德州学院 化学工程与工艺专业 课程教学规范汇编

发布时间:2018-05-20文章来源: 浏览次数:

德州学院

化学工程与工艺专业

课程教学规范汇编






德州学院教务处

十一


 


机化学》B课程教学规范………………………………………....………….1

机化学实验》B课程教学规范……………………………….........……….19

《有机化学》B课程教学规范……………………………………….....……….27

《有机化学实验》B课程教学规范……………………………….........……….39

《分析化学》课程教学规范 …………………………….….................……….49

《分析化学实验》B课程教学规范…………….……....……………....……….63

《物理化学》B课程教学规范……………………………………......……….…71

《物理化学实验B课程教学规范………………………………........……….81

《仪器分析》课程教学规范……………………………….…...............……….95

化工原理A课程教学规范………………….……....……………...……….107

化工热力学》课程教学规范…………………………….…...............……….121

化学反应工程》课程教学规范…………………………………......…….…131

化工设计》课程教学规范……………………………….…….........……….141









无机化学B课程教学规范


一、课程在人才培养中的地位及作用

《无机化学》B化学工程与工艺专业大一本科生的第一门专业基础之一。《无机化学》处于中学教学和大学教学的连接点上,起到了承前启后的作用。《无机化学》理论性较强,知识结构系统,其内容涵盖了《物理化学》、《分析化学》、《结构化学》等课程的一些内容,为其他后续专业课程的学习和将来从事化学教学及科研工作提供必备的理论基础。同时通过本课程的教学,不仅可以帮助学生转变角色,尽快适应大学的学习节奏和专业课程的学习,而且还能使学生学会获取知识的方法和思想,更重要的是培养学生的创新意识和科学品德,使学生具备潜在的发展能力和基础(继续学习能力,表述和应用知识的能力,分析、处理问题的能力,进行实验操作的能力,发展和创造知识的能力)。因此,该课程的学习对学生化学素质的培养具有至关重要的作用。

课程教学目标

《无机化学》B教学的主要目的是通过课堂讲授、自学与讨论,使学生理解和掌握元素周期律、近代物质结构理论、化学热力学、反应速率、化学平衡、氧化还原反应及配位化学等基础理论知识,并在原理的指导下掌握元素及其化合物的结构、主要性质及其变化规律以及用途。通过本课程的教学,使学生能够应用无机化学的基本理论去学习和解释一些物质的基本结构及其化学反应的本质,能从宏观角度(热力学原理及多重平衡原理)及从微观的角度(结构原理和元素周期律)去学习、研究化合物的性质及其变化规律。在此过程中,不断提高学生分析问题、解决问题的能力,培养学生辩证唯物主义世界观。

(一)知识目标

本课程要求学生牢固掌握元素周期律、化学热力学、近代物质结构、化学平衡以及基础电化学等基本原理。即掌握原子核外电子的运动状态和核外电子排布,牢固掌握元素的基本性质及其周期性的变化规律。牢固掌握用价键理论、杂化轨道理论、价电子对互斥理论、分子轨道理论解释分子形成过程和分子的特性,了解离子键理论和金属键理论。牢固掌握利用热力学的理论观点判断化学反应的方向性及反应过程中的能量变化,牢固掌握化学热力学的一些计算。牢固掌握化学反应平衡中酸碱电离平衡、沉淀溶解平衡,牢固掌握配位平衡、氧化还原平衡。牢固掌握用价键理论和晶体场理论解释配合物的形成和配合物的性质,掌握配合物的异构现象和配合物的命名。掌握化学反应的动力学及其一些基本的计算。了解波尔理论及薛定谔方程的基本观点。掌握重要元素的单质及其化合物的存在、制备、性质及反应性的变化规律。

(二)能力目标

通过本课程,培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力,使学生具有解决一般无机化学问题的能力。培养学生自学能力,继续学习能力,表述和应用知识的能力,分析、处理问题的能力,进行实验操作的能力,发展和创造知识的能力。

(三)素质目标

通过本课程的学习,培养学生学会获取知识的方法和思想,更重要的是培养学生的创新意识、科学品德和辩证唯物主义世界观,增加学生对化学学科的全面认识,增强学生对化学的兴趣,巩固专业思想,促进学生自身的全面发展。

三、课程知识体系描述

(一)本课程知识体系的构成及学时分配

知识体系由知识领域、知识单元和知识点三个层次组成。一个知识领域可以分解成若干个知识单元,一个知识单元又包括若干个知识点。知识单元又分为核心知识单元和选修知识单元。核心知识单元提供的是知识体系的最小集合,是该专业在本科教学中必要的最基本的知识单元;选修知识单元是指不在核心知识单元内的那些知识单元。核心知识单元的选择是最基本的共性的教学规范,选修知识单元的选择体现各校的不同特色。无机化学课程的知识体系由5个知识领域和24个知识单元构成,其中核心知识单元17个,选修知识单元7个。

知识领域1:物质结构基础

知识单元1:原子结构和元素周期系(核心)                            6学时

知识单元2:分子结构(核心)                                        4学时

知识单元3:晶体结构(选修)                                         2学时

知识单元4: 配位化合物(核心)                                     2学时

知识领域2:化学热力学和化学动力学基础

知识单元5:化学热力学基础(核心)                                   4学时

知识单元6:化学平衡(核心)      4学时

知识单元7:化学动力学基础 (核心)                                 4学时

知识领域3:水溶液化学原理

知识单元8:水溶液(选修)                                           2学时            

知识单元9酸碱平衡(核心)                                          4学时

知识单元10:沉淀溶解平衡(核心)                                     4学时                                知识单元11:电化学基础(核心)                                       4学时            

知识单元12:配位平衡(核心)                                         2学时

知识领域4:元素化学(一) 非金属

知识单元13:氢和稀有气体(选修)                                     2学时

知识单元14:卤素(核心)   2学时

知识单元15:氧族元素(核心)   2学时

知识单元16: (核心) 2学时

知识单元17:碳、硅、硼(核心)   2学时

知识领域5:元素化学(二) 金属

知识单元18:s区元素(碱金属与碱土金属)(核心)     2学时

知识单元19:p区元素(核心)     2学时

知识单元20:ds区元素(核心)     2学时

知识单元21:d区元素(一)第四周期d区元素 (选修)     2学时

知识单元22:d区元素(二)第五、第六周期d区金属(选修)   2学时

知识单元23:f区金属  镧系与锕系金属(选修)     2学时

知识单元24:核化学(选修)          2学时

(二)课程知识体系描述(见附录1)

上述课程知识体系概要说明本课程的知识领域、知识单元和知识点,以及哪个单元是核心,哪个单元是选修,所需的参考学时数等。课程知识体系中关于知识领域、知识单元和知识点的详细描述在附录1中给出。

四、课程描述(见附录2

有关课程名称、参考学时与学分、概述、前导课程、课程提纲及说明等方面的详细描述在附录2中给出

五、课程主要教学方式

(一)课堂讲授

1. 课堂讲授内容

原子结构和元素周期系(涵盖知识单元1

分子结构(涵盖知识单元1

晶体结构(涵盖知识单元1

配位化合物(涵盖知识单元12

化学热力学基础(涵盖知识单元2

化学平衡(涵盖知识单元2

化学动力学基础(涵盖知识单元2

水溶液(涵盖知识单元3

酸碱平衡(涵盖知识单元23

沉淀溶解平衡(涵盖知识单元23

电化学基础(涵盖知识单元2

配位平衡(涵盖知识单元23

氢和稀有气体(涵盖知识单元4

卤素 (涵盖知识单元4

氧族元素  (涵盖知识单元4

(涵盖知识单元4

s区元素(碱金属与碱土金属)(涵盖知识单元5

p区元素  (涵盖知识单元5

ds区元素  (涵盖知识单元5

d区元素(一)第四周期d区元素(涵盖知识单元5

d区元素(二)第五、第六周期d区金属(涵盖知识单元5

f区金属  镧系与锕系金属(涵盖知识单元5

核化学  (涵盖知识单元5

2. 教学方法

教学方法上,提倡采用多媒体与黑板相结合方式,使两者优势融合,在教学中采用以教师讲授为主,兼用启发式、讨论式、互动式等教学方法,体现教师的主导作用与学生的主体作用。在教学中要配合一定的现场教学、课堂讨论、案例教学和课外作业等,做到理论联系实际,加大课堂教学容量;努力使课堂气氛活跃、师生互动,力求达到最佳授课效果。

3. 教学手段

我们以多年教学中使用的教案为基础筛选和优化出教学内容脚本,以Powerpoint为主体软件配合与化学结构和分子图形紧密相关的Chemoffice等绘图软件开发研制出一套基础化学原理辅助教学课件。在课件中,我们制作的平面图形,比例精确,色彩线条分明;三维图形(包括自制的教具模型)逼真,立体感极强。图形可根据教学讲授需要,进行拆分和组合,可分层次或逐一组合成一体,进行讲解,具有传统教学无法比拟的演示效果。充分使用网络,使学生大大开阔视野,师生通过网络平台进行答疑和讨论,增进了师生之间以及学生之间的联系和交流。

(二)习题课

习题课是大学化学教学中,培养学生能力的一个重要环节。教师讲授一段时期的课程之后,就会安排开设一堂以讲解习题为主要内容的习题课。一般包括:整理前阶段课程的知识要点分析作业题中的错误讲解习题。

在习题课上,通过典型实例的分析,帮助学生正确地运用基本理论解决实际问题,掌握解题思路、方法和步骤,培养学生分析问题解决问题的能力通过实际练习,会使学生发现问题,并及时解决问题,更深入地理解和巩固基本理论;通过引导学生做好阶段小结,帮助学生将所学的知识系统化因此,习题课培养学生独立分析和解决问题的能力起到非常重要的作用

(三)课外作业

课外作业是引导学生自主学习、检查教学效果,拓宽学生知识面的重要环节。尽量精选一些能巩固所学知识的习题,以培养学生分析和解决问题的能力。

(四)自主学习

无机化学课程教学过程中要适当布置学生自学的内容。给学生提供相关的参考书,并利用网络提供更丰富的教学资源,给学生提供课外学习的指导,帮助学生进行自学、复习和个性化学习,提高学生的自学能力和独立获取知识的能力。

(五)课外指导

课外指导主要是切实做好课后对学生面对面的交流、辅导和答疑,一般来说,讲授1个知识单元答疑12次。时间可安排在学生自习时间,解答学生本章学习存在的问题,如有普遍性问题可集体辅导。

六、课程考核

考核是引导学生学习、检查教学效果、保证教学质量的重要环节,也是体现课程要求规范的重要标志。根据无机化学课程内容建立多元化的课程教学考核方法。多元化考核方法主要是指课程成绩通过过程评价与结果评价相结合的方式来体现。根据每学期上课的具体情况,最终成绩的评定为:平时成绩、期中考试成绩、期末卷面成绩各一定的比例。

七、说明

1)本课程总学时64学时,24个教学单元。

2)在保证大纲基本要求的前提下,可根据专业方向的不同,对教学内容、教学环节、学时分配等做适当调整。

八、参考文献

化学与化工学科教学指导委员会, 普通高等学校本科化学专业规范, 2005.

附录1 《无机化学》B课程知识体系描述

知识领域1:物质结构基础

知识单元1:原子结构和元素周期系(核心)                             6学时

知识单元2:分子结构(核心)                                         4学时

知识单元3:晶体结构(选修)                                         2学时

知识单元4: 配位化合物(核心)                                      2学时

知识领域2:化学热力学和化学动力学基础

知识单元5:化学热力学基础(核心)                                   4学时

知识单元6:化学平衡(核心)    4学时

知识单元7:化学动力学基础 (核心)                                  4学时

知识领域3:水溶液化学原理

知识单元8:水溶液(选修)                                          2学时            

知识单元9酸碱平衡(核心)                                         4学时

知识单元10:沉淀溶解平衡(核心)                                    4学时                                知识单元11:电化学基础(核心)                                      4学时            

知识单元12:配位平衡(核心)                                        2学时

知识领域4:元素化学(一) 非金属

知识单元13:氢和稀有气体(选修)                                    2学时

知识单元14:卤素(核心)   4学时

知识单元15:氧族元素(核心)                                        4学时

知识单元16: (核心) 4学时

知识单元17:碳、硅、硼(核心) 2学时

知识领域5:元素化学(二) 金属

知识单元18:s区元素(碱金属与碱土金属)(核心)   2学时

知识单元19:p区元素(核心)   2学时

知识单元20:ds区元素(核心)   2学时

知识单元21:d区元素(一)第四周期d区元素 (选修)   2学时

知识单元22:d区元素(二)第五、第六周期d区金属(选修) 2学时

知识单元23:f区金属  镧系与锕系金属(选修) 2学时

知识单元24:核化学(选修)                                         2学时


知识单元1:原子结构和元素周期系(核心)

参考学时:6学时

知识点:

道尔顿原子论

相对原子质量(原子量)

原子的起源和演化

原子结构的玻尔行星模型

氢原子结构(核外电子运动)的量子力学模型

基态原子电子组态(电子排布)

元素周期系;

元素性质的周期性

学习目标:

1过课堂讲授使同学们初步理解量子力学对核外电子状运动的描述方法;

2)初步理解核外电子的运动状态;

3)掌握核外电子可能状态数的推算、确定基态原子电子组态的构造原理和元素周期律、周期系、周期表、周期性的基本概念;

4)掌握电离能、电子亲和能和电负性3个基本参数的物理意义及其周期性变化规律。


知识单元2:分子结构(核心)

参考学时:4学时

知识点:

路易斯结构式

单键、双键和三键——σ键和π键——价键理论(一)

价层电子互斥模型(VSEPR)

杂化轨道理论——价键理论(二)

共轭大π键

等电子体原理

分子轨道理论

共价分子的性质

分子间力

分子对称性(选学材料教学内容)

学习目标:

1)了解量子力学对分子的描述。掌握σ键、π键以及杂化轨道的概念;

2)掌握利用价层电子对互斥模型预言简单分子的立体结构;

3初步了解分子轨道理论;掌握共轭体系大π键的概念以及等电子体的概念;

4掌握共价键的性质;

5掌握分子间作用力。


知识单元3:晶体结构(核心)

参考学时:2学时

知识点:

晶体

晶胞

点阵、晶系(选学内容)

金属晶体

离子晶体

分子晶体和原子晶体

学习目标:

(1) 通过学习了解晶胞的概念;

(2) 掌握金属晶体和离子晶体的堆积模型;离子晶体相关的离子特征、离子键、晶格能、离子晶体的基本类型。


知识单元4配位化合物(核心)

参考学时:2学时

知识点:

配合物的基本概念

配合物的异构现象与立体结构

配合物的价键理论

配合物的晶体场理论

学习目标:

(1) 通过学习掌握配合物的定义、命名;

(2) 掌握中心原子、配体、配位原子、配位键、配位数、螯合物的概念以及配合物和复盐的区别等;了解配合物的异构问题;

(3) 掌握配合物的价键理论;


知识单元5:化学热力学基础(核心)

参考学时:4学时

知识点:

化学热力学的研究对象

基本概念

化学热力学的四个重要状态函数

化学热力学的应用

学习目标:

(1) 掌握化学热力学四个最重要的状态函授——热力学能、焓、吉布斯自由能和熵;

(2) 学会利用盖斯定律计算反应焓、反应熵和反应自由能,利用生成焓、生成自由能,反应计算反应焓和反应自由能;

(3) 利用吉布斯赫姆霍兹方程计算;

(4) 利用范特霍夫等温方程计算。


知识单元6:化学平衡(核心)

参考学时:4学时

知识点:

化学平衡状态

平衡常数

浓度对化学平衡的影响

压力对化学平衡的影响

温度对化学平衡的影响

学习目标:

(1) 本章应该掌握化学平衡常数的概念和平衡常数表达式及其相互关系;

(2) 掌握有关化学平衡的计算;掌握浓度、分压、总压和温度等对化学平衡的影响。


知识单元7:化学动力学基础(核心)

参考学时:4学时

知识点:

化学反应速率

浓度对化学反应速率的影响

温度对化学反应速率的影响及阿累尼乌斯公式

反应历程

碰撞理论和过渡态理论

催化剂对反应速率的影响

学习目标:

(1) 了解化学反应速度、基元反应、复杂反应、反应级数、反应分子数的概念;

(2) 掌握浓度、温度及催化剂对反应速度的影响;

(3) 了解阿累尼乌斯公式的有关计算。


知识单元8:水溶液

参考学时:2学时

知识点:

溶液的浓度和溶解度

非电解质稀溶液通性

电解质溶液

学习目标:

(1) 通过讲授使同学掌握稀溶液的通性;

(2)了解电解质溶液的一般理论。


知识单元9:酸碱平衡(核心)

参考学时:4学时

知识点:

酸碱质子理论

水的离子积和pH

酸碱盐溶液中的电离平衡

水溶液化学平衡的计算

缓冲溶液

酸碱指示剂

学习目标:

(1) 通过学习应掌握酸碱质子理论;掌握水的离子积和pH值的意义;

(2) 能应用化学平衡原理分析水、弱酸、弱碱的电离平衡;掌握影响电离平衡移动的因素;熟练掌握水溶液化学平衡的计算;

(3)了解缓冲溶液的组成、缓冲作用原理、缓冲作用性质及缓冲溶液pH值的计算;

(4) 掌握各种盐类水解的平衡和盐溶液pH值的计算。


知识单元10:沉淀溶解平衡(核心)

参考学时:4学时

知识点:

溶度积原理

沉淀与溶解

学习目标

(1) 通过讲授使学生掌握溶度积原理;掌握沉淀生成、溶解和沉淀转化的条件;

(2) 熟悉有关溶度积常数的计算。


知识单元11:电化学基础(核心)

参考学时:4学时

知识点:

氧化还原反应

原电池

实用电池

有关电解的几个问题

学习目标:

(1)通过教学使学生掌握氧化还原反应的基本概念;

(2)理解标准电极电势的意义,能应用标准电极电势计算平衡常数;

(3)用能斯特方程式讨论离子浓度变化时电极电势的改变和对氧化还原反应的影响。


知识单元12:配位平衡(核心)                  

参考学时:2学时

知识点:

配合物的稳定常数

影响配合物在溶液中稳定性的因素

配合物的性质

学习目标:

(1) 掌握配合物的稳定常数的概念;

(2) 了解影响配合物在溶液中的稳定性的因素;

(3) 掌握配位平衡的有关计算。

知识单元13:氢和稀有气体(选修)

参考学时:2学时

知识点:

稀有气体

学习目标:

(1) 掌握氢及氢化物的物理和化学性质;

(2) 了解稀有气体的发展简史、单质、化合物的性质和用途。


知识单元14:卤素(核心

参考学时:2学时

知识点:

卤素的通性

卤素的单质

卤素的化合物

砹的化学

学习目标:

(1) 掌握卤素及其重要化合物的基本化学性质、结构、制备和用途;

(2) 能较熟练地运用元素电势图来判断卤素及化合物的各氧化态间的转化关系。


知识单元15:氧族元素(核心)              

参考学时:2学时

知识点:

氧族元素的通性

氧及其化合物

硫及其化合物

硒和碲

学习目标:

(1) 了解氧化物的分类;

(2) 掌握臭氧、过氧化氢、硫及其重要化合物的结构、性质和用途;

(3) 联系臭氧和硫的化合物的结构介绍离域∏键的概念。

知识单元16: (核心)              

参考学时:2学时

知识点:

元素的基本性质

氮和氮的基本化合物

磷及其化合物

学习目标:

(1) 掌握氮和磷的单质及其氢化物、卤化物、氧化物、含氧酸及其盐的结构、性质、制备和应用;

(2) 了解砷的重要化合物的性质和应用。


知识单元17:碳、硅、硼(核心)

参考学时:2学时

知识点:

碳族的通性

碳及其化学物的的性质

硅及其化学物的性质

硼及其化学物的性质

学习目标:

(1) 掌物碳、硅、硼的单质、氢化物、卤化物和含氧化合物的制备和性质;

(2) 通过硼及其化合物的结构和性质,了解硼的缺电子特性;

(3) 了解硅酸及硅酸盐的结构与特性;

(4) 认识碳、硅、硼之间的相似性与差异。


知识单元18:s区元素(碱金属与碱土金属)(核心)            

参考学时:2学时

知识点:

碱金属和碱土金属的通性

碱金属和碱土金属的单质

碱金属和碱土金属的化合物

学习目标:

(1) 掌握碱金属、碱土金属单质的性质,了解其结构、存在、制备及用途与性质的关系;

(2) 掌握碱金属、碱土金属氧化物的类型及重要氧化物的性质和用途;

(3) 了解碱金属、碱土金属氢氧化物溶解性和碱性的变化规律;

(4) 掌握碱金属、碱土金属重要盐类的性质及用途;了解盐类热稳定性、溶解性的变化规律。


知识单元19:p区元素 (核心)          

参考学时:2学时

知识点:

氧族元素的通性

p区金属概论

铝镓分族

锗分族

锑和铋

学习目标:

(1) 掌握AlSnPb的单质及其化合物的性质;了解其用途;

(2) 了解锗分族、锑和铋单质及化合物的性质及变化规律;

(3) 了解铝的冶炼原理及方法。


知识单元20:ds区元素(核心)                

参考学时:2学时

知识点:

铜族元素

锌族元素

学习目标:

(1) 掌握铜、银、锌、汞单质的性质和用途;

(2) 掌握铜、银、锌、汞的氧化物、氢氧化物及其重要盐类的性质;

(3) 掌握Cu(I)Cu(II)Hg(I)Hg(II)之间的相互转化;

(4) 掌握I AI BII AII B族元素的性质对比。


知识单元21:d区元素(一)第四周期d区元素(选修)              

参考学时:2学时

知识点:

引言

第一过渡系元素的基本性质

铁、钴、镍

学习目标:

(1) 掌握过渡元素的价电子构型特点及其与元素通性的关系;

(2) 掌握第四周期 d区元素氧化态、最高氧化态氧化物及其水合氧化物的酸碱性、氧化还原稳定性、水合离子以及含氧酸根颜色等变化规律;

(3) 掌握第一过渡系元素TiVCrMnFeCoNi的单质及化合物的性质和用途。


知识单元22:d区元素(二)第五、第六周期d区金属(选修)          

参考学时:2学时

知识点:

基本特征

锆和铪

铌和钽

钼和钨

锝和铼

铂系金属简介

学习目标:

(1) 掌握第五、第六周期d区金属的基本特征及其周期性规律;

(2) 掌握锆、铪分离和铌、钽分离;掌握VIB族钼、钨元素及其重要化合物的性质和用途;

(3) 掌握同多酸、杂多酸及其盐的概念;

(4) 了解铂系元素及其化合物的性质和用途以及铂系金属周期性规律。


知识单元23:f区金属 镧系与锕系金属 (选修)          

参考学时:2学时

知识点:

镧系元素

稀土元素

锕系元素

学习目标:

1)掌握镧系和锕系元素的电子构型与性质的关系;

2)掌握镧系收缩的实质及其对镧系化合物性质的影响;

3)了解镧系和锕系以及与d区过渡元素在性质上的异同,一般了解它们的一些重要化合物的性质。


知识单元24:核化学(选修)            

参考学时:2学时

知识点:

核反应

天然放射性

人工核反应

同位素的应用

新化学元素的发现

学习目标:

(1) 掌握核反应和化学反应的区别;

(2) 掌握天然放射系的有关概念和知识;

(3) 了解人工核反应的有关概念和应用;

(4) 了解放射性同位素的应用和核稳定性理论。

附录2 无机化学B课程描述

1.课程基本信息

程名称

课程类别

开课对象

开课时间

总学时

学分

无机化学B

专业基础课

化工专业

第一学期

64学时

4学分

2.课程简介:

无机化学B是化学工程与工艺专业本科生的第一门专业基础课,参考教育部教学指导委员会的要求,学时计划数为64。本课程共有二十四个教学单元,其中包括17个核心知识单元,7个选修知识单元。其主要内容为化学热力学和化学动力学基础;酸碱电离平衡和沉淀溶解平衡;原子结构和分子结构;氧化还原反应和主族元素化学;配位化合物和过渡元素化学。无机化学课不仅有着学科自身的丰富内容,还要为其后续课程,分析化学、有机化学、物理化学及结构化学等打基础,这也是无机化学教学过程中的重要研究课题。

3.前导课程

高中化学、物理、数学知识作为基础

4. 课程提纲

1)原子结构和元素周期系

2)分子结构  

3)晶体结构

4)配位化合物

5)化学热力学基础

6)化学平衡

7)化学动力学基础

8)水溶液

9)酸碱平衡

10)沉淀溶解平衡

11)电化学基础

12配位平衡

(13) 氢和稀有气体

(14) 卤素    

(15) 氧族元素

(16)

(17) 碳 硅 硼

(18) s区元素(碱金属与碱土金属)

(19) p区元素

(20) ds区元素

21)d区元素(一)第四周期d区元素

22)d区元素(二)第五、第六周期d区金属

23)f区金属  镧系与锕系金属

24)核化学

说明:适用于化学工程与工艺专业所有方向,专业基础课程。


《无机化学实验B课程教学规范


一、课程在人才培养中的地位及作用

无机化学实验B是化工本科专业基础课程之一。它综合了化学领域中各分支所需的基本研究工具和方法,是化工专业学生必修的一门独立的基础实验课程。通过该门课程的教学,使学生能够初步掌握无机化学实验方法,学会主要的无机实验技术,掌握实验数据的处理及实验结果的分析与归纳方法,从而加深对无机化学基本理论和概念的理解,同时对学生进行实验工作的综合训练,使之具有基本的科研素质,培养其严谨的、实事求是的工作作风和科学态度,大大提高学生综合运用各种物理、化学知识解决实际化学问题的能力。本课程通过严格的、定量的实验研究物质的化学性质和化学反应规律,使学生既具有坚实的实验基础,又具有初步的研究能力,实现学生由学习知识、技能到进行科学研究的初步转变。为化学相关专业培养高素质的专门人才。

二、课程教学目标

无机化学实验B化工专业第一门独立的必修实验课程,在教学中应注意与理论课程相配合,注意其对后续化学实验课程的重要的基础作用。其实验目的是:学习并正确掌握无机化学实验的基本操作方法和技能技巧,学会正确使用各种基本仪器;通过实验获得感性认识,深化对无机化学概念和理论的理解;初步树立的概念;培养学生动手、观察、查阅、记忆、思维、想象和表达能力、良好的实验素养、实事求是的科学态度和创新精神。

(一)知识目标

无机化学实验B课程的学习,包含与学生所学专业相关的所有核心知识单元及部分选修知识单元,并达到相应的学习目标。知识单元的学习目标分为掌握、理解、了解三个层次:

1)掌握:对内容透彻理解、牢固掌握并能熟练应用。

2)理解:对内容理解并能掌握,会用它们分析、解决相关问题。

3)了解:对内容进行初步了解,一般不要求应用。

(二)能力目标

以学生综合素质与能力的培养为目标,培养学生无机化学实验的基本能力,并且为学生能够综合运用和发展化学相关专业的实际能力、提高综合素质、获得全面发展奠定基础。具体的能力目标包括以下几个方面:

1)掌握实验的基本方法和技能,通过实验手段熟悉物质的性质与化学反应规律之间的关系,掌握重要的实验技术和基本的实验仪器的使用能力。

2)掌握实验数据的处理及实验结果的分析和归纳方法,从而加深对无机化学基本理论和概念的理解,增强解决实际化学问题的能力。

3)验证所学的原理,巩固、加深对所学原理的理解。提高学生对无机化学知识灵活运用的能力。能够根据所学原理,设计实验,选择和使用仪器的能力。

4)锻炼学生观察现象、正确记录数据和处理数据,分析实验结果的能力,从而培养学生严肃认真、实事求是的科学态度和作风。

(三)素质目标

通过实验课程的学习,培养学生严谨求实的科学态度和刻苦钻研的学习作风,并且具有良好的社会责任感和职业道德。具体到本课程,就是通过对学生进行实验工作的综合训练,使之具有基本的科研素质,培养其严谨的、实事求是的工作作风和科学态度。通过本课程的学习,可以培养学生的动手能力、观察能力、查阅文献的能力、思维创新能力、表达能力和归纳处理、分析实验数据及撰写科学报告的能力,从而培养学生求真求实,具有独立工作的本领和初步的科研能力,并能培养学生的创新精神,提高学生的综合科研素质。

三、课程知识体系描述(见附录)

无机化学实验B课程的知识体系结构可以划分为三个层次,分别是知识领域、知识单元和知识点。

无机化学实验B可以也分为基本操作和原理实验和无机化合物制备实验大知识领域。每个知识领域都包含若干知识单元(即选取的若干实验项目),每个知识单元都有其相应的知识点(即每个实验项目的实验要求、重点、难点等)。

每个知识领域所要达到的教学目标和包含的知识单元如下:

知识领域

这部分实验主要使学生掌握无机化学实验的基本操作和无机化学的基本原理。

本知识领域包含的知识单元(即选取的与本知识领域相关的物化实验项目)主要有:

