《工程化学》教案

《工程化学》教案总纲一、课程性质及教学目的：《工程化学》是全校非化学化工专业理工科本科生校级必修课，是素质教育的重要课程之一。工程化学是从物质的化学组成、化学结构和化学反应出发,密切联系现代工程技术中遇到的如材料的选择和寿命、环境的污染与保护、能源的开发与利用、信息传递、生命科学发展等有关化学问题，深入浅出地介绍有现实应用价值和有潜在应用价值的基础理论和基本知识，使学生在今后的实际工作中能有意识的运用化学观点去思考、认识和解决问题。该课程的任务是激发学生学习化学的兴趣，将化学的思维方法和能力传授给学生，通过介绍化学理论在工程实际中的应用，把化学对人类进步的影响逐渐渗透到学生的脑海中，从而提高学生的化学素质。二、课程内容：工程化学课程内容包含绪论、物质的化学组成和聚集状态、化学反应原理、水溶液中的化学反应和水体保护、电化学基础、物质结构基础等六部分。纵观工程化学所含内容可知，该课程内容较为庞杂。具有三多的特点；即所谓内容头绪多、原理规律多（涉及原理、规律几十个）、概念定义多，由于该课程具有上述特点，加之微观结构看不见、摸不到。因此，教师感到难教，学生感到难学。三、教学对象：非化学化工类理工科本科新生。四、教学时间：第一学期或第二学期五、教学指导思想：1.从工程实际和生活实际的角度出发讲授《工程化学》，体现21世纪教学理念、教学改革精神和世界工程教育思想。2.严格按《工程化学》教学大纲及《工程化学实验大纲》进行教学，注意课程内容的准确定位和整体优化，注重课程的趣味性和实用性。3.开设的实验及课堂讨论应有利于激发学生的学习兴趣、有利于培养学生分析问题、解决问题及知识创新的能力。六、教学重点：1.系统与环境、反应进度、化学计量数；2.气体分压定律，大气相对湿度，等离子体；3.稀溶液的依数性；3.晶体及其性质；4.热力学第一定律；5.焓与焓变，熵与熵变，吉布斯函数变；6.盖斯定律；7.化学反应等温式；8.浓度（压力）、温度等因素对化学平衡的影响；9.浓度、温度、催化剂等因素对化学反应速率的影响；10.酸碱质子理论；11.酸碱解离平衡常数；12.缓冲溶液及有关pH计算；13.溶度积及溶度积规则的应用；14.难溶电解质稳定平衡常数；15.四个量子数的意义、符号及电子组态表示的意义；16.杂化轨道理论；17.周期系元素原子的核外电子分布的一般规律；18.分子间作用力；19.氧化还原反应和原电池的关系；20.电极电势的计算及其应用；21.金属腐蚀原理与防护措施。七、教学难点：1.反应进度及有关计算；2.稀溶液的蒸汽压下降、凝固点下降、沸点上升；3.盖斯定律的应用；4.焓与焓变，熵与熵变，吉布斯函数变；5.温度对化学平衡的影响；6.催化剂等因素对化学反应速率的影响；7.缓冲溶液及有关pH计算；8.难溶电解质稳定平衡常数。9.原电池的结构和机理；10.电极电势产生的原因。11.波函数与原子轨道；12.四个量子数的符号与意义；13.共价键理论：分子轨道理论、价键理论、杂化轨道理论；八、教学方法：1.采用启发式、归纳类比法、教学模型、电化教学等传统教学方法。2.采用CAI课件、多媒体进行教学。3.改革实验内容及方法，注重理论联系实际及培养学生分析问题、解决问题的能力，利用电视、计算机等辅助教学手段提高实验教学效果。4.采用计算机命题与评分系统，实现教考分离。九、学时分配：（详细安排见教学日历）1.讲课26学时2.实验6学时3.总学时32学时十、教学过程：1.后次复习前次概念；2.本次讲授内容的引入；3.新教学内容的讲授过程；4.小结；5.思考题；6．作业。十一、实验内容表1实验内容及学时数分配实验内容学时混合碱液中组分含量测定（双指示剂法）2水质检验及水硬度测定2氧化还原和电化学2十二、教材及教学参考书1.《工科基础化学》李秋荣等中国标准出版社2003年2.《工科大学化学》曲保中等机械工业出版社1993年3．《普通化学》（第五版）浙江大学普通化学教研室高等教育出版社2002年4.《工程化学基础》陈林根高等教育出版社1999年5.