生物工程专业《无机及分析化学》教学大纲_微生物工程教学大纲

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生物工程专业《无机及分析化学》教学大纲

生物工程专业《无机及分析化学》教学大纲（课程编码：061B15）

一、课程说明

课程总学时102节，周学时3，学分5分，开课学期第1、2学期。

1、课程类别：

无机及分析化学是高等师范院校生物工程专业（本科）的一门重要的专业基础必修课程。是立足于新的一门课程体系基础之上，对原来无机化学和分析化学课程的基本理论，基本知识进行优化组合，有机结合而成的一门课程。它对学生的专业学习起着承前启后的作用。

2、课程教学目标与要求：

无机及分析化学课程设置的目的是：使学生理解近代物质结构理论、化学热力学、化学平衡理论、元素化学、氧化还原和电化学的基本原理的基础知识，以及物质组成的化学分析法及有关理论。要求学生掌握水溶液中的化学平衡及其在分析化学中的应用，掌握重要的化学分析法（滴定分析法、重量分析法）了解分析化学中的仪器分析方法（光度分析法、电位分析法和色谱分析法）。

随着生物学的发展，越来越多地需要运用化学概念和方法去解决生物学问题。通过教学要求，学生能将化学基础与生物学知识相结合，应用分析化学的手段去研究化学元素和化学物质在生物体内的作用，及与生命的关系。

3、参考教材与参考书目：

（1）《无机化学》第三版（上、下册）北京师范大学等编，高等教育出版社。（2）《普通化学原理》 华彤文等编，北京大学出版社。

（3）《分析化学》 第三版 华中师范大学，东北师范大学，陕西师范大学编写，高等教育出版社出版。

4、课程教学重点与难点：

化学平衡，电离平衡，氧化还原平衡，配位平衡。原子结构，分子结构。

5、课程教学方法与手段：

本课程采用课堂讲授、讨论、多媒体教学并以实验教学与操作和多媒体模拟实验相结合的多种手段开展教学。

6、课程考核方法与要求：

本课程成绩考核的主要方式为笔试，课程成绩以期末考试成绩为主，占总成绩60％，期中考试占总成绩25％，平时考核成绩占15％。命题要求覆盖大纲，题型灵活，难易适中，着重考查学生对基本理论的掌握程度以及理论联系实际，分析问题的能力。

7、实践性教学内容安排：

实践性教学安排51课时，详见《无机及分析化学实验大纲》。８．先修课程与后续课程

先修课程为中学化学，后续课程主要是物理化学，有机化学等。

9、其他有关说明：

本大纲的制定按照教育部编写的课程教学要点，结合本校和本专业情况进行修订。

二、教学内容 绪

论（1学时）

1、无机及分析化学的研究对象、发展和前景；

2、学习无机及分析化学的方法。

第一章 气体和溶液（4学时）

基本要求：

1、掌握理想气体状态方程式及其应用。

2、掌握道尔顿分压定律。

3、理解稀溶液的依数性及其应用。

4、熟悉溶胶的结构、性质、稳定性及聚沉作用。

5、了解大分子溶液与凝胶。基本内容：

1、理想气体状态方程，混合气体分压定律。

2、.稀溶液的依数性及其应用：溶液蒸气压下降、凝固点下降、沸点上升、渗透压。

3、溶胶的结构、性质、稳定性及聚沉作用。第二章 化学热力学基础（6学时）

基本要求：

1.了解状态函数等热力学常用概念 2.掌握焓和焓变的概念，热化学反应方程式 3.学会运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算 4.学会计算标准状态下吉布斯自由能变和反应熵变

5.学会运用吉布斯自由能变判断化学反应方向，计算热力学平衡常数 基本内容：

1.有关热力学的几个常用术语：体系和环境、状态和状态函数、功、热量、内能焓

2.热力学第一定律和热化学：焓变，反应热和热化学方程式，盖斯定律，几种热效应（生成焓）3.化学反应的方向：反应自发性、熵的初步概念、吉布斯自由能变（ΔG）、反应的标准自由能变（ΔG）公式及其应用