1)溶液的配制;(2)二氧化碳相对分子质量的测定;(3物质的分离和提纯;(4)酸碱中和滴定;(5)醋酸电离度和电离常数的测定;(6)化学反应速率和活化能。                              

知识领域

这一部分主要使学生掌握常见的无机化合物的制备,掌握一些无机实验的常用技术,掌握无机化合物的基本性质。

本知识领域包含的知识单元主要有:(1)硫酸亚铁铵的制备;(2)转化法制备KNO3                                  

上述知识领域所涵盖的每个知识单元的知识点描述详见附录。

四、课程描述(见附录)

(一)无机化学实验B课程描述:

课程名称:无机化学实验B

参考学时:32学时

参考学分:1学分

前导课程:高中化学

课程简介:无机化学实验B是化工专业基础课程。通过无机化学实验教学,逐步掌握化学实验的基本知识及基本操作技能,获得大量物质变化的感性认识;通过进一步熟悉元素及其化合物的重要性质的反应,掌握无机化合物的一般分离和制备方法;加深对化学基本原理和基础知识的理解和掌握,从而养成独立思考,独立准备和进行实验的实践能力;培养观察和记录实验现象、归纳、综合、正确地处理分析数据,用语言表达实验结果的能力;培养学生事实求是的科学态度,准确、细致、整洁等良好的科学习惯及科学的思维方法,为理论课的学习积累感性知识和印证化学基础理论,以后的学习和工作打下必要的基础。

(二)无机化学实验B课程的课程体系结构

1. 基础技术与原理实验教学的基本内容与要求

1)认知常用的玻璃仪器和设备。

2)掌握称量、溶液配制、固体溶解、过滤、蒸发、浓缩、结晶、干燥的基本操作。

3)熟悉启普发生器使用方法。

4)掌握酸碱中和的原理和基本操作。

5)掌握作图法计算化学反应速率问题和活化能问题。

6)掌握用酸度计计算溶液的电离常数问题。

2. 基础实验参考实验项目

1)溶液的配制;                                        

2)二氧化碳相对分子质量的测定;                        

3物质的分离和提纯                                  

4)酸碱中和滴定;                              

5)醋酸电离度和电离常数的测定;                        

6)化学反应速率和活化能;                            

7)硫酸亚铁铵的制备;                                

8)转化法制备KNO3

五、课程主要教学方式

(一)课程教学环节

本课程由实验技术讲授和学生实验两个教学环节组成。

实验技术讲座主要介绍无机化学实验的实验技术,基本仪器设备的使用方法,实验原理讲解,以及误差分析和数据处理方法。学生实验要求学生完成不少于个实验,一方面使学生更加深入理解无机化学;另一方面,根据现有仪器设备的条件,力求在实验方法和实验技术上得到较全面的训练。

(二)课程教学手段

学生实验和教师讲授相结合,教师讲解与自学相结合、全班讲授与个别辅导相结合,尽量运用现代教学手段和方法,充分发挥学生的主观能动性。结合实验室的建设,不断改革教学内容和方法。目标是使学生掌握基本实验技术,为后续实验课程打下良好基础。

(三)各个教学环节规范

1)备课:教师要熟悉每个实验的目的、原理、仪器、药品、实验步骤、注意事项、可能出现的问题。对讲座部分,要求教师在把握教学内容的科学性、系统性的前提下,突出重点、难点,并体现其先进性。

2)课前预习:无论实验还是讲授内容都要求学生课前预习。实验部分要求学生写好预习报告。预习报告经教师审查后方可进行实验。

3)课堂教学:实验课教师除分实验讲解外,还要对实验组进行辅导。随时解决学生实验中出现的问题。学生必须严格遵守实验室规则,严格按实验步骤进行,及时、准确记录数据,合格者方可结束实验,否则必须重做。做完后要整理好仪器。

讲座内容:教师要根据具体情况,做到边讲边演示。学生要积极提出疑问,做到教与学有机结合。

4)实验报告:每个实验完成的第二周交实验报告,内容包括目的、原理、仪器装置图、操作步骤、数据记录、数据处理、结果分析与讨论。

教师要及时批阅报告、评定成绩。

5)成绩考核:平时考核与期末考试相结合。平时考核是对每个实验进行考核,分预习、实验操作、数据记录、数据处理、结果分析、误差讨论与实验报告书写等;期末考试为笔试。

6)教学纪律要求:教师要求严格按本规范和教学规范进行教学。上课不得迟到、早退。学生必须严格按本规范和教学规范的要求进行学习,严格遵守课堂纪律和实验室规则。

六、课程考核

(一)考试方法

实验报告和实验表现、期末笔试相结合。

1. 实验预习和实验报告的要求、考核方式、评分标准

1)实验预习:学生应对拟进行的实验做出预习,并写出预习报告。预习报告应包含实验目的、原理及实验的主要测量内容。每次实验前,任课教师将就该实验有关的问题进行提问,以检查学生的预习情况

2)实验报告:原始实验数据应记录规范、完整,实验结束后交任课教师审核。实验报告于课后撰写,使用统一的实验报告纸和标准作图方格纸(或计算机处理、打印和作图)。除预习报告已有内容外,应对取得的实验数据进行分析、处理和计算,得出结果,并对实验过程中的体会及实验结果进行讨论。

3)考核方式:根据每次实验的预习、现场操作、测定结果及实验报告等情况给予单独评分,总评分取各实验成绩的平均值。

4)评分标准:学生必须完成按照教学规范配定的各项实验。无故未能完成实验任务的,该实验成绩不及格。学生需在规定时间内,上交实验报告。无故未交实验报告的,该实验成绩不及格。

2. 期末理论笔试

试题类型分为填空题、判断题、选择题、简答题、论述绘图题等。

3. 不同性质考试内容所占比重

平时成绩(实验预习、实验操作、实验报告)占30%。期末考核占70%

七、说明

1)本课程总学时共32学时。

2)在保证规范基本要求的前提下,可根据专业方向的不同,对教学内容、教学环节、学时分配等做适当调整。

八、参考文献

教育部高等学校化学类专业教学指导分委员会,高等学校化学类专业指导性专业规范,高等教育出版社,2011.

附录 无机化学实验B课程知识体系描述

知识领域

知识单元1:溶液的配制                                        

知识单元2:二氧化碳相对分子质量的测定                        

知识单元3物质的分离与提纯

知识单元4:酸碱中和滴定                                      

知识单元5:醋酸电离度和电离常数的测定                        

知识单元6:化学反应速率和活化能                            

知识领域

知识单元7:硫酸亚铁铵的制备                                

知识单元8:转化法制备KNO3


知识单元1:溶液的配制

参考学时:4学时

学习目标:

1. 掌握一般溶液的配制方法和基本操作。

2. 学习吸管、容量瓶的使用方法。

知识点:

1. 电子天平的使用

2. 台秤的使用

3. 移液管的使用

4. 容量瓶的使用

知识单元2:二氧化碳相对分子质量的测定

参考学时:4学时

学习目标:

1. 学习理想气体状态方程式和阿伏加德罗定律。

2. 掌握气体的净化和干燥的基本原理和方法。

3. 掌握相对密度法测定二氧化碳相对分子质量的原理和方法。

知识点:

1. 启普发生器的使用

2. 气体的净化

3. 气体状态方程


知识单元3物质的分离与提纯

参考学时:4学时

学习目标:

1. 学习由粗食盐提纯氯化钠的原理和方法以及测定产品的产率和纯度的检验方法。

2. 掌握溶液溶解、过滤、蒸发、浓缩、结晶、干燥等基本操作。

知识点:

1. 固体的溶解

2. 沉淀法提纯液体

3. 过滤

4. 结晶

5. 干燥


知识单元4:酸碱中和滴定

参考学时:4学时

学习目标:

1. 通过氢氧化钠溶液和盐酸溶液浓度的测定,加深理解酸碱滴定原理并练习滴定操作。

2. 巩固移液管的用法;学习规范地使用滴定管。

知识点:

1. 滴定管的使用

2. 正确选择指示剂

知识单元5:醋酸电离度和电离常数的测定

参考学时:4学时

学习目标:

1. 测定醋酸的电离度和电离常数。

2. 学习使用酸度计。

知识点:

1. 电离平衡原理应用

2. 滴定操作

3. pH计的使用


知识单元6:化学反应速率和活化能

参考学时:4学时

学习目标:

1. 了解浓度、温度和催化剂对反应速度的影响。

2. 测定过二硫酸铵与碘化钾反应的反应速度,并计算反应级数、反应速度常数和反应的活化能。

知识点:

1. 反应级数、反应速度常数和反应的活化能的计算

2. 数据处理


知识单元7:硫酸亚铁铵的制备

参考学时:4学时

学习目标:

1. 根据有关原理及数据设计并制备复盐硫酸亚铁铵。

2. 一步掌握水浴加热、溶解、过滤、蒸发结晶等基本操作。

3. 了解检验产品中杂质含量的一种方法目视比色法。

知识点:

复盐的制备


知识单元8:转化法制备KNO3

参考学时:4学时

学习目标:

1. 学习用转化法制备硝酸钾晶体。

2. 熟悉溶解、过滤操作,练习重结晶操作。

知识点:

1. 物质的溶解度与温度的关系

2. 结晶与重结晶

3. 溶解、蒸发与固液分离

4. 油浴等间接加热方法。



有机化学B课程教学规范


一、课程在人才培养中的地位及作用

有机化学B是化工及与其相关专业大学生的必修基础课,是与人们日常生活生命科学密切相一门学科。人们的生活离不开有机化学工业,对生命现象本质的阐述也离不开有机化学的基础研究有机化学在给人们带来诸多好处的同时还需不断加强对环境友好的新方法、新反应等研究,不断减少直至消除对环境的污染。因此,《有机化学》B也就成为化学学科及相关学科如化工、药学、环境科学等多学科本科生的一门主要基础课。通过有机化学B课程的学习帮助学生正确地运用基本理论解决实际问题,掌握解题思路、方法和步骤,培养学生分析问题解决问题的能力

二、课程教学目标

《有机化学》B是化工专业本科生一门重要的专业基础理论课,其目的是要求学生掌握有机化学的基本理论、基本概念、基本有机反应及有机化合物结构与性能之间的关系,使学生掌握各类官能团化合物的结构和性质;了解紫外、红外及核磁共振谱在有机化学上的应用;熟练掌握电子理论、反应机理、立体化学等基本理论知识。

(一)知识目标

《有机化学》B课程的学习,包含与学生所学专业相关的所有核心知识单元及部分选修知识单元,并达到相应的学习目标。知识单元的学习目标分为掌握、理解、了解三个层次:

1)掌握:对内容透彻理解、牢固掌握并能熟练应用。

2)理解:对内容理解并能掌握,会用它们分析、解决相关问题。

3)了解:对内容进行初步了解,一般不要求应用。

(二)能力目标

通过本课程的学习,使学生系统地掌握有机化学的基本原理和方法,培养学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力,提高学生的教学、科研及创造能力,为后继课程及有机化学实验打下理论基础,为今后的工作或进一步深造打下扎实的基础

(三)素质目标

通过有机化学B课程的学习,使学生掌握有机化学的基本概念和基本理论、基本有机反应及有机化合物结构与性能之间的关系,提高学生的认知能力,培养学生严谨求实的科学态度和一丝不苟的工作作风,具有良好的社会责任感和职业道德;通过有机化学课程的学习,激发学生的求知欲望、探索精神,培养学生的自学能力,运用所学知识解决实际问题的科学思维能力和创新思维能力。

三、课程知识体系描述

(一)本课程知识体系的构成及学时分配

知识体系由知识领域、知识单元和知识点三个层次组成。一个知识领域可以分解成若干个知识单元,一个知识单元又包括若干个知识点。知识单元又分为核心知识单元和选修知识单元。核心知识单元提供的是知识体系的最小集合,是该专业在本科教学中必要的最基本的知识单元;选修知识单元是指不在核心知识单元内的那些知识单元。核心知识单元的选择是最基本的共性的教学规范,选修知识单元的选择体现各校的不同特色。有机化学B课程的知识体系由7个知识领域和16个知识单元构成,其中核心知识单元11个,选修知识单元5个。每个知识领域所要达到的教学目标和包含的知识单元如下:

知识领域1: 烃类化合物

知识单元1: 烷烃(核心)                                            6学时

知识单元2: 烯烃(核心)                                            6学时                                

知识单元3: 炔烃(核心)                                            4学时

知识单元4   脂环烃(核心)                                          4学时

知识领域2: 对应异构理论及芳香烃

知识单元5: 对应异构(核心)                                        4学时

知识单元6: 芳香烃(核心)                                          6学时

知识领域3: 有机化合物结构表征方法

知识单元7: 近代四谱(核心)                                        2学时

知识领域5: 烃的含卤衍生物

知识单元8: 卤代烃(核心)                                          6学时

知识领域5: 烃的含氧衍生物

知识单元9: 醇、酚、醚(核心)                                      6学时

知识单元10:醛 酮 醌(核心)                                        8学时

知识单元11:羧酸及其衍生物(核心)                                  8学时

知识领域6: 含氮化合物

知识单元12:含氮化合物(核心)                                      4学时

知识领域7: 专题部分

知识单元13:杂环化合物(选修)                                      4学时

知识单元14:周环反应(选修)                                        2学时

知识单元15:碳水化合物(选修)                                      2学时

知识单元16:氨基酸及蛋白质(选修)                                  4学时

(二)课程知识体系描述(见附录1)

上述课程知识体系概要说明本课程的知识领域、知识单元和知识点,以及哪个单元是核心,哪个单元是选修,所需的参考学时数等。课程知识体系中关于知识领域、知识单元和知识点的详细描述在附录1中给出。

四、课程描述(见附录2

有关课程名称、参考学时与学分、概述、前导课程、课程提纲及说明等方面的详细描述在附录2中给出

五、课程主要教学方式

(一)课堂讲授

1. 课堂讲授内容

1)烃类化合物结构与性质(涵盖知识单元12346

3)有机化合物理论 (涵盖知识单元5

4)有机化合物测定(涵盖知识单元7

5)烃类衍生物结构与性质(涵盖知识单元7-12

6)专题讨论(涵盖知识单元13-16)

2. 教学方法

有机化学B内容较多,在课堂教学中,要系统而清晰地讲授重要单元操作的基本化学方程式,同时运用模型、实物等直观教具,以提高教学效果。在教学中以教师讲授为主兼用启发式、讨论式、互动式等教学方法,结合学生自主学习与课堂重点讲授相结合的教学方式,体现教师的主导作用与学生的主体作用。在教学中配合一定的课前预习课堂讨论和课外作业等,注重培养学生分析问题和独立解决问题的思维方法和操作能力。

3. 教学手段

教学手段上应多样化。结合传统教学手段,充分合理地运用多媒体等现代化手段辅助教学。通过制作大量的幻灯片、教学录像片和多媒体教学软件,将使枯燥的、复杂的、抽象的内容形象化和动态演示,使学生更易理解和接受,教学效果将会显著改善。充分使用网络,使学生大大开阔视野,师生通过网络平台进行答疑和讨论,增进了师生之间以及学生之间的联系和交流。

(二)习题课

习题课是有机化学B教学培养学生能力的一个重要环节有机化学学习中,初学者很容易出现看得懂、听得懂不会做题的尴尬局面。教师讲授一段时期的课程之后,就会安排以讲解习题为主要内容的习题课。一般包括:整理前阶段课程的知识要点分析作业题中的错误讲解习题。在习题课上,通过实际练习,会使学生发现问题,并及时解决问题,更深入地理解和巩固基本理论;通过引导学生做好阶段小结,帮助学生将所学的知识系统化因此,习题课培养学生独立分析和解决问题的能力起到非常重要的作用

(三)课外作业

课外作业是引导学生自主学习、检查教学效果,拓宽学生知识面的重要环节。为了让学生更好地掌握有机知识脉络,在教学中设立了几个专题:“电子效应”、“结构与性质”、“稳定性原理”以及“有机化学中的立体化学”等,分别穿插在适当章节后鼓励学生撰写这方面的小论文,力求使学生理解有机化学的完整性,在学生头脑中形成一个完整的知识体系

(四)自主学习

有机化学B课程教学过程中要适当布置学生自学的内容。给学生提供相关的参考书,并利用网络提供更丰富的教学资源,给学生提供课外学习的指导,帮助学生进行自学、复习和个性化学习,提高学生的自学能力和独立获取知识的能力。

(五)课外指导

课外指导主要是切实做好课后对学生面对面的交流、辅导和答疑,一般来说,讲授1个知识单元答疑12次。时间可安排在学生自习时间,解答学生本章学习存在的问题,如有普遍性问题可集体辅导。

六、课程考核

考核是引导学生学习、检查教学效果、保证教学质量的重要环节,也是体现课程要求规范的重要标志。根据有机化学B课程内容建立多元化的课程教学考核方法。多元化考核方法主要是指课程成绩通过过程评价与结果评价相结合的方式来体现。最终成绩的评定为:平时成绩占20%,期末卷面成绩占80%。

七、说明

1)本课程总学时为64学时。

2)在保证大纲基本要求的前提下,可根据专业方向的不同,对教学内容、教学环节、学时分配等做适当调整。

八、参考文献

化学与化工教学指导委员会,高等学校化学工程专业规范(讨论稿),2008.


附录1 有机化学B课程知识体系描述


知识领域1: 烃类化合物

知识单元1: 烷烃(核心)                                            6学时

知识单元2: 烯烃(核心)                                            6学时                                

知识单元3: 炔烃和二烯烃(核心)                                    4学时

知识单元4   脂环烃(核心)                                          4学时

知识领域2: 对应异构理论及芳香烃

知识单元5: 对应异构(核心)                                        4学时

知识单元6: 芳香烃(核心)                                          6学时

知识领域3: 有机化合物结构表征方法

知识单元7: 近代四谱(核心)                                        2学时

知识领域5: 烃的含卤衍生物

知识单元8: 卤代烃(核心)                                          6学时

知识领域5: 烃的含氧衍生物

知识单元9: 醇、酚、醚(核心)                                      6学时

知识单元10:醛 酮 醌(核心)                                        8学时

知识单元11:羧酸及其衍生物(核心)                                  8学时

知识领域6: 含氮化合物

知识单元12:含氮化合物(核心                                      4学时

知识领域7: 专题部分

知识单元13:杂环化合物(选修)                                      4学时

知识单元14:周环反应(选修)                                        2学时

知识单元15:碳水化合物(选修)                                      2学时

知识单元16:氨基酸及蛋白质(选修)                                  4学时


知识单元1:烷烃(核心)

参考学时:6学时

知识点:

烷烃的结构

同分异构现象

烷烃的化学性质

卤代反应及自由基反应

学习目标:

1)使学生掌握烷烃的正四面体结构;

2)掌握烷烃的同分异构体现象;烷烃的构象和透视式、纽曼式写法;

3)了解烷烃的物理性质;

4)掌握烷烃的化学性质;

5)掌握卤代反应及自由基反应机理。


知识单元2:单烯烃(核心)

参考学时:6学时

知识点:

烯烃的结构

烯烃的化学性质

亲电加成反应历程

马尔科夫尼科夫规则

学习目标:

1)掌握烯烃的结构;

2)掌握烯烃的同分异构现象;

3)掌握烯烃的化学性质;

4)掌握诱导效应;

5)掌握烯烃的亲电加成反应历程和马尔科夫尼科夫规则;

6)掌握烯烃的制备 经消除反应的合成方法、炔烃的还原;


知识单元3:炔烃和二烯烃(核心)

参考学时:4学时

知识点:

炔烃、二烯烃的结构

烃的化学性质

二烯烃化学性质

共轭效应

学习目标:

1)掌握炔烃、二烯烃的结构;

2)掌握烯烃的同分异构现象;

3)掌握炔烃、二烯烃的化学性质;

4)掌握炔烃、二烯烃的制备


知识单元4:脂环烃(核心

参考学时:4学时

知识点:

脂环烃的结构

脂环烃的化学性质

脂环烃的结构与稳定性

学习目标:

1)脂环烃的结构与分类

2)脂环烃的化学性质3)脂环烃的结构与稳定性4)环己烷的构想


知识单元5:手性分子(核心)

参考学时:4学时

知识点:

旋光性与分子结构

构型标记

外消旋体

学习目标:

1)掌握对映体和外消旋体;

2)构型的表示方法;

3)构型的标记;
4)不含手性碳原子化合物的旋光异构;
5)外消旋体的拆分


知识单元6:芳香烃(核心

参考学时:6学时

知识点:

苯的分子结构

苯环上取代反应的定位规

休克尔(Huckel)规则

学习目标:

1)苯的分子结构;

2)单环芳烃的化学性质;3)苯环上取代反应的定位规律、超共轭效应;4)非苯芳烃:休克尔(Huckel)规则及其应用


知识单元7:近代四谱(核心

参考学时:2学时

知识点:

核磁共振

质谱

红外光谱

紫外光谱

学习目标:

1)掌握核磁共振基本原理

2)掌握质谱基本原理

3)掌握红外光谱基本原理

4)掌握紫外光谱一般概念


知识单元8:卤代烃(核心

参考学时:6学时

知识点:

卤代烃的化学性质

亲核取代反应历程

消除反应历程

学习目标:

1)掌握卤代烃亲核取代反应与消除反应的历程

2)熟悉SN与反应活性顺序;

3)熟练掌握卤代烃的化学性质


知识单元9:醇、酚和醚(核心

参考学时:6学时

知识点:

醇的化学性质

酚的化学性质;

的化学性质

学习目标:

1)熟练掌握醇、酚、醚的化学性质;

2)掌握消除反应的机理和历程;

3)掌握重排反应的机理和历程


知识单元10: 醌(核心

参考学时:8学时

知识点:

醛的结构和化学性质

酮的结构和化学性质

学习目标:

1)熟练掌握醛、酮的化学性质;

2)掌握亲合加成的机理和历程。


知识单元11:羧酸及其衍生物(核心

参考学时:8学时

知识点:

羧酸的化学性质

羧酸衍生物的化学性质

互变异构现象

学习目标:

1)掌握羧酸及其衍生物的结构及分类;

2)掌握羧酸及其衍生物的化学性质;

3)掌握电子效应


知识单元12:含氮化合物核心

参考学时:4学时

知识点:

硝基化合物

胺化学性质

重氮和偶氮化合物

学习目标:

1)掌握胺的化学性质和其他含氮化合物;
2)掌握重氮化反应;

3) 掌握霍夫曼消除反应。


知识单元13:杂环化合物(选修)

参考学时:4学时

知识点:

杂环化合物分类和命名

杂环化合物结构(五元杂环、六元杂环)

杂环化合物性质

学习目标:

1)掌握五元、六元杂环的结构;

2)掌握五元、六元杂环的命名;

3)掌握五元、六元杂环的化学性质。


知识单元14:周环反应(选修)

参考学时:2学时

知识点:

环化反应

环加成反

σ-电子迁移

学习目标:

1)掌握协同反应的理论基础;

2)掌握电环化反应;

3)掌握环加成反应;

4)掌握σ-迁移

知识单元15:碳水化合物(选修)

参考学时:2学时

知识点:

单糖

二糖

多糖

学习目标:

1)掌握单糖的结构及化学性质;

2)掌握单糖的环状和开环结构;

3)掌握二糖的结构及化学性质;

4)了解多糖的结构和性质。


知识单元16:氨基酸及蛋白质(选修)

参考学时:4学时

知识点:

氨基酸

多肽、蛋白质、核酸

学习目标:

1)掌握氨基酸的结构;

2)掌握蛋白质的结构;

3)掌握氨基酸和蛋白质的化学性质

附录2  有机化学B课程描述

1.课程基本信息

程名称

课程类别

开课对象

开课时间

总学时

学分

有机化学B

专业基础课

化工专业本科

第三学期

64学时

4学分

2.课程简介:

有机化学B课程是化工类及相近专业必修的一门重要的技术基础课,是与人们日常生活生命科学密切相连的一门科学主要包括有机化合物的分类、结构、命名、性质、制备方法、化学反应和反应机理等,是化学化工、生物、药学、医学、农学、材料等学科的支撑学科。通过对本课程知识的系统学习,将使学生掌握有机化合物的基础知识、基本反应机理培养学生分析问题的能力,提高他们理论联系实际,运用所学知识分析和解决实际问题的能力

3.前导课程

无机化学、高等数学

4. 课程提纲

1)烃类化合物

2)有机化合物理论

3)四大波谱理论

4)烃类衍生物

5)专题讨论

说明:有机化学B课程适用于化学工程专业所有方向,必修课程。


有机化学实验B课程教学规范

一、课程在人才培养中的地位作用

化学是一门实验学科,而有机化学实验B作为化学实验科学的重要分支,它是化学领域中各分支重要的基本研究的工具和方法,是化学相关专业(化学、应用化学、化学工程与工艺、材料化学、环境工程等)学生必修的一门独立的基础实验课程。通过该门课程的教学,使学生能够初步掌握有机化学实验方法,学会主要的有机实验的实验技术,掌握实验数据的处理及实验结果的分析与归纳,从而加深对有机化学基本理论和概念的理解,同时对学生进行实验工作的综合训练,使之具有基本的科研素质,培养其严谨的、实事求是的工作作风和科学态度,大大提高学生综合运用各种化学知识解决实际化学问题的能力。

有机化学实验B课程与有机化学理论课程紧密配合,但又是一门独立的、理论性与实践性和技术性很强的课程。化学是一门以实验为基础的学科,因此实验教学在化学相关专业的人才培养中具有理论教学无法取代的独特作用。有机化学实验B课程不仅在化学专业的课程体系中具有承前启后的地位和作用,而且实验中涉及到许多基本理论和仪器工作原理,更能体现实验与理论的紧密联系,使实验教学真正发挥培养创新人才的重要作用。本课程通过严格的、定量的实验研究物质的有机化学性质和化学反应规律,使学生既具有坚实的实验基础,又具有初步的研究能力,实现学生由学习知识、技能到进行科学研究的初步转变。为化学相关专业培养高素质的专门人才。

二、课程教学目标

本课程的主要教学目标是,一是使学生能掌握有机化学实验的基本方法和技能,从而能根据所学的原理设计实验、选择和使用仪器;二是锻炼学生观察实验现象、正确记录和处理数据、分析实验结果的能力,培养严肃认真、事实求是的科学态度和作风。同时了解近代新的实验方法和大型仪器(气质、核磁、红外、紫外等)在有机化学中的应用。培养学生的动手能力、观察能力、查阅文献的能力、思维创新能力、表达能力和归纳处理、分析实验数据及撰写实验报告的能力,从而培养学生的创新精神,提高学生的综合科研素质。三是巩固和加深对有机化学原理的理解,提高学生对有机化学知识灵活应用的创新能力。

(一)知识目标

有机化学实验B课程的知识单元的学习目标分为掌握、理解、了解三个层次。

1)掌握:对知识内容透彻理解、牢固掌握并能熟练应用。具体到本课程就是掌握有机化学基本的研究方法,通过实验手段熟悉物质的化学性质与化学反应规律,学会重要的有机化学实验技术和基本的实验仪器的使用。

2)理解:对知识内容理解并能掌握,会用它们分析、解决相关简单问题。具体到本课程就是理解并初步掌握实验基本操作及实验结果的分析和归纳,从而加深对有机化学基本理论和概念的理解,增强解决实际有机化学问题的能力。

3)了解:对知识内容进行初步了解。具体到本课程就是了解近代大型仪器(气质、核磁、红外、紫外等)的性能及在有机化学中的应用,提高学生的综合科研素质。

(二)能力目标

有机化学实验B课程的学习,以学生综合素质与能力的培养为目标,培养学生有机化学实验的基本能力,提高综合素质、获得有机化学的实验方法和能力、为以后全面发展奠定基础。具体的能力目标包括以下几个方面:

1)掌握有机化学实验的基本方法和技能,通过实验手段熟悉有机化合物的化学性质与化学反应规律,掌握重要的有机化学实验技术和基本的实验仪器的使用能力。

2)掌握实验数据的记录和实验数据的处理以及实验结果的分析和归纳方法,从而加深对有机化学基本理论和概念的理解,增强解决实际化学问题的能力。

3)验证所学的原理,巩固、加深对有机化学基本原理的理解。提高学生对有机化学知识灵活运用的能力。能够根据所学原理,设计实验,选择和使用仪器的能力。

4)锻炼学生观察现象、正确记录数据和处理数据,分析实验结果的能力,从而培养学生严肃认真、实事求是的科学态度和作风。

(三)素质目标

通过有机化学实验B课程的学习,培养学生严谨求实的科学态度和刻苦钻研的学习作风,并且具有良好的社会责任感和职业道德。具体到本课程,就是通过对学生进行实验工作的综合训练,使之具有基本的科学素养,培养其严谨的、实事求是的工作作风和科学态度。通过本课程的学习,可以培养学生的动手能力、观察能力、思维创新能力以及撰写实验报告的能力,从而培养学生求真求实,具有独立工作的本领和初步的科研能力,并能培养学生的创新精神,提高学生的综合科研素质。

三、课程知识体系描述

有机化学实验B课程的知识体系结构可以划分为三个层次,分别是知识领域、知识单元和知识点。

有机化学实验B的知识领域的体系结构是同有机化学理论课相辅相成的,主要分为基本操作实验、有机化合物性质实验、合成实验和综合设计实验等知识领域。每个知识领域都包含若干知识单元(即选取的若干实验项目),每个知识单元都有其相应的知识点(即每个有机化学实验项目的实验要求、重点、难点以及实验操作等)。

每个知识领域所要达到的教学目标和包含的知识单元如下:

