【正文】 《工程化學(xué)》教案 總 綱 一、課程性質(zhì)及教學(xué)目的： 《工程化學(xué)》是全校非化學(xué)化工專業(yè)理工科本科生校級 必修課 ， 是素質(zhì)教育的重要課程之一。 工程化學(xué)是從物質(zhì)的化學(xué)組成、化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)出發(fā) ,密切聯(lián)系現(xiàn)代工程技術(shù)中遇到的如材料的選擇和壽命、環(huán)境的污染與保護(hù)、能源的開發(fā)與利用、信息傳遞、生命科學(xué)發(fā)展等有關(guān)化學(xué)問題 ， 深入淺出地介紹有現(xiàn)實應(yīng)用價值和有潛在應(yīng)用價值的基礎(chǔ)理論和基本知識 ， 使學(xué)生在今后的實際工作中能有意識的運(yùn)用化學(xué)觀點(diǎn)去思考、認(rèn)識和解決問題。 該課程的任務(wù)是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，將化學(xué)的思維方法和能力 傳授給學(xué)生，通過介紹化學(xué)理論在工程實際中的應(yīng)用，把化學(xué)對人類進(jìn)步的影響逐漸滲透到學(xué)生的腦海中，從而提高學(xué)生的化學(xué)素質(zhì)。 二、課程內(nèi)容： 工程化學(xué)課程內(nèi)容包含緒論、 物質(zhì)的化學(xué)組成和聚集狀態(tài)、化學(xué)反應(yīng)原理、水溶液中的化學(xué)反應(yīng)和水體保護(hù)、電化學(xué)基礎(chǔ)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 等六部分 。 縱觀工程化學(xué)所含內(nèi)容可知，該課程內(nèi)容較為龐雜。具有三多的特點(diǎn)；即所謂內(nèi)容頭緒多、原理規(guī)律多（涉及原理、規(guī)律幾十個）、概念定義多，由于該課程具有上述特點(diǎn)，加之微觀結(jié)構(gòu)看不見、摸不到。因此，教師感到難教，學(xué)生感到難學(xué)。 三、教學(xué)對象：非化學(xué)化工 類理工科本科新生。 四、教學(xué)時間：第一學(xué)期或第二學(xué)期 五、教學(xué)指導(dǎo)思想： 1. 從工程實際和生活實際的角度出發(fā)講授《工程化學(xué)》，體現(xiàn) 21 世紀(jì)教學(xué)理念、教學(xué)改革精神和世界工程教育思想。 2. 嚴(yán)格按《工程化學(xué)》教學(xué)大綱及《工程化學(xué)實驗大綱》進(jìn)行教學(xué)，注意課程內(nèi)容的準(zhǔn)確定位和整體優(yōu)化，注重課程的趣味性和實用性。 3. 開設(shè)的實驗及課堂討論應(yīng)有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、有利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題及知識創(chuàng)新的能力。 六、教學(xué)重點(diǎn)： 1. 系統(tǒng)與環(huán)境 、 反應(yīng)進(jìn)度、化學(xué)計量數(shù)； 2. 氣體分壓定律，大氣相對濕度，等離子體； 3. 稀溶液的 依數(shù)性； 3. 晶體及其性質(zhì)； 4. 熱力學(xué)第一定律； 5. 焓與焓變，熵與熵變，吉布斯函數(shù)變； 6. 蓋斯定律； 7. 化學(xué)反應(yīng)等溫式； 8. 濃度（壓力）、溫度等因素對化學(xué)平衡的影響； 9. 濃度、溫度、催化劑等因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響； 10. 酸堿質(zhì)子理論； 11. 酸堿解離平衡常數(shù)； 12. 緩沖溶液及有關(guān) pH 計算； 13. 溶度積及溶度積規(guī)則的應(yīng)用； 14. 難溶電解質(zhì)穩(wěn)定平衡常數(shù)； 15. 四個量子數(shù)的意義、符號及電子組態(tài)表示的意義； 16. 雜化軌道理論； 17. 周期系元素原子的核外電子分布的一般規(guī)律； 18. 分子間作用力 ； 19. 氧化還原反應(yīng)和原電池的關(guān)系 ； 20. 電極電勢的計算及其應(yīng)用； 21. 金屬腐蝕原理與 防護(hù)措施。 七、教學(xué)難點(diǎn)： 1. 