《现代基础化学》竹裕贞等化学工业出版社，1998年6《化学与社会》唐有祺等高等教育出版社，1998年7.《展望21世纪化学》王佛松等化学工业出版社，2000年8.《三废治理与利用》三废治理与利用编委会等冶金工业出版社，2000年第一章物质的聚集状态一、教学目的及要求使学生们正确理解化学的基本概念，掌握气体、液体和固体基本性质，了解环境污染及防治。二、主要内容系统与环境、状态与状态函数、反应进度等化学概念；气体、液体和固体基本性质，环境污染及防治。三、学时安排：讲课4学时（详细安排见教学日历）四、教学重点：1.系统与环境、反应进度、化学计量数；2.理想气体状态方程式，分压定律，大气相对湿度，等离子体；3.稀溶液的依数性；4.晶体及其性质。五、教学难点：1.反应进度及有关计算2.大气相对湿度3.稀溶液的蒸汽压下降、凝固点下降、沸点上升六、教学过程：简介—授课—思考题—讨论总结—布置作业；七、思考题：1．怎样理解物质的聚集状态？2．根据系统和环境间有无物质交换和能量的传递，系统大致可划分为哪三类？3．对某化学反应，选用反应方程式中的不同物质来表示反应进度是否相同？4．理想气体状态方程式适用于真实气体的条件？5．温度对大气相对湿度有何影响？6．稀溶液的依数性的核心是什么？7．说明在冬季向汽车水箱中加入乙二醇或甘油可用来防止水箱冻裂的原因？8．晶体有哪几种基本类型？9．冬季，为何可以用食盐来帮助融化人行道旁的冰雪？将NaCl、NH4NO3和(NH4)2SO4各0.1mol溶于1kg水中，问哪一种冰点下降最多？八、作业：1．20℃时某处空气中水的实际蒸气压为1.001kPa，求此时的相对湿度是多少？若温度降低到10℃，此时的相对湿度又是多少？2．比较并简述原因：（1）0.1mol·kg-1，0.2mol·kg-1，0.5mol·kg-1蔗糖溶液的凝固点高低。（2）0.1molC6H12O6，0.1molNaCl，0.1molNa2SO4溶于1kg水中构成溶液的凝固点高低（3）0.1mol·kg-1，0.2mol·kg-1，0.5mol·kg-1的Na2SO4溶液的渗透压高低。3．比较并简单说明理由：（1）BaCl2，CCl4，AlCl3，FeCl2的熔点高低；（2）SiO2，CO2，BaO的硬度大小；（3）CaF2，CaO，CaCl2，MgO的熔点高低；（4）SiC，SiF4，SiCl4，SiBr4的熔点高低。（5）NaF，NaCl，NaBr，NaI的熔点高低。（6）HF，HCl，HBr，HI的沸点高低九、教学参考书：1.《无机化学》大连理工大学高等教育出版社1992年2.《三废治理与利用》三废治理与利用编委会冶金工业出版社第二章化学反应原理一、教学目的及要求：通过本章的学习，使学生了解化学反应中能量的变化，掌握化学反应方向与限度的判断依据，化学反应速率及其影响因素。二、主要内容：热力学第一定律，反应热效应的测量与计算；自发过程及反应自发性判断依据吉布斯函数变；化学平衡及影响平衡移动的因素；化学反应速率及其影响因素。三、学时安排：讲课6学时（详细安排见教学日历）四、教学重点：1．热力学第一定律，盖斯定律2．焓变，熵变，吉布斯函数变，热力学等温式3．浓度（压力）、温度等因素对化学平衡的影响4．浓度、温度、催化剂等因素对化学反应速率的影响五、教学难点：1．盖斯定律的应用；2．焓与焓变，熵与熵变，吉布斯函数变；3．温度对化学平衡的影响；4．催化剂等因素对化学反应速率的影响；六、教学过程复习—授课—思考题—讨论总结—布置作业七、思考题：1．热力学第一定律的数学表达试?2．在热力学中对功和热是如何规定的？3．精确测量恒容热效应的装置名称是什么？4．在化学热力学中，物质的标准摩尔生成焓是如何规定的？最稳定单质的标准摩尔生成焓是多少？5．热力学中，物质的标准摩尔熵是如何规定的？纯净完整晶态物质的熵在何种下为零6．在化学热力学中，物质的标准摩尔生成吉布斯函数是如何规定的？最稳定单质的标准摩尔生成吉布斯函数是多少？7．反应自发性判断依据是什么？8．对于某基元反应，质量作用定律如何写？