(一)基本操作实验部分

基本操作实验部分主要是通过这些实验,使学生掌握有机化学实验中经常用到的一些实验操作的操作方法、操作要点和注意事项。

本知识领域包含的知识单元(即选取的与本知识领域相关的有机化学实验项目)主要有:

1)熔点测定

2)简单蒸馏操作

3)沸点测定

4)水蒸气蒸馏

5)分馏

6)减压蒸馏

7)重结晶

8)色谱法

9)萃取

10)加热和冷却

11)升华

12)干燥和干燥剂

13)折光率和旋光度测定

每次根据教学需要,从上述知识单元中选取部分实验项目实施。

(二)有机物性质实验

这一部分主要研究有机化合物的性质。通过性质实验使学生进一步理解理论课中所学有机化合物的性质,并将所学的感性知识转变成理性的知识。

本知识领域包含的知识单元(即选取的与本知识领域相关的实验项目)主要有:

1)甲烷制备和烷烃的性质

2)不饱和烃(烯烃、炔烃等)的性质

3)芳香烃性质

4)卤代烃性质

5)醇酚醚性质

6)醛酮性质

7)羧酸及其衍生物的性质

8)胺的性质

9)碳水化合物性质

10)氨基酸蛋白质性质

11)有机化合物的元素定性分析

每次根据教学需要,从上述知识单元中选取部分实验项目实施。

(三)合成实验

通过各种化合物的合成,进一步的熟练掌握各种实验操作,掌握实验的观察和实验数据的记录等科学实验方法。

本知识领域包含的知识单元(即选取的与本知识领域相关的实验项目)主要有:

1)环己烯制备

2)溴乙烷制备

3)2-甲基-2-丁醇制备

4)三苯甲醇制备

5)乙醚制备

6)无水乙醇制备

7)正丁醚制备

8)苯乙酮制备

9)己二酸制备

10)乙酸乙酯制备

11)苯甲酸乙酯制备

12)硝基苯制备

13)邻硝基苯酚和对硝基苯酚制备

14)苯胺制备

15)甲基橙制备

16)乙酰乙酸乙酯制备

17)安息香缩合

18)1-溴丁烷制备

19)肉桂酸制备

20)脲醛树脂制备

21)咖啡因提取

22)乙酰苯胺制备

(四)综合和设计实验

通过这一部分实验主要是使学生掌握有机实验操作在各种化合物合成中的应用,学习设计一种产品的合成或提取方法。

本知识领域包含的知识单元(即选取的与本知识领域相关的实验项目)主要有:

1)从大豆饼粕中提取油脂

2)从辣椒中提取红色素

3)相转移合成二茂铁

4)邻苯二甲酸二丁酯合成

5)肥皂的制备

6)阿司匹林的合成

7)自选物质的合成

8)系列合成实验

每次根据教学需要,从上述知识单元中选取部分实验项目实施。

四、课程描述

(一)有机化学实验课程描述:

前导课程:有机化学无机实验无机化学

参考学时:32学时

参考学分:1学分

教材:《有机化学实验》第三版,曾昭琼等编,高教出版社。

课程目标:

有机化学实验B作为化学实验科学的重要分支,它是化学以及相关专业学生必修的一门独立的基础实验课程。这门课的主要目的是培养学生初步掌握有机化学实验方法,训练学生学会主要的有机实验技术。掌握实验数据的处理及实验结果的分析与归纳方法。从而使学生对有机课程中基本理论加深理解,提高他们运用这些基本理论解决实际化学问题的能力。

教学课时与安排:

实验包括16个基本实验,其中设计实验2-4,每个实验为4学时,共计64学时。机动时间用于考核。教学安排一般为第三学期进行。

(二)《有机化学实验B》课程的课程体系结构

主要包括三个部分:有机化学基本知识讲座、基本操作实验、性质实验、合成实验、综合设计实验

第一部分:有机化学基本知识讲座

(1) 有机化学实验课简介,实验室安全防护

(2) 实验中的数据记录和表达方式

(3) 实验观察和记录

(4) 常用实验操作及其注意事项

(5) 实验报告的书写

第二部分:基本操作实验、性质实验、合成实验、综合设计实验

1. 基本操作实验教学基本内容与要求

1)熔点测定:掌握熔点测定的原理,掌握熔点测定实验操作方法,了解熔点测定的意义。

2)简单蒸馏操作:掌握常量法蒸馏操作的原理,掌握蒸馏的操作方法,了解蒸馏的意义。

3)沸点测定:掌握常量法沸点测定的原理,掌握沸点的操作方法,了解沸点的意义。掌握微量法沸点测定的原理和实验操作。

4)水蒸气蒸馏:掌握水蒸气蒸馏的原理,掌握水蒸气蒸馏的仪器安装和实验操作。了解水蒸气蒸馏的应用和意义。

5)分馏:掌握分馏的原理,掌握分馏柱的种类和选用,掌握分馏操作的方法,了解分馏的意义。

6)减压蒸馏:掌握减压蒸馏的仪器安装和操作方法,掌握减压蒸馏的原理,认识减压蒸馏的仪器和设备,并学习使用。了解减压蒸馏的意义。

7)重结晶:学习重结晶的原理,掌握重结晶操作中的减压过滤和热过滤操作,掌握吸附脱色操作。

8)色谱法:学习柱色谱、纸色谱、薄层色谱的原理和操作方法,掌握柱色谱和薄层色谱在分离鉴定方面的应用。了解气相色谱和液相色谱的工作原理。

9)萃取:掌握萃取的原理和实验操作方法,了解萃取的意义。

10)加热和冷却:学习石棉网加热、水浴加热、油浴加热、电热套加热等加热方法。学习在实验室中常用的冷却方法。

11)升华:了解升华的原理和意义,学习升华的方法。

12)干燥和干燥剂:学习干燥的原理和常用干燥剂,掌握一般有机液体的干燥操作方法。

13)折光率和旋光度测定:学习化合物折光率的测定,认识阿贝折光仪的构造并学习使用方法。学习旋光仪的构造和原理,学习旋光度的测定操作,学习比旋光度的计算。

2. 性质实验教学基本内容与要求

1)甲烷制备和烷烃的性质:学习甲烷的制备原理,掌握烷烃的取代反应、氧化反应等化学性质。

2)不饱和烃(烯烃、炔烃等)的制备和性质:学习烯烃、炔烃的制备,掌握烯烃炔烃的化学性质。

3)芳香烃性质:学习和验证芳香烃的性质。

4)卤代烃性质:掌握卤代烃的化学性质。

5)醇酚醚性质:掌握醇酚醚的化学性质。

6)醛酮性质:掌握醛酮的化学性质。

7)羧酸及其衍生物的性质:掌握羧酸和羧酸衍生物的化学性质。

8)胺的性质:掌握胺的化学性质。

9)碳水化合物性质:掌握碳水化合物的化学性质。

10)氨基酸蛋白质性质:掌握氨基和蛋白质的化学性质。

11)有机化合物的元素定性分析:掌握一般有机化合物的元素定性分析的原理,掌握一般有机化合物的元素定性分析的操作。

3.有机合成实验教学基本内容与要求

1)环己烯制备:学习环己烯制备的原理。掌握环己烯制备的实验操作。

2)溴乙烷制备:学习溴乙烷制备的原理。掌握溴乙烷制备的实验操作。

3)2-甲基-2-丁醇制备:学习2-甲基-2-丁醇制备制备的原理。掌握2-甲基-2-丁醇制备的实验操作

4)三苯甲醇制备:学习三苯甲醇制备制备的原理。掌握三苯甲醇制备制备的实验操作。进一步学习蒸馏、洗涤等操作。

5)乙醚制备:学习溴乙醚制备的原理。掌握乙醚制备的实验操作,学习易燃、低沸点物质制备中操作注意事项。

6)无水乙醇制备:学习无水乙醇制备的原理。掌握无水乙醇制备的实验操作。

7)正丁醚制备:学习正丁醚制备的原理。掌握正丁醚制备的实验操作,学习分水器的原理也使用方法。

8)苯乙酮制备:学习苯乙酮制备的原理。掌握苯乙酮制备的实验操作,学习无水操作以及有毒气体的吸收操作。

9)己二酸制备:学习己二酸制备的原理。掌握己二酸制备的实验操作。

10)乙酸乙酯制备:学习乙酸乙酯制备的原理。掌握乙酸乙酯制备的实验操作。

11)苯甲酸乙酯制备:学习苯甲酸乙酯制备的原理。掌握苯甲酸乙酯制备的实验操作。

12)硝基苯制备:学习硝基苯制备的原理。掌握硝基苯制备的实验操作。

13)邻硝基苯酚和对硝基苯酚制备:学习邻硝基苯酚和对硝基苯酚制备的原理。掌握邻硝基苯酚和对硝基苯酚制备的实验操作。

14)苯胺制备:学习苯胺制备的原理。掌握苯胺制备的实验操作。进一步熟悉水蒸气蒸馏操作。

15)甲基橙制备:学习甲基橙制备的原理。掌握甲基橙制备的实验操作。进一步学习重结晶操作。

16)乙酰乙酸乙酯制备:学习乙酰乙酸乙酯制备的原理。掌握乙酰乙酸乙酯制备的实验操作。

17)安息香缩合:学习安息香缩合的原理。掌握安息香缩合的实验操作。

18)1-溴丁烷制备:学习1-溴丁烷制备的原理。掌握1-溴丁烷制备的实验操作。进一步复习熟练回流操作和有毒气的吸收操作以及液体化合物的洗涤操作。

19)肉桂酸制备:学习肉桂酸制备的原理。掌握肉桂酸制备的实验操作。

20)脲醛树脂制备:学习脲醛树脂制备的原理。掌握脲醛树脂制备的实验操作。

21)咖啡因提取:学习咖啡因提取的原理。掌握咖啡因提取的实验操作。

22)乙酰苯胺制备:学习乙酰苯胺制备的原理。掌握乙酰苯胺制备的实验操作。

4.综合设计实验的基本内容与要求

通过基础实验部分,学生基本掌握有机化学实验的基本方法和技能,在设计实验部分,要求学生能够根据所学原理,结合教师提供或学生自拟的实验题目,设计实验方案选择和使用仪器,实施实验方案,正确记录数据和处理数据,分析实验结果。从而提高学生综合运用各种化学知识解决实际化学问题的能力。首先由教师提供若干实验题目,或者由学生自拟实验题目,学生自己设计实验方案,包括仪器选择、药品配置、实验步骤、数据处理方法等,然后经过同学集体论证和教师审核,确定最终实验方案,进行实施,并处理实验数据,分析实验结果并提出改进意见。

1)从大豆饼粕中提取油脂:查找文献,独立设计提取方法,根据方法的异同,以及提取率的高低,评价自己实验的效果。

2)从辣椒中提取红色素:查阅文献,完成设计提取方法,包括溶剂的选择,产品的精制等。

3)相转移合成二茂铁:查阅相关文献,设计合理的实验方法,经教师评价后实施实验。根据产品的质量,检验方法的优劣。

4)邻苯二甲酸二丁酯合成:查阅相关文献,设计合理的实验方法,经教师评价后实施实验。根据产品的质量,检验方法的优劣。

5)肥皂的制备:查阅文献,完成设计制备方法,包括碱液的比例的选择,产品的盐析和精制等。

6)阿司匹林的合成:查阅相关文献,设计合理的实验方法,经教师评价后实施实验。根据产品的质量,检验方法的优劣。

7)自选物质的合成:自选某种物质,查阅文献中的合成方法,提出合理的新的合成方法,经教师批准后实施实验。

8)系列合成实验:由一种物质出发,经过几步有机化学反应,将前一步的产品作为下一步原料,进行系列合成,最后考察各个步骤的合成效果。

五、课程主要教学方式

(一)课程教学环节

本课程由有机实验基本知识讲座和学生实验两个教学环节组成。

有机实验基本知识讲座主要介绍有机化学实验不同于其他化学实验课程,特有的有机化学实验技术和操作,以及产率的计算方法。学生实验要求学生完成不少于十二个基础实验,四个综合设计实验。一方面使学生了解有机化学的概貌;另一方面,根据现有仪器设备的条件,力求在实验方法和实验技术上得到较全面的训练。

(二)课程教学手段

首先根据教学计划,学生自己预习实验内容,然后由教师对实验进行讲解,学生理解实验的基础上,学生进入实验室进行实验操作。学生实验和教师讲座相结合。教师讲解与自学相结合、全班讲授与个别辅导相结合。尽量运用现代教学手段和方法,充分发挥学生的主观能动性。结合实验室的建设,不断改革教学内容和方法。目标是使大多数实验大部分实验让学生的主要精力从用于实验操作上。

(三)各个教学环节规范

1备课:教师要熟悉每个实验的目的、原理、仪器、药品、实验步骤、注意事项、可能出现的问题。对讲座部分,要求教师在把握教学内容的科学性、系统性的前提下,突出重点、难点,并体现其先进性。

2课前预习:无论实验还是讲座内容都要求学生课前预习。实验部分要求学生写好预习报告。预习报告经教师审查后方可进行实验。

3课堂教学:实验课教师除分实验讲解外,还要对实验组进行辅导。随时解决学生实验中出现的问题。学生必须严格遵守实验室规则,严格按实验步骤进行,及时、准确记录数据,合格者方可结束实验,否则必须重做。做完后要整理好仪器。

讲座内容:教师要根据具体情况,做到边讲边演示。学生要积极提出疑问,做到教与学有机结合。特别是教师对实验中经常出现的一些错误操作,在讲解的过程中要及时的提醒学生,对实验中的一些危险因素,要及时的提醒学生注意。

4作业:每个实验完成的第二交实验报告,内容包括目的、原理、仪器装置图、操作步骤、数据记录、数据处理、结果分析与讨论。

教师要及时批阅报告、评定成绩。

5成绩考核:平时考核与期末考试相结合。平时考核是对每个实验进行考核,分预习、实验操作、结果分析、实验报告书写等;期末考试分为笔试和实验操作考试学生抽签决定操作考试题目

6教学纪律要求:教师要求严格按本规范和教学大纲进行教学。上课不得迟到、早退。学生必须严格按本规范和教学大纲的要求进行学习,严格遵守课堂纪律和实验室规则。

7学生实验规则

1)学生进入实验室必须穿实验服,不得穿拖鞋、室内禁止大声喧哗、到处走动。

2)实验前一定要预习实验内容,写好预习实验报告,做好实验准备工作,检查所需实验仪器、药品是否齐全。

3)实验时要集中精神,认真操作,仔细观察,积极思考,如实记录。

4)爱护国家财物,小心使用仪器和设备,注意节约用水、电和燃料。每人应取用自己仪器,不动用他人的仪器,公用仪器和临时供用仪器,用毕后应送回原处。损坏仪器必须及时登记。

5)实验台上的仪器排放整齐,保持台面清洁,火柴梗、废纸、碎玻璃等放入垃圾桶,不准倒入水槽,废液一定倒入废液缸。

6)按规定取放药品,取好药品后及时盖上原瓶盖,取用液体的滴管不可混用。

7)使用精密仪器时,必须按照规定操作,发现故障,立即报告老师。

8)实验后,应将仪器洗净整齐放好,实验台擦净,关好水龙头、电源。

9)实验后,学生轮流负责打扫、整理实验室。

10)发生意外事故时,保持镇静,遇有烧伤、烫伤、割伤应报告及时急救和治疗。

六、课程考核

课程考试基本要求

有机化学实验作为化学实验科学的重要分支,是化学类专业学生必修的一门独立的基础实验课程。这门课的考试基本要求是学生能够初步掌握有机化学实验方法,学会主要的有机化学实验技术和实验操作,掌握实验数据的处理及实验结果的分析与归纳方法,从而使学生对有机实验课程中基本理论加深理解,提高他们运作这些基本理论解决实际化学问题的能力。

(二)考试方法

实验报告、平时表现期末笔试和操作考试相结合。根据不同的年级,灵活使用各种成绩的组合。

1. 实验预习和实验报告的要求、考核方式、评分标准

1)实验预习:学生应对拟进行的实验做出预习,并写出预习报告。预习报告应包含实验目的、原理及实验的主要测量内容。每次实验前,任课教师将就该实验有关的问题进行提问,以检查学生的预习情况。设计实验还要求学生通过查阅文献、自学及与教师讨论,写出有关实验的设计思路。

2)实验报告:原始实验数据应记录规范、完整,实验结束后交任课教师审核。实验报告于课后撰写,使用统一的实验报告纸和作图规范,数据处理合理,实验注意事项和结果讨论充分。除预习报告已有内容外,应对取得的实验数据进行分析、处理和计算,得出结果,并对实验过程中的体会及实验结果进行讨论。

3)考核方式:根据每次实验的预习、现场操作、测定结果及实验报告等情况给予单独评分,总评分取各实验成绩的平均值。

4)评分标准学生必须完成按照教学大纲配定的各项实验。无故未能完成实验任务的,该实验成绩不及格。学生需在规定时间内,上交实验报告。无故未交实验报告的,该实验成绩不及格。

各实验项目均按照分制分别打分,总成绩按全部实验成绩的平均分计算。具体评分标准如下:

(1)实验预习部分20%

有预习报告,能回答任课教师的课前提问。

2)实验部分30%

实验过程中能主动实践,规范操作,仔细观察,认真记录。发现问题能及时与任课教师沟通或自行解决。原始实验数据记录完整规范,不弄虚作假。实验结束后数据经任课教师审核。

3)实验报告部分50%

实验报告书写整洁,作图规范,不增减、删改原始实验数据,数据处理合理准确。能根据自己的实验心得对所做实验进行各种分析和讨论,提出合理化建议。

4)其它加分项目

积极参加实验室的卫生扫除和帮助老师整理实验室等劳动,及时关闭实验室电源和仪器电源,发现实验隐患及时处理或报告相关老师处理等。

2. 期末理论笔试

试题类型分为填空题、判断题、选择题、简答题、绘图、论述题等

3. 实验操作考试

指定的若干实验项目中抽签决定考试内容主要考察实验基本操作及仪器的安装

4. 不同性质考试内容所占比重

平时成绩(实验预习、实验操作、实验报告)20~40%。期末笔试考核占60~80%。

七、参考文献

[1] 教育部高等学校化学类专业教学指导分委员会. 高等学校化学类专业指导性专业规范. 高等教育出版社. 2011.10.

[2] 曾昭琼等编. 有机化学实验(第三版). 北京:高等教育出版社,2000.5.


《分析化学》课程教学规范

一、课程在人才培养中的地位及作用

分析化学课程是化学化工类及相近专业必修的一门重要的专业基础课之一。在化学、材料化学、环境工程、化学工程与工艺等专业人才培养中起到十分重要的作用。通过本课程的学习,使学生系统的掌握分析化学的基础理论和基本技巧,准确树立的概念,初步具有选择分析化学方法,正确判断和表达分析结果的能力,并解决各类样品分析和有关科研中的实际问题,同时为后续专业课程的学习打下基础。

分析化学是化学、化学工程与工艺、材料化学、环境工程等专业学生的专业基础课,是化学、化工、材料化学和环境工程等专业学生学习仪器分析、环境监测等后续课程的基础,具有较强的理论性和实践性。

二、课程教学目标

掌握分析化学的基本理论获取解决实际问题的能力与创新的能力。

1. 定量分析包括滴定分析法和重量分析法,滴定分析法主要有酸碱滴定法、配位滴定法和氧化还原滴定法、沉淀滴定法,本课程要求掌握滴定分析法的应用和滴定结果的计算方法。

2. 掌握分析误差概念和基本理论,树立正确的量的概念。

3. 巩固和加深对水溶液中四大平衡理论的理解,掌握其在分析化学中的应用。

4. 掌握滴定分析、重量分析和分光光度法的基本原理和方法。

5.了解沉淀分离法、色谱分离法及离子交换分离法的基本原理和应用特点。

(一)知识目标

分析化学课程的学习,包含与学生所学专业相关的所有核心知识单元及部分选修知识单元,并达到相应的学习目标。知识单元的学习目标分为掌握、理解、了解三个层次:

1)掌握:对内容透彻理解、牢固掌握并能熟练应用。

2)理解:对内容理解并能掌握,会用它们分析、解决相关问题。

3)了解:对内容进行初步了解,一般不要求应用。

(二)能力目标

培养自学专业知识能力、语言表达能力、与同学沟通、团结协作能力、计算机及信息技术应用能力等获取知识的能力,训练综合应用知识解决问题的能力及一定的创造性思维能力。培养学生在分析数据收集、整理和评价等方面达到独立开展工作的能力,培养学生具有综合应用多种方法处理分析实践问题的能力,进一步培养与时俱进、发展新方法和新技术的创新思维和创新能力。

1)培养学生具有较好的逻辑思维能力和综合分析能力。

2)培养学生具有正确选择分析方法及独立完成实验的能力。

3)培养学生具有运用所学分析化学知识解释和解决实际问题的能力。

(三)素质目标

通过分析化学课程的学习,培养学生严谨求实的科学态度和一丝不苟的工作作风,具有良好的社会责任感和职业道德;通过分析化学课程的学习,激发学生的求知欲望、探索精神,培养学生的自学能力,运用所学知识解决工程问题的科学思维能力和创新思维能力。

三、课程知识体系描述

(一)本课程知识体系的构成及学时分配

知识体系由知识领域、知识单元和知识点三个层次组成。一个知识领域可以分解成若干个知识单元,一个知识单元又包括若干个知识点。知识单元又分为核心知识单元和选修知识单元。核心知识单元提供的是知识体系的最小集合,是该专业在本科教学中必要的最基本的知识单元;选修知识单元是指不在核心知识单元内的那些知识单元。核心知识单元的选择是最基本的共性的教学规范,选修知识单元的选择体现各校的不同特色。分析化学课程的知识体系由4个知识领域和11个知识单元构成,其中核心知识单元9个,选修知识单元2个。

知识领域

知识单元1:概论(核心)                                               3学时

知识单元2:分析试样的采集与制备(选修)                               1学时

知识单元3:误差与分析数据处理(核心)                               4学时

知识单元4:分析化学中的质量保证与质量控制(选修)                     2学时

知识单元5分析化学中常用的分离方法(核心)                         2学时

知识领域

知识单元6酸碱滴定法(核心)                                        10学时

知识单元7络合滴定法(核心)                                         8学时

知识单元8氧化还原滴定法(核心)                                     6学时

知识单元9沉淀滴定法和滴定分析小结(核心)                           2学时

知识领域

知识单元10:重量分析法(核心)                                        5学时

知识领域

知识单元11:吸光光度法(核心)                                        5学时

(二)课程知识体系描述(见附录

上述课程知识体系概要说明本课程的知识领域、知识单元和知识点,以及哪个单元是核心,哪个单元是选修,所需的参考学时数等。课程知识体系中关于知识领域、知识单元和知识点的详细描述在附录1中给出。

四、课程描述(见附录2)

有关课程名称、参考学时与学分、概述、前导课程、课程提纲及说明等方面的详细描述在附录2中给出。

五、课程主要教学方式

(一)课堂讲授

1. 课堂讲授内容

1)概论(涵盖知识单元1-11

2)析试样的采集与制备(涵盖知识单元6-11

3)误差与分析数据处理(涵盖知识单元6-11

4)析化学中的质量保证与质量控制(涵盖知识单元6-11

5)分析化学中常用的分离方法(涵盖知识单元6-11

6)酸碱滴定法(涵盖知识单元1-6

7)络合滴定法(涵盖知识单元1-57

8)氧化还原滴定法(涵盖知识单元1-58

9)沉淀滴定法和滴定分析小结(涵盖知识单元1-59

10)重量分析法 (涵盖知识单元1-510

11)吸光光度法(涵盖知识单元1-511

从内容上,教师必须在全面透彻地把握教材内容的同时,深入了解学生的知识需求,在理论联系实际的基础上,设计出有理论内涵、有知识含量、有现实指导意义的教学内容,理论讲述要注意深入浅出,且以实例说明。在教学中,要以生活或生产实际出发,在讲述课本上内容的同时对教学内容延伸,广泛吸收相关学科领域的最新研究成果与数据,注重贴近社会发展的现实、贴近学生的生活、加强能力的培养和训练。使单调的内容变得有趣,活跃课堂气氛,让学生学到最新和最现代的知识和技术。

2. 教学方法

分析化学教学过程中,要遵循以学生为主体,以教师为主导的教育理念,针对理论教学和实践教学的不同特点,合理进行教学设计,推进教学方法和教学手段改革,恰当运用现代教育技术,有效调动学生的学习积极性,激发学生的学习兴趣,提高教学效果。

1)采用灵活多样的教学方式 在课堂教学中,采用问题授课法、引导式、讨论式等不同的互动式教学方式,使学生在思考中学习,在学习中思考,把教师的讲授与学生的积极思维紧密结合起来。

2)积极采用启发式、提问式、讨论式教学方法。

3)多媒体教学,充分利用现代教育技术,将多媒体教学与传统的板书教学方式有机的结合起来。

4)理论与实验的结合。

3. 教学手段

教学手段上应多样化。结合传统教学手段,充分合理地运用多媒体等现代化手段辅助教学。通过制作大量的幻灯片、教学录像片和多媒体教学软件,将使枯燥的、复杂的、抽象的内容形象化和动态演示,使学生更易理解和接受,教学效果将会显著改善。充分使用网络,使学生大大开阔视野,师生通过网络平台进行答疑和讨论,增进了师生之间以及学生之间的联系和交流。

(二)习题课

习题课是大学工科教学中,培养学生能力的一个重要环节。教师在讲授一段时期的课程之后,就会安排开设一堂以讲解习题为主要内容的习题课。一般包括:整理前阶段课程的知识要点,分析作业题中的错误及讲解习题。

在习题课上,通过典型实例的分析,会帮助学生正确地运用基本理论解决实际问题,掌握解题思路、方法和步骤,培养学生分析问题解决问题的能力;通过实际练习,会使学生发现问题,并及时解决问题,更深入地理解和巩固基本理论;通过引导学生做好阶段小结,将帮助学生将所学的知识系统化。因此,习题课对培养学生独立分析和解决问题的能力起到非常重要的作用。

(三)实践课

实践教学是分析化学课程教学的重要组成部分。分析化学是一门实践性很强的课程,因此,分析化学课程教学的实践项目的设置,侧重于对学生解决实际分析测定能力的培养,分析化学实验技术是化学、化学工程与工艺、材料化学与环境工程等专业重要的实践性教学环节,是学生获得实践性知识、强化分析测定技能的重要途径。包括认识实习、分析化学实验两部分,其中分析化学实验为独立开课实验,认识实习参考学时一周,涵盖知识单元1-11。课程认识实习的学习目标:

1. 通过实习,让学生学习对样品进行前处理的实验操作技能,深入了解和掌握分析化学中分析试样的采样与分析方法、误差分析、数据处理等方法与技能。

2. 通过实习使学生能够系统地巩固所学理论知识掌握有关样品的采集、处理、分析、数据处理及质量控制等基本知识和技能培养学生的动手能力提高学生分析和解决问题的能。

分析化学实验是化学、化学工程与工艺、材料化学与环境工程等专业重要的专业基础课,

1. 通过实习,对分析化学实验室的工作和分析工作的一般程序有深刻的了解。

2. 理论联系实际,巩固和深入理解已学的理论知识,增强对分析测定工作的感性认

识。

3. 通过亲身参加分析化学实践,培养分析问题和解决问题的独立工作能力,为将来

参加工作打下基础。

4. 与实习单位技术人员密切接触,学习他们的优秀品质和工作经验,培养良好的职业道德和爱岗敬业的思想品质,树立严谨的工作作风和实事求是的科学精神。

(四)课外作业

课外作业是引导学生自主学习、检查教学效果,拓宽学生知识面的重要环节。尽量精选一些既能巩固所学知识,又贴近化工实际生产的习题,以培养学生分析和解决问题的能力。可使用教材上的习题,也可布置实习报告、工程案例分析、课程设计等内容作为课外作业。

(五)自主学习

分析化学课程教学过程中要适当布置学生自学的内容。给学生提供相关的参考书,并利用网络提供更丰富的教学资源,给学生提供课外学习的指导,帮助学生进行自学、复习和个性化学习,提高学生的自学能力和独立获取知识的能力。

(六)课外指导

课外指导主要是切实做好课后对学生面对面的交流、辅导和答疑,一般来说,讲授1个知识单元答疑1-2次。时间可安排在学生自习时间,解答学生本章学习存在的问题,如有普遍性问题可集体辅导。可以通过网上在线答疑、邮箱或面对面辅导等方式,解答学生本学习中存在的问题,如有普遍性问题可采取集体辅导。辅导答疑时间原则上不低于总课时量的1/6

六、课程考核

考核是引导学生学习、检查教学效果、保证教学质量的重要环节,也是体现课程要求规范的重要标志。根据分析化学课程内容建立多元化的课程教学考核方法。学习成绩评定应注重科学性、合理性、公平性。注重把学生的学习态度(主要通过考勤,课堂表现)、平时成绩(作业、小论文等)、期末成绩等结合起来。实行过程性评价和终结性评价相结合的方式。课堂教学学生出勤和平时作业约占期末总评成绩的1020%,期末闭卷考试约占9080%

七、参考文献

[1] 教育部高等学校化学类专业教学指导分委员会. 高等学校化学类专业指导性专业规范. 高等教育出版社. 2011.10.

