02054 中级无机化学

高纲1304
 
江苏省高等教育自学考试大纲
 
     02054　　中级无机化学
 
　　　　　　　　　　　　　　　江苏教育学院编
 
 
江苏省高等教育自学考试委员会办公室
 
 
                  一、课程性质及其设置目的与要求

    （一）课程性质和特点
    《中级无机化学》课程是我省高等教育自学考试化学教育专业的一门专业基础课，该课程系统介绍了现代无机化学所涉及的新理论、新领域、新知识和新型无机化合物。通过该课程的学习，应考者应能用先行课所学的理论和知识来解决无机化学的实际问题，使大量貌似杂乱无章的无机化学元素和化合物的描述性知识得以系统化、条理化和规律化，并对现代无机化学的一些新领域、新知识和新成就有所了解，扩展无机化学的知识，加深对元素周期律、物质结构等理论理解，提高分析问题和解决问题的能力。
   
（二）本课程的基本要求
    掌握近代无机化学的基本知识、基本理论；运用热力学、动力学、有机化学、物理化学和结构化学等先行课程所学的理论和知识讨论无机化合物性质的规律及其产生的原因；掌握重要类型无机物的结构及反应性，了解、熟悉现代无机化学的新领域、新知识和新成就。使应考者不仅加深对无机物性质的认识和了解，而且也能使应考者加深对结构化学、物理化学中学过的原理的理解。
 
    （三）本课程与相关课程的关系
《中级无机化学》是在学完基础无机化学、结构化学、物理化学、有机化学和分析化学等先行课程后开设的一门课。学习本课程需具备高等数学、大学物理 、线性代数、无机化学、有机化学、分析化学、结构化学和物理化学等课程基础。
 

                     二、课程内容与考核目标

    第一章  酸碱理论与非水溶液化学
    （一）课程内容
    本章介绍了近代几种酸碱理论和非水溶液化学。
    （二）学习要求
    了解酸碱理论的发展，掌握酸碱的水-离子理论、质子理论、溶剂体系理论、路易斯理论的要点，了解气态二元氢化物及其取代物的酸碱特性，掌握无机含氧酸及氨系酸碱的强度变化规律，了解质子酸在水溶液中的酸性强度变化规律，掌握路易斯酸碱强度变化规律，掌握软硬酸碱理论及其应用，了解超酸的概念及其应用，了解各种非水溶剂的特点及其应用，了解金属氨溶液的特点及其应用。
    （三）考核知识点和考核要求
    1、领会：酸碱理论的发展，气态二元氢化物及其取代物的酸碱特性，超酸的概念及其应用，各种非水溶剂的特点及其应用，金属氨溶液的特点及其应用。
    2、掌握：酸碱的水-离子理论、质子理论、溶剂体系理论和路易斯理论的要点及其应用，质子酸在水溶液中的酸性强度变化规律，无机含氧酸以及氨系酸碱的强度变化规律，路易斯酸碱强度变化规律，软硬酸碱理论及其应用。
    
                    第二章  分子的对称性与分子结构

    （一）课程内容
    本章讨论了分子的对称性、分子点群以及群论在无机化学中的应用。
    （二）学习要求
    掌握对称性、对称操作及对称元素等概念，掌握分子点群的判别，熟悉分子的对称性与分子偶极矩和分子旋光性的关系，了解特征标表的结构、意义和应用。
    （三）考核知识点和考核要求
    1、领会：特征标表的结构、意义和应用。
    2、掌握：对称性、对称操作与对称元素等概念，分子点群的判别，分子对称性与分子偶极矩的关系，分子对称性与分子旋光性的关系。    
    