9．温度对化学平衡、化学反应速率如何影响的？八、作业1．请回答下述情况时反应：aA+bB=yY+zZ的进行方向：（1）Q＜Kθ（2）Q＞Kθ（3）Q＝Kθ2．下列组合中的哪一个在任何温度下反应均是自发的？说明理由。（1）H＞0，S＞0（2）H＞0，S＜0（3）H＜0，S＜0（4）H＜0，S＞0（5）H=0，S=03．由298,mrH和298,mrS计算反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的转向温度。4．已知下列反应的标准平衡常数：（1）SnO2(s)+2H2(g)=Sn(s)+2H2O(g)1K（2）CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)2K求反应：SnO2(s)+2CO(g)=Sn(s)+2CO2(g)3K=?5．反应A(g)+B(s)2C(g),mrH＜0，当达到化学平衡时，如果改变下表中表明的条件，试将其他各项发生的变化情况填入表中：改变条件增加A的分压增加压力降低温度平衡常数平衡移动的方向6.据实验，在一定温度范围内，可按NO和Cl2的下列反应方程式来表达该反应的速率方程式（符合质量作用定律），2NO(g)+Cl(g)→2NOCl(g)（1）写出该反应的反应速率表达式。（2）该反应的总级数是多少？（3）其他条件不变，如果将容器的体积增加到原来的2倍，反应速率如何变化？（4）如果容器体积不变而将NO的浓度增加到原来的3倍，反应速率又将如何变化？九、教学参考书：1．《大学化学原理及应用》樊行雪等化学工业出版社2000年2.《物理化学》傅献彩等高等教育出版社1990年3．《工程化学基础》陈林根高等教育出版社1999年第三章水溶液中的离子平衡一、教学目的及要求：通过本章学习使学生掌握水溶液中酸碱平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡。二、主要内容：1．酸碱理论；2．缓冲溶液及其应用；3．沉淀溶解平衡，溶度积规则；4．配位平衡及配位化合物与难溶电解质间的转化。三、学时安排：讲课4学时（详细安排见教学日历）习题2学时实验4学时四、教学重点：酸碱质子理论，酸碱解离平衡常数，缓冲溶液及有关pH计算；难溶电解质沉淀—溶解平衡常数（溶度积）及溶度积规则的应用；配位化合物及配位平衡五、教学难点：1．缓冲溶液及有关pH计算；2．难溶电解质沉淀—溶解平衡。六、教学过程：复习—授课—思考题—讨论总结—布置作业七、实验教学：4学时混合碱液中组分含量测定（双指示剂法）：2学时水质检验及水硬度测定：2学时八、思考题：1．举例说明共轭酸碱对。2．为什么说酸碱的强弱是相对的？3．在什么条件下缓冲溶液的缓冲性能最大？4．对于不同类型难溶电解质表示溶液能力的特征常数是溶度积还是溶解度？5．判断沉淀生成或溶解的依据是什么？6．举例说明配合物的组成。AgNO3能将PtCl4·6NH3溶液中所有的氯沉淀为AgCl，但在PtCl4·3NH3溶液中仅能沉淀出1/4的氯。试判断两种配合物的结构。7．沉淀物之间的转化，反应通常向着溶解度大还是溶解度小的方向转化？8．对于配合物之间的转化，反应通常向着稳定常数大还是小的方向转化？九、作业：1．计算混合溶液的pH值：（1）30ml2.0mol·L—1NH3溶液与等体积、等浓度的HCl溶液混合（2）30ml2.0mol·L—1NH3溶液与10ml、等浓度的HCl溶液混合（3）50ml0.3mol·L—1NaOH溶液与100ml0.45mol·L—1HAc溶液混合2．配制PH=10的缓冲溶液250ml，现有100ml15mol·L—1NH3·H2O，问需加入NH4Cl(s)多少克？（M(NH4Cl)=53.5g·mol—1）3．计算并比较AgCl在纯水、0.1mol·L-1NaCl、1.0mol·L-1NaCl、1.0mol·L-1CaCl2、1.0mol·L-1NH3·H2O中的溶解度4．若反应前溶液Cl—离子的总