[2] 武汉大学.分析化学.6. 北京:高等教育出版社, 2016.


附录1 分析化学课程知识体系描述

知识领域

知识单元1:概论(核心)

知识单元2:分析试样的采集与制备(选修)

知识单元3:误差与分析数据处理(核心)

知识单元4:分析化学中的质量保证与质量控制(选修)

知识单元5分析化学中常用的分离方法(核心)

知识领域

知识单元6酸碱滴定法(核心)

知识单元7络合滴定法(核心)

知识单元8氧化还原滴定法(核心)

知识单元9沉淀滴定法和滴定分析小结(核心)

知识领域

知识单元10:重量分析法(核心)

知识领域

知识单元11:吸光光度法(核心)


知识领域

知识单元1:概论(核心)

参考学时:2学时

学习目标:

1. 掌握分析化学定义、任务及分类。

2. 理解分析化学基本内容;与其他学科及专业的作用。

3. 了解分析化学的发展趋势。

4. 掌握滴定分析法的过程和特点;掌握用反应式中的系数比的关系,解决滴定分析中的有关量值计算;标准溶液的配制及其浓度表示。

知识点:

1. 分析化学的定义、任务与作用

2. 分析方法的分类与选择

3. 分析化学发展趋势

4. 分析化学过程及分析结果的表示

5. 滴定分析法概述

1)滴定分析法的过程和方法特点 滴定分析法的过程;滴定分析法的特点; 滴定分析法的分类和对滴定反应的要求。

2)标准溶液浓度的表示方法 物质的量浓度;滴定度。

3)标准溶液和基准物质 标准溶液浓度大小选择的依据;基准物质应具备的条件; 配制标准溶液的方法。

4)滴定分析的计算 滴定分析计算的依据;滴定分析计算实例。


知识单元2:分析试样的采集与制备(选修)

参考学时:1学时

学习目标:

1. 掌握定量分析的过程;试样的采集与制备方法。

2. 了解试样的分解方法及选择。

3. 了解样品的前处理方法。

知识点:

1. 定量分析的一般程序(1)定量分析的过程;(2)试样的采取和制备;(3)试样的分解;(4)分离和测定;(5)计算分析结果。

2. 定量分析结果的表示

3. 滴定前的预处理


知识单元3:误差与分析数据处理(核心)

参考学时:4学时

学习目标:

1. 掌握误差、偏差、准确度、精密度的概念及关系。

2. 了解误差的意义和误差的表示方法。

3. 了解定量分析处理的一般规则。

4. 掌握有效数字表示法和运算规则。

知识点:

1. 分析化学中的误差

1)误差及其产生的原因 系统误差;随机误差;过失误差。

2)误差和偏差的表示方法  准确度与误差;精密度与偏差;准确度与精密度的关系。

2. 有效数字及其运算规则 1)有效数字的位数和意义;(2)数字修约规则;(3)有效数字的运算规则;(4)有效数字运算规则在分析化学中的应用。

3. 随机误差的正态分布 1)频率分布;(2)正态分布;(3)标准正态分布;(4)随机误差的区间概率。

4. 分析化学中的数据处理 1)置信度与置信区间;(2)可疑测定值的取舍;(3)显著性检验。

5. 提高测定结果准确度的方法 1)选择适当的分析方法;(2)减小测量的相对误差;(3)检验和消除系统误差;(4)适当增加平行测定次数,减小随机误差;(5)正确表示分析结果。


知识单元4:分析化学中的质量保证与质量控制(选修)

参考学时:2学时

学习目标:

1. 了解实验室质量控制、标准分析方法、标准物质在分析化学中重要基础地位。

2. 了解分析全过程的质量保证与质量控制。

3. 了解实验室认可、计量认证及审查认可。

知识点:

1. 质量保证与质量控制概述

1)分析结果的可靠性:代表性、准确性、精密性、可比性、完整性。

2)分析方法的可靠性:灵敏度、检出限、空白值、测定限、最佳测定范围、校准曲线、加标回收率、干扰实验。

3)质量保证的工作内容。

2. 分析全过程的质量保证与质量控制

1)分析前的质量保证与质量控制;(2)分析中的质量保证与质量控制;(3)分析后的质量保证与质量控制;(4)质量控制的标准化操作程序;(5)实验室质量保证体系。

3. 标准方法与标准物质

1)标准分类与标准化;(2)分析方法标准;(3)标准物质与标准试样。

4. 不确定性和溯源性  

5. 实验室认可、计量认证及审查认可

1)实验室认可;(2)计量认证;(3)审查认可。


知识单元5分析化学中常用的分离方法(核心)

参考学时:2学时

学习目标:

了解沉淀分离法、溶剂萃取分离法、离子交换分离法、液相色谱分离法的原理与应用

知识点:

1. 概述

2. 萃取分离法

3. 离子交换分离法

4. 液相色谱分离法

5. 其它新型分离富集方法简介


知识领域

知识单元6酸碱滴定法(核心)

参考学时:10学时

学习目标:

1. 进一步了解酸碱质子理论,掌握以分布系数和质子条件处理酸碱平衡的方法。

2. 掌握酸碱平衡体系中酸碱度的计算及近似公式与最简式的使用条件。

3. 掌握几种常用缓冲溶液的配制方法。了解缓冲范围和缓冲容量的概念。

4. 理解酸碱指示剂的变色原理、变色范围。

5. 理解酸碱滴定过程中氢离子浓度的变化规律(滴定曲线),掌握选择指示剂的方法。

6. 掌握酸碱准确滴定和分步滴定的判断。

7. 掌握酸碱滴定分析结果的有关计算。

知识点:

1. 酸碱质子理论

1)酸碱的定义和共轭酸对;(2)酸碱反应;(3)酸碱的强度与溶剂的关系;(4)溶剂的质子自递反应和溶剂的分类;(5)溶剂的拉平效应和区分效应。

2. 酸度对弱酸(碱)平衡体系中各型体分布的影响

1)分析浓度和平衡体系的处理方法;(2)不同PH值溶液中酸碱存在型体的分布。

3. 酸碱平衡溶液中酸碱度的计算

1)水溶液中酸碱平衡体系的处理方法:物料等衡式、电荷等衡式、质子等衡式;(2)强酸、强碱溶液酸碱度的计算;(3)一元弱酸() 溶液酸()度的计算; (4)多元酸碱溶液酸碱度的计算;(5)两种酸相混合后溶液酸度的计算;(6)两性物质溶液酸度的计算。

4. 酸碱缓冲溶液

1)弱酸及其共轭碱溶液PH值的计算;(2)标准缓冲溶液pH值及活度的计算。

5. 酸喊指示剂

1)作用原理;(2)变色原理、变色范围及影响因素;(3)混合指示剂。

6. 滴定曲线与指示剂的选择

1)酸碱滴定反应的完全程度;(2)酸碱滴定过程PH值的计算; (3)酸碱滴定曲线的绘制;(4)酸酸滴定的PH值突跃范围及影响因素 ;(5)准确滴定的条件;(6)指示剂的选择。

7. 终点误差的计算

8. 酸碱滴定法的应用和计算示例

1)混合碱分析:氯化钡法、双指示剂法;(2)铵盐中含氮量的测定。


知识单元7络合滴定法(核心)

参考学时:8学时

学习目标:

1. 了解EDTA及其与金属离子络合的特点。

2. 理解络合平衡体系中形成常数和解离常数,逐级形成常数和逐级解离常数,累积形成常数,总形成常数和总解离常数的意义。

3. 掌握络合平衡中有关各型体的浓度的计算方法。

4. 理解副反应对络合平衡的影响,掌握表观形成常数的有关计算。

5. 理解EDTA滴定过程中金属离子浓度的变化规律及化学计量点的PMSP的计算,影响滴定突跃大小的因素。

6. 金属指示剂的作用原理及选择原则,熟悉常用金属指示剂。

7. 掌握准确滴定的条件和滴定结果的计算。

8. 络合滴定酸度的选择及最高酸度和最低酸度的计算。

9. 混合离子分步滴定的判据。

知识点:

1. 络合滴定法概述

1)络合滴定法;(2)络合滴定中重要的氨羧络合剂;(3)乙二胺四乙酸的性质及其络合物。

2. 影响络合平衡的主要因素

1)络合物的平衡常数;(2)络合平衡体系中有关各型体浓度的计算;(3)副反应和副反应系数;(4)条件稳定常数。

3. 络合滴定指示剂

1)作用原理;(2)金属离子指示剂的选择;(3)指示剂的封闭与僵化。

4. 络合滴定法原理(1)滴定曲线的绘制;(2)络合反应的完全程度和滴定误差。

5. 络合滴定中酸度的控制

1)络合滴定所允许的最低 PH 值和最高 PH 值;(2)酸效应曲线。

6. 提高络合滴定选择性的方法

7. 络合滴定的方式及其应用习题课

1)络合掩蔽;(2)沉淀掩蔽;(3)氧化还原掩蔽;(4)改用其它滴定剂。


知识单元8氧化还原滴定法(核心)

参考学时:6学时

学习目标:

1. 进一步理解氧化还原反应的实质。理解标准电极电位及条件电极电位的联系与区别。

2. 了解影响氧化还原反应进行方向的各种因素,掌握反应条件对氧化还原反应进行程度的影响。

3. 理解氧化还原滴定过程中电极电位和离子浓度的变化规律,掌握选择指示剂的依据。

4. 掌握氧化还原滴定方法的原理和操作方法。

5. 掌握用物质的量浓度计算氧化还原滴定分析结果的方法。

知识点:

1. 方法特点和分类

2. 氧化还原平衡

1)条件电位及其影响因素 ;(2)氧化还原反应的次序和反应进行的程度;

3)影响氧化还原反应速度的因素 浓度的影响;温度的影响;催化剂对反应速度的影响。

3. 氧化还原滴定原理

1)氧化还原滴定曲线的绘制;(2)化学计量点的计算、影响突跃的因素;(3)氧化还原滴定中的指示剂:指示剂的类型、变色原理及常用指示剂;(4)氧化还原滴定误差。  

4. 氧化还原滴定的预处理  

5. 常用的氧化还原滴定方法

1)高锰酸钾法;(2)重铬酸钾法;(3)碘量法;(4)其它氧化还原滴定法:溴酸钾法、铈量法。


知识单元9沉淀滴定法和滴定分析小结(核心)

参考学时:2学时

学习目标:

掌握莫尔法、佛尔哈德法、法扬斯法的测定原理,指示剂,滴定剂,滴定的酸度条件,指示剂的用量,测定对象。

知识点:

1. 沉淀滴定法概述

1)确定终点的方法:莫尔法:滴定原理、滴定条件、应用范围 佛尔哈德法:滴定原理、滴定条件、应用范围 法扬斯法:滴定原理、滴定条件、应用范围

2)沉淀滴定法应用示例。  

2. 滴定分析小结

1)四种滴定方法的共同之处;(2)四种滴定方法的不同之处;(3)滴定曲线。


知识领域

知识单元10:重量分析法(核心)

参考学时:5学时

学习目标:

1. 了解、掌握重量分析法对沉淀形式、称量形式的要求;

2. 了解沉淀形成机理和过程。

3. 掌握影响沉淀溶解度的因素。影响沉淀纯度的因素,提高纯度的措施。

2. 掌握晶型沉淀和非晶型沉淀的生成条件的控制。

3. 掌握重量分析结果计算;换算因数。

知识点:

1. 重量分析法的特点和分类

2. 重量分析对沉淀的要求

3. 沉淀的溶解度及其影响因素(1)沉淀的溶解度;(2)影响沉淀溶解度的因素

4. 沉淀的形成(1)沉淀的形成过程;(2)沉淀条件对沉淀类型的影响

5. 影响沉淀纯度的因素(1)影响沉淀纯度的因素;(2)提高沉淀纯度的措施

6. 沉淀条件的选择(1)晶形沉淀的沉淀条件;(2)无定形沉淀的条件;(3)均匀沉淀法

7. 机沉淀剂(1)有机沉淀剂的特点;(2)有机沉淀剂的分类


知识领域

知识单元11:吸光光度法(核心)

参考学时:5学时

学习目标:

1. 掌握分光光度法的基本原理与应用。

2. 了解可见分光光度计的主要部件及功能。

3. 了解选择显色剂的原则及其影响因素。

4. 熟悉多组分样品的定量方法。

5. 掌握Lambert—Beer定律及其应用。

知识点:

1. 光的性质和物质对光的吸收

2. 光吸收基本定律 1)朗伯-比耳定律;(2)各种吸光系数的物理意义及其相互关系

3. 分光光度计的构造

4. 显色反应和显色剂 1)显色反应和显色剂;(2)显色反应条择;(3)三元络合物

5. 光度测量误差及测量条件的选择

1)偏离朗伯-比耳定律的因素;(2)光度量误差;(3)测量条件的选择

6. 分光光度法的应用

1)多组分的同时测定;(2)示差吸光光度法;(3)弱酸和弱碱离解常数的测定;(4)络合物组分的测定

附录2 分析化学课程描述

课程基本信息

程名称

课程类别

开课对象

开课时间

总学时

学分

分析化学

专业基础课

化学工程与工艺等专业

学期

32学时

2学分

课程简介

分析化学课程是化学化工类及相近专业必修的一门重要的技术基础课,在化工专业人才培养中起到十分重要的作用。这门课程是综合运用数学、物理、化学等基础知识,分析和解决化工生产中单元操作问题的工程学科,担负着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用。本课程强调理论和实际相结合,因此具有极强的工程性和应用性。通过对本课程知识的系统学习,将使学生获得常见化工单元操作过程及设备的基础知识、基本理论和基本计算能力,并受到必要的基本操作技能训练。培养学生的工程技术观点,提高他们理论联系实际,运用所学知识分析和解决工程实际问题的能力。

前导课程

无机化学、有机化学、高等数学。

课程提纲

1)概论

2)分析试样的采集与制备

3)误差与分析数据处理

4)分析化学中的质量保证与质量控制

5分析化学中常用的分离方法

6酸碱滴定法

7络合滴定法

8氧化还原滴定法

9沉淀滴定法和滴定分析小结

10)重量分析法

11)吸光光度法

说明:适用于化学、化学工程与工艺、材料化学、环境工程等专业所有方向,必修课程。



《分析化学实验》B课程教学规范


一、课程在人才培养中的地位和作用

《分析化学实验》B是化学化工学院化学工程与工艺专业、材料化学专业、环境工程专业的专业基础课,它是化学学科一个重要分支,是研究物质化学组成、含量、结构的分析方法及有关理论的一门学科。它的任务是鉴定物质的化学结构和化学成分以及测定有关成分的含量。分析化学可分为定性分析和定量分析两个部分。定性分析的任务是鉴定物质由哪些元素或离子所组成,对于有机物质还需要确定其官能团及分子结构;定量分析的任务是测定物质各组成部分的含量。

分析化学实验是研究物质及其变化规律的重要方法之一,它在涉及化学现象的各个学科中都发挥着重要的作用,如矿物学、地学、生理学、医学、农学、物理学、生物学、环境科学、能源科学等。分析化学实验在工农业生产、国防建设和科技发展中起着广泛的作用,如在农业生产方面,对于土壤成分及性质的测定,化肥、农药的分析,作物生长过程的研究等,都要用到分析学。在工业生产方面,它有工业眼睛之称。从资源的勘探、矿山的开发、原料的选择、工艺流程的控制、新产品试制、成品检验、三废处理及利用等都必须以分析结果为重要依据。在国防建设方面,对于武器装备的生产和研制、敌特及犯罪活动的侦破,也经常需要分析化学实验的紧密配合。在科学技术方面,分析化学实验的作用已远远超出了化学领域,它在生命科学、材料科学、能源科学、环境科学、生物学等方面起着不可替代的作用,如病理诊断的化验、药品规格的检测、环境的监控等都需要分析化学的配合。总之,分析化学实验在解决各种理论和实际问题上起着巨大的作用,在我国现代化建设中有着广泛的应用。
   分析化学实验B同时在分析化学学科中也起着非常重要的作用。分析化学学科是一门实践性很强的学科,是一门以实验为基础的科学。在学习过程中一定要理论联系实际;加强实践环节的训练。通过本课程的学习,要求学生不但要学好分析化学的基础理论,还应熟悉和掌握分析化学的基本技能。培养严格、认真、实事求是的工作态度,培养从事科学实验的正确思路和方法,树立准确的的概念,提高分析和解决实际问题的能力,为学习后续课程打下坚实的基础。

二、课程教学目标

分析化学实验B课程的教学目标主要是使学生通过本课程的学习,掌握常量组分的定量分析的基本知识、基本理论和基本方法,掌握分析测定中的误差来源、表征及实验数据的统计处理。了解常用的分离方法、吸光度法的原理及应用;培养严格、认真、实事求是的工作态度,培养从事科学实验的正确思路和方法,树立准确的的概念,提高分析和解决实际问题的能力;树立正确的专业发展观念、科学观、人生观、价值观、学术道德观等综合素质,培养团队精神,为学生学习后续专业课程和将来从事走向社会从事实际工作打好基础。

(一)知识目标

分析化学实验课程的知识单元的学习目标分为掌握、理解、了解三个层次。

1)掌握:对知识内容透彻理解、牢固掌握并能熟练应用。

2)理解:对知识内容理解并能掌握,会用它们分析、解决相关简单问题。

3)了解:对知识内容进行初步了解,一般不要求应用。

通过本课程的学习,要求学生掌握常量组分的定量分析的基本知识、基本理论和基本方法,掌握分析测定中的误差来源、表征及实验数据的统计处理,掌握容量分析、重量分析的实验方法及步骤。理解常用的分离方法、吸光度法的原理及应用;了解实验过程辅助设施的使用和维护。

(二)能力目标

分析化学实验B课程的学习,以学生综合素质与能力的培养为目标,培养学生物理化学实验的基本能力,并且为学生能够综合运用和发展化学相关专业的实际能力、提高综合素质、获得全面发展奠定基础。具体的能力目标包括以下几个方面:

(1)掌握分析化学实验的基本方法和技能,通过实验手段掌握重要的分析化学实验技能及相关实验仪器的使用能力。

(2)掌握实验数据的处理及实验结果的分析和归纳方法,从而加深对分析化学基本理论和概念的理解,增强解决实际问题的能力。

(3)锻炼学生观察现象、正确记录数据和处理数据,分析实验结果的能力,从而培养学生严肃认真、实事求是的科学态度和作风。

(4)培养应用所学知识技能独立解决问题能力以及一定的创造性思维能力

(三)素质目标

通过分析化学实验B课程的学习,培养学生严谨求实的科学态度和刻苦钻研的学习作风,并且具有良好的社会责任感和职业道德。通过对学生进行实验工作的综合训练,使之具有基本的科研素质,培养其严谨的、实事求是的工作作风和科学态度。通过本课程的学习,可以培养学生的动手能力、观察能力、查阅文献的能力、思维创新能力、表达能力和归纳处理、分析实验数据及撰写科学报告的能力,从而培养学生求真求实,具有独立工作的本领和初步的科研能力,并能培养学生的创新精神、团队意识,提高学生的综合科研素质。

三、课程知识体系描述

知识体系由知识领域、知识单元和知识点三个层次组成。一个知识领域可以分解成若干个知识单元,一个知识单元又包括若干个知识点。

分析化学实验B的知识领域的体系结构分为容量分析法、重量分析法二个知识领域。每个知识领域都包含若干知识单元(即选取的若干分析实验项目),每个知识单元都有其相应的知识点(即每个分析化学实验项目的实验要求、重点、难点等)。

每个知识领域所要达到的教学目标和包含的知识单元如下:

知识领域

这一知识领域是利用酸碱平衡、配位平衡、氧化还原平衡、沉淀平衡理论建立起来的滴定分析方法。

本知识领域包含的知识单元(即选取的与本知识领域相关的分析化学实验项目)主要有:

1)滴定分析基本操作练习;(2氢氧化钠、盐酸溶液的配制和标定;3食醋中总酸度的测定;4燃料油酸值的测定;5混合碱中NaOHNa2CO3含量的测定;6硫酸铵肥料中含氮量的测定(甲醛法);7工业用水总硬度的测定;8铅铋合金中铋和铅的连续配位滴定;9胃舒平药片中铝和镁的测定;10配位置换滴定法测定铜合金中铜的含量;11过氧化氢含量的测定;12重铬酸钾法测定铁矿石中铁的含量(无汞定铁法);13碘量法测定铜合金中铜的含量;14天然水中溶解氧的测定;15工业污水(或生活废水)化学需氧量的测定;16葡萄糖含量的测定(碘量法);17工业苯酚纯度的测定;18氯化物中氯含量的测定。

每次根据教学需要,从上述知识单元中选取部分实验项目实施。

知识领域

这一部分主要根据化学反应前后物质质量的增加或减少测量被测组分含量。

本知识领域包含的知识单元(即选取的与本知识领域相关的物化实验项目)主要有:

1)白云石中钙的测定;(2)可溶性硫酸盐中硫含量的测定;(3)可溶性钡盐中钡含量的测定。

根据教学需要及实验室实际情况,从上述知识单元中选取部分实验项目实施。

上述知识领域所涵盖的每个知识单元的知识点描述详见附录。

四、课程描述

(一)分析化学实验B课程描述

前导课程:无机化学、无机实验、分析化学、有机化学、有机实验

参考学时:32

参考学分:1

教材:孙建之等主编,《分析化学实验》,化学工业出版社

课程目标:

主要培养的实验素养:严谨的科学态度、细致的工作作风、实事求是的数据报告;良好的实验习惯(准备充分、操作规范,记录简明,台面整洁、实验有序,良好的环保和公德意识);团结协作精神;认真观察实验现象、科学分析实验数据;强烈的求知欲望。

着重培养的实验能力:能力主要是指以下几个方面:动手能力、理论联系实际的能力、统筹思维能力、创新能力、独立分析解决实际问题的能力、查阅手册资料并运用其数据资料的能力以及归纳总结(实验报告)的能力等。

教学课时与安排:

分析化学实验包括7

实验1设计实验,每个实验为4学时,共计32学时,教学一般安排在第二学期进行。

(二)分析化学实验B课程的课程体系结构

主要包括三个部分:分析化学实验基础知识讲、基础实验、设计实验

第一部分:分析化学实验基础知识讲

1. 分析化学实验基本目的要求;2. 分析化学实验室规则;3. 实验室安全知识及事故应急处理;4.实验用水的规格、制备及检验方法;5. 玻璃仪器的洗涤与干燥;6. 分析化学实验常用仪器使用方法

第二部分:基础实验

基础实验教学的基本内容与要求

1)掌握主要的分析化学实验技能,包括: 玻璃量器及常用器皿的洗涤方法; 玻璃量器的校准; 精确称量;常量分析中各类标准溶液的配制与标定;样品的溶解及预处理; 指示剂的选择及滴定终点的控制; 纯净沉淀的制备及过滤、洗涤、干燥; 查阅分析化学手册及有关资料。

2)掌握分析化学实验主要仪器的使用和校正,主要包括:电子分析天平、滴定管、移液管、容量瓶、pH计等。

3)掌握容量分析法测定相关物质含量的原理及方法。包括酸碱含量测定、金属离子含量测定、卤素含量测定,银离子含量的测定、氧化还原性物质含量的测定等。

4)掌握以沉淀反应基础的重量分析法测定物质含量的实验原理及方法,比如钙含量测定、钡含量的测定、硫含量的测定等。

5)掌握吸光光度法对微量组分含量进行测定的原理及方法。比如铁含量的测定、磷含量的测定、镍含量的测定等

6)掌握实验数据的处理及实验结果的分析和归纳方法。

基础实验参考实验项目

1)滴定分析基本操作练习;(2氢氧化钠、盐酸溶液的配制和标定;3食醋中总酸度的测定;4燃料油酸值的测定;5混合碱中NaOHNa2CO3含量的测定;6硫酸铵肥料中含氮量的测定(甲醛法);7工业用水总硬度的测定;8铅铋合金中铋和铅的连续配位滴定;9胃舒平药片中铝和镁的测定;10配位置换滴定法测定铜合金中铜的含量;11过氧化氢含量的测定;12重铬酸钾法测定铁矿石中铁的含量(无汞定铁法);13碘量法测定铜合金中铜的含量;14天然水中溶解氧的测定;15工业污水(或生活废水)化学需氧量的测定;16葡萄糖含量的测定(碘量法);17工业苯酚纯度的测定;18氯化物中氯含量的测定;19)白云石中钙的测定;(20)可溶性硫酸盐中硫含量的测定;(21)可溶性钡盐中钡含量的测定;(22)钢铁中镍含量的测定;(23)邻二氮菲分光光度法测定铁;(24)磷钼酸铵分光光度法测磷;(25)分析天平的校准及使用。

第三部分:设计实验

1. 设计实验教学目的

通过基础实验部分,学生基本掌握了分析化学实验的基本方法和技能,在设计实验部分,要求学生能够根据所学原理,结合教师提供或学生自拟的实验题目,设计实验方案,并选择和使用仪器,实施实验方案,正确记录数据和处理数据,分析实验结果。从而提高学生综合运用各种物理、化学知识解决实际化学问题的能力。

2. 设计实验教学要求

首先由教师提供若干实验题目,或者由学生自拟实验题目,学生自己设计实验方案,包括仪器选择、药品配置、实验步骤、数据处理方法等,然后经过同学集体论证和教师审核,确定最终实验方案,进行实施,并处理实验数据,分析实验结果并提出改进意见。

五、课程主要教学方式

(一)课程教学环节

本课程由实验技术讲座和学生实验两个教学环节组成。

实验技术讲座主要介绍分析化学实验室规则、分析化学实验的目的要求、分析化学实验基础知识、实验室安全知识及事故应急处理、误差分析和数据处理方法、各实验项目的原理目的要求等

学生实验要求学生完成不少于七个验证性实验,两个综合性实验、两个设计研究性实验。包括基本实验技能、容量分析、重量分析、分光度分析部分有代表性的实验,通过实验使学生学会根据物质特性及实际条件选择最佳测定方法;同时使学生实验技能及科学素养得到全面提高。

(二)课程教学手段

学生实验和教师讲座相结合。教师讲解与自学相结合、全班讲授与个别辅导相结合。尽量运用现代教学手段和方法,充分发挥学生的主观能动性。结合实验室的建设,不断改革教学内容和方法。目标是使大多数实验大部分实验用计算机控制、采集和处理数据、分析结果,让学生的主要精力从用于实验操作上转移到用于设计实验上。

(三)各个教学环节规范

1. 备课:教师要熟悉每个实验的目的、原理、仪器、药品、实验步骤、注意事项、可能出现的问题。对讲座部分,要求教师在把握教学内容的科学性、系统性的前提下,突出重点、难点,并体现其先进性。

2. 课前预习及实验准备:无论实验还是讲座内容都要求学生课前预习。实验部分要求学生写好预习报告。预习报告经教师审查后方可进行实验。每个实验前,教师要准备好实验所需试剂、调试实验所需仪器,做到每个学生实验都可以顺利实施。

3. 课堂教学:实验课教师除分实验讲解外,还要对实验组进行辅导。随时解决学生实验中出现的问题。学生必须严格遵守实验室规则,严格按实验步骤进行,及时、准确记录数据,合格者方可结束实验,否则必须重做。做完后要整理好仪器。

讲座内容:教师要根据具体情况,做到边讲边演示。学生要积极提出疑问,做到教与学有机结合。

4. 作业:每个实验完成的第二周交实验报告,内容包括目的、原理、仪器装置图、操作步骤、数据记录、数据处理、结果分析与讨论。

教师要及时批阅报告、评定成绩。

5. 成绩考核:平时考核与期末考试相结合。平时考核是对每个实验进行考核,分预习、实验操作、数据记录、数据处理、结果分析、误差讨论与实验报告书写等。

6. 教学纪律要求:教师要求严格按本规范和教学规范进行教学。上课不得迟到、早退。学生必须严格按本规范和教学规范的要求进行学习,严格遵守课堂纪律和实验室规则。

7. 学生实验规则:

1)学生进入实验室必须穿实验服,不得穿拖鞋、室内禁止大声喧哗、到处走动、严禁在实验室内吃饭、吸烟。

2)实验前一定要预习实验内容,写好预习实验报告,做好实验准备工作,检查所需实验仪器、药品是否齐全。

3)实验时要集中精神,认真操作,仔细观察,积极思考,如实记录。

4)爱护国家财物,小心使用仪器和设备,防火防爆。注意节约用水、电和燃料。每人应取用自己仪器,不动用他人的仪器,公用仪器和临时供用仪器,用毕后应送回原处。损坏仪器必须及时登记。

5)实验台上的仪器排放整齐,保持台面清洁,火柴梗、废纸、碎玻璃等放入垃圾桶,不准倒入水槽,废液一定倒入废液缸。

6)按规定取放药品,取好药品后及时盖上原瓶盖,取用液体的滴管不可混用。

7)使用精密仪器时,必须按照规定操作,发现故障,立即报告老师。

8)实验后,应将仪器洗净整齐放好,实验台擦净,关好水龙头、电源。

9)实验后,学生轮流负责打扫、整理实验室。

10)发生意外事故时,保持镇静,遇有烧伤、烫伤、割伤应报告及时急救和治疗。

六、课程考核

(一)课程考试基本要求

分析化学实验作为化学实验科学的重要分支,是化学类专业学生必修的一门独立的基础实验课程。这门课的考试基本要求是学生能够初步掌握分析学实验方法,学会主要的分析化学实验技术,掌握实验数据的处理及实验结果的分析与处理方法,从而使学生对分析化学实验课程中基本理论加深理解,提高他们运作这些基本理论解决实际化学问题的能力。

(二)考试方法

采取平时表现、期末笔试相结合。

1. 实验预习和实验报告的要求、考核方式、评分标准

1)实验预习:学生应对拟进行的实验做出预习,并写出预习报告。预习报告应包含实验目的、原理及实验的主要测量内容。每次实验前,任课教师将就该实验有关的问题进行提问,以检查学生的预习情况。设计实验还要求学生通过查阅文献、自学及与教师讨论,写出有关实验的设计思路。

2)实验报告:原始实验数据应记录规范、完整,实验结束后交任课教师审核。实验报告于课后撰写,使用统一的实验报告纸和标准作图方格纸(或计算机处理、打印和作图)。除预习报告已有内容外,应对取得的实验数据进行分析、处理和计算,得出结果,并对实验过程中的体会及实验结果进行讨论。

3)考核方式:根据每次实验的预习、现场操作、测定结果及实验报告等情况给予单独评分,总评分取各实验成绩的平均值。

4)评分标准:学生必须完成按照教学规范配定的各项实验。无故未能完成实验任务的,该实验成绩不及格。学生需在规定时间内,上交实验报告。无故未交实验报告的,该实验成绩不及格。

各实验项目均按照百分制分别打分,总成绩按全部实验成绩的平均分计算。具体评分标准如下:

1)实验预习部分20%

有预习报告,能回答任课教师的课前提问。

2)实验部分30%

实验过程中能主动实践,规范操作,仔细观察,认真记录。发现问题能及时与任课教师沟通或自行解决。原始实验数据记录完整规范,不弄虚作假。实验结束后数据经任课教师审核,并清理实验区域。

3)出勤情况10%

4)实验报告部分40%

实验报告书写整洁,作图规范,不增减、删改原始实验数据,数据处理合理准确。能根据自己的实验心得对所做实验进行各种讨论和误差分析,提出合理化建议。

5)其它加分项目

积极参加实验室的公益劳动,及时发现实验隐患或帮助同学等。

2. 期末理论笔试

试题类型分为填空题、判断题、选择题、简答题、论述计算题等。

3. 不同性质考试内容所占比重

平时成绩(实验预习、实验操作、实验报告、出勤情况)占40%。期末考核占60%

七、说明

在保证教学规范基本要求的前提下,可根据具体情况,对教学内容、实验项目、学生分配等做适当调整。

八、参考文献

教育部高等学校环境工程专业教学指导分委员会,高等学校环境工程专业指导性专业规范,高等教育出版社,2005.02.