                             第三章  配位化学
    （一）课程内容
    本章讨论了配位化合物的基本概念、配位化合物的异构现象、配位化合物的制备方法、配位化合物的成键作用与电子结构、配合物的电子吸收光谱和配合物的反应动力学和反应机理。
    （二）学习要求
    掌握配合物的基本概念及配位化合物的各种异构现象，了解配合物的制备方法，掌握配合物的成键理论与电子结构，晶体场理论，晶体场分裂能与高低自旋构型，了解配位场理论，分子轨道理论，熟悉配合物的电子吸收光谱，电荷迁移光谱及与配合物颜色之间的关系，电子跃迁的选律。了解配合物的反应动力学和反应机理。
    （三）考核知识点和考核要求
    1、领会：配合物的制备方法，配合物的分子轨道理论，决定配合物立体构型的因素，配位场理论，分子轨道理论，原子和自由离子的微观态与光谱项，光谱项图，电子跃迁的选律，配合物的反应动力学和反应机理及影响因素。
    2、掌握：配合物的定义、配位数、空间构型及各种异构现象，晶体场理论（d轨道能级在八面体场、四面体场及平面正方形场中的分裂，Jahn-Teller效应，分裂能，影响分裂能的因素，光谱化学序列），配离子的电子构型（成对能，d电子的排布），配合物磁性计算，晶体场稳定化能的计算以及晶体场稳定化能对配合物性质的影响，配合物的电子吸收光谱，电荷迁移光谱及与配合物颜色之间的关系，反位效应及其应用。
  
                       第四章 有机金属化合物 
    （一）课程内容
    本章讨论了有机金属化合物、金属羰基化合物，含CN¯、NO和N2的小分子配体的配合物、烯烃和炔烃π配体配合物，夹心配合物的结构、成键和性质，主族元素的有机金属化合物及有机金属化合物用作均相催化剂等内容。
    （二）学习要求
   了解什么是有机金属化合物、金属羰基化合物，掌握18电子规则及其应用，金属羰基化合物的成键、结构和化学反应，理解含CN- 、NO、 N2小分子配体的配合物的成键、结构和性质，熟悉过渡金属与烯烃和炔烃π配合物的结构和成键特点，了解金属夹心配合物的结构类型，熟悉二茂铁和二苯铬的制备、性质和结构。了解主族元素的典型有机金属化合物的制备，结构和性质。了解有机金属化合物用作均相催化剂的原理。
    （三）考核知识点和考核要求
1、领会：金属羰基化合物的制备方法、性质及应用，过渡金属元素与炔烃π配合物的应用，主族元素的典型有机金属化合物的制备，结构和性质。有机金属化合物用作均相催化剂的原理。
    2、掌握：18电子规则及其应用，金属羰基化合物的成键、结构和化学反应，几种多核羰基配合物的结构，含CN- 、NO、N2、以及过渡金属与烯烃和炔烃π配合物的化学成键特点、结构和性质，蔡斯盐的结构和成键特点，二茂铁和二苯铬的制备、结构和性质。
    
                              
第五章  原子簇化合物
    （一）课程内容
    本章讨论具有独特结构的两类无机化合物：硼烷，硼烷衍生物以及含金属-金属键的金属原子簇化合物的结构和性质。
    （二）学习要求
   了解硼烷的合成、性质、命名及反应，掌握硼烷的结构和化学键，了解几类硼烷衍生物的结构和物理、化学性质。掌握Wade规则及其在硼烷和金属原子簇化合物中的应用；了解原子簇合物的定义，了解金属原子簇化合物的合成及分类，掌握几种低价卤化物，原子簇化合物的成键方式和结构特征，了解原子簇化合物的一些应用。
    （三）考核知识点和考核要求
1、领会：硼烷的合成、性质、命名及反应，硼烷中的5种键型，硼烷多面体的结构类型，硼烷衍生物（硼烷阴离子、碳硼烷以及金属碳硼烷）的结构。原子簇合物的定义，影响形成金属-金属键的因素，金属原子簇化合物的合成，金属-金属键存在的判据，金属原子簇化合物的分类，原子簇的一些应用， 
    2、掌握：乙硼烷的结构及成键，Wade规则及其应用（预言硼烷及其衍生物的结构类型）。金属原子簇化合物[Re2Cl8]2 -、[Re3Cl12]3-、[Mo6Cl8]4+ 及[Nb6Cl12]2+的成键方式和结构特征。    
             
