《無機及分析化學》課程教學大綱一、基本情況課程代碼：1061129034英文名稱：InorganicandAnalyticalChemistry課程性質：數學與自然科學類課程學分：4學時：64（講授48學時、實驗16學時）開課學期：1開課院系：環境工程與化學學院適用專業：資源循環科學與工程先修課程：中學化學二、課程簡介《無機及分析化學》是資源循環科學與工程專業的基礎課。通過課程的學習，使學生熟悉元素及重要化合物的結構與性質，掌握典型化學反應原理，化學平衡理論及化學分析方法；為進一步學習專業課程及從事工程實踐奠定必要的化學基礎；同時，在教學過程中結合具體的理論知識點所蘊含的思政元素對學生進行思政教育，培養學生的科學精神、環境保護意識和可持續發展意識。三、課程教學目標（一）教學任務本課程分為理論與實驗教學兩部分，通過理論教學，使學生掌握無機及分析化學基本概念和基本原理，熟悉資源循環利用過程中物質的化學處理方法和分析檢測方法；通過實驗教學，使學生加深對理論知識的理解，熟練掌握無機及分析化學的實驗操作技能，培養學生分析和解決資源循環利用問題的能力。（二）課程目標1.課程目標（1）掌握無機物的結構、性質及反應原理，能夠對資源循環科學與工程相關問題進行正確的表述。(支撐畢業要求1.2)（2）掌握無機及分析基本方法的適用范圍和使用條件，能夠應用于解決資源循環利用問題。(支撐畢業要求2.1)（3）獲得資源循環科學與工程專業所涉及的、必需的無機及分析化學實驗技能，能夠設計、開展實驗，并獲得有效結論。(支撐畢業要求4.1)2.課程目標對畢業要求的支撐矩陣表1課程目標對畢業要求的支撐矩陣畢業要求二級指標點課程教學目標（1）（2）（3）1.工程知識：工程知識：掌握數學、自然科學、工程基礎以及資源循環科學與工程專業知識，并運用其理論和方法解決復雜工程問題。1.2掌握資源循環科學與工程類專業相關的自然科學知識，并能運用到實際工程問題的恰當表述中。√2.問題分析：能夠應用數學、自然科學和資源循環科學與工程專業的基本知識與原理，并通過文獻分析研究，識別、判斷、評價實際工程問題，以獲得有效結論。2.1能夠應用數學、自然科學和資源循環科學與工程專業相關基礎理論知識，識別和判斷實際工程問題的關鍵環節。√4.研究：能夠基于資源綜合利用工程相關知識與原理，采用科學方法對實際工程問題進行研究，包括實驗設計、數據分析與解釋，并通過信息綜合得到合理有效的結論。4.1能夠基于資源循環專業相關理論，根據研究對象的特征，設計可行的實驗方案。√（三）思政元素根據本課程性質和特點，在教學環節中對科學精神、環境保護意識和可持續發展意識。四、教學內容及要求表2教學內容、要求與達成章節學時課程目標教學內容教學要求重點難點教學活動達成能力達成途徑支撐目標第一章化學平衡和化學反應速率（4）掌握化學平衡移動、化學反應速率影響因素。1.化學平衡的特征；2.標準平衡常數；3.化學平衡的移動；4.化學反應速率理論。1.掌握可逆反應、化學平衡等基本概念；2.掌握標準平衡常數的計算；3.理解濃度、壓力、溫度對化學平衡移動的影響；4.熟悉化學反應速率的影響因素。【本章重點】化學平衡移動、化學反應速率影響因素。【本章難點】惰性氣體的引入對化學平衡的影響。【課前預習】勒夏特列原理。【思政元素】鍥而不舍的科學精神。【課堂講授】可逆反應及化學平衡的定義；標準平衡常數表達式；多重平衡規則；勒夏特列原理；化學反應速率理論。【課堂討論】勒夏特列原理在提高氨產率中的應用；土壤中Cu的化學平衡。【習題作業】P73，4、10、17。