附录 分析化学实验B课程知识体系描述

知识领域

知识单元1分析天平校正及使用

知识点:1掌握电子分析天平的构造和使用方法;2.学会电子天平灵敏度的修正;3.学会直接法、差减法、指定重量称量法等操作方法。

知识单元2滴定分析基本操作及基本操作练习

知识点:1.掌握常见容量仪器使用与操作;2.了解并掌握滴定管、移液管、容量瓶的校准方法。

知识单元3混合碱中各组分含量的测定

知识点:1.了解测定混合碱含量的原理和方法;2.掌握双指示剂法测定混合碱含量的操作技术;3.进一步熟练掌握容量瓶和移液管的使用;4.学习盐酸溶液的配制方法;5.学习用无水Na2CO3作基准物标定HCl溶液。

知识单元4EDTA标准溶液的配制和标定及水的硬度的测定

知识点:1.学习EDTA二钠盐标准溶液的配制方法;2.练习用纯CaCO3作为基准物质来标定EDTA标准溶液;3.熟悉铬黑T、钙指示剂的使用及其终点变化;4.熟悉钙指示剂的使用及其终点变化;5.应用EDTA测定水中的钙硬度和钙镁总硬度。

知识单元5高锰酸钾标准溶液的配制和标定及过氧化氢含量的测定

知识点:1.了解高锰酸钾标准溶液的配制方法和保存条件;2.掌握采用Na2C2O4作基准物标定高锰酸钾标准溶液的方法;3.掌握过氧化氢含量的测定方法。

知识单元6溶性氧化物中氯含量的测定

知识点:1.掌握可溶性氯化物中氯的测定的原理;2.掌握硝酸银的标定和莫尔法的测定条件;3.掌握沉淀指示剂的使用。

知识领域

知识单元7:氯化钡中钡含量的测定

知识点:1.学习重量分析方法;2.掌握重量分析方法测钡的原理和方法。

知识领域设计实验

知识单元8:鸡蛋壳中钙含量的测定、铝合金中铝含量的测定、水果或药物中Vc含量的测定、食醋中醋酸含量测定等(选做)

知识点:1.培养学生查阅有关图书资料的能力;2.培养学生运用所学理论知识、有关参考资料和已掌握的操作技能,对实际试样设计出可行的实验方案;3.通过实物分析,考核学生的基本操作;4.培养分析问题和解决问题的能力;5.通过设计实验,提高学生思考水平和独立完成实验的能力;6.通过本实验,使学生进一步体会到,环境保护及充分利用资源的重要性。


《物理化学》B课程教学规范

一、课程在人才培养中的地位及作用

物理化学是物理学与化学最早相互交叉渗透的一门学科,是化学、化工、材料、环境和生物等学科的理论基础,物理化学B课程对培养学生创新能力,提高科学素质有极其重要的作用,在人才培养中有极其重要的地位。学好物理化学,才能从本质上理解化学运动,从理论上解释化学现象,才能更系统、更深刻地掌握化学规律。另一方面,学习物理化学,能帮助学生树立正确的自然观,掌握科学的方法论。实践证明,具有良好物理化学素养的大学本科毕业生,无论今后从事何种工作,都具有适应能力强、后劲足的特点,因为他们有良好的理论基础及较强的动手能力,更容易触类旁通、自学深造,能较快适应工作的变动,开辟新的研究阵地,从而有可能站在国际科技发展的前沿。

二、课程教学目标

物理化学B的教学目标是通过学习本课程的基本知识建立基本理论基础,为后续专业知识做准备;可以培养学生运用基础理论分析和解决实际问题的能力,也为将来工作过程打下基础。

(一)知识目标

通过本课程的学习,使学生了解物理化学课程在本专业中的地位和作用,掌握基本物理化学概念、基本原理及计算公式。 让学生有推导原理、分析问题的初步能力,为后续专业课程的学习奠定基础。

(二)能力目标

以综合素质与工程实践能力的培养为目标。主要通过学习掌握物理化学基本原理及基本知识,培养学生树立工程技术观点,提高他们理论联系实际,分析和解决工程实际问题的能力。为其提高综合素质、获得全面发展奠定基础。

(三)素质目标

通过物理化学B课程的学习,培养学生严谨求实的科学态度和一丝不苟的工作作风,具有良好的社会责任感和职业道德;激发学生的求知欲望、探索精神,培养学生的自学能力,运用所学知识解决工程问题的科学思维能力和创新思维能力。

三、课程知识体系描述    

(一)本课程知识体系的构成及学时分配

知识体系由知识领域、知识单元和知识点三个层次组成。一个知识领域可以分解成若干个知识单元,一个知识单元又包括若干个知识点。知识单元又分为核心知识单元和选修知识单元。核心知识单元提供的是知识体系的最小集合,是该专业在本科教学中必要的最基本的知识单元;选修知识单元是指不在核心知识单元内的那些知识单元。核心知识单元的选择是最基本的共性的教学规范,选修知识单元的选择体现各校的不同特色。

物理化学B课程的知识体系由6个知识领域和12个知识单元构成,其中核心知识单元8个,选修知识单元4个。

知识领域

知识单元1:气体(选修)

知识领域

知识单元2:热力学第一定律(核心)                                    10学时

知识单元3:热力学第二定律(核心)                                    10学时

知识单元4:多组分系统热力学及其在溶液中的应用(核心)                 8学时

知识单元5:相平衡(核心)                                            10学时

知识单元6:化学平衡(核心)                                           6学时

知识领域

知识单元7:电解质溶液(核心)                                         6学时

知识单元8:可逆电池的电动势及其应用(核心)                           8学时

知识领域

知识单元9:化学动力学基础(一)(核心)                               6学时

知识单元10:化学动力学基础(二)(选修)                          

知识领域

知识单元11:表面物理化学(选修)      

知识领域

知识单元12:胶体分散系统和大分子溶液(选修)                                  

(二)课程知识体系描述(见附录

上述课程知识体系概要说明本课程的知识领域、知识单元和知识点,以及哪个单元是核心,哪个单元是选修,所需的参考学时数等。课程知识体系中关于知识领域、知识单元和知识点的详细描述在附录1中给出。

四、课程描述(见附录2

有关课程名称、参考学时与学分、概述、前导课程、课程提纲及说明等方面的详细描述在附录2中给出。

五、课程主要教学方式

(一)课堂讲授

1. 课堂讲授内容

1)气体(涵盖知识单元1

2)热力学第一定律(涵盖知识单元2

3)热力学第二定律(涵盖知识单元3

4)多组分系统热力学及其在溶液中的应用(涵盖知识单元4

5)相平衡(涵盖知识单元5

6)化学平衡(涵盖知识单元6

7)电解质溶液(涵盖知识单元7

8)可逆电池的电动势及其应用(涵盖知识单元8

9)化学动力学基础(一)(涵盖知识单元9

2. 教学方法

以课程讲授为主要的教学方法,通过老师讲授,学生能够学到基本的课程理论知识与方法,为学生的实际运用打下坚实的基础,同时为学生进一步学习指导方向,在老师的讲授中,学生的思维围绕着老师的思维,带动学生开阔思维,寻找解决问题最有效的方法,不断激发学生的潜能。同时尝试发现教学法,讨论教学法,启发式教学法等多种教学方法。加强师生间交流互动,鼓励学生质疑,使教学模式多样化,启迪学生思维,培养学生获取知识的能力,提高学生的学习兴趣和学习效率。

3. 教学手段

力求充分、恰当地使用现代教育技术,灵活、多样地运用多种教学手段。根据教材,制作了完整的物理化学B电子课件。课件在教学中多次使用并不断完善。课程已经全部使用多媒体教室上课,大大提高了教学的效率,改变了传统的黑板加粉笔的教学方式,课堂教学中黑板、多媒体大屏幕交替使用,灵活生动,增加了课堂信息量,提高了教学效果。充分使用网络,使学生大大开阔视野,师生通过网络平台进行答疑和讨论,增进了师生之间以及学生之间的联系和交流。

(二)讨论课

在课堂教学中,以小组或全班方式经常开展一些讨论,不但可以提高教学质量,而且有助于学生创新意识的培养。实践证明,合理有效的讨论不仅能充分调动学生学习的积极性和主动性,而且能加深学生对教材内容的理解。学生通过讨论、争辩、思索,掌握的知识会更深刻、更准确,对问题的思考会更全面,对结论的表达会更系统、条理。

(三)习题课

习题课是大学教学中,培养学生能力的一个重要环节。通过各种类型的习题及解答加深学生对概念的理解。习题包括四种类型:一种是通过习题掌握材料科学与工程领域的基本数值概念;一种是通过习题掌握和理解学习中的基本理论和规律;一种是通过习题培养学生分析和解决具体问题的能力;最后一种是需要学生经过适当的努力通过作习题使学生在原有基础上跨越新台阶和扩大知识面。这最后一种习题是对比较有能力的学生提供的。习题课对培养学生独立分析和解决问题的能力起到非常重要的作用。

(四)课外作业

课外作业是引导学生自主学习、检查教学效果,拓宽学生知识面的重要环节。尽量精选一些既能巩固所学知识,又贴近实际生产的习题,以培养学生分析和解决问题的能力。可使用教材上的习题,也可布置课程论文等内容作为课外作业。

(五)自主学习

自主学习的途径多种多样,可给学生提供相关的参考书,可利用网络提供更丰富的教学资源,让学生在网上观看教学视频;在网上阅读教学课件及其它各项资料,给学生提供课外学习的指导,帮助学生进行自学、复习和个性化学习,提高学生的自学能力和独立获取知识的能力。

(六)课外指导

课外指导主要是切实做好课后对学生面对面的交流、辅导和答疑,一般来说,讲授1个知识单元答疑1-2次。时间可安排在学生自习时间,解答学生本章学习存在的问题,如有普遍性问题可集体辅导。

六、课程考核

考核是引导学生学习、检查教学效果、保证教学质量的重要环节,也是体现课程要求规范的重要标志。根据物理化学B内容建立多元化的课程教学考核方法。多元化考核方法主要是指课程成绩通过过程评价与结果评价相结合的方式来体现。最终成绩的评定为:平时成绩占30%,期末卷面成绩占70%

七、参考文献

[1] 《物理化学核心教程》(第二版),沈文霞编,科学出版社2009

[2] 《物理化学》,万洪文,詹正坤主编,高等教育出版社,2009

[3] 《物理化学简明教程》(第四版),印永嘉等编,高等教育出版社,2009

[4] 《物理化学学习指导》,孙德坤 沈文霞等编,高等教育出版社,2009

[5] 《物理化学核心教程学习指导》,沈文霞等编,科学出版社2009

[6] 《物理化学》,朱文涛编,清华大学出版社,1995

[7] 《物理化学教程》(修订版),姚允斌,朱志昂编,湖南科技出版社,1995


附录1 物理化学B课程知识体系描述


知识领域

知识单元1:气体(选修)                                      

知识领域

知识单元2:热力学第一定律(核心)                              

知识单元3:热力学第二定律(核心)                              

知识单元4:多组分系统热力学及其在溶液中的应用(核心)          

知识单元5:相平衡(核心)                                      

知识单元6:化学平衡(核心)                                                                

知识领域

知识单元7:电解质溶液(核心)                                    

知识单元8:可逆电池的电动势及其应用(核心)                                                    

知识领域

知识单元9:化学动力学基础(一)(核心)                          

知识单元10:化学动力学基础(二)(选修)                          

知识领域

知识单元11:表面物理化学(选修)                                

知识领域

知识单元12:胶体分散系统和大分子溶液(选修)                    

知识单元1:气体(选修)                          

参考学时:2学时

学习目标:

1. 掌握低压气体常用的几个经验定律。

2. 掌握理想气体的微观模型

3. 熟练使用理想气体的状态方程。

4. 掌握实际气体与理想气体的差别

5. 掌握实际气体的液化过程

6. 了解范德华方程式。

7. 了解对比状态与压缩因子图。

知识点:

1.气体分子动理论;2.摩尔气体常数;3.理想气体的状态图;4.实际气体;5.气液间的转变实际气体的等温线和液化过程。


知识单元2:热力学第一定律(核心)

参考学时:10学时

学习目标:

1. 熟悉热力学的一些基本概念,如系统与环境、状态函数、热和功及过程与途径等。

2. 熟悉热力学第一定律及热力学能的概念。

3. 掌握状态函数的概念和特性.

4. 掌握热力学能和焓都是状态函数。

5. 熟悉准静态过程与可逆过程的意义和特点。

6. 掌握热力学第一定律的各种计算方法。

7. 了解节流膨胀的概念和意义。

8. 掌握应用赫斯定律、生成焓及燃烧焓计算反应热的方法。

9. 了解溶解热及稀释热的定义和概念。

10. 熟悉反应热与温度的关系,并能应用基尔霍夫定律求算各种温度下的反应热。

知识点:

1.热力学概论;2.热平衡和热力学第零定律温度的概念;3.热力学的一些基本概念;4.热力学第一定律;5.准静态过程与可逆过程;6.焓;7.热容;8.热力学第一定律对理想气体的应用;9.卡诺循环;10.焦耳汤姆逊效应实际气体的内能和焓;11.热化学;12.郝斯定律;13.几种热效应;14.反应焓变与温度的关系。


知识单元3:热力学第二定律(核心)    

参考学时:10学时

学习目标:

1. 理解热力学第二定律的建立过程。

2. 掌握状态函数特性及在某变化中状态函数变量与特定过程函数关系。

3. 掌握克劳修斯不等式基础上得出的对某变化可逆性判断或不可逆程度的度量。

4. 理解如何从可逆性判据演变成特定条件下的平衡判据,并确定过程的方向和限度。

5. 掌握理想气体在变化中状态函数及过程函数的计算。

6. 掌握在相变化中(可逆、不可逆)状态函数及过程函数的计算。

7. 理解热力学第三定律及规定熵的意义。

8. 掌握在化学变化中标准状态函数的计算和意义。

知识点:

1.自发变化的共同特征不可逆性;2.热力学第二定律;3.卡诺定理;4.熵的概念;5.克劳修斯不等式与熵增加原理;6.热力学基本方程与T-S图;7.熵变的计算;8.熵和能量退降;9.亥姆霍兹自由能与吉布斯自由能;10.变化的方向与平衡条件;11.吉布斯自由能的计算示例;12.几个热力学函数间的关系;13.热力学第三定律与规定熵。


知识单元4:多组分系统热力学及其在溶液中的应用(核心)    

参考学时:8学时

学习目标:

1. 理解和掌握偏摩尔量,化学势的意义及功用。

2. 掌握化学势的表示方法,活度的意义及求算

3. 理想溶液的特征。

4. 掌握稀溶液的依数性。

知识点:

1.多组分系统的组成表示方法;2.偏摩尔量;3.化学势;4.气体混合物中各组分的化学势;5.稀溶液中的两个经验定律;6.理想液态混合物;7.理想稀溶液中任一组分的化学势;8.稀溶液的依数性;9.活度与活度因子。


知识单元5:相平衡(核心)      

参考学时:10学时

学习目标:

1. 熟悉相、组分数和自由度的概念

2. 掌握相律的物理意义及其在相图中的应用。

3. 掌握克氏方程及其在单组分体系中的应用及各种计算。

4. 掌握杠杆规则及其在相图中的应用。

5. 了解双液体系统的p-xT-x

6. 熟悉蒸馏和精馏的原理

7. 了解恒沸系统的特点。

8. 能根据相图绘制冷却曲线,或根据冷却曲线绘制简单的相图。

9. 熟悉低共熔系统相图的意义和应用。

知识点:

1.多相系统平衡的一般条件;2.相律;3.单组份系统的相平衡;4.理想的二组分液态混合物完全互溶的双液系;5.杠杆规则;6.蒸馏(精馏)的基本原理;7.非理想的液态混合物部分;8.互溶的双液系;9.不互溶的双液系;10.简单的低共熔二元相图;11.形成化合物的相图。


知识单元6:化学平衡(核心)      

参考学时:6学时

学习目标:

1. 掌握化学平衡的条件。

2. 理解化学平衡是一个动态平衡过程。

3. 掌握化学平衡等温方程式和平衡常数。

4. 理解平衡常数和标准平衡常数的表示法。

5. 掌握平衡常数的测定方法和平衡转化率的计算方法。

6. 理解标准状态下反应的吉布斯能变化和化合物的标准吉布斯能。

7. 掌握温度对平衡常数的影响

8. 理解吉布斯能变化随温度的关系。

9. 理解其他因素如压力、配比、惰性气体对平衡的影响。

知识点:

1.化学反应的平衡条件;2.化学反应的平衡常数和等温方程式;3.平衡常数的表示式;4.复相化学平衡;5.标准摩尔生成Gibbs自由能;6.温度、压力及惰性气体对化学平衡的影响;7.同时化学平衡。


知识单元7:电解质溶液(核心)  

参考学时:6学时

学习目标:

1. 理解电解质溶液的导电机理。

2. 理解离子的电迁移和迁移数的概念和物理意义。

3. 理解电导率、摩尔电导率的定义和物理意义,掌握相关的计算。

4. 理解电导与离子浓度的关系、离子独立运动定律,掌握有关计算和应用。

5. 了解电导测定的应用。

6. 理解电解质溶液的活度、平均活度系数和离子强度的定义,并掌握有关的计算。

知识点:

1.电化学中的基本概念和电解定律;2.离子的电迁移率和迁移数;3.电解质溶液的电导;4.摩尔电导率与浓度的关系;5.离子独立移动定律和离子的摩尔电导率;6.电导测定的一些应用;7.电解质溶液的平均活度和平均活度因子。


知识单元8:可逆电池的电动势及其应用(核心)

参考学时:8学时

学习目标:

1. 掌握可逆电池的基本概念和电池的书写规则。

2. 了解电池电动势的产生机理

3. 理解用盐桥消除液体接界电势的原理。

4. 理解可逆电池电动势和电极电势的测定原理,掌握它们的计算和有关的应用。

5. 了解电解过程的有关基本概念和基本原理

6. 理解电极产生极化的原因。

知识点:

1.可逆电池的书写方法及电动势的取号;2.可逆电池的热力学;3.电极电势和电池的电动势;4.电动势测定的应用;5.分解电压;6.极化作用;7.电解时电极上的竞争反应;8.金属的电化学腐蚀、防腐与金属的钝化。


知识单元9:化学动力学基础(核心)      

参考学时:8学时

学习目标:

1. 掌握基元反应、总包反应、反应级数、反应分子数等基本概念。

2. 掌握简单级数反应的微分和积分速率方程及确定反应级数的方法。

3. 掌握温度对反应速率的影响及预测药物贮存期的基本方法。

4. 了解典型的复杂反应、链反应、光化反应和溶液中的反应的基本特征。

知识点:

1.基元反应;2.总包反应;3.反应级数;4.反应分子数;5.反应速率和反应速率常数等基本概念;6.简单级数反应的微分和积分速率方程;7.温度对反应速率的影响;8.活化能的概念。


附录2 物理化学B课程描述


课程基本信息

程名称

课程类别

开课对象

开课时间

总学时

学分

物理化学B

专业基础课

化工本科

学期

64学时

4学分

课程简介

物理化学是化学科学中的一个重要学科,它借助数学、物理学等基础科学的理论及其提供的实验手段,探求化学运动中具有普遍性的基本规律的一门学科,是化学的理论基础。物理化学研究物质的相变、化学变化方向及平衡规律的化学热力学和统计热力学,研究化学反应速率与机理的化学动力学,以及研究分子结构和化学键的量子化学、结构化学,具有特殊规律的热化学、电化学、光化学、催化和胶体化学等。

物理化学课程是我校化工类专业本科生一门重要的主干基础课,也是化学、材料化学、环境等专业的重要基础课,在化学化工类教学计划的各种自然科学理论课中,物理化学课程居于承上(第一层次:公共理论层次)启下(专业理论层次)的重要枢纽地位,它对于学生科学思维和综合素质的培养,动手能力和创造能力的提高起着至关重要的作用。物理化学为无机化学、分析化学、有机化学等提供了最一般的原理。同时,由于物理化学与化学学科其它分支学科的结合,出现了许多新的研究方向:生物化学、药物化学、计算化学、激光化学、表面科学等。

前导课程

无机化学、有机化学、分析化学、高等数学、物理学等。

课程提纲

1)气体  

2)热力学第一定律                              

3)热力学第二定律                              

4)多组分系统热力学及其在溶液中的应用          

5)相平衡                                  

6)化学平衡                                      

7)电解质溶液                                  

8)可逆电池的电动势及其应用                      

9)化学动力学基础    

说明:适用于化学、化学工程与工艺、环境工程、材料化学等专业,必修课程。


物理化学实验B课程教学规范

一、课程在人才培养中的地位和作用

《物理化学实验》B课程是与化学相关的化学工程与工艺、环境工程、材料化学专业的专业基础课程之一。物理化学实验作为化学实验科学的重要分支,它综合了化学领域中各分支所需的基本研究工具和方法,是化学相关专业(化学、应用化学、化学工程与工艺、材料化学、环境工程等)学生必修的一门独立的基础实验课程。通过该门课程的教学,使学生能够初步掌握物理化学实验方法,学会主要的物化实验技术,掌握实验数据的处理及实验结果的分析与归纳方法,从而加深对物理化学基本理论和概念的理解,同时对学生进行实验工作的综合训练使之具有基本的科研素质,培养其严谨的、实事求是的工作作风和科学态度,大大提高学生综合运用各种物理、化学知识解决实际化学问题的能力。

本课程与物理化学理论课程紧密配合,但又是一门独立的、理论性与实践性和技术性很强的课程。化学是一门以实验为基础的学科因此实验教学在化学相关专业的人才培养中具有理论教学无法取代的独特作用。物理化学实验B课程不仅在化学专业的课程体系中具有承前启后的地位和作用而且实验中涉及到许多基本理论和仪器工作原理更能体现实验与理论的紧密联系使实验教学真正发挥培养创新人才的重要作用。本课程通过严格的、定量的实验研究物质的物理化学性质和化学反应规律,使学生既具有坚实的实验基础,又具有初步的研究能力,实现学生由学习知识、技能到进行科学研究的初步转变。为化学相关专业培养高素质的专门人才。

二、课程教学目标

本课程的主要教学目标是,一是使学生能掌握物理化学实验的基本方法和技能,从而能根据所学的原理设计实验、选择和使用仪器;二是锻炼学生观察实验现象、 正确记录和处理数据、 分析实验结果的能力, 培养严肃认真、 事实求是的科学态度和作风。同时了解近代大型仪器的性能及在物理化学中的应用,了解计算机控制实验条件、采集实验数据和进行数据处理的基本知识。培养学生的动手能力、观察能力、查阅文献的能力、思维创新能力、表达能力和归纳处理、分析实验数据及撰写科学报告的能力,从而培养学生的创新精神,提高学生的综合科研素质。三是巩固和加深对物理化学原理的理解,提高学生对物理化学知识灵活应用的创新能力。

(一)知识目标

《物理化学实验》B课程的知识单元的学习目标分为掌握、理解、了解三个层次。

1)掌握:对知识内容透彻理解、牢固掌握并能熟练应用。具体到本课程就是掌握物理化学基本的研究方法,通过实验手段熟悉物质的物理化学性质与化学反应规律之间的关系,学会重要的物理化学实验技术和基本的实验仪器的使用。

2)理解:对知识内容理解并能掌握,会用它们分析、解决相关简单问题。具体到本课程就是理解并初步掌握实验数据的处理及实验结果的分析和归纳方法,从而加深对物理化学基本理论和概念的理解,增强解决实际化学问题的能力。

3)了解:对知识内容进行初步了解,一般不要求应用。具体到本课程就是了解近代大型仪器的性能及在物理化学中的应用,了解计算机控制实验条件、采集实验数据和进行数据处理的基本知识,从而提高学生的综合科研素质。

(二)能力目标

《物理化学实验》B课程的学习,以学生综合素质与能力的培养为目标,培养学生物理化学实验的基本能力,并且为学生能够综合运用和发展化学相关专业的实际能力、提高综合素质、获得全面发展奠定基础。具体的能力目标包括以下几个方面:

1)掌握物理化学实验的基本方法和技能,通过实验手段熟悉物质的物理化学性质与化学反应规律之间的关系,掌握重要的物理化学实验技术和基本的实验仪器的使用能力

2)掌握实验数据的处理及实验结果的分析和归纳方法,从而加深对物理化学基本理论和概念的理解,增强解决实际化学问题的能力。

3)验证所学的原理,巩固、加深对物理化学原理的理解。提高学生对物理化学知识灵活运用的能力。能够根据所学原理,设计实验,选择和使用仪器的能力

4)锻炼学生观察现象、正确记录数据和处理数据,分析实验结果的能力,从而培养学生严肃认真、实事求是的科学态度和作风。

(三)素质目标

通过物理化学实验B课程的学习,培养学生严谨求实的科学态度和刻苦钻研的学习作风,并且具有良好的社会责任感和职业道德。具体到本课程,就是通过对学生进行实验工作的综合训练使之具有基本的科研素质,培养其严谨的、实事求是的工作作风和科学态度。通过本课程的学习,可以培养学生的动手能力、观察能力、查阅文献的能力、思维创新能力、表达能力和归纳处理、分析实验数据及撰写科学报告的能力,从而培养学生求真求实,具有独立工作的本领和初步的科研能力,并能培养学生的创新精神,提高学生的综合科研素质。

三、课程知识体系描述

物理化学实验B课程的知识体系结构可以划分为三个层次,分别是知识领域、知识单元和知识点。

物理化学实验B的知识领域的体系结构是同物理化学理论课相对应的,也分为热力学、动力学、电化学、表面与胶体化学四大知识领域。每个知识领域都包含若干知识单元(即选取的若干物化实验项目),每个知识单元都有其相应的知识点(即每个物理化学实验项目的实验要求、重点、难点等)。

每个知识领域所要达到的教学目标和包含的知识单元如下:

(一)热力学部分

它研究平衡体系的性质以及体系与环境的能量变化。因此这部分实验主要使学生掌握平衡体系宏观物理量(如蒸气压,平衡常数等)的测量技术以及与能量交换有关的量热计测温技术,并加深对平衡概念的理解。

本知识领域包含的知识单元(即选取的与本知识领域相关的物化实验项目)主要有:

1)恒温槽的装配和性能的测试

2)燃烧热的测定

3)凝固点降低法测定摩尔质量

4)完全互溶双液系相图

5)金属相图

6)饱和蒸气压的测定

7)溶解热测定

8)氨基甲酸铵分解平衡常数的测定

9)甲基红酸离解常数的测定

每次根据教学需要,从上述知识单元中选取部分实验项目实施。

(二)动力学部分

这一部分主要研究反应速度,反应机理以及各种因素对反应速度的影响,着重要使学生掌握反应物质瞬时浓度的测定技术,宏观反应动力学方程式的确定方法,催化剂选择等,并加深对反应级数,反应速率常数和活化能等主要动力学参数的理解。

本知识领域包含的知识单元(即选取的与本知识领域相关的物化实验项目)主要有:

1)蔗糖转化一级反应速度常数测定

2)乙酸乙酯皂化反应速度常数的测定

3)丙酮碘化反应速度常数的测定

每次根据教学需要,从上述知识单元中选取部分实验项目实施。

(三)电化学部分

通过这一部分实验主要是使学生掌握电池电动势的研究方法和电极电位的测量方法。学会电学测量技术包括位差计、电流计、标准电池、参比电极。电极的制备以及交流电桥测定溶液的电阻。

本知识领域包含的知识单元(即选取的与本知识领域相关的物化实验项目)主要有:

1)界面移动法测定离子迁移数

2)电导法测量弱电解质电离常数和难溶盐溶度积

3)原电池电动势的测定

4)电解极化曲线的测定

每次根据教学需要,从上述知识单元中选取部分实验项目实施。

(四)表面和胶体化学部分

通过这一部分实验主要是使学生掌握表面和胶体化学的研究方法和主要物理化学参数的测量方法。学会表面和胶体化学测量技术包括表面张力仪、粘度计、电泳和电渗仪的使用、胶体制备和纯化等。

本知识领域包含的知识单元(即选取的与本知识领域相关的物化实验项目)主要有:

1)最大气泡法测定溶液表面张力

2)电渗

3)胶体制备和电泳

4)粘度法测定高聚物分子量

每次根据教学需要,从上述知识单元中选取部分实验项目实施。

上述四大知识领域所涵盖的每个知识单元的知识点描述详见附录。

四、课程描述

课程名称:物理化学实验B

参考学时:32

参考学分:1

课程简介:

物理化学实验B作为化学实验科学的重要分支,它是化学相关专业学生必修的一门独立的基础实验课程。这门课的主要目的是培养学生初步掌握物理化学实验方法。训练学生学会主要的物化实验技术。掌握实验数据的处理及实验结果的分析与归纳方法。从而使学生对物化课程中基本理论加深理解,提高他们运用这些基本理论解决实际化学问题的能力。

前导课程:物理化学、无机实验、分析实验、有机实验

课程提纲:

物理化学实验B课程的课程体系结构主要包括三个部分:实验技术讲座课、基础实验、设计实验。

第一部分:实验技术讲座课

1. 本实验课程基本要求

(1) 物理化学实验课简介,物化实验室安全防护

(2) 物化实验中的数据记录和表达方式

(3) 实验测量结果的有效数字与运算法则

(4) 实验结果的图解处理

(5) 经验方程式的建立

2. 误差分析

(1) 偶然误差的统计分布,概率(或然率), 高斯误差分布定律

(2) 误差分析

① 平均误差与相对平均误差的传递

② 标准误差的传递

3. 温度的测量和控制(结合恒温槽性能测试的实验进行讲授)

(1) 温度测量的基本依据

(2) 测温方法概述;

(3) 几种常用的温度计

(4) 温度的控制;

4. 真空技术与测量

5. 《物理化学实验设计举例》讲座

(1) 实验体系和实验方法的选定

(2) 仪器的选用和实验设计

第二部分:基础实验

基础实验教学基本内容与要求

1)掌握多层次的温度测量和控制方法,主要包括:各分度水银温度计的使用和校正,电子式贝克曼温度计的使用和校正,热电偶、热电阻测温元件的使用和校正;继电器控制的恒温水槽的组装和使用,超级循环恒温槽的使用,人工智能温控仪的使用。

2)掌握多种电子仪器和光学仪器的使用和校正,主要包括:pH计、电导率仪、电位差计、阿贝折光仪、旋光仪、分光光度计等。

3)熟悉部分综合性仪器系统的使用方法。

4)掌握以量热法为基础的热力学研究法和实验技术,如燃烧热、溶解热、饱和蒸气压、溶质的分子量测定等。

5)掌握相平衡的实验研究法,主要是二组分系统相图的测量和绘制。

6)掌握表面化学与胶体化学的基本实验方法,主要包括表面张力的测定、胶体的制备和电学性质测定、表面活性剂的性质测定、高分子溶液的粘度测定等。

7)掌握电化学研究的基本实验方法,主要包括原电池的热力学性质测定、双电层性质、极化与腐蚀、电极制备和性能测定等。

8)掌握宏观化学动力学的实验研究方法,主要包括溶液反应、分解反应、催化反应等。

第三部分:设计实验

1. 设计实验教学目的

通过基础实验部分,学生基本掌握物理化学实验的基本方法和技能,在设计实验部分,要求学生能够根据所学原理,结合教师提供或学生自拟的实验题目,设计实验方案选择和使用仪器,实施实验方案,正确记录数据和处理数据,分析实验结果。从而提高学生综合运用各种物理、化学知识解决实际化学问题的能力。

2. 设计实验教学要求

首先由教师提供若干实验题目,或者由学生自拟实验题目,学生自己设计实验方案,包括仪器选择、药品配置、实验步骤、数据处理方法等,然后经过同学集体论证和教师审核,确定最终实验方案,进行实施,并处理实验数据,分析实验结果并提出改进意见。

涵盖知识单元:

恒温槽的装配和性能的测试、燃烧热的测定、凝固点降低法测定摩尔质量、完全互溶双液系相图、金属相图、饱和蒸气压的测定、溶解热测定、氨基甲酸铵分解平衡常数的测定、甲基红酸离解常数的测定、蔗糖转化一级反应速度常数测定、乙酸乙酯皂化反应速度常数的测定、丙酮碘化反应速度常数的测定、界面移动法测定离子迁移数、电导法测量弱电解质电离常数和难溶盐溶度积、原电池电动势的测定、电解极化曲线的测定、最大气泡法测定溶液表面张力、电渗、胶体制备和电泳、粘度法测定高聚物分子量。

涵盖实验项目:

基础实验参考实验项目

1)恒温槽的装配和性能的测试

2)燃烧热的测定

3)凝固点降低法测定摩尔质量

4)完全互溶双液系相图

5)金属相图

6)饱和蒸气压的测定

7)溶解热测定

8)氨基甲酸铵分解平衡常数的测定

9)甲基红酸离解常数的测定

10)蔗糖转化一级反应速度常数测定

11)乙酸乙酯皂化反应速度常数的测定

12)丙酮碘化反应速度常数的测定

13)界面移动法测定离子迁移数

14)电导法测量弱电解质电离常数和难溶盐溶度积

15)原电池电动势的测定

16)电解极化曲线的测定

17)最大气泡法测定溶液表面张力

18)电渗

19)胶体制备和电泳

20)粘度法测定高聚物分子量

五、课程主要教学方式

(一)课程教学环节

本课程由实验技术讲座和学生实验两个教学环节组成。

实验技术讲座主要介绍物理化学实验不同于其他化学实验课程,特有的实验技术,以及误差分析和数据处理方法。学生实验要求学生完成不少于十二个基础实验,两个综合设计实验。包括热力学、电化学、动力学、表面和胶体化学部分有代表性的实验,一方面使学生了解物理化学的概貌;另一方面,根据现有仪器设备的条件,力求在实验方法和实验技术上得到较全面的训练。

(二)课程教学手段

学生实验和教师讲座相结合。教师讲解与自学相结合、全班讲授与个别辅导相结合。尽量运用现代教学手段和方法,充分发挥学生的主观能动性。结合实验室的建设,不断改革教学内容和方法。目标是使大多数实验大部分实验用计算机控制、采集和处理数据、分析结果,让学生的主要精力从用于实验操作上转移到用于设计实验上。

(三)各个教学环节规范

1备课:教师要熟悉每个实验的目的、原理、仪器、药品、实验步骤、注意事项、可能出现的问题。对讲座部分,要求教师在把握教学内容的科学性、系统性的前提下,突出重点、难点,并体现其先进性。

2课前预习:无论实验还是讲座内容都要求学生课前预习。实验部分要求学生写好预习报告。预习报告经教师审查后方可进行实验。

3课堂教学:实验课教师除分实验讲解外,还要对实验组进行辅导。随时解决学生实验中出现的问题。学生必须严格遵守实验室规则,严格按实验步骤进行,及时、准确记录数据,合格者方可结束实验,否则必须重做。做完后要整理好仪器。

讲座内容:教师要根据具体情况,做到边讲边演示。学生要积极提出疑问,做到教与学有机结合。

4作业:每个实验完成的第二交实验报告,内容包括目的、原理、仪器装置图、操作步骤、数据记录、数据处理、结果分析与讨论。

教师要及时批阅报告、评定成绩。

5成绩考核:平时考核与期末考试相结合。平时考核是对每个实验进行考核,分预习、实验操作、数据记录、数据处理、结果分析、误差讨论与实验报告书写等;期末考试分为笔试和实验操作考试学生抽签决定操作考试题目

6教学纪律要求:教师要求严格按本规范和教学大纲进行教学。上课不得迟到、早退。学生必须严格按本规范和教学大纲的要求进行学习,严格遵守课堂纪律和实验室规则。

7学生实验规则

1)学生进入实验室必须穿实验服,不得穿拖鞋、室内禁止大声喧哗、到处走动。

2)实验前一定要预习实验内容,写好预习实验报告,做好实验准备工作,检查所需实验仪器、药品是否齐全。

3)实验时要集中精神,认真操作,仔细观察,积极思考,如实记录。

4)爱护国家财物,小心使用仪器和设备,注意节约用水、电和燃料。每人应取用自己仪器,不动用他人的仪器,公用仪器和临时供用仪器,用毕后应送回原处。损坏仪器必须及时登记。

5)实验台上的仪器排放整齐,保持台面清洁,火柴梗、废纸、碎玻璃等放入垃圾桶,不准倒入水槽,废液一定倒入废液缸。

6)按规定取放药品,取好药品后及时盖上原瓶盖,取用液体的滴管不可混用。

7)使用精密仪器时,必须按照规定操作,发现故障,立即报告老师。

8)实验后,应将仪器洗净整齐放好,实验台擦净,关好水龙头、电源。

9)实验后,学生轮流负责打扫、整理实验室。

10)发生意外事故时,保持镇静,遇有烧伤、烫伤、割伤应报告及时急救和治疗。

六、课程考核

课程考试基本要求

物理化学实验B作为化学实验科学的重要分支,是化学类专业学生必修的一门独立的基础实验课程。这门课的考试基本要求是学生能够初步掌握物理化学实验方法,学会主要的物化实验技术,掌握实验数据的处理及实验结果的分析与归纳方法,从而使学生对物化课程中基本理论加深理解,提高他们运作这些基本理论解决实际化学问题的能力。

(二)考试方法

实验报告和实验表现期末笔试和操作考试相结合

1. 实验预习和实验报告的要求、考核方式、评分标准

1)实验预习:学生应对拟进行的实验做出预习,并写出预习报告。预习报告应包含实验目的、原理及实验的主要测量内容。每次实验前,任课教师将就该实验有关的问题进行提问,以检查学生的预习情况。设计实验还要求学生通过查阅文献、自学及与教师讨论,写出有关实验的设计思路。

2)实验报告:原始实验数据应记录规范、完整,实验结束后交任课教师审核。实验报告于课后撰写,使用统一的实验报告纸和标准作图方格纸(或计算机处理、打印和作图)。除预习报告已有内容外,应对取得的实验数据进行分析、处理和计算,得出结果,并对实验过程中的体会及实验结果进行讨论。

3)考核方式:根据每次实验的预习、现场操作、测定结果及实验报告等情况给予单独评分,总评分取各实验成绩的平均值。

4)评分标准学生必须完成按照教学大纲配定的各项实验。无故未能完成实验任务的,该实验成绩不及格。学生需在规定时间内,上交实验报告。无故未交实验报告的,该实验成绩不及格。

各实验项目均按照分制分别打分,总成绩按全部实验成绩的平均分计算。具体评分标准如下:

1)实验预习部分20%

有预习报告,能回答任课教师的课前提问。

2)实验部分30%

实验过程中能主动实践,规范操作,仔细观察,认真记录。发现问题能及时与任课教师沟通或自行解决。原始实验数据记录完整规范,不弄虚作假。实验结束后数据经任课教师审核,并清理实验区域。

3)实验报告部分50%

实验报告书写整洁,作图规范,不增减、删改原始实验数据,数据处理合理准确。能根据自己的实验心得对所做实验进行各种讨论和误差分析,提出合理化建议。

4)其它加分项目

积极参加实验室的公益劳动,及时发现实验隐患或帮助同学等。

2. 期末理论笔试

试题类型分为填空题、判断题、选择题、简答题、论述绘图题等

3. 实验操作考试

指定的若干实验项目中抽签决定考试内容主要考察实验操作及数据处理。

4. 不同性质考试内容所占比重

平时成绩(实验预习、实验操作、实验报告)30%。期末考核占70%(其中:理论笔试50%,实验操作20%)。

七、说明

在保证教学大纲基本要求的前提下,可根据不同专业方向的不同,对教学内容、实验项目、学时分配等做适当调整。

八、参考文献

[1]教育部高等学校化学类专业教学指导分委员会. 高等学校化学类专业指导性专业规范. 高等教育出版社. 2011.10.

附录  物理化学实验B课程知识体系描述

知识领域1  热化学部分

知识单元1:恒温槽的组装及性能测试

知识点:

1.了解恒温槽的构造及其工作原理、学会恒温槽的装配技术

2.测绘恒温槽的灵敏度曲线,了解如何确定恒温槽的加热功率

3.掌握精密温差测量仪的使用方法

4.了解水银接点温度控制仪和其他控温元件提高控温精度的有关措施

5.了解断开式恒温槽的原理和PID控温的区别

6.掌握水银温度计的安装和校正

知识单元2:燃烧热的测定

知识点:量热法是热力学实验的一个基本方法。本实验通过氧弹计测定萘的燃烧热,使学生掌握测量反应热的量热基本方法,熟悉氧弹计的实验技术,并学会精密电子温差测量仪的操作方法和用公式法来校正温度的改变值。

1.量热实验方法

2.精密电子温差测量仪的操作

知识单元3:凝固点降低法测定摩尔质量

知识点:本实验通过测定水的凝固点降低值ΔTf,计算脲素的分子量M尿素。通过本实验掌握溶液凝固点的测定技术,学会画出纯溶剂和尿素水溶液的步冷曲线。通过本实验可以加深对稀溶液依数性质的理解。

1. 寒剂的温度控制

2. 水的凝固点确定脲素水溶液凝固点确定

3. 分子量的计算

4. 步冷曲线的绘制

知识单元4:完全互溶双液系的气液平衡相图

知识点:本实验用回流冷凝测定一系列不同组成的环己烷、乙醇双液系的沸点,确定平衡时气、液两相平衡的组成,给出双液系在常压下的气液平衡相图。通过本实验使学生掌握沸点的测量技术和熟悉阿贝折光仪的操作方法。

1.沸点的测量技术

2.阿贝折光仪的操作

3.气压计的使用方法

4.恒温槽的调节和使用

知识单元5:金属相图

知识点:本实验用用热分析法测绘Sn—Bi二组分金属相图

1. 纯物质的步冷曲线绘制混合物的步冷曲线绘制

2. 相变点的温度确定

3. SnBi二组分金属相图绘制

4. SWKY数字控温仪和KWL-08可控升降温电炉的基本原理和使用

知识单元6:饱和蒸气压的测定

知识点:本实验采用静态法(升温法)测定乙醇在不同温度下的饱和蒸气压,利用克劳修斯-克拉贝龙方程式,求算液体的平均摩尔汽化热ΔvapHm 及乙醇的正常沸点。

1. 纯液体的饱和蒸气压与温度的关系---克劳修斯-克拉贝龙(Clausius-Clapeyron)方程式的意义

2. 图解法求平均摩尔气化热和正常沸点

3. 低真空实验技术及真空的获得

4. 旋片式真空泵、缓冲储气罐、数字式气压计的使用及注意事项

知识单元7:溶解热测定

知识点:本实验采用电热补偿法测定KNO3在不同浓度水溶液中的积分溶解热,用作图法求KNO3在水中的微分冲淡热、积分冲淡热和微分溶解热。

1. 电热补偿法

2. 积分溶解热测定

3. 作图法求微分冲淡热、积分冲淡热和微分溶解热的实验方法

知识单元8:氨基甲酸铵分解平衡常数的测定

知识点:本实验采用测定各温度下氨基甲酸铵的分解压力,计算各温度下分解反应的平衡常数Kp及有关的热力学函数ΔrHΘ mΔrGΘ m(T)ΔrSΘ m(T)

1. 用等压计测定平衡压力的方法

2. 氨基甲酸铵在各温度下分解压力的测定

3. 各温度下分解反应的平衡常数Kp计算

4. 氨基甲酸铵分解反应平衡常数及其与热力学函数间的关系

知识单元9:甲基红酸离解常数的测定

知识点:本实验是用分光光度法测定溶液各组分浓度,并由此求出甲基红离解平衡常数。

1. 朗伯比尔定律

2. 分光光度法测定溶液浓度,并由此求出甲基红离解平衡常数

3. 可见光分光光度计的原理和使用方法

4. 掌握pH计的原理和使用

知识领域2  动力学部分

知识单元1:二级反应乙酸乙酯皂化速率常数测定

知识点:本实验用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的反应速率常数。通过本实验使学生掌握测定反应体系电导实验方法,并了解二级反应的特点和加深反应级数、反应速率常数及活化能等动力学基本概念。

1.电导池的使用

2.恒温槽的使用

3.电导法测定皂化反应速率常数的实验方法

知识单元2:旋光法测定蔗糖转化一级反应速率常数

知识点:测定蔗糖转化的反应级数、速率常数和半衰期。掌握测量原理和旋光仪的使用方法。

1.超级恒温槽的使用

2.掌握测定一级反应的动力学方法

3.掌握旋光仪的使用

知识单元3:丙酮碘化反应速度常数的测定

知识点:本实验用分光光度法测定不同反应体系中,碘浓度随时间的变化,计算丙酮碘化反应速度常数及速率方程,验证反应级数,计算活化能。

1. 丙酮碘化反应的机理复杂反应机理及动力学方程式

2. 复杂反应的表观速率常数的求算方法

3. 分光光度计的使用方法

知识领域3  电化学部分

知识单元1:弱电解质电离平衡常数与难溶盐溶度积的测定

知识点:本实验用测量溶液电导的方法测定弱电解质电离平衡常数与难溶盐溶度积。了解电导、电导率、摩尔电导率等基本概念,掌握用电桥法测量溶液电导的方法,通过本实验使学生掌握溶液的电导,了解浓度对弱电解质电导的影响和测定弱电解质电离平衡常数与难溶盐溶度积的测定方法。

1.电导、电导率、摩尔电导率等基本概念

2.电桥法测量溶液电导的方法

3.浓度对弱电解质电导的影响

4.弱电解质电离平衡常数的测定方法

5.难溶盐溶度积测定方法

知识单元2:原电池电动势的测定

知识点:本实验用测定铜-锌电池的电动势和铜-锌电极的电极电势。通过本实验使学生掌握可逆电池电动势的测量方法,学会电极的制备方法和测量技术,加深对可逆概念的理解,并从可逆电池电动势计算热力学函数。

1.可逆电池电动势的测量方法

2.电极的制备方法

知识单元3:界面移动法测定离子迁移数

知识点:利用界面移动法只用一种指示离子,有一个界面测迁移数 计算

1. 迁移数的概念

2. 离子迁移数测定方法希托夫法、界面移动法和电动势法等

3. 电量计的使用原理及方法

知识单元4:电解极化曲线的测定

知识点:通过稳态恒电位法测量对应于各电位下的电流,绘制钝化曲线,指出钝化曲线中的活性溶解区,过渡钝化区,稳定钝化区,过钝化区,并标出临界钝化电流密度(电势),维钝电流密度等数值。  

1. 稳态恒电位法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法

2. 极化曲线的意义和应用

3. 恒电位仪的使用方法

知识单元4  表面和胶体化学部分

知识单元1:最大气泡法测定溶液表面张力

知识点:本实验通过最大气泡法测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力,计算吸附量和正丁醇分子的横截面积。

1. 最大气泡法测定溶液表面张力的原理和技术

2. 测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力

3. 吸附量和正丁醇分子的横截面积的计算

4. 表面张力的性质,表面自由能的意义以及表面层张力和吸附的关系。

知识单元2:电渗

知识点:本实验通过电渗法测定固体SiO2在溶液中的带电符号及其ξ电势,掌握电渗法测定 电势的基本原理和技术。
   1. 电渗法测定固体SiO2在溶液中的带电符号及其ξ电势的基本原理和技术
  2. 电渗是胶体中液相和固相在外电场作用下相对移动而产生的电性现象的原理及应用

知识单元3:胶体制备和电泳

知识点:

1.制备Fe(OH)3溶胶和纯化溶胶的方法

2.溶胶的电泳现象及其电学性质

3. 电泳法测定胶粒电泳速度和溶胶ξ电位的方法

知识单元4:粘度法测定高聚物分子量

知识点:利用粘度法在乌贝路德粘度计中,恒温下测定聚乙水溶液及水的流出时间,计算聚乙醇的粘均分子量。

1. 粘度法测定高聚物分子量的实验方法

2. 乌贝路德粘度计结构的特点

3. 粘度法测定高聚物分子量的基本原理和公式

4. 恒温槽的装备与使用




《仪器分析》课程教学规范


一、课程在人才培养中的地位及作用

仪器分析课程是化学工程与工艺专业的基础课程。仪器分析方法汇集了化学、物理学、仪表电子学、数学和计算机科学等学科的最新成就,已由单纯提供分析测试数据上升到从原始的分析测试数据或现场分析测试信号中最大限度地获取有价值的静态和动态物质信息,以解决自然科学各个研究领域中的关键问题,它已成为自然科学研究领域中物质的信息科学。随着科学技术的迅速发展,对仪器分析方法寄予越来越大的期望,并提出越来越高的要求。大学化学类本科生的仪器分析理论与实验教学越来越显示其重要性。仪器分析课程是大学本科化学工程与工艺专业的重要基础课。

二、课程教学目标

仪器分析课程的教学涉及的知识面较广且综合性较强,课堂教学中既要传授各种现代仪器分析方法的物理和化学的原理,又要传授仪器的结构原理、测试原理和定性定量分析方法,还要比较各种仪器分析方法的特点及其应用范围。在课程教学中通过更新教学思想、改革教学方式、采用多媒体教学手段、理论与实验密切结合等途径,提高了学习兴趣和热情,培养学生运用分析化学的知识解决分析化学问题的能力,对培养综合性、研究与创新性人才具有十分重要的意义。

(一)知识目标

仪器分析课程的学习,包含与所学专业相关的所有核心知识单元及部分选修知识单元,并达到相应的学习目标。知识单元的学习目标分为认知、理解、应用三个层次:

1认知:对内容进行初步了解,一般不要求应用。

2)理解:对内容理解并能掌握,会用它们分析、解决相关问题。

3应用:对内容透彻理解、牢固掌握并能熟练应用。

掌握各类仪器分析方法的基本原理以及仪器的各重要组成部分。

理解各仪器分析方法的应用对象及分析的基本过程。

了解当今世界各类分析仪器、分析方法及发展趋势,为今后的工作及更深一步地学习作必要的铺垫。

(二)能力目标

学生通过学习该课程后,能够在思想上对仪器分析有一个较为全面的了解,在知识结构上具有系统性,在此基础上培养学生初步应用仪器分析方法和技术解决实际问题的能力。

(三)素质目标

通过形式多样的教学方法,在理论学习的过程中,帮助学生逐步建立专业概念,培养专业兴趣及科学思维方法、科学研究方法、求实创新意识、科学素养专业素质,培养学生严谨的科学态度,使学生具有良好的社会责任感;培养学生的自学能力、理论联系实际的能力、和运用所学知识解决实际工程问题能力。

三、课程知识体系描述

(一)本课程知识体系的构成及学时分配

知识体系由知识领域、知识单元和知识点三个层次组成。一个知识领域可以分解成若干个知识单元,一个知识单元又包括若干个知识点。知识单元又分为核心知识单元和选修知识单元。核心知识单元提供的是知识体系的最小集合,是该专业在本科教学中必要的最基本的知识单元;选修知识单元是指不在核心知识单元内的那些知识单元。核心知识单元的选择是最基本的共性的教学规范,选修知识单元的选择体现各校的不同特色。仪器分析课程的知识体系由3个知识领域和10个知识单元构成。

知识领域

知识单元1:光学分析法导论(核心) 4学时

知识单元2:原子发射光谱分析(核心) 8学时

知识单元3:原子吸收光谱分析(核心) 8学时

知识单元4:紫外-可见吸收光谱分析(核心) 6学时

知识单元5:红外吸收光谱分析(核心)                          10学时

知识领域

知识单元6:电化学分析法导论(核心) 2学时

知识单元7:电位分析法(核心) 6学时

知识单元8:伏安分析法(核心) 4学时

知识领域

知识单元9:气相色谱分析(核心) 12学时

知识单元10:高效液相色谱分析(核心) 4学时

(二)课程知识体系描述(见附录

上述课程知识体系概要说明本课程的知识领域、知识单元和知识点,以及哪个单元是核心,哪个单元是选修,所需的参考学时数等。课程知识体系中关于知识领域、知识单元和知识点的详细描述在附录1中给出。

四、课程描述(见附录2)

有关课程名称、参考学时与学分、概述、前导课程、课程提纲及说明等方面的详细描述在附录2中给出。

五、课程主要教学方式

(一)课堂讲授

1. 课堂讲授内容

光学分析法(涵盖知识单元12345

电化学分析法(涵盖知识单元678

色谱分析法(涵盖知识单元910

从内容上,教师必须在全面透彻地把握教材内容的同时,深入了解学生的知识需求,在理论联系实际的基础上,设计出有理论内涵、有知识含量、有现实指导意义的教学内容,理论讲述要注意深入浅出,且以实例说明。在教学中,要以生活或生产实际出发,在讲述课本上内容的同时对教学内容延伸,广泛吸收相关学科领域的最新研究成果与数据,注重贴近社会发展的现实、贴近学生的生活、加强能力的培养和训练。使单调的内容变得有趣,活跃课堂气氛,让学生学到最新和最现代的知识和技术。

2. 教学方法

积极采取多形式教学方式,营造生动活泼的教学氛围。

在教学中,要注重讲解与讨论相结合、讲授与自学相结合、期末考试与平时小论文相结合等灵活多样的教学方式。革新传统的注入式教学,建立启发式教学方式,采取以学生为主导地位、教师为引导地位的教学方式。在教学中加强教师与学生互动,调动学生参与教学的积极性,课堂上多让学生发言,让学生参与部分教学专题的讲解与讨论,以此不断提高学生对知识的理解、认知和表达能力。

多形式教学方式综合运用,注重对学生理解专业知识的能力、表达能力、自学能力、撰写科技论文的能力的锻炼,培养学生掌握学科最新进展动态和开拓知识的能力及解决实际问题的综合能力。

3. 教学手段

教学手段应多样化。结合传统教学手段,充分合理地运用多媒体等现代化手段辅助教学。以教师讲授为主、学生讨论为辅。充分使用现代教育技术手段促进教学活动开展,利用文字、图像、音频和视频等多媒体信息展示教学内容,将使枯燥的、抽象的内容形象化和生动化,使学生更易理解和接受。充分使用网络课程资源,使学生开阔视野。

(二)习题课

习题课是帮助学生解决问题、培养学生能力的一个重要环节。教师在讲授一段时期的课程之后,安排开设一堂以讲解习题为主要内容的习题课。一般包括:整理前阶段课程的知识要点,分析作业题中的错误及讲解习题。

在习题课上,通过典型实例的分析,帮助学生正确地运用基本理论解决实际问题,掌握解题思路、方法和步骤,培养学生分析问题解决问题的能力;通过实际练习,使学生发现问题,并及时解决问题,更深入地理解和巩固基本理论;通过引导学生做好阶段小结,将帮助学生将所学的知识系统化。因此,习题课对培养学生独立分析和解决问题的能力起到非常重要的作用。

(三)实践课

实践教学是仪器分析课程教学的重要组成部分。仪器分析是一门应用性很强的课程,因此,仪器分析课程教学设置了实践项目——仪器分析实验,以培养学生解决实际工程问题的能力。具体内容见附录3

(四)课外作业

课外作业是引导学生自主学习、检查教学效果,拓宽学生知识面的重要环节。通过作业,激发学生对所学理论的进一步认识和思考,能对所学的知识得到巩固和提升。

每个知识单元适当留取课外作业。尽量精选一些既能巩固所学知识,又贴近实际分析的习题,以培养学生分析和解决问题的能力。可使用教材上的习题,也可布置调查报告、论文写作等内容作为课外作业。

(五)自主学习

课程教学过程中要适当布置学生自学的知识内容,并引导学生利用网络资源中丰富的教学资源,给学生提供课外学习的指导,帮助学生进行自学、复习和个性化学习,帮助学生提高自学能力和获取知识能力。

(六)课外指导

课外指导主要是课下切实做好对学生的辅导、答疑和交流,可以通过网上在线答疑、邮箱或面对面辅导等方式,解答学生本学习中存在的问题,如有普遍性问题可采取集体辅导。辅导答疑时间原则上不低于总课时量的1/6

六、课程考核

考核是引导学生学习、检查教学效果、保证教学质量的重要环节,也是体现课程要求规范的重要标志。学习成绩评定应注重科学性、合理性、公平性。注重把学生的学习态度(主要通过考勤,课堂表现)、平时成绩(作业、小论文等)、期末成绩等结合起来。实行过程性评价和终结性评价相结合的方式。课堂教学学生的学习态度和平时作业约占期末总评成绩的30%,期末考试约占70%

对课堂表现及课后作业突出、小论文观点鲜明有独到见解的学生,可适当考虑加分。

七、参考文献

教育部高等学校化学类专业教学指导分委员会. 高等学校化学类专业指导性专业规范. 高等教育出版社. 2011.10.