第三章 化学反应速率和化学平衡（6学时）

基本要求：

1.掌握化学反应速率概念和速率表示法，基本反应的速率方程

2.掌握浓度、温度、催化剂等因素对化学反应速率的影响，并能用活化能的概念加以解释 3.掌握化学平衡，理解平衡常数的物理意义及其影响因素 4.掌握化学平衡移动原理

5.掌握有关化学平衡和平衡移动的计算 基本内容：

1.化学反应速率表示方法：平均速率和瞬间速率

2.基元反应和复杂反应，基元反应的速度方程，反应分子 3.浓度对反应速率的影响，质量作用定律，反应级数 4.温度对反应速率的影响，阿仑尼乌斯公式，活化能 5.催化剂对反应速率的影响 6.化学反应的可逆性与化学平衡

7.平衡常数，Kc、Kp与Kθ，平衡常数的物理意义，多重平衡规则 8.化学平衡的移动：浓度、压力、温度对化学平衡的影响，勒夏特里原理

第四章 解离平衡(5学时)基本要求

1.深化应用化学平衡及平衡移动原理讨论弱电解质（弱酸、弱碱）在水溶液中的电离平衡、盐的水解平衡及难溶电解质沉淀溶解平衡 2.掌握离子平衡的有关计算 基本内容

1.酸碱理论简介：电离理论，质子理论，电子理论，酸碱共轭关系 2.强电解质溶液，活度及活度系数，拉平效应与区分效应 3.水的离子积，溶液的pH，酸碱指示剂

4.弱酸弱碱的电离平衡，同离子效应，缓冲溶液，盐效应 5.盐类水解，水解平衡的移动

6.难溶电解质溶解平衡，溶度积与溶度积规则，溶解度与溶度积的相互换算，沉淀生成与溶解，分步沉淀与沉淀的转化

第五章 氧化还原反应（5学时）基本要求：

1、熟练配平氧化还原方程式

2、理解标准电极电势及奈斯特方程式的意义并能进行有关计算

3、元素电势图的应用 基本内容：

1、氧化还原的基本概念、氧化数、氧化还原反应方程式的配平

2、原电池，电极电势，标准电极电势，由标准电极电势判断氧化还原方向并计算平衡常数。

3、奈斯特方程及有关计算；介质酸度对氧化还原反应的影响

第六章 原子结构（4学时）基本要求：

1.理解四个量子数的物理意义，了解核外电子运动的特点

2.懂得近似能级图的意义，能够运用核外电子排布的三个原理，写出常见元素的原子核外电子排布方式 3.学会利用电离势、原子半径等数据，讨论各种元素的某些性质与电子层 4.重点掌握原子结构与元素周期律间的关系 基本内容：

1.核外电子运动状态：氢原子光谱和波尔理论，电子的波粒二象性，测不准原理，几率密度，波函数（原子轨道），电子云，径向分布，角度分布，四个量子数

2.核外电子排布和元素周期表：多电子原子的能级，屏蔽效应与钻穿效应，能级组，近似能级图，核外电子排布原理和电子排布，原子的电子构型与周期，族的划分 3.电离势，电子亲合能，电负性