【教學方式】講授/研討式/翻轉課堂。畢業要求1.2作業、階段測驗、期末考試課程目標1第二章解離平衡（8）能夠應用化學平衡理論分析弱電解質、難溶強電解質的解離問題。1.酸堿質子理論；2.弱酸、弱堿解離平衡；3.緩沖溶液；4.沉淀溶解平衡。1.理解弱酸、弱酸及難溶電解質的解離平衡；2.熟悉同離子效應、鹽效應等影響解離平衡移動的因素；3.掌握溶液酸度的計算；4.了解緩沖溶液的組成及緩沖作用原理，掌握緩沖溶液的配制方法；5.理解溶度積常數的意義及溶度積規則；6.熟悉沉淀生成、溶解或轉化的條件，掌握分步沉淀的相關計算。【本章重點】溶液酸度的計算，緩沖溶液的配制，溶度積規則，分步沉淀。【本章難點】分步沉淀的相關計算。【課前預習】酸堿質子理論、溶度積規則。【思政元素】可持續發展理念。【課堂講授】弱酸、弱酸及難溶電解質的解離平衡；溶液酸度的計算；緩沖溶液作用原理及pH計算；溶度積意義及溶度積規則；分步沉淀。【案例分析】工業廢水中重金屬離子的沉淀分離。【習題作業】P105，5、26、37。【教學方式】講授/案例分析/翻轉課堂。畢業要求1.2、2.1作業、階段測驗、期末考試課程目標1、2第三章氧化還原反應（6）能夠利用電極電勢分析氧化還原反應的相關問題。1.氧化還原反應的基本概念；2.氧化還原方程式配平；3.電極電勢；4.元素電勢圖。1.理解氧化還原反應的基本概念，能配平氧化還原反應方程式；2.了解原電池的組成和符號，明確電極反應與電池反應的關系；3.理解電極電勢的概念，能夠運用能斯特方程計算非標準態電極電勢，會利用電極電勢比較氧化劑和還原劑的相對強弱，判斷氧化還原反應的方向；4.理解元素電勢圖的意義，學會用元素電勢圖判斷歧化反應的方向及進行標準電極電勢的計算。【本章重點】氧化還原反應方程式的配平方法，電極電勢及元素電勢圖的應用。【本章難點】利用電極電勢判斷氧化還原反應的方向。【課前預習】氧化還原反應基本概念。【課堂講授】氧化還原反應的基本概念；氧化還原方程式配平；電極電勢的產生及應用；元素電勢圖的意義及應用。【案例分析】利用氧化還原反應處理廢水中重金屬離子和氰化物。【習題作業】P132，8、12、23、26。【教學方式】講授/案例分析/翻轉課堂。畢業要求1.2、2.1作業、階段測驗、期末考試課程目標1、2第四章原子結構（2）掌握元素基本性質與原子結構的關系。1.氫原子核外電子的運動狀態；2.多電子原子核外電子的運動狀態；3.原子結構和元素周期律。1.理解四個量子數的物理意義；2.根據能級近似圖及電子排布原理，能確定元素在周期表中的位置；3.掌握元素基本性質與原子結構的關系。【本章重點】元素核外電子排布，原子性質的周期性變化。【本章難點】原子性質的周期性變化規律。【課前預習】核外電子排布原理。【課堂講授】基本概念；四個量子數的物理意義；近似能級圖；核外電子排布原理。【課堂討論】原子半徑、電離能、電負性的周期性變化規律。【習題作業】P154，6、14、18。【教學方式】講授/研討式/翻轉課堂。畢業要求1.2作業、階段測驗、期末考試課程目標1第五章配位化合物（2）掌握配位化合物的組成和命名，典型螯合物的結構與特點。1.配位化合物的組成和定義；2.配位化合物的類型和命名。1.熟悉配位化合物的組成；2.了解配位化合物的類型，掌握典型螯合物的結構與特點；3.能夠對配位化合物進行命名。【本章重點】配位化合物的定義、組成和命名；典型螯合物的結構與特點。【本章難點】配位化合物的命名規則。【課前預習】配合物的組成。【課堂講授】配合物的定義、組成、命名、類型。【案例分析】螯合劑EDTA在水硬度測定中的應用。