附录1 仪器分析课程知识体系描述


知识领域

知识单元1:光学分析法导论(核心)

知识单元2:原子发射光谱分析(核心)

知识单元3:原子吸收光谱分析(核心)

知识单元4:紫外-可见吸收光谱分析(核心)

知识单元5:红外吸收光谱分析(核心)

知识领域

知识单元6:电化学分析法导论(核心)

知识单元7:电位分析法(核心)

知识单元8:伏安分析法(核心)

知识领域

知识单元9:气相色谱分析(核心)

知识单元10:高效液相色谱分析(核心)



知识单元1:光学分析法导论(核心)

参考学时:4学时

知识点:

波长、频率、波数、普朗克公式

能级、能级跃迁

吸收、发射、散射

光学分析法的分类

学习目标:

1)掌握电磁辐射及其性质。

2)理解电磁波谱、电磁辐射与物质的相互作用。

3)掌握光学分析法的分类。


知识单元2:原子发射光谱分析(核心)

参考学时:8学时

知识点:

光源(电弧、火花、ICP等)

光谱仪

定性分析

半定量分析

定量分析(内标法、摄谱法、光电直读法)

学习目标:

1)理解原子发射光谱法(AES)的基本原理。

2)掌握原子发射光谱仪的基本结构及各部分作用。

3)掌握原子发射光谱定性、半定量及定量分析的方法。


知识单元3:原子吸收光谱分析(核心)

参考学时:8学时

知识点:

原子吸收分光光度分析的发展历史

基本原理及定量分析的基础

原子吸收分光光度仪的基本结构

光源、原子化系统、分光系统以及检测系统

标准曲线法

标准加入法

分析线

灯电流

火焰、燃烧器高度

狭缝宽度

仪器的分析指标

灵敏度

检出限

学习目标:

1)了解原子吸收分光光度法的基本原理。

2)理解仪器结构及作用。

3)掌握吸收分光光度法的特点及使用范围。

4)掌握原子吸收分光光度法常用测定方法。


知识单元4:紫外-可见吸收光谱分析(核心)

参考学时:6学时

知识点:

分子能级

电子能级

振动能级

转动能级

紫外吸收光谱的产生

紫外吸收光谱的类型

各种吸收带

生色团

助色团

共轭效应

超共轭效应

助色效应

空间位阻

溶剂效应

紫外及可见分光光度计的结构

光源

单色器

样品池

检测器

学习目标:

1)了解并掌握分子中电子能级、吸收带、红移与蓝移、发色团与助色团、增色与减色、共轭红移、精细结构等术语

2)理解紫外吸收光谱产生的原理

3)了解紫外吸收光谱测定有机化合物结构的方法。


知识单元5:红外吸收光谱分析(核心)

参考学时:10学时

知识点:

红外光谱仪的发展历史

红外光谱的应用

红外吸收光谱的产生条件

波长的范围。

红外光谱的特征基团的吸收频率

影响因素

红外光谱解析

学习目标:

1)了解红外吸收光谱的产生原理

2)了解红外吸收光谱与分子结构的关系。

3)理解几种影响吸收波长的因素。

4)掌握红外吸收光谱的产生条件。

5)掌握解析红外吸收光谱图的方法。


知识单元6:电化学分析法导论(核心)

参考学时:2学时

知识点:

原电池

电解池

电池的表示方法

电极电位

液体接界电位

极化和过电位

电极的种类

学习目标:

1)了解电极的种类

2)理解液体接界电位的产生机理

3)掌握原电池的组成及其表示式。


知识单元7:电位分析法(核心)

参考学时:6学时

知识点:

电化学分析法的特点

电化学分析法类型

电化学分析法应用领域

电位分析法的原理

溶液的电动势与浓度之间的关系

通过测定电动势而求pH

离子选择电极的结构及原理

离子选择性电极的选择性

标准曲线法

标准加入法

格氏作图法

学习目标:

1)了解电化学分析法的分类。

2)掌握电位分析法的原理

3)掌握pH测定原理

4)理解离子选择性电极的特征和离子浓度的测定方法。

5)掌握电位滴定法的原理。


知识单元8:伏安分析法(核心)

参考学时:4学时

知识点:

极谱分析法的发展

极谱分析法的特点

极谱分析法的装置

极谱波的形成

极谱过程的特殊性

滴汞电极

扩散电流方程式

影响扩散电流的因素

干扰电流及其消除

极谱波种类

极谱波方程式

半波电位的测定和可逆极谱波的判断

波高的测量方法

极谱定量的方法

单扫描极谱

脉冲极谱法

溶出伏安法

学习目标:

1)了解极谱分析方法的特点和应用

2)了解近代极谱分析方法

3)理解极谱分析原理、尤考维奇公式和极谱定量方法

4)掌握半波电位、扩散电流的概念、干扰电流及其消除方法。


知识单元9:气相色谱分析(核心)

参考学时:12学时

知识点:

塔板理论

速率理论

操作条件的选择

热导池检测器

氢火焰离子化检测器

固定相

保留值校正因子

归一化法

标准曲线法

内标法

学习目标:

1)了解气相色谱的原理及分类。

2)了解固定相、流动相、保留值、分配系数、分配比、塔板数、程序升温、塔板高度、定量校正因子等概念和色谱术语。

3)理解塔板理论、速率理论等色谱基本理论。

4)掌握气相色谱的分离特点、使用对象和定性定量方法。


知识单元10:高效液相色谱分析(核心)

参考学时:4学时

知识点:

液-液色谱法

液-固色谱法

离子交换色谱法

离子对色谱法

离子色谱法  

固定相的类型

各种固定相的特点

流动相

流动相的选择原则

高效液相色谱的主要流程

高效液相色谱仪的组成部件

检测器的主要类型

学习目标:

1)了解液相色谱的原理、分类及固定相、流动相、检测器等与气相色谱的区别

2)理解速率理论在高效液相色谱和气相色谱中应用时的差异。

3)掌握梯度洗脱与程序升温、正相与反相色谱、化学键合固定相与常规固定相等之间的异同点。

4)了解液相制备色谱以及毛细管电泳色谱等的特点与适用范围等。


附录2  仪器分析课程描述


课程基本信息

程名称

课程类别

开课对象

开课时间

总学时

学分

仪器分析

专业基础

化学工程与工艺专业

第四学期

64学时

3学分

课程简介

仪器分析是分析化学重要的组成部分,是化学工程与工艺专业的基础课程之一,也是分析化学的发展方向。本课程涉及的分析方法是根据物质的光、电、声、磁、热等物理和化学特性对物质的组成、结构、信息进行表征和测量,是学生必须掌握的现代分析技术。它对于学生的知识、能力和综合素质的培养与提高起着至关重要的作用,在整个教学过程中占有非常重要的地位,是化学工程与工艺专业的一门重要的必修基础课程。

前导课程

无机化学、有机化学、物理化学、结构化学、分析化学、大学物理等。

课程提纲

1)光学分析法导论

2)原子发射光谱分析

3)原子吸收光谱分析

4)紫外-可见吸收光谱分析

5)红外吸收光谱分析

6)电化学分析法导论

7)电位分析法

8)伏安分析法

9)气相色谱分析

10)高效液相色谱分析

说明:适用于化学工程与工艺专业所有方向,必修课程。


附录3  仪器分析实践项目描述

仪器分析实验

实验项目1:原子发射光谱法仿真实验

涵盖知识单元:知识单元12

参考学时:4学时

学习目标:

1)掌握发射光谱定性分析方法的基本原理;

2)了解发射光谱仪的结构及使用方法。

说明:专业必修

实验项目2:原子吸收光谱法仿真实验

涵盖知识单元:知识单元13

参考学时:4学时

学习目标:

1)掌握原子光谱法的基本原理。

2)了解原子吸收分光光度法实验条件的优化方法。

3)掌握用标准曲线法进行定量分析。

说明:专业必修

实验项目3:红外吸收光谱法仿真实验

涵盖知识单元:知识单元15

参考学时:4学时

学习目标:

1)了解运用红外光谱法的基本原理

2)了解红外光谱仪的基本结构

3)掌握用红外吸收光谱法进行测样的基本过程。

说明:专业必修

实验项目4气质联用法仿真实验

涵盖知识单元:知识单元9

参考学时:4学时

学习目标:

(1)理解气质联用法基本原理。

2)掌握气相色谱仪进行分析的基本过程

说明:专业选修

实验项目5紫外吸收光谱仪的基本操作

涵盖知识单元:知识单元14

参考学时:4学时

学习目标:

1掌握紫外-可见分光光度计的原理及其可分析物质的结构特征。

2)掌握用解联立方程组的方法同时分别测出吸收曲线相互重叠的二元混合物含量。

3)了解等吸收点的意义和用途,初步了解双波长法和导数光谱法的原理。

说明:专业必修

实验项目6:红外吸收光谱仪的基本操作

涵盖知识单元:知识单元15

参考学时:4学时

学习目标:

1)了解运用红外光谱法的基本原理

2)了解红外光谱仪的基本结构

3)掌握用红外吸收光谱法进行测样的基本过程。

说明:专业必修

实验项目7:电位法测水中的氢离子浓度

涵盖知识单元:知识单元67

参考学时:4学时

学习目标:

1)掌握直接电位法测定离子度的原理与方法。

2)掌握离子选择电极的正确使用方法。

说明:专业必修

实验项目8:气相色谱仪基本操作

涵盖知识单元:知识单元9

参考学时:4学时

学习目标:

1)掌握色谱分析的原理及色谱工作站的使用方法。

2)理解用保留时间进行定性的方法

3)掌握用进行定量分析的方法

说明:专业必修


化工原理A课程教学规范


一、课程在人才培养中的地位及作用

化工原理A课程是化学化工类及相近专业必修的一门重要的技术基础课化工专业一门重要的专业核心在化工专业人才培养中起到十分重要的作用。这门课程是综合运用数学、物理、化学等基础知识,分析和解决化工生产中单元操作问题的工程学科,担负着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用。本课程强调理论和实际相结合,因此具有极强的工程性和应用性。通过对本课程知识的系统学习,将培养学生的工程观点,提高他们分析和解决工程实际问题的能力

二、课程教学目标

化工原理A课程的教学目标主要是使学生获得常见化工单元操作过程及设备的基础知识、基本理论和基本计算能力,并受到必要的基本操作技能训练。具有运用工程技术观点分析和解决化工单元操作一般问题的初步能力。为学生学习后续专业课程和将来从事工程技术工作打好基础。

(一)知识目标

化工原理A课程的学习,包含与学生所学专业相关的所有核心知识单元及部分选修知识单元,并达到相应的学习目标。知识单元的学习目标分为掌握、理解、了解三个层次:

1)掌握:对内容透彻理解、牢固掌握并能熟练应用。

2)理解:对内容理解并能掌握,会用它们分析、解决相关问题。

3)了解:对内容进行初步了解,一般不要求应用。

(二)能力目标

以综合素质与工程实践能力的培养为目标。主要通过学习掌握常见化工单元操作过程及设备的基础知识、基本理论必要的基本操作技能训练。培养学生树立工程技术观点,提高他们理论联系实际,分析和解决工程实际问题的能力为其提高综合素质、获得全面发展奠定基础。

(三)素质目标

通过化工原理A课程的学习,培养学生严谨求实的科学态度和一丝不苟的工作作风,具有良好的社会责任感和职业道德;通过化工原理课程的学习,激发学生的求知欲望、探索精神,培养学生的自学能力,运用所学知识解决工程问题的科学思维能力和创新思维能力。

三、课程知识体系描述

(一)本课程知识体系的构成及学时分配

知识体系由知识领域、知识单元和知识点三个层次组成。一个知识领域可以分解成若干个知识单元,一个知识单元又包括若干个知识点。知识单元又分为核心知识单元和选修知识单元。核心知识单元提供的是知识体系的最小集合,是该专业在本科教学中必要的最基本的知识单元;选修知识单元是指不在核心知识单元内的那些知识单元。核心知识单元的选择是最基本的共性的教学规范,选修知识单元的选择体现各校的不同特色。化工原理A课程的知识体系由4个知识领域和10个知识单元构成,其中核心知识单元8个,选修知识单元2个。

知识领域1:动量传递

知识单元1:流体流动(核心)                             16学时

知识单元2:流体输送机械(核心)                          8学时

知识单元3:非均相混合物的分离(核心)                   10学时

知识领域2:热量传递

知识单元4:传热(核心)                                 16学时

知识单元5:蒸发(选修)                                  4学时

知识领域3:质量传递

知识单元6:传质过程导论(核心)                          4学时

知识单元7:吸收(核心)                                 14学时

知识单元8:精馏(核心)                                 14学时

知识单元9:萃取(选修)                                  4学时

知识领域4:热量、质量同时传递

知识单元10:干燥(核心)                                 10学时

(二)课程知识体系描述(见附录1)

上述课程知识体系概要说明本课程的知识领域、知识单元和知识点,以及哪个单元是核心,哪个单元是选修,所需的参考学时数等。课程知识体系中关于知识领域、知识单元和知识点的详细描述在附录1中给出。

四、课程描述(见附录2

有关课程名称、参考学时与学分、概述、前导课程、课程提纲及说明等方面的详细描述在附录2中给出

五、课程主要教学方式

(一)课堂讲授

1. 课堂讲授内容

流体流动(涵盖知识单元1

流体输送机械(涵盖知识单元12

非均相混合物的分离(涵盖知识单元13

传热(涵盖知识单元4

蒸发(涵盖知识单元45

传质过程导论(涵盖知识单元6

吸收(涵盖知识单元67

精馏(涵盖知识单元8

萃取(涵盖知识单元9

干燥(涵盖知识单元10

2. 教学方法

在课堂教学中,要系统而清晰地讲授重要单元操作的基本原理、典型设备及计算方法,同时运用挂图、幻灯、录像片、计算机仿真、模型、实物等直观教具,以提高教学效果。在教学中采用以教师讲授为主,兼用启发式、讨论式、互动式等教学方法,体现教师的主导作用与学生的主体作用。在教学中要配合一定的现场教学、课堂讨论、案例教学和课外作业等,做到理论联系实际,注重培养学生的工程观念和工程意识,训练学生分析和解决工程实际问题的思维方法和操作能力。

3. 教学手段

教学手段上应多样化。结合传统教学手段,充分合理地运用多媒体等现代化手段辅助教学。通过制作大量的幻灯片、教学录像片和多媒体教学软件,将使枯燥的、复杂的、抽象的内容形象化和动态演示,使学生更易理解和接受,教学效果将会显著改善。充分使用网络,使学生大大开阔视野,师生通过网络平台进行答疑和讨论,增进了师生之间以及学生之间的联系和交流。

(二)习题课

习题课是大学工科科教学中,培养学生能力的一个重要环节。教师讲授一段时期的课程之后,就会安排开设一堂以讲解习题为主要内容的习题课。一般包括:整理前阶段课程的知识要点分析作业题中的错误讲解习题。

在习题课上,通过典型实例的分析,帮助学生正确地运用基本理论解决实际问题,掌握解题思路、方法和步骤,培养学生分析问题解决问题的能力通过实际练习,会使学生发现问题,并及时解决问题,更深入地理解和巩固基本理论;通过引导学生做好阶段小结,帮助学生将所学的知识系统化因此,习题课培养学生独立分析和解决问题的能力起到非常重要的作用

(三)实践课

实践教学是化工原理A课程教学的重要组成部分。化工原理A是一门工程性和应用性很强的课程,因此,化工原理A课程教学的实践项目的设置,侧重于对学生解决企业实际工程问题能力的培养,包括认识实习、化工原理实验及化工原理课程设计三部分。具体内容见附录3

(四)课外作业

课外作业是引导学生自主学习、检查教学效果,拓宽学生知识面的重要环节。尽量精选一些既能巩固所学知识,又贴近化工实际生产的习题,以培养学生分析和解决问题的能力。可使用教材上的习题,也可布置实习报告、工程案例分析、课程设计等内容作为课外作业。同时引导学习了解并使用现代化工设计软,用于化工单元的设计。

(五)自主学习

化工原理A课程教学过程中要适当布置学生自学的内容。给学生提供相关的参考书,并利用网络提供更丰富的教学资源,给学生提供课外学习的指导,帮助学生进行自学、复习和个性化学习,提高学生的自学能力和独立获取知识的能力。

(六)课外指导

课外指导主要是切实做好课后对学生面对面的交流、辅导和答疑,一般来说,讲授1个知识单元答疑12次。时间可安排在学生自习时间,解答学生本章学习存在的问题,如有普遍性问题可集体辅导。

六、课程考核

考核是引导学生学习、检查教学效果、保证教学质量的重要环节,也是体现课程要求规范的重要标志。根据化工原理A课程内容建立多元化的课程教学考核方法。多元化考核方法主要是指课程成绩通过过程评价与结果评价相结合的方式来体现。最终成绩的评定为:实验成绩占30%,期末卷面成绩占70%。

七、说明

1)本课程总学时包括两部分:理论课96学时,实验课32学时。

2)在保证大纲基本要求的前提下,可根据专业方向的不同,对教学内容、教学环节、学时分配等做适当调整。

八、参考文献

化学工程与工艺专业教学指导分委员会.普通高等学校本科“化学工程与工艺”专业规范(征求意见稿),2008.10.


附录1 化工原理A课程知识体系描述


知识领域1:动量传递

知识单元1:流体流动

知识单元2:流体输送机械(核心)

知识单元3:非均相混合物的分离(核心)

知识领域2:热量传递

知识单元4:传热(核心)

知识单元5:蒸发(选修)

知识领域3:质量传递

知识单元6:传质过程导论(核心)

知识单元7:吸收(核心)

知识单元8:精馏(核心)

知识单元9:萃取(选修)

知识领域4:热量、质量同时传递

知识单元10:干燥(核心)


知识单元1:流体流动(核心)

参考学时:16学时

知识点:

流体静力学基本方程式

流体流动的基本方程式

流体流动现象

管内流动的阻力损失

管路计算

流量测量

学习目标:

1)掌握有关流体流动的基本概念。

2)掌握流体静力学方程、连续性方程式、柏努利方程及应用。

3)掌握流体的流动类型及其判断,雷诺准数的定义及其计算。

4)掌握流体在管道内流动时阻力产生的原因,流体流动阻力的计算。

5)掌握简单管路的计算。

6)掌握管路中流速和流量的测量,各种流量计的工作原理、基本结构和性能。

7)了解流体流动的研究方法及其在化工生产中的重要作用。

8)了解牛顿型流体和非牛顿型流体。

9)了解边界层的概念。

10)了解复杂管路的计算要点。


知识单元2:流体输送机械(核心)

参考学时:8学时

知识点:

离心泵

其他类型

通风机、鼓风机、压缩机和真空泵

学习目标:

1)掌握离心泵的简单结构和工作原理,离心泵的性能参数及主要影响因素。

2)掌握离心泵的特性曲线及应用,离心泵的工作点及流量调节。

3)掌握离心泵的安装、操作要点、使用范围及选用。

4)掌握离心式通风机的性能参数、特性曲线及选用。

5)掌握简单管路的计算。

6)掌握管路中流速和流量的测量,测速管、孔板流量计和转子流量计的工作原理、基本结构和性能。

7)了解其他类型流体输送机械。


知识单元3:非均相混合物的分离(核心)

参考学时:10学时

知识点:

沉降

过滤

学习目标:

1)掌握重力沉降的基本原理,重力沉降速度的定义及其计算,降尘室的工艺计算。

2)掌握离心沉降的基本原理,离心沉降速度及其计算。

3)掌握过滤的基本原理,恒压过滤方程式及其应用,过滤常数的测定。

4)了解旋风分离器的操作原理、结构、分离性能及选型依据。

5)了解板框过滤机的简单结构、操作及洗涤特点。

6)了解转筒真空过滤机的操作特点及应用。


知识单元4:传热(核心)

参考学时:16学时

知识点:

热传导

两流体间的热量传递

对流与对流传热系数

辐射传热

传热设备

学习目标:

1)掌握热传导的基本原理,傅立叶定律,平壁及圆筒壁的稳定热传导及计算。

2)掌握对流传热的基本原理及其主要影响因素,对流传热系数的物理意义,无相变时对流传热系数关联式的用法、使用条件及注意事项等。

3)掌握传热过程的计算及强化传热过程的途径。

4)掌握列管式换热器的结构特点及选用。

5)了解传热的三种基本方式、特点及其在化工中的应用。

6)了解热辐射的基本概念及两固体间辐射传热量的计算。

7)了解蒸气冷凝和液体沸腾时对流传热系数的计算。

8)了解其它换热器的简单结构、特点及应用。


知识单元5:蒸发(选修)

参考学时:4学时

知识点:

单效蒸发和真空蒸发

多效蒸发

蒸发设备

蒸发器生产强度

学习目标:

1)掌握单效蒸发过程及其计算。

2)掌握蒸发器的生产能力和生产强度及其影响因素。

3)了解多效蒸发的流程及计算要点。

4)了解蒸发操作的特点及其在工业生产中的应用。

5)了解蒸发器的结构特点、性能和应用范围及其选型。


知识单元6:传质过程导论(核心)

参考学时:4学时

知识点:

传质与分离的基本概念

扩散和单相传质

相际传质

学习目标:

1)掌握相组成的表示方法及换算。

2)掌握扩散与单相传质、相际传质的基本理论。

3)了解其它传质理论及传质速率计算。


知识单元7:吸收(核心)

参考学时:14学时

知识点:

有关吸收的基本理论

吸收(或脱吸)塔的计算

其他类型的吸收

填料塔

学习目标:

1)掌握气液相平衡关系及其在吸收过程中的应用。

2)掌握双膜理论的要点,总吸收速率方程式。

3)掌握吸收操作线方程的物理意义、图示方法及其应用。

4)掌握吸收剂用量、吸收液浓度的计算、填料层高度的计算。

5)了解解吸的计算。

6)了解吸收塔操作型问题定性分析

7)了解填料塔的结构及填料的特性;填料塔的附件。


知识单元8:精馏(核心)

参考学时:14学时

知识点:

二元物系的气液平衡

蒸馏方式

二元连续精馏的分析和计算

其他蒸馏方式

板式塔

学习目标:

1)掌握拉乌尔定律,气液相平衡图,挥发度、相对挥发度的定义及物理意义。

2)掌握精馏原理,并能运用该原理分析精馏过程。

3)掌握精馏段操作线方程,提馏段操作线方程,q线方程的意义,图示及其应用。

4)掌握双组分连续精馏塔的计算—图解法及逐板法求取理论塔板数,最小回流比及其计算,回流比的选择及其对精馏操作的影响,加料热状态参数q的定义、意义及计算及其对精馏操作的影响。

5)掌握全塔效率及单板效率的定义及其计算。

6)了解非理想溶液的气液相平衡。

7)了解其他蒸馏方式的特点及应用。

8)了解板式塔的结构,塔内气液两相的流动状况和传质特性常见的不正常操作情况板式塔的负荷性能图筛板塔的设计原则。


知识单元9:萃取(选修)

参考学时:4学时

知识点:

液液相平衡

萃取过程计算

萃取设备

学习目标:

1)掌握萃取的基本概念和基本流程

2)掌握三角形相图,萃取在三角形相图上的表示

3)掌握单级萃取的计算,多级错流、逆流萃取计算,溶剂比对逆流萃取的影响

4)了解常见工业萃取设备,萃取设备的选择

5)了解超临界萃取和液膜萃取。


知识单元10:干燥(核心)

参考学时:10学时

知识点:

概述

湿空气的性质及湿度图

干燥器的物料衡算及热量衡算

干燥速度和干燥时间

干燥器

学习目标:

1)湿空气的性质及计算,湿空气湿度图的应用。

2)掌握干燥过程的物料衡算和热量衡算。

3)掌握干燥速率和恒定干燥条件下干燥时间的计算。

4)掌握平衡水分和自由水分、结合水分和非结合水分。

5)了解固体物料的干燥机理。

6)了解各种干燥方法的基本原理及特点。

7)了解工业上常用干燥器的性能和应用。


附录2  化工原理A课程描述


1.课程基本信息

程名称

课程类别

开课对象

开课时间

总学时

学分

化工原理A

专业基础课

化学工程与工艺专业本科

学期

128学时

7学分

2.课程简介:

化工原理A课程是化学化工类及相近专业必修的一门重要的技术基础课,在化工专业人才培养中起到十分重要的作用。这门课程是综合运用数学、物理、化学等基础知识,分析和解决化工生产中单元操作问题的工程学科,担负着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用。本课程强调理论和实际相结合,因此具有极强的工程性和应用性。通过对本课程知识的系统学习,将使学生获得常见化工单元操作过程及设备的基础知识、基本理论和基本计算能力,并受到必要的基本操作技能训练。培养学生的工程技术观点,提高他们理论联系实际,运用所学知识分析和解决工程实际问题的能力

3. 前导课程

四大基础化学、普通物理、高等数学、工程制图

4. 课程提纲

1)流体流动

2)流体输送机械

3)非均相混合物的分离

4)传热

5)蒸发

6)传质过程导论

7)吸收

8)精馏

9)萃取

10)干燥

说明:适用于化学工程与工艺专业所有方向,必修课程。


附录3  化工原理A实践项目描述

一、化工原理实验

实验项目1:化工基础实验技术与实验数据处理

涵盖知识单元:知识单元1,2.3.4.8

参考学时:4学时

学习目标:

1)掌握温度的测量技术

2)掌握压力的测量技术

3)掌握流量的测量技术

4) 掌握实验数据的基本处理方法

5)了解实验报告的基本要求

说明:专业必修


实验项目2:机械能转化实验

涵盖知识单元:知识单元1

参考学时:4学时

学习目标:

1)验证连续性方程和柏努利方程

2)定量考察流体流经收缩、扩大管段时,流体流速与管径关系

3)定量考察流体流经直管段时,流体阻力与流量关系

4)定性观察流体流经节流件、弯头的压损情况

说明:专业必修


实验项目3:雷诺实验

涵盖知识单元:知识单元1

参考学时:4学时

学习目标:

1)观察流体在管内流动的两种不同流型

2)考察流体在管内的流动型态与雷诺数之间的关系

说明:专业必修


实验项目4:离心泵特性曲线的测定

涵盖知识单元:知识单元1、2

参考学时:4学时

学习目标:

1)了解离心泵结构与特性,熟悉离心泵的使用。

2)掌握离心泵特性曲线测定方法。

3)了解电动调节阀的工作原理和使用方法。

说明:专业必修


实验项目5:流体流动阻力的测定

涵盖知识单元:知识单元1、2

参考学时:4学时

学习目标:

1)掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的一般实验方法

2)测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系,验证在一般湍流区内λRe的关系。

3)测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数x

4)识辨组成管路的各种管件、阀门、流量计,并了解其作用及使用

说明:专业必修


实验项目6:传热实验

涵盖知识单元:知识单元4

参考学时:4学时

学习目标:

1)了解间壁式传热元件,掌握传热系数测定的实验方法。

2)掌握热电阻测温的方法。

3)学会给热系数测定的实验数据处理方法,了解给热系数的影响因素。

说明:专业必修


实验项目7:恒压过滤常数测定实验

涵盖知识单元:知识单元3

参考学时:4学时

学习目标:

1)熟悉板框压滤机的构造和操作方法。

2)验证过滤基本理论。

3)掌握测定过滤常数的方法。

4)了解过滤压力对过滤速率的影响。

说明:专业必修


实验项目8:精馏实验

涵盖知识单元:知识单元8

参考学时:4学时

学习目标:

1)了解筛板精馏塔及其附属设备的基本结构。

2)掌握精馏过程的基本操作方法。

3)掌握测定精馏塔全塔效率和单板效率的实验方法,

4)了解测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。

说明:专业必修

二、化工原理课程设计

参考学时:两周

涵盖知识单元:知识单元1、2、4、6、8

学习目标:

1)了解化工设计的基本程序和方法。

2)培养学生工程的观点树立正确的设计思想

3)掌握查阅资料、设计软件使用、选用公式数据的方法

4)掌握正确的设计运算方法,并用简洁的文字、图表表达设计结果。

5)培养学生理论联系实际,运用工程的观点和方法处理工程实际问题的能力

说明:专业必修




化工热力学》课程教学规范

一、课程在人才培养中的地位及作用

化工热力学课程是化学工程与工艺专业的专业核心课程之一。它是化工过程研究、开发与设计的理论基础,是一门理论性与应用性均较强的课程。这门课程是综合运用数学、物理、化学等基础知识,分析和解决化工生产中热力学问题的工程学科,担负着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用。通过对本课程知识的系统学习,将培养学生的工程观点,提高他们分析和解决工程实际问题的能力因此本门课程在化工专业人才培养中起到重要的作用。