第七章 分子结构（5学时）基本要求：

1、学会运用现代理论说明共价键形成过程本质与发展；分子轨道理论等

2、掌握分子间三种作用力和氢键并用于说明物质的一些性质

3、了解晶体的基本特征与晶格等概念，金属键与金属晶体

4、掌握离子键的本质与离子晶格的基本类型

5、了解离子极化的概念 基本内容：

1、离子键的特征，离子晶体，离子晶体半径比规则，晶格能的计算

2、共价键的形成与本质，现代价键理论要点与优缺点，共价键的方向性与饱和性，σ键与π键

3、杂化轨道理论SP，SP2，SP3杂化

4、分子轨道理论简介：同核双原子分子轨道能级图，键级，分子的磁性

5、分子间作用力和氢健及其对物质性质的影响

6、晶体的基本概念、金属键、金属晶体

7、离子极化力和变形性，离子极化对化学键型和化合物性质的影响

第八章 配位化合物（4学时）基本要求

1、掌握配合物的基本概念

2、了解配合物价键理论的主要论点并能说明一些实例

3、掌握配合物稳定常数及有关计算

4、掌握配合物形成时性质的变化

5、一般了解螯合物的特征和配合物的重要性 基本内容：

1、配合物定义、组成、特征、分类、命名

2、配合物价键理论要点

3、螯合物的形成及其特殊稳定性

4、配合物的稳定常数及其应用

5、配合物形成时性质变化及其重要性

第九章 非金属元素选述（8学时）基本要求：

1、掌握卤素、氧、硫的结构、性质。

2、掌握氮、磷、碳、硅、硼的结构和性质。

3、了解稀有气体、大气和大气污染物。基本内容：

1、卤素及其化合物。

2、氧、硫、硒及其化合物。

3、氮、磷、砷及其化合物。

4、碳、硅、硼及其化合物。

5、稀有气体、大气和大气污染物。

第十章 金属元素选述（6学时）

基本要求：

1、掌握碱金属与碱土金属的结构与性质。

2、掌握铝、锡、铅及其重要化合物。

3、了解过渡金属元素及其化合物。

4、了解稀土元素及其应用。基本内容：

1、碱金属和碱土金属的氧化物和氢氧化物性质。

2、铝、锡和铅及其重要化合物。

3、铜、银、锌、汞及其化合物。

4、铬、钼、锰、铁、钴及其化合物。

5、稀土元素及其应用。*

6、金属与生命。

第十一章 分析化学概论（2学时）基本要求；

1.了解分析化学要求和它与生物学的关系； 2.了解分析化学中定量分析方法的分类； 3.了解定量分析过程及分析结果的表示方法；

基本内容；

一、分析化学的任务和它与生物学的关系；

二、化学分析方法和仪器分析方法；

三、定量分析过程及分析结果的表示方法。

第十二章 定量分析的误差和分析结果的数据处理（4学时）

基本要求；

1.掌握定量分析误差的来源及减免方法； 2.掌握定量分析误差的表示方法； 3.掌握分析结果的数据处理与报告。基本内容；

一、效数字及运算规则

有效数字

运算规则

二、定量分析误差的产生

系统误差

偶然误差

偶然误差

三、提高分析结果准确度的方法

减小系统误差的方法

减小偶然误差的方法

四、实验数据的统计处理

偶然误差的正态分布

平均值的置信区间

离群值的弃舍

分析结果的数据处理与报告 第十三章 重量分析法（2学时）基本要求；

1.了解沉淀重量法中沉淀形式和称量形式的要求 2.掌握影响沉淀溶解度和沉淀纯度的因素 3.了解不同类型沉淀的沉淀条件 4.掌握重量分析法的结果计算。基本内容；

一、重量分析法概论 对沉淀形式的要求； 对称量形式的要求；

二、影响沉淀溶解度的因素 酸效应 配位效应

三、影响沉淀纯度的因素 共沉淀； 后沉淀；

四、沉淀的形式与沉淀条件 沉淀类型

沉淀条件的选择；

五、沉淀的操作过程和分析结果的计算 沉淀的过滤、洗涤、烘干和灼烧 重量分析结果计算；

第十四章 滴定分析法（8学时）基本要求；

1.了解滴定分析的过程和方法分类； 2.了解滴定分析对化学反应的要求； 3.掌握标准溶液的配制、浓度计算； 4.掌握酸碱滴定方法、各离子浓度的计算； 5.掌握酸碱滴定曲线及指示剂的选择； 6.了解酸碱滴定法在生物学中的应用； 7.掌握配位滴定法的基本原理和滴定条件； 8.掌握氧化还原滴定法基本原理及应用； 9.掌握沉淀滴定法的基本原理及终点测检方法； 10.掌握各滴定方法中结果计算。基本内容；

1、滴定分析法概论 滴定分析过程及方法分类；

滴定分析对化学反应的要求和滴定方式；

标准溶液的配制及标定；

滴定分析法中的计算。

2、酸碱滴定法

弱酸溶液中各物种的分布；

酸碱溶液中氢离子浓度的计算；

缓冲溶液的作用及计算；

酸碱指示剂

酸碱滴定的滴定曲线及指示剂选择；

酸碱滴定法的应用。

3、配位滴定法

配位滴定法概论；

配位滴定法的基本原理； 混合离子的滴定； 配位滴定的方式和应用

4、氧化还原滴定法 氧化还原滴定法概论； 氧化还原滴定法基本原理；

氧化还原滴定法的分类及应用示例。

5、沉淀滴定法 沉淀滴定法概论； 沉淀滴定的滴定曲线； 沉淀滴定法的终点检测； 沉淀滴定法应用。

第十五章 紫外----可见吸光光度法（10学时）基本要求；

1.了解紫外----可见吸光光度法的特点和光与物质的关系； 2.掌握吸光光度计的组成及各部件的作用； 3.掌握吸光光度法的基本原理——光的吸收定律； 4.了解显色反应及显色反应条件； 5.了解仪器测量误差和测量条件的选择； 6.掌握紫外光度法在生物学中的应用；