反應(yīng)進(jìn)度及有關(guān)計算； 2. 稀 溶液的蒸汽壓下降、凝固點(diǎn)下降、沸點(diǎn)上升； 3. 蓋斯定律的應(yīng)用； 4. 焓與 焓變，熵與熵變，吉布斯函數(shù)變； 5. 溫度對化學(xué)平衡的影響； 6. 催化劑等因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響； 7. 緩沖溶液及有關(guān) pH 計算； 8. 難溶電解質(zhì)穩(wěn)定平衡常數(shù)。 9. 原電池的結(jié)構(gòu)和機(jī)理； 10. 電極電勢產(chǎn)生的原因。 11. 波函數(shù)與原子軌道； 12. 四個量子數(shù)的符號與意義； 13. 共價鍵理論：分子軌道理論、價鍵理論、雜化軌道理論； 八、教學(xué)方法： 1. 采用啟發(fā)式、歸納類比法、教學(xué)模型、電化教學(xué)等傳統(tǒng)教學(xué)方法。 2. 采用 CAI 課件、多媒體進(jìn)行教學(xué)。 3. 改革實驗內(nèi)容及方法，注重理論聯(lián)系實際及培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，利用電視、計算機(jī)等輔助教學(xué)手段提高實驗教學(xué)效果。 4. 采用計算機(jī)命題與評分系統(tǒng)，實現(xiàn)教考分離。 九、學(xué)時分配：（詳細(xì)安排見教學(xué)日歷） 1. 講課 26 學(xué)時 2. 實驗 6 學(xué)時 3. 總學(xué)時 32 學(xué)時 十、教學(xué)過程： 1. 后次復(fù)習(xí)前次概念； 2. 本次講授內(nèi)容的引入； 3. 新教學(xué)內(nèi)容的講授過程； 4. 小結(jié)； 5. 思考 題； 6． 作業(yè)。 十一、實驗內(nèi)容 表 1 實驗內(nèi)容及學(xué)時數(shù)分配 實 驗 內(nèi) 容 學(xué) 時 混合堿液中組分含量測定（雙指示劑法） 2 水質(zhì)檢驗 及水硬度測定 2 氧化還原 和 電化學(xué) 2 十二、教材及教學(xué)參考書 1.《工科基礎(chǔ)化學(xué)》 李秋榮等 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 2020 年 2.《工科大學(xué)化學(xué)》 曲保中等 機(jī)械工業(yè)出版社 1993 年 3．《普通化學(xué)》（第五版）浙江大學(xué)普通化學(xué)教研室 高等教育出版社 2020 年 4.《工程化學(xué)基礎(chǔ)》 陳林根 高等教育出版社 1999 年 5.《現(xiàn)代 基礎(chǔ)化學(xué)》竹裕貞等 化學(xué)工業(yè)出版社， 1998 年 6《化學(xué)與社會》唐有祺等 高等教育出版社， 1998 年 7.《展望 21 世紀(jì)化學(xué)》王佛松等 化學(xué)工業(yè)出版社， 2020 年 8. 《三廢治理與利用》三廢治理與利用編委會等 冶金工業(yè)出版社， 2020 年 第一章 物質(zhì)的聚集狀態(tài) 一、教學(xué)目的及要求 使學(xué)生們正確理解化學(xué)的基本概念，掌握氣體、液體和固體基本性質(zhì)，了解環(huán)境污染及防治。 二、主要內(nèi)容 系統(tǒng)與環(huán)境、狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)、反應(yīng)進(jìn)度等化學(xué)概念 ；氣體、液體和固體基本性質(zhì)，環(huán)境污染及防治。 三、學(xué)時安排： 講課 4 學(xué)時（詳細(xì)安排見教學(xué)日歷） 四、教學(xué)重點(diǎn)： 1. 系統(tǒng)與環(huán)境 、 反應(yīng)進(jìn)度、化學(xué)計量數(shù)； 2. 理想氣體狀態(tài)方程式，分壓定律，大氣相對濕度，等離子體； 3. 稀溶液的依數(shù)性； 4. 晶體及其性質(zhì)。 五、教學(xué)難點(diǎn)： 1. 反應(yīng)進(jìn)度及有關(guān)計算 2. 大氣相對濕度 3. 稀溶液的蒸汽壓下降、凝固點(diǎn)下降、沸點(diǎn)上升 六、教學(xué)過程： 簡介 — 授課 — 思考題 — 討論總結(jié) — 布置作業(yè) ； 七、思考題： 1．怎樣理解物質(zhì)的聚集狀態(tài)？ 2．