二、课程教学目标

化工热力学课程的教学目标:使学生具备化工专业高素质人才所需要的化工热力学方面的知识。争取在有限的时间内,通过讲课、图片、动画、录像等多种教学方式的灵活运用,使学生最大限度地掌握以下知识能力:流体热力学性质的基本概念与应用; 溶液理论及状态方程的基本概念与应用; 能利用化工热力学的原理和模型对化工中涉及到的化学反应平衡原理、相平衡原理等进行分析和研究;能利用化工热力学的方法对化工中所涉及物系的热力学性质及其它化工物性进行关联和推算;利用化工热力学的基本理论对化工中能量进行分析。 在本课程的教学过程中应特别注重培养学生的工程计算与工程设计能力,为化工过程的设计打下良好的基础。

(一)知识目标

化工热力学课程的学习,包含与学生所学专业相关的所有核心知识单元及部分选修知识单元,并达到相应的学习目标。知识单元的学习目标分为掌握、理解、了解三个层次:

1)掌握:对内容透彻理解、牢固掌握并能熟练应用。

2)理解:对内容理解并能掌握,会用它们分析、解决相关问题。

3)了解:对内容进行初步了解,一般不要求应用。

(二)能力目标

以综合素质与工程实践能力的培养为目标培养学生解决热力学问题的能力,为其综合运用专业技术能力、提高综合素质、获得全面发展奠定基础。能力单元的目标分为应用、分析、综合、评判四个层次。

(1)应用:把所学的热力学知识应用到解决实际问题中去。

(2)分析:分析实际生产中的问题,归纳运用到的理论知识。

(3)综合:理论知识与生产实际结合,达到解决实际问题的目标。

(4)评判:通过实际化工过程的运行,检测、判断是否解决问题。

(三)素质目标

通过化工热力学课程的学习,培养学生严谨求实的科学态度和一丝不苟的工作作风,具有良好的社会责任感和职业道德;通过化工热力学课程的学习,激发学生的求知欲望、探索精神,培养学生的自学能力,运用所学知识解决工程问题的科学思维能力和创新思维能力。

三、课程知识体系描述    

(一)本课程知识体系的构成及学时分配

知识体系由知识领域、知识单元和知识点三个层次组成。一个知识领域可以分解成若干个知识单元,一个知识单元又包括若干个知识点。知识单元又分为核心知识单元和选修知识单元。核心知识单元提供的是知识体系的最小集合,是该专业在本科教学中必要的最基本的知识单元;选修知识单元是指不在核心知识单元内的那些知识单元。核心知识单元的选择是最基本的共性的教学规范,选修知识单元的选择体现各校的不同特色。化工热力学课程的知识体系由2个知识领域和10个知识单元构成,其中核心知识单元7个,选修知识单元3个。

知识领域1:流体的热力学性质

知识单元1:流体的p-V-T关系(核心)        6学时

知识单元2:纯流体的热力学性质(核心)       8学时

知识单元3:流体混合物的热力学性质(核心)      12学时

知识单元4:高分子体系的热力学性质(选修)      2学时

知识领域2:化工热力学原理和方法的应用

知识单元5:相平衡(核心)          4学时

知识单元6:化学反应平衡(核心)         6学时

知识单元7:化工过程的能量分析(核心)       3学时

知识单元8:蒸汽动力循环与制冷循环(核心)      3学时

知识单元9:界面吸附(选修)          2学时

知识单元10:物性数据估算(选修)        2学时

(二)课程知识体系描述(见附录1)

上述课程知识体系概要说明本课程的知识领域、知识单元和知识点,以及哪个单元是核心,哪个单元是选修,所需的参考学时数等。课程知识体系中关于知识领域、知识单元和知识点的详细描述在附录1中给出。

四、课程描述

课程名称:化工热力学

参考学时:48学时

参考学分:3学分

课程简介:化工热力学是化学工程学的一个重要分支,是化学工程与工艺专业本科生的一门必修的专业课程。它是化工过程研究、开发与设计的理论基础,是一门理论性与应用性均较强的课程。在化工专业人才培养中起到十分重要的作用。这门课程是综合运用数学、物理、化学等基础知识,分析和解决化工生产中热力学问题的工程学科,担负着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用。通过对本课程知识的系统学习,将培养学生的工程观点,提高他们分析和解决工程实际问题的能力

前导课程:四大基础化学、普通物理、高等数学、化工原理、物理化学

课程提纲:

1)流体的p-V-T关系

2)纯流体的热力学性质

3)流体混合物的热力学性质

4)化工过程的能量分析

5)蒸汽动力循环与制冷循环

6)相平衡

7)高分子体系的热力学性质

8)界面吸附

9)化学反应平衡

10)物性数据估算

涵盖知识单元 流体的p-V-T关系纯流体的热力学性质流体混合物的热力学性质高分子体系的热力学性质相平衡化学反应平衡化工过程的能量分析蒸汽动力循环与制冷循环界面吸附物性数据估算

五、课程主要教学方式

(一)课堂讲授

1. 课堂讲授内容

流体的p-V-T关系(涵盖知识单元1

纯流体的热力学性质(涵盖知识单元1、2)

流体混合物的热力学性质(涵盖知识单元1、2、3)

高分子体系的热力学性质(涵盖知识单元1、4)

相平衡(涵盖知识单元3、5)

化学反应平衡(涵盖知识单元3、6)

化工过程的能量分析(涵盖知识单元7)

蒸汽动力循环与制冷循环(涵盖知识单元8)

界面吸附(涵盖知识单元9)

物性数据估算(涵盖知识单元1、2、10)

2. 教学方法

在课堂教学中,要系统而清晰地讲授流体的热力学性质(包括纯流体和溶液)以及运用热力学原理对相平衡、化学反应平衡进行分析、研究,同时运用挂图、幻灯、录像片、直观教具,以提高教学效果。在教学中采用以教师讲授为主,兼用启发式、讨论式、互动式等教学方法,体现教师的主导作用与学生的主体作用。在教学中要配合一定的现场教学、课堂讨论、案例教学和课外作业等,做到理论联系实际,注重培养学生的工程观念和工程意识,训练学生分析和解决工程实际问题的思维方法和操作能力。

3. 教学手段

教学手段上应多样化。结合传统教学手段,充分合理地运用多媒体等现代化手段辅助教学。通过制作大量的幻灯片、教学录像片和多媒体教学软件,将使枯燥的、复杂的、抽象的内容形象化和动态演示,使学生更易理解和接受,教学效果将会显著改善。充分使用网络,使学生大大开阔视野,师生通过网络平台进行答疑和讨论,增进了师生之间以及学生之间的联系和交流。

(二)讨论课

    大学课堂不仅要给学生传授知识,更重要的是注重培养学生独立思考、善于合作、勇于创新的能力。总结学生一段时间内的问题,提炼出讨论课的专题题目,学生课堂上分组讨论,加深学生对知识点的理解和应用。因此,讨论课对培养学生独立思考能力、合作共处等能力起到举足轻重的作用。

(三)习题课

习题课是大学工科科教学中,培养学生能力的一个重要环节。教师讲授一段时期的课程之后,就会安排开设一堂以讲解习题为主要内容的习题课。一般包括:整理前阶段课程的知识要点分析作业题中的错误讲解习题。

在习题课上,通过典型实例的分析,帮助学生正确地运用基本理论解决实际问题,掌握解题思路、方法和步骤,培养学生分析问题解决问题的能力通过实际练习,会使学生发现问题,并及时解决问题,更深入地理解和巩固基本理论;通过引导学生做好阶段小结,帮助学生将所学的知识系统化因此,习题课培养学生独立分析和解决问题的能力起到非常重要的作用

(四)课外作业

课外作业是引导学生自主学习、检查教学效果,拓宽学生知识面的重要环节。尽量精选一些既能巩固所学知识,又贴近化工实际生产的习题,以培养学生分析和解决问题的能力。

(五)自主学习

化工热力学课程教学过程中要适当布置学生自学的内容。给学生提供相关的参考书,并利用网络提供更丰富的教学资源,给学生提供课外学习的指导,帮助学生进行自学、复习和个性化学习,提高学生的自学能力和独立获取知识的能力。

(六)课外指导

课外指导主要是切实做好课后对学生面对面的交流、辅导和答疑,一般来说,讲授1个知识单元答疑12次。时间可安排在学生自习时间,解答学生本章学习存在的问题,如有普遍性问题可集体辅导。

六、课程考核

考核是引导学生学习、检查教学效果、保证教学质量的重要环节,也是体现课程要求规范的重要标志。根据化工热力学课程内容建立多元化的课程教学考核方法。主要是指课程成绩通过过程评价与结果评价相结合的方式来体现。最终成绩的评定为:平时成绩占30%,期末卷面成绩占70%。

七、参考文献

化学工程与工艺专业教学指导分委员会.普通高等学校本科“化学工程与工艺”专业规范,2008.10.

附录1 化工热力学课程知识体系描述

知识领域1:流体的热力学性质

知识单元1:流体的p-V-T关系(核心)        

知识单元2:纯流体的热力学性质(核心)        

知识单元3:流体混合物的热力学性质(核心)      

知识单元4:高分子体系的热力学性质(选修)      

知识领域2:化工热力学原理和方法的应用

知识单元5:相平衡(核心)          

知识单元6:化学反应平衡(核心)        

知识单元7:化工过程的能量分析(核心)      

知识单元8:蒸汽动力循环与制冷循环(核心)      

知识单元9:界面吸附(选修)          

知识单元10:物性数据估算(选修)        


知识单元1:流体的p-V-T关系

参考学时:6学时

知识点:

纯物质的p-V-T关系

临界点的数学表达方式

气体状态方程的用途

立方型状态方程

维里方程

对比态原理

以偏心因子为第三参数的对比态原理

普遍化方程

混合规则

虚拟临界参数

学习目标:

1)掌握流体的P-V-T关系。

2)掌握临界等温线在临界点上的斜率和曲率均为零的数学表达式。

3)掌握立方型状态方程中VdW方程、RK方程、SRK方程式及其计算。

4)掌握对比态原理、偏心因子的定义、三参数对比态原理的应用。

5)了解混合物的混合规则虚拟临界参数液体的p-V-T性质。


知识单元2:纯流体的热力学性质

参考学时:8学时

知识点:

热力学性质间的关系

Maxwell关系式

体积膨胀系数、等温压缩系数

相律

Maxwell关系式应用于S、U、H的求解

剩余性质法计算S、U、H等

状态方程法计算S、U、H等

普遍化状态方程法计算S、U、H等

逸度、逸度系数

根据实验数据计算逸度、逸度系数

从焓值和熵值计算逸度和逸度系数

两相系统的热力学性质

热力学性质图标

三类水蒸气表

学习目标:

(1)掌握纯流体热力学性质间的关系及其应用。

(2)掌握Maxwell关系式。

(3)利用Maxwell关系式、剩余性质法、状态方程法等计算系统的U、S、H等。

(4)掌握逸度与逸度系数的定义及其计算方法。

(5)掌握两相系统的热力学性质了解热力学图表的优缺点及其用途。


知识单元3:流体混合物的热力学性质

参考学时:12学时

知识点:

变组成体系热力学性质间的关系

化学位

偏摩尔性质

偏摩尔性质与纯物质摩尔性质间的关系

Gibbs-Duhem方程

混合物的逸度与逸度系数

混合物的逸度与组分逸度之间的关系

压力和温度对逸度的影响

理想溶液的逸度、标准态

活度和活度系数

混合过程的性质变化

超额性质

学习目标:

(1)掌握变组成体系热力学性质间的关系以及应用。

(2)掌握化学位、偏摩尔性质的定义。

(3)掌握溶液性质、偏摩尔性质和纯物质性质之间的关系。

(4)掌握混合物的逸度与逸度系数的定义混合物的逸度及其组分逸度之间的关系。

(5)掌握理性溶液逸度定义及标准态的定义。

(6)掌握活度与活度系数的定义。

(7)了解混合过程性质变化混合过程的焓变、焓浓图超额性质的定义。


知识单元4:高分子体系的热力学性质

参考学时:2学时

知识点:

高分子化合物的特点

高分子溶液的热力学模型

高分子化合物的溶解

学习目标:

(1)了解高分子化合物的特点Flory-Huggins晶格模型理论。

(2)了解高分子稀溶液理论高分子的溶液的渗透压

(3)了解高分子化合物溶解过程的特点溶解的选择原则与评价标准。


知识单元5:相平衡

参考学时:4学时

知识点:

相平衡的判据

相律

二元体系的p-T图及临界区域的相特性

二元体系的相图形态的类型

活度系数法、状态方程法计算汽液平衡

闪蒸

液液的相分裂

气体在液体中的溶解度气体溶解度与温度的关系

学习目标:

(1)掌握相平衡的三个判据掌握相律及其应用。

(2)掌握二元体系的p-T图及临界区域的相特性。

(3)掌握分别利用活度系数法、状态方程法计算汽液平衡。

(4)掌握闪蒸的特点及液液的相分裂特点。

(5)了解气体在液体中的溶解度及其与温度的关系。


知识单元6:化学反应平衡

参考学时:6学时

知识点:

化学反应平衡基础(计量关系和反应进度)

化学反应平衡常数的及其计算

温度对平衡常数的计算

平衡常数与平衡组成间的关系

工艺参数对化学平衡组成的关系(包括温度、压强惰性气体、反应物组成等)

反应系统的相律和Duhem理论

复杂体系的化学反应平衡

学习目标:

(1)掌握化学计量关系和反应进度的概念化学反应平衡的计算方法。

(2)掌握Vant Hoff等压方程式的应用。

(3)掌握平衡转化率、平衡产率的定义。

(4)掌握气相反应中平衡常数与平衡组成的关系了解液相反应中平衡常数与平衡组成的关系

(5)掌握温度、压力、惰性气体、反应物组成对平衡组成的影响。

(6)掌握原子守恒判断法和矩阵判别法。

(7)了解复杂体系化学反应平衡的处理原则。

(8)了解等温复杂反应和化学平衡和绝热反应的化学平衡的相关性质和特点。


知识单元7:化工过程的能量分析

参考学时:3学时

知识点:

能量平衡方程

能量平衡方程的应用

功热间的转化

熵与熵增原理

熵平衡

理想功、损失功、热力学效率

学习目标:

(1)掌握能量平衡方程及其应用。

(2)掌握测量湿蒸气干度的计算。

(3)掌握功热间转化过程熵与熵增原理。

(4)掌握理想功、损失功及热力学效率的定义。


知识单元8:蒸汽动力循环与制冷循环

参考学时:3学时

知识点:

Rankine循环及其热效率

Rankine循环的改进方法

节流膨胀与作外功的绝热膨胀

蒸汽压缩制冷循环

学习目标:

(1)掌握Rankine循环的过程特点计算过程及其改进方法。

(2)掌握节流膨胀的定义及其特点作外功的绝热膨胀特点及其方法。


知识单元9:界面吸附

参考学时:2学时

知识点:

界面张力和界面自由焓

界面热力学函数

界面自由焓对液体的影响

界面的吸附量

体系存在界面时的平衡判据

界面化学位

Gibbs吸附公式

溶液的界面张力

溶液界面吸附等温线和吸附等温式

溶液界面吸附层状态方程

气固吸附曲线

气固吸附等温方程

学习目标:

(1)了解界面张力和截面自由焓的定义界面自由焓对液体的影响。

(2)了解体系存在界面时的平衡判据。

(3)了解Gibbs吸附公式溶液界面吸附等温式和吸附等温式溶液界面吸附层状态方程。


知识单元10:物性数据估算

参考学时:2学时

知识点:

基本物性参数的估算

流体蒸汽压的估算

热力学性质估算

数据的评估

学习目标:

(1)了解临界参数正常沸点偏心因子流体蒸汽压的估算方法。

(2)了解气体热容、液体热容、蒸发潜热等的估算方法。


《化学反应工程》课程教学规范


一、课程在人才培养中的地位及作用

化学反应工程是化学工程学科的一个分支,是化学工程与工艺专业学生必修的一门专业核心课程。它以工业反应过程为主要研究对象,研究反应过程速率及其变化规律;研究反应器内的传递特性及其对化学反应的影响。为学生今后从事化工反应技术开发、反应器的设计与放大、反应过程操作优化等诸方面工作奠定基础。

二、课程教学目标

通过本课程的学习,使学生较牢固地掌握化学反应工程最基本的原理和计算方法,能够理论联系实际,提高对工业反应器进行设计与分析之能力。为今后解决化工生产过程中和科学研究中遇到的各种化学工程问题打下良好的基础。

(一)知识目标

化学反应工程课程的学习,包含与学生所学专业相关的所有核心知识单元及部分选修知识单元,并达到相应的学习目标。

知识单元的学习目标分为认知、理解、应用三个层次:

1)认知:对内容进行初步了解,一般不要求应用。

2)理解:对内容理解并能掌握,会用它们分析、解决相关问题。

3)应用:对内容透彻理解、牢固掌握并能熟练应用。

(二)能力目标

以综合素质与工程实践能力的培养为目标。使学生通过对反应器、操作方式等理论知识的学习,培养学生树立工程技术观点,提高理论联系实际、分析和解决问题的能力通过本课程的学习,使学生具备以下几个方面的能力:

1)改进和加强现有的反应技术和设备;

2)开发新的反应技术和新的反应设备;

3)用理论指导和解决反应过程开发中的放大问题;

4)实现反应过程的最优化

(三)素质目标

通过化学反应工程课程的学习,培养学生严谨的科学态度,使学生具有良好的社会责任感;培养学生的自学能力、理论联系实际的能力、和运用所学知识解决实际工程问题能力。

三、课程知识体系描述

(一)本课程知识体系的构成及学时分配

知识体系由知识领域、知识单元和知识点三个层次组成。一个知识领域可以分解成若干个知识单元,一个知识单元又包括若干个知识点。知识单元又分为核心知识单元和选修知识单元。核心知识单元提供的是知识体系的最小集合,是该专业在本科教学中必要的最基本的知识单元;选修知识单元是指不在核心知识单元内的那些知识单元。核心知识单元的选择是最基本的共性的教学规范,选修知识单元的选择体现各校的不同特色。化学反应工程课程的知识体系由8个知识单元构成,其中核心知识单元7个,选修知识单元1个。

知识单元1:  化学反应工程绪论(核心) 4学时

知识单元2:  反应动力学基础(核心) 12学时

知识单元3:  釜式反应器(核心) 12学时

知识单元4:  管式反应器(核心) 10学时

知识单元5:  停留时间分布与流动模型(核心) 8学时

知识单元6:  多相系统中的化学反应与传递现象(核心) 10学时

知识单元7:  固定床催化反应器的设计与分析(选修) 8学时

知识单元8:  多相反应器(选修) 6学时

(二)课程知识体系描述(见附录1

上述课程知识体系概要说明本课程的知识领域、知识单元和知识点,以及哪个单元是核心,哪个单元是选修,所需的参考学时数等。课程知识体系中关于知识领域、知识单元和知识点的详细描述在附录1中给出。

四、课程描述(见附录2)

有关课程名称、参考学时与学分、概述、前导课程、课程提纲及说明等方面的详细描述在附录2中给出

五、课程主要教学方式

(一)课堂讲授

1. 课堂讲授内容

气固相催化反应本征动力学和宏观动力学(涵盖知识单元123

理想流动模型及理想反应器(涵盖知识单元45

停留时间分布以及混合程度对反应的影响(涵盖知识单元5

气固相催化反应器(涵盖知识单元67

2. 教学方法

在课堂教学中,要系统而清晰地讲授关于反应动力学和反应器设计与分析的基本理论,运用幻灯、录像片、计算机仿真、模型、实物等多媒体教学手段,以提高教学效果。在教学过程中中采用以教师讲授为主,兼用启发式、讨论式、互动式等教学方法,体现教师的主导作用与学生的主体作用。在教学中要配合一定的现场教学、课堂讨论、案例教学和课外作业等,做到理论联系实际,注重培养学生的工程观念和工程意识,训练学生分析和解决工程实际问题的思维方法和能力。

3. 教学手段

教学手段上应多样化。结合传统教学手段,充分合理地运用多媒体等现代化手段辅助教学。通过制作的幻灯片、教学录像片和多媒体教学软件,将使枯燥的、复杂的、抽象的内容形象化和动态演示,使学生更易理解和接受,教学效果将会显著改善。充分使用网络,使学生大大开阔视野,师生通过网络平台进行答疑和讨论,增进了师生之间以及学生之间的联系和交流。

(二)习题课

习题课是大学工科科教学中,培养学生能力的一个重要环节。教师讲授一段时期的课程之后,就会安排开设一堂以讲解习题为主要内容的习题课。一般包括:复习巩固前阶段课程的知识要点分析作业题中的错误讲解习题。

在习题课上,通过典型实例的分析,帮助学生正确地运用基本理论解决实际问题,掌握解题思路、方法和步骤,培养学生分析问题解决问题的能力通过实际练习,会使学生发现问题,并及时解决问题,更深入地理解和巩固基本理论;通过引导学生做好阶段小结,帮助学生将所学的知识系统化因此,习题课培养学生独立分析和解决问题的能力起到非常重要的作用

(三)课外作业

课外作业是引导学生自主学习、检查教学效果,拓宽学生知识面的重要环节。尽量精选一些既能巩固所学知识,又贴近化工实际生产的习题,以培养学生分析和解决问题的能力。可使用教材上的习题,也可布置工程案例分析、论文等内容作为课外作业。

(四)自主学习

化学反应工程课程教学过程中要适当布置学生自学的内容。给学生提供相关的参考书,并利用网络提供更丰富的教学资源,给学生提供课外学习的指导,帮助学生进行自学、复习和个性化学习,提高学生的自学能力和独立获取知识的能力。

(五)课外指导

课外指导主要是切实做好课后的师生交流、辅导和答疑,可采用两种方式。

1. 网络在线指导

采用腾讯QQ进行在线指导,学生有问题可以通过QQ及时得到解决。也可以通过邮箱进行指导。

2. 面对面指导

一般来说,讲授1个知识单元可进行12次面对面答疑,讲解较为复杂、学生问题较多的难点内容。时间可安排在学生自习时间,解答学生本章学习存在的问题,如有普遍性问题可集体辅导。

六、课程考核

考核是引导学生学习、检查教学效果、保证教学质量的重要环节,也是体现课程要求规范的重要标志。根据化学反应工程课程内容建立多元化的课程教学考核方法。多元化考核方法主要是指课程成绩通过过程评价与结果评价相结合的方式来体现。最终成绩的评定为:平时成绩占30%,期末卷面成绩占70%。

七、参考文献

化学工程与工艺专业教学指导分委员会.普通高等学校本科“化学工程与工艺”专业规范(征求意见稿),2008.10.


附录1 化学反应工程课程知识体系描述


知识单元1:  化学反应工程绪论(核心)

知识单元2:  反应动力学基础(核心)

知识单元3:  釜式反应器(核心)

知识单元4:  管式反应器(核心)

知识单元5:  停留时间分布与流动模型(核心)

知识单元6:  多相系统中的化学反应与传递现象(核心)

知识单元7:  固定床催化反应器的设计与分析(选修)

知识单元8:  多相反应器(选修)


知识单元1:  化学反应工程绪论(核心)

参考学时:4学时

知识点:

反应工程的任务、作用及发展简史

化学反应的分类

工业反应器的类型

反应器的操作方式

反应器设计的基本方程

工业反应器的放大

反应进度

转化率

收率与选择性

学习目标:

1)了解反应工程的任务、作用及发展简史。

2)掌握反应器设计与分析的最基本原理和处理方法。

3)了解化学反应工程的发展趋势和方向。

4)了解工业反应器的设计与分析。

5)掌握转化率、收率、选择性的计算。

6)理解工业反应器的放大。


知识单元2:反应动力学基础(核心)

参考学时:12学时

知识点:

反应速率方程

反应速率的浓度效应和温度效应

转化速率与生成速率

复合反应的基本类型

反应网络

反应速率方程的变换与积分

多相催化作用

吸附与脱附

定态近似和速率控制步骤

多相催化反应速率方程

学习目标:

1)掌握化学反应速率的不同表示方式及其相互关系;

2)理解反应速率的浓度效应和温度效应;

3)掌握复合反应体系中任一组分的消耗速率和生成速率的表达方法;

4)掌握瞬时选择性的概念及其在反应器设计计算中的应用;

5)掌握化学反应速率方程的变换与应用;

6)掌握定态近似及速率控制步骤的概念,学会推导多相催化反应速率方程的方法;

7)理解并列反应、平行反应和连串反应的动力学特征;

8)理解气体在固体催化剂表面上的吸附及吸附等温线;

9)理解用实验确定反应速率方程的方法及由实验数据段动力学参数估值。


知识单元3:釜式反应器(核心)

参考学时:12学时

知识点:

釜式反应器的物料衡式

单一反应间歇釜反应时间及反应体积的计算

单一反应间歇釜最优反应时间

复合反应间歇釜式反应器的计算

连续釜式反应器的串联与并联

串联釜式反应器中各釜的最佳反应体积比

釜式反应器中收率与选择性的计算

半间歇釜式反应器

变温间歇釜式反应器

连续釜式反应器的热量衡算式

连续釜式反应器的定态

学习目标:

1)掌握等温间歇反应器反应时间、反应体积的计算方法;

2)理解流动反应器空时和空速的概念及其应用;

3)掌握定态下连续釜式反应器反应体积及产物组成的计算方法;

4)掌握连续釜式反应器串联或并联操作的计算;

5)根据不同的反应类型能正确地选择釜式反应器的加料方式、连接方式、原料配比及操作温度;掌握连续釜式反应器热量衡算式建立及应用;

6)理解全混流反应器的多定态特性、着火现象和熄火现象;

7)了解半间歇反应器的计算方法。


知识单元4:管式反应器(核心)

参考学时:10学时

知识点:

活塞流

全混流

理想流动模型

单一反应等温管式反应器的设计

复合反应等温管式反应器的设计

循环反应器

变温管式反应器

管式反应器的最佳温度序列

学习目标:

1)掌握全混流、活塞流模型在反应器设计、计算中的应用;

2)掌握等温活塞流反应器反应体积及产物分布的计算;

3)掌握对管式反应器与釜式反应器在反应体积和收率方面的比较;

4)掌握绝热和非绝热变温活塞流反应器反应体积及产物分布的计算方法;

5)理解根据化学反应的类型选择活塞流反应器的加料方式、原料配比及操作温度;

6)了解循环反应器的特征和计算方法。


知识单元5:停留时间分布与流动模型(核心)

参考学时:8学时

知识点:

停留时间分布

停留时间分布的定量描述

停留时间分布的实验测定

停留时间分布的统计特征值

活塞流模型

全混流模型

非理想流动现象

几种非理想流动模型

非理想流动反应器的计算

学习目标:

1)理解流动系统物料停留时间分布的意义及其数学表达式;

2)理解返混的概念;

3)掌握停留时间分布的实验测定方法;

4)掌握两种理想流动反应器的停留时间分布;

5)理解反应器偏离理想流动的原因;

6)理解多釜串联、轴向扩散模型和离析流模型的物理意义和数学模型建立的基本思路,能根据实验测定的反应器停留时间分布数据来确定模型参数;

7)掌握等温非理想反应器进行简单反应时最终转化率的计算;

8)了解流体的微观混合与宏观混合及流体的混合态对流动反应器转化率的影响。


知识单元6:多相系统中的化学反应与传递现象(核心)

参考学时:10学时

知识点:

固体催化剂的宏观结构及性质

催化过程步骤

传递系数

流体与颗粒外表面间的浓度差和温度差

外扩散对多相催化反应的影响

孔扩散

多孔颗粒中的扩散

多孔催化剂内反应组分的浓度分布

内扩散有效因子

内扩散对反应选择性的影响

学习目标:

1)理解多相催化反应过程的步骤和判断速率控制步骤的方法。

2)了解流体与催化剂颗粒外表面之间的传质与传热对多相催化反应速率及选择性的影响。

3)理解气体在多孔颗粒中的扩散类型及有效扩散系数的概念;

4)掌握等温多孔催化剂中气体扩散—反应微分方程的建立及求解方法;

5)了解外扩散有效因子的概念;

6)掌握内扩散有效因子的概念及一级反应内扩散有效因子的计算;

7)掌握检验内、外扩散对多相催化反应速率有无影响的实验方法;

8)了解扩散对表观反应级数及表观活化能的影响及其与相应的本征值之间的关系。


知识单元7:固定床催化反应器的设计与分析(选修)

参考学时:8学时

知识点:

固定床内的流体流动

质量和热量的轴向扩散

径向传质与传热

固定床反应器的数学模型

绝热式固定床反应器

换热式固定床反应器

自热式固定床反应器

实验室催化反应器

学习目标:

1)掌握固定床反应器压力降的计算方法;

2)掌握固定床反应器拟均相一维模型的建立和应用。

3)理解固定床催化反应器的主要类型及其结构特点;

4)掌握绝热式固定床反应器催化剂用量的计算方法;

5)了解多段绝热式固定床反应器的优化原则;