7.了解分子荧光分析法的基本原理和仪器结果。讲授内容；

1、紫外可见吸光光度法概论

紫外----可见吸光光度法特点；

物质对光的吸收及本质；

2、光吸收定律——朗伯-比尔定律

3、偏离朗伯-比尔定律的原因；

4、紫外-可见吸光光度计

基本部件及性能；

几种常见的分光光度计。

5、显色反应与显色反应条件的选择

6、仪器测定误差和测量条件的选择

7、紫外-可见分光光度法的应用

8、分子荧光分析法

荧光分析法的基本原理；

荧光分析法仪器；

荧光分析法的应用。

第十六章 原子吸收分光光度法（8学时）基本要求；

1.掌握原子吸收分光光度法的基本原理和理论基础； 2.掌握原子吸收分光光度计的基本组成和各部件的作用； 3.掌握原子吸收分光光度计的定量方法； 4.了解原子吸收分光光度法的分析条件选择； 5.掌握原子吸收分光光度法的灵敏度表示方法； 6.了解原子吸收分光光度法在生物学中的应用。基本内容；

1、原子吸收分光光度法概论；

2、原子吸收分光光度法的基本原理； 原子吸收分光光度法的理论基础，原子吸收与原子浓度关系。

3、原子吸收分光光度计 光源，原子化系统，分光系统，检测系统。

4、原子吸收分光光度法中的干扰及消除 化学干扰、光谱干扰、物理干扰。

5、原子吸收分光光度法分析条件的选择及定量分析方法

6、原子吸收分光光度法测定的灵敏度和检出极限

7、原子吸收分光光度法在生物学中的应用

第十七章 电势分析法（6学时）基本要求；

1.掌握电势分析法的基本原理

2.了解电势分析中常用的电极类型及其电极结构与组成 3.掌握离子选择性电极的主要性能

4.掌握直接电势测定方法及在生物学在的应用 5.掌握电势滴定法和电势滴定法的终点确定方法。

基本内容；

1、电势分析法基本原理、2、电势分析法中的参比电极、甘汞电极； 银-氯化银电极。

3、电势分析法中的指示电极

第一类电极、第二类电极、第三类电极、零类电极、膜电极。

4、离子选择性电极的主要性能

5、直接电势法 溶液pH值的测定、标准曲线法、标准溶液加入法。

6、离子选择性电极在生物学中的应用

7、电势滴定法

电势滴定法终点的确定方法、电势滴定法应用。

第十八章 色谱分析法（6学时）基本要求；

1.掌握色谱分析的分析流程及仪器基本部件、2.了解气相色谱法的基本理论、3.了解气相色谱法中固定相和分离操作条件的选择、4.了解气相色谱仪中常用的几类检测仪器、5.掌握气相色谱法的定性几定量分析方法、6.了解气相色谱法在生物学中的应用、7.了解高效液相色谱的仪器特点及分析基本流程。基本内容；

1、色谱分析法概论 气相色谱法的分析流程； 气相色谱法仪器的基本部件

2、气相色谱法的基本理论 分离过程、色谱流出曲线及有关术语。

3、气相色谱法固定相和分离操作条件的选择

4、气相色谱检测器 检测器的主要性能指标、气相色谱常用的检测器。

5、气相色谱的定性及定量分析方法

6、气相色谱法在生物学中的应用

7、高效液相色谱法 高效液相色谱法的特点，高效液相色谱法的流程及分离原理。

第十九章 复杂物质的综合分析及分析化学中常用的分离方法（2学时）基本要求；

1.了解剖析方法的特点及一般流程、2.了解复杂物质试样的采集方法、3.掌握试样的预处理方法、4.掌握分析化学中常用的分离方法。基本内容；

1、试样剖析方法特点及一般流程、2、复杂物质试样的采集方法、3、试样的预处理、试样的分解，生物试样的保存，4、分析化学中常用的分离过程和分离方法。