学平衡;化学反应速率

1-1、4-1

9

2

第2章 溶液和离子平衡

稀溶液的通性;酸碱理论;弱电解质的解离平衡;多相离子平衡与溶度积

1-1、4-1

10

2

第3章 氧化还原反应与电化学

原电池和电极电势;电池电动势和电池反应的摩尔吉布斯函数变的关系;电极电势和原电池的应用;金属的腐蚀与防腐

1-1、4-1

6

2

第4章 配位化合物

配位化合物的定义、组成和命名;配离子的解离平衡,配离子的稳定常数,配离子稳定常数的应用;配位化合物的应用

1-1、4-1

4

2

合 计


			

			
30
8




















五、考核方式
    1. 课程考核方式包括期末考试、平时及作业情况考核和实验情况考核。期末考试采用闭卷笔试。
    2. 课程成绩=平时考核成绩×10%+实验成绩×20%+期末考试成绩×70%。成绩的具体构成如下。

 

成绩组成

考核/评价环节

分值

考核/评价细则

对应的毕业要求指标点

平时成绩

10%

平时作业

5

课后完成3-6个习题,主要考核学生对每节课知识点的复习、理解和掌握程度,计算全部作业的平均成绩再按5%计入课程总成绩。

1-1

点名及课堂小练习

5

以随机的形式,在每章内容进行中或结束后,随堂测试1-3题,主要考核学生课堂的听课效果和课后及时复习消化本章知识的能力,结合平时的随机点名,最后按5%计入课程总成绩。

1-1

实验成绩20%

课程实验

20

完成4个实验,主要考核学生化学基本操作并对实验结果进行分析的能力,最后按20%计入课程总成绩。

4-1

期末考试

70%

期末考试卷面成绩

70

试卷题型包括判断题、选择题、填空题、问答题和计算题等,以卷面成绩的70%计入课程总成绩。其中考核工程化学基础知识型题目占60%;考核针对工程化学基础问题综合分析与验证的能力题目占40%。

1-1

六、大纲说明
  1. 采用多媒体教学手段,配合例题的讲解及适当的思考题,保证讲课进度的同时,注意学生的掌握程度和课堂的气氛;
  2. 本课程有8个学时的实验,具体实验内容见《工程化学》课程实验教学大纲。

七、参考书目及学习资料
  1.《工程化学基础》,陈林根主编,高等教育出版社,2005年第二版。
  2.《工科化学概论》,徐瑛主编,化学工业出版社,2007年第一版。
  3.《大学化学》,张锡凤主编,江苏大学出版社,2013年第一版。

                                        


                                                                                                        《工程化学》课程实验教学大纲
                                                                                                       Experiment of Engineering Chemistry

课程编号:13310010
课程教学总学时:38      实验总学时: 8         总学分:2.5
先修课程:
适用专业:非化学化工类各工科专业

一、目的与任务
熟悉化学实验的特点,了解一些化工产品的性能、应用和制法,巩固和加强理论知识的认识和理解;通过实验操作和观察实验现象,使学生掌握基本实验技能,综合提高学生的动手能力;通过独立设计实验项目和对实验数据的分析、整理及关联,培养学生创新思维和编写实验报告、处理一般工程技术问题的能力及实事求是的科学态度。

二、实验教学的基本要求
   (1)掌握实验原理,认真写好预习报告。
    (2)了解各种常见仪器的性能、特点及其规范操作。
    (3)掌握加热、溶解、过滤、结晶、称量等基本单元操作。
    (4)学习并掌握数据处理方法,科学准确地表示实验结果。
    (5)正确进行实验分析并认真书写实验报告。

三、实验内容、性质、学时分配及对毕业要求的支撑

 

序号

实验项目名称

实验内容

学时

对毕业要

求的支撑

类型

备注

1

化学反应速率与活化能

本实验为综合实验,主要介绍水浴加热、溶液配置、反应终点判断的方法,结合实际的样品测量某化学反应的速率与活化能。通过本实验使学生了解浓度、温度对反应速率的影响,以及用实验数据作图的方法。

2

4-1

综合型

必做

2

液体粘度和密度的测定

本实验为综合实验,主要介绍粘度计、比重瓶的基本结构、测量原理及使用方法,结合实际的样品测量在实验条件下某溶液的粘度和密度。通过本实验使学生学会使用粘度计、比重瓶等测量仪器,并掌握实验结果的处理及分析方法。

2

4-1

综合型

必做

3

金属材料的电化学腐蚀与防护

本实验为综合实验,主要介绍酸度计的基本结构、测量原理及使用方法,结合实际的样品测量电极电势和掌握电化学腐蚀及防护的方法。通过本实验使学生学会使用酸度计等测量仪器,并掌握实验结果的处理及分析方法。

2

4-1

综合型

必做

4

磺基水扬酸合铁(III)配合物的组成及其稳定常数的测定

本实验为综合实验,主要介绍可见分光光度计的基本结构、测量原理及使用方法,结合实际的样品测量配合物的组成及其稳定常数。通过本实验使学生学会使用可见分光光度计等测量仪器,并掌握实验结果的处理及分析方法。

2

4-1

综合型

必做

四、教学管理模式与注意事项

   1.学生在实验前必须认真复习课程有关内容,预习实验指导书,实验目的明确。实验时态度认真,遵守纪律,注意安全。
    2.指导教师适当提示实验要求、实验设备的结构、性能及注意事项,并检查预习情况。
    3.实验小组人数为2-4人,每个实验的时间为1.5小时。
    4.要求学生了解实验的原理及设备使用方法,逐项记录数据,并完成实验报告。
    5.学生要完成全部“必做实验”,鼓励学生利用课外时间完成和工程材料相关的实验。
    6.写实验报告时,对实验原理的透彻理解,实验曲线、实验数据及结果说明的问题要充分解释,实验结论清楚准确。、实验成绩的考核与评定方法
   1.指导教师根据每个学生实验预习情况、必做实验完成情况、实验数据的准确性、选做实验的数量和完成情况,以及对实验报告的批改,进行评分,并将成绩记录在册。
    2. 实验成绩含各单项实验成绩和实验总评成绩,按百分制的形式给出。
    3. 此实验不单独算学分,将实验成绩报给任课教师,按教学大纲规定的比例纳入课程的总成绩。

六、考资料:
   1.《工程化学基础》,陈林根,高等教育出版社,1999
   2. 《大学化学》,张锡凤,江苏大学出版社,2013年第一版。