【習題作業】P209，1、2、12。【教學方式】講授/案例分析/翻轉課堂。畢業要求1.2、2.1作業、階段測驗、期末考試課程目標1、2第六章元素化學（4）掌握d區、ds區元素及重要化合物的性質及用途。1.s、p、d、ds區元素概述；2.s、p、d、ds區元素的重要化合物。1.理解s、p、d、ds區元素的基本性質與其電子層結構的關系；2.熟悉重要化合物的性質及用途。【本章重點】d區、ds區元素及重要化合物的性質及用途。【本章難點】典型重金屬在環境中的存在形態。【課前預習】各區元素通性。【課堂講授】s、p、d、ds區元素的基本性質與其電子層結構的關系。【課堂討論】典型重金屬的特點，在環境中存在形態，對人體健康的影響【習題作業】P258，4、7。【教學方式】講授/研討式/翻轉課堂。畢業要求1.2作業、階段測驗、期末考試課程目標1第七章定量分析化學概論（2）掌握定量分析過程。1.分析化學的任務和作用；2.定量分析方法的分類；3.定量分析過程。1.了解分析化學的任務和作用；2.掌握定量分析方法的分類；3.熟悉定量分析過程。【本章重點】定量分析的過程。【本章難點】采樣方法、分析方法的選擇。【課前預習】滴定分析方法的分類。【課堂講授】分析化學的任務和作用；定量分析方法的分類。【案例分析】水樣的采集、保存、前處理、分析方法的選擇。【課堂討論】定量分析的過程。【習題作業】P340，1、2。【教學方式】講授/案例分析/研討式。畢業要求1.2、2.1作業、階段測驗、期末考試課程目標1、2第八章定量分析的誤差和分析結果的數據處理（4）掌握提高分析結果準確度的方法及數據處理方法。1.有效數字的計位規則和運算規則；2.誤差的產生及表示方法；3.提高分析結果準確度的方法；4.實驗數據的統計處理。1.掌握有效數字的概念、意義、記錄方法，會合理的使用有效數字。2.理解準確度、精密度衡量的依據及二者的關系。3.掌握誤差的分類、性質、來源及減免辦法。4.熟悉分析數據的處理步驟。【本章重點】誤差的分類及減免方法；分析數據的處理步驟。【本章難點】可疑數據的取舍。【課前預習】誤差的分類。【思政元素】實事求是的科學精神。【課堂講授】有效數字的計位規則和運算規則；誤差的產生及表示方法；分析結果的數據處理。【課堂討論】提高分析結果準確度的方法。【習題作業】P353，3、9、10。【教學方式】講授/研討式/翻轉課堂。畢業要求1.2、2.1作業、階段測驗、期末考試課程目標1、2第九章滴定分析法（16）掌握滴定分析法在環境監測中的應用。1.滴定分析法基本概念；2.滴定分析法對化學反應的要求；3.標準溶液的配制和標定；4.滴定分析結果的計算；5.滴定分析法的基本原理及應用。1.熟悉滴定分析法基本概念；2.了解滴定分析法對化學反應的要求；3.掌握標準溶液的配制和標定方法；4.掌握酸堿滴定、氧化還原滴定、配位滴定及沉淀滴定的基本原理，并能在環境監測中加以運用。【本章重點】標準溶液的配制和標定方法；酸堿滴定法、配位滴定法、氧化還原滴定法及沉淀滴定法的原理及應用。【本章難點】氧化還原滴定法的基本原理及指示劑的選擇。【課前預習】滴定分析法的基本原理。【思政元素】生態文明建設【課堂講授】滴定分析法基本概念；標準溶液的配制和標定方法；滴定分析法的基本原理。【案例分析】水質化學需氧量、高錳酸鉀指數、溶解氧的測定；廢氣中氯化氫的測定。【課堂討論】滴定分析中指示劑的選擇。【習題作業】P42012、13、14。【教學方式】講授/案例分析/研討式。