根據(jù)系統(tǒng)和環(huán)境間有無物質(zhì)交換和能量的傳遞，系統(tǒng)大致可劃分為哪三類？ 3． 對某 化學(xué) 反應(yīng)，選用反應(yīng)方程式中的不同物質(zhì)來表示 反應(yīng)進(jìn)度是否相同 ？ 4．理想氣體狀態(tài)方程式適用于真實氣體的條件？ 5．溫度對大氣相對濕度有何影響？ 6．稀溶液的依數(shù)性的核心是什么？ 7．說明在冬季 向汽車水箱中加入乙二醇或甘油可用來防止水箱凍裂的原因 ？ 8． 晶體 有哪幾種基本類型 ？ 9．冬季，為何可以用食鹽來幫助融化人行道旁的冰雪？將 NaCl、 NH4NO3 和(NH4)2SO4 各 1kg 水中，問哪一種冰點(diǎn)下降最多？ 八、作業(yè)： 1． 20℃時某處空氣中水的實際蒸氣壓為 ，求此時的相對濕度 是多少？若溫度降低到 10℃，此時的相對濕度又是多少？ 2．比較并簡述原因： （ 1） kg1， molkg1， molkg1 蔗糖溶液的凝固點(diǎn)高低。 （ 2） ， ， 溶于 1kg水中構(gòu)成溶液的凝固點(diǎn)高低 （ 3） molkg1， molkg1， molkg1 的 Na2SO4 溶液的滲透壓高低。 3．比較并簡單說明理由： （ 1） BaCl2， CCl4， AlCl3， FeCl2 的熔點(diǎn)高低； （ 2） SiO2， CO2， BaO 的硬度大小 ； （ 3） CaF2， CaO， CaCl2， MgO 的熔點(diǎn)高低； （ 4） SiC， SiF4， SiCl4， SiBr4 的熔點(diǎn)高低。 （ 5） NaF， NaCl， NaBr， NaI 的熔點(diǎn)高低。 （ 6） HF， HCl， HBr， HI 的沸點(diǎn)高低 九、教學(xué)參考書： 1. 《無機(jī)化學(xué)》大連理工大學(xué) 高等教育出版社 1992 年 2. 《三廢治理與利用》三廢治理與利用編委會 冶金工業(yè)出版社 第二章 化學(xué)反應(yīng)原理 一、教學(xué)目的及要求： 通過本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解化學(xué)反應(yīng)中能量的變化，掌握化學(xué)反應(yīng)方向與限度的判斷依據(jù)，化學(xué)反應(yīng)速率及其 影響因素。 二、主要內(nèi)容： 熱力學(xué)第一定律，反應(yīng)熱效應(yīng)的測量與計算；自發(fā)過程及反應(yīng)自發(fā)性判斷依據(jù)吉布斯函數(shù)變；化學(xué)平衡及影響平衡移動的因素；化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素。 三、學(xué)時安排： 講課 6 學(xué)時（詳細(xì)安排見教學(xué)日歷） 四、教學(xué)重點(diǎn)： 1．熱力學(xué)第一定律，蓋斯定律 2．焓變，熵變，吉布斯函數(shù)變，熱力學(xué)等溫式 3．濃度（壓力）、溫度等因素對化學(xué)平衡的影響 4．濃度、溫度、催化劑等因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響 五、教學(xué)難點(diǎn)： 1．蓋斯定律的應(yīng)用； 2．焓與焓變，熵與熵變，吉布斯函 數(shù)變； 3．溫度對化學(xué)平衡的影響； 4．催化劑等因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響； 六、教學(xué)過程 復(fù)習(xí) — 授課 — 思考題 — 討論總結(jié) — 布置作業(yè) 七 、思考題： 1．熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)試 ? 2．在熱力學(xué)中對功和熱是如何規(guī)定的？ 3．精確測量恒容熱效應(yīng)的裝置名稱是什么？ 4．在化學(xué)熱力學(xué)中，物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓是如何規(guī)定的？最穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓是多少？ 5． 熱力學(xué)中，物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵是如何規(guī)定的？純凈完整晶態(tài)物質(zhì)的熵在何種下為零 6．在化學(xué)熱力學(xué)中，物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)是如何規(guī)定的？最穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成 吉布斯函數(shù)是多少？ 7． 反應(yīng)自發(fā)性判斷依據(jù)是什么？ 8． 對于某基元反應(yīng)，質(zhì)量作用定律如何寫？ 9． 溫度對化學(xué)平衡、化學(xué)反應(yīng)速率如何影響的？ 八 、作業(yè) 1．請回答下述情況時反應(yīng)： aA+bB=yY+zZ 的進(jìn)行方向： （ 1） Q＜ Kθ （ 2） Q＞ Kθ （ 3） Q＝ Kθ 2． 下列組合中的哪一個在任何溫度下反應(yīng)均是自發(fā)的？說明理由。 （ 1） H? ＞ 0， S? ＞ 0 （ 2） H? ＞ 0， S? ＜ 0 （ 3） H? ＜ 0， S? ＜ 0 （ 4） H? ＜ 0， S? ＞ 0 （ 5） H? = 0， S? =0 3．由 ?298,mrH? 和 ?298,mrS? 計算反應(yīng) CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的轉(zhuǎn)向溫度。 4．已知下列反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)： （ 1） SnO2(s)+2H2(g)=Sn(s)+2H2O(g) ?1K （ 2） CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ?2K 求反應(yīng)： SnO2(s)+2CO(g)=Sn(s)+2CO2(g) ?3K =? 5． 反應(yīng) A(g)+B(s) 2C(g), ?mrH? ＜ 0，當(dāng)達(dá)到化學(xué)平衡時 ，如果改變下表中表明的條件，試將其他各項發(fā)生的變化情況填入表中： 改變條件 增加 A 的分壓 增加壓力 降低溫度 平衡常數(shù) 平衡移動的方向 6. 據(jù)實驗，在一定溫度范圍內(nèi)，可按 NO 和 Cl2 的下列反應(yīng)方程式來表達(dá)該反應(yīng)的速率方程式（符合質(zhì)量作用定律）， 2NO(g)+Cl(g) → 2NOCl(g) （ 1）寫出該反應(yīng)的反應(yīng)速率表達(dá)式。 （ 2）該反應(yīng)的總級數(shù)是多少？ （ 3）其他條件不變，如果將容器的體積增加到原來的 2 倍，反應(yīng)速率如何變化？ （ 4）如果容器體積不變而將 NO 的濃度增加到原來的 3 倍，反應(yīng)速率又將 如何變化？ 九、教學(xué)參考書： 1． 《大學(xué)化學(xué)原理及應(yīng)用》 樊行雪 等 化學(xué)工業(yè)出版社 2020 年 2. 《物理化學(xué)》 傅獻(xiàn)彩等 高等教育出版社 1990 年 3． 《工程化學(xué)基礎(chǔ)》 陳林根 高等教育出版社 1999 年 第三章 水溶液中的離子平衡 一、教學(xué)目的及要求： 通過本章學(xué)習(xí) 使學(xué)生掌握水溶液中 酸堿平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡。 二、主要內(nèi)容： 1．酸堿理論； 2．緩沖溶液及其應(yīng)用； 3．沉淀溶解平衡，溶度積規(guī)則； 4．配位平衡及配位化合物 與難溶電解質(zhì)間的轉(zhuǎn)化。 三、學(xué)時安排： 講課 4 學(xué)時（詳細(xì)安排見教學(xué)日歷） 習(xí)題 2 學(xué)時 實驗 4 學(xué)時 四、教學(xué)重點(diǎn)： 酸堿質(zhì)子理論，酸堿解離平衡常數(shù)，緩沖溶液及有關(guān) pH 計算； 難溶電解質(zhì) 沉淀 — 溶解 平衡常數(shù) （ 溶度積 ） 及溶度積規(guī)則的應(yīng)用； 配位化合物及配位平衡 五、教學(xué)難點(diǎn)： 1．緩沖溶液及有關(guān) pH 計算； 2．難溶電解質(zhì) 沉淀 — 溶解 平衡。 六、教學(xué)過程： 復(fù)習(xí) — 授課 — 思考題 — 討論總結(jié) — 布置作業(yè) 七、實驗教學(xué)： 4 學(xué)時 混合堿液中組分含量測定（雙指示劑法） ： 2 學(xué)時 水質(zhì)檢驗 及水硬度測定 ： 2 學(xué)時 八、思考題 ： 1．舉例說明共軛酸堿對。 2．為什么說酸堿的強(qiáng)弱是相對的？ 3．在什么條件下緩沖溶液的緩沖性能最大？ 4