第六章 固体无机化学
    （一）课程内容
    本章主要对固体的结构、紧密堆积，典型的晶体结构类型，物理性能，反应性以及它们在高科技领域的应用作了简要的介绍。
    （二）学习要求
    了解晶体的特点，点阵，晶胞的选取方法，紧密堆积，典型的晶体结构类型，掌握离子化合物的结构，晶格能，Born-Harber循环及其应用，掌握金属及其合金，能带理论，晶格缺陷，非整比化合物，无机功能材料，无机合成技术。
    （三）考核知识点和考核要求
    1、领会：晶体的特点，点阵，晶胞的选取方法，紧密堆积，典型的晶体结构类型，晶格缺陷，非整比化合物，无机功能材料，晶体的缺陷，无机固体的结构与导电性能，离子导体、超导体、半导体、陶瓷超导体及其应用，光功能材料，无机固体的结构、性能及其应用。无机合成新技术。无机晶体的制备方法
     2、掌握：离子晶体中的化学键，离子半径比规则，晶格能，Born-Harber循环及其计算，掌握金属及合金，能带理论。
 
第七章 元素与元素性质的周期性
（一）课程内容
本章对元素与元素性质的周期性进行了讨论。
（二）学习要求
了解元素的起源与分布，掌握现代元素周期表，周期表中元素的分区及各区元素的特征，原子结构的周期性，构造原理，电子构型的特例及其解释，掌握原子性质变化的周期性，解释其原因，掌握主族元素性质变化的一般趋势，掌握并解释元素性质变化的“反常性”，第二周期元素性质的特殊性，对角线规则，了解元素的第二周期性，第四周期元素性质的反常性和p区元素的“惰性电子对效应”
（三）考核知识点和考核要求
1、领会：元素的起源，宇宙和地壳中元素的分布，元素的第二周期性。
2、掌握：掌握现代元素周期表，周期表中元素的分区及各区元素的特征，原子结构的周期性，构造原理，原子电子构型的特例及其解释，原子性质变化的周期性，解释其原因，掌握主族元素性质变化的一般趋势，s区和p区元素性质的特点，元素性质变化的“反常性”及其解释。第2周期元素性质的特殊性，对角线规则，第4周期元素性质的反常性和 “惰性电子对效应”。
 
第八章 过渡元素
    （一）课程内容
    本章较深入地讨论了过渡元素的定义，过渡元素单质及其化合物的制备和性质的变化规律。与主族元素比较过渡元素的性质特点。 
    （二）学习要求
    了解过渡元素的定义、分类及特点，了解d轨道的特性与过渡元素原子的电子构型，了解过渡元素单质及其化合物制备的一般方法， Ellingham图及应用，理解过渡元素的物理性质及其周期性变化特点，理解过渡元素的氧化态分布及其稳定性规律，掌握第一系列过渡元素及其化合物的化学性质。理解第二、三过渡系列过渡元素及其化合物的化学性质。
     （三）考核知识点和考核要求
    1、领会：过渡元素的定义及常见的三种划分方法，过渡元素的分类及特点，过渡元素在自然界的存在和提炼，简单过渡金属化合物的制备，自由能-氧化态图和氧化态在水溶液中的稳定性Pourbaix图的应用。IVB~VIIB族重过渡元素主要价态及其简单化合物配合物的结构，同多酸及其盐的形成和结构，杂多酸及其盐的形成和结构，金属原子簇化合物的结构，铂系金属的特点、性质及用途， IB~IIB族重金属元素的存在、提取、性质与用途，IB~IIB族重金属元素卤化物、配合物、金属原子簇化合物以及有机金属化合物的结构和性质 
    2、掌握：d轨道的特性与过渡元素原子的电子构型，（n-1）d与ns轨道能级高低及解释，Slater规则，过渡元素的Ellingham图及应用，过渡元素原子化焓和过渡元素物理性质间的关系，电离能的变化趋势及解释，过渡元素的氧化态分布及其稳定性规律，第一系列过渡元素及其化合物的化学性质。重过渡元素的特点，IVB~VIIB族重过渡元素金属的性质及应用，铂系金属四氧化物、金属羰基配合物、Ru、Os、Rh、Ir的π酸配合物、烯烃配合物的性质及结构，Pt的有机金属配合物，