畢業要求1.2、2.1作業、階段測驗、期末考試課程目標1、2五、課內實驗名稱及基本要求表3實驗內容、要求與達成序號實驗名稱內容與要求達成能力支撐課程目標1硫酸亞鐵銨的制備本實驗主要通過鐵粉制備硫酸亞鐵，再進一步利用硫酸亞鐵與硫酸亞鐵銨的反應制備復鹽—硫酸亞鐵銨。通過本實驗，理解化學平衡移動和反應速率的影響因素，掌握水浴加熱、過濾、蒸發結晶等基本操作。支撐（1）“畢業要求1.工程問題”中的1.2“掌握資源循環科學與工程類專業相關的自然科學知識，并能運用到實際工程問題的恰當表述中”；（2）“畢業要求4.研究”中的4.1“能夠基于資源循環專業相關理論，根據研究對象的特征，設計可行的實驗方案。”課程目標1和32沉淀反應本實驗主要進行一系列沉淀生成、溶解、轉化、分步沉淀的操作。通過本實驗，理解沉淀溶解平衡和溶度積規則，掌握離心機的使用方法和固-液分離操作。支撐（1）“畢業要求1.工程問題”中的1.2“掌握資源循環科學與工程類專業相關的自然科學知識，并能運用到實際工程問題的恰當表述中”；（2）“畢業要求4.研究”中的4.1“能夠基于資源循環專業相關理論，根據研究對象的特征，設計可行的實驗方案。”課程目標1和33氧化還原反應本實驗主要進行氧化劑高錳酸鉀、重鉻酸鉀與無機還原劑的一些反應。通過本實驗，加深對電極電勢和能斯特方程的理解，了解常見氧化劑和還原劑的性質，理解溶液酸堿性對氧化還原反應的影響。支撐（1）“畢業要求1.工程問題”中的1.2“掌握資源循環科學與工程類專業相關的自然科學知識，并能運用到實際工程問題的恰當表述中；”；（2）“畢業要求4.研究”中的4.1“能夠基于資源循環專業相關理論，根據研究對象的特征，設計可行的實驗方案。”課程目標1和34分析天平稱量和滴定基本操作本實驗內容：（1）利用分析天平進行固定稱量法、減量稱量法的練習；（2）HCl與NaOH的相互滴定。通過本實驗，熟悉分析天平、移液管、滴定管的操作，理解酸堿滴定的基本原理。支撐（1）“畢業要求2.問題分析”中的2.1“能夠應用數學、自然科學和資源循環科學與工程專業相關基礎理論知識，識別和判斷實際工程問題的關鍵環節；（2）“畢業要求4.研究”中的4.1“能夠基于資源循環專業相關理論，根據研究對象的特征，設計可行的實驗方案。”課程目標2和35過氧化氫含量的測定本實驗利用高錳酸鉀標準溶液滴定過氧化氫，根據高錳酸鉀與過氧化氫的定量關系計算過氧化氫的質量濃度。通過本實驗，理解高錳酸鉀法的基本原理及應用條件，掌握標準溶液的配制與標定方法。支撐（1）“畢業要求2.問題分析”中的2.1“能夠應用數學、自然科學和資源循環科學與工程專業相關基礎理論知識，識別和判斷實際工程問題的關鍵環節”；（2）“畢業要求4.研究”中的4.1“能夠基于資源循環專業相關理論，根據研究對象的特征，設計可行的實驗方案。”課程目標2和36自來水總硬度的測定本實驗利用螯合劑EDTA與鈣、鎂離子的配位反應，實現自來水中鈣、鎂總量的測定及分別測定。通過本實驗，理解配位滴定的基本原理，掌握水硬度的測定方法。支撐（1）“畢業要求2.問題分析”中的2.1“能夠應用數學、自然科學和資源循環科學與工程專業相關基礎理論知識，識別和判斷實際工程問題的關鍵環節”；（2）“畢業要求4.研究”中的4.1“能夠基于資源循環專業相關理論，根據研究對象的特征，設計可行的實驗方案。”課程目標2和3六、課程考核方式與評分標準（一）考核方式表4課程目標的考核方式序號課程目標考核內容考核方式1掌握無機物的結構、性質及反應原理，能夠對環境工程相關問題進行正確的表述。化學平衡理論，化學反應速率，元素基本性質的周期性變化，重要化合物性質，滴定分析法基本原理。作業+階段測驗+實驗考核+期末考試2掌握無機及分析基本方法的適用范圍和使用條件，能夠應用于解決環境監測和治理問題。基本方法的適用范圍、使用條件，四大平衡在污染物治理中的應用，滴定分析法在環境監測中的應用。作業+階段測驗+實驗考核+期末考試3獲得環境工程專業所涉及的、必需掌握的無機及分析化學實驗技能，能夠設計、開展實驗，并獲得有效結論。實驗操作、實驗現象分析、數據記錄與處理。實驗考核注：考核內容應體現對課程思政元素的理解要求。（二）總成績構成本課程考核由形成性評價（40%）和結果性評價（60%）構成，其中形成性評價包括作業、階段測驗、實驗考核三個部分，分別占總成績的10%，10%和20%；結果性評價即為期末考試。各考核方式與課程目標對應的關系如表5所示。表5總成績構成表序號課程目標課程目標在各考核方式中的比例課程目標占總成績比例作業+階段測驗實驗考核期末考試1掌握無機物的結構、性質及反應原理，能夠對環境工程相關問題進行正確的表述。60%15%70%57%2掌握無機及分析基本方法的適用范圍和使用條件，能夠應用于解決環境監測和治理問題。40%15%30%29%3獲得環境工程專業所涉及的、必需掌握的無機及分析化學實驗技能，能夠設計、開展實驗，并獲得有效結論。70%14%考核方式占總成績比例20%20%60%100%（三）評分標準1.作業評分標準作業評定標準如表6所示表6作業評分標準考核內容100-90分89-80分79-70分69-60分小于60分作業能夠獨立完成，完成質量優秀，能夠靈活運用所學知識和理論解決問題，并獲得正確結論。能夠獨立完成，完成質量較高，能夠運用所學知識和理論解決問題，并獲得正確結論。能夠獨立完成，完成質量基本符合要求，能夠運用所學知識和理論解決問題，并獲得有效結論。基本能夠獨立完成，部分題目解答存在抄襲現象，運用所學知識和理論解決問題的能力基本符合要求。不能獨立完成，存在嚴重抄襲現象；或出現3次及以上未交作業情況。2.階段測驗評分標準為提高學生學習的主動性，檢查學生日常學習效果，授課過程中進行1次階段測驗，評分標準詳見“參考答案”。3.實驗考核評分標準實驗考核由實驗過程及實驗報告綜合考評，其中預習、操作過程、實驗報告占實驗考核成績的比例分別為10%、40%、50%，具體評分標準見表7。表7實驗評分標準評價細則考核環節預習操作過程實驗報告100-90分預習報告內容完整充實，書寫規范，實驗原理描述準確，并能提出實驗過程中的注意事項。按時出勤，掌握操作規范要求90%以上，小組分工明確，實驗結果準確可靠，正確處理廢液。內容完整充實，書寫工整規范，實驗結果描述準確，并結合實驗過程中的出現的問題進行有效的分析和討論。89-80分預習報告內容完整充實，書寫規范，實驗原理描述比較準確，未能提出實驗過程中的注意事項。按時出勤，掌握操作規范要求80%-90%，小組分工明確，實驗結果準確可靠，正確處理廢液。內容完整，書寫規范，實驗結果描述準確，簡單對實驗結果進行分析和討論。79-70分預習報告內容基本完整充實，書寫規范，實驗原理描述基本準確，未能提出實驗過程中的注意事項。按時出勤，掌握操作規范要求70%-80%，小組分工明確，實驗結果基本可靠，較正確處理廢液。內容完整，書寫規范，實驗結果描述較準確，未對實驗結果進行分析和討論。69-60分預習報告內容基本完整，書寫不規范，實驗原理描述不清楚，未能提出實驗過程中的注意事項。按時出勤，掌握操作規范要求60%-70%，小組分工不明確，實驗結果基本可靠，較正確處理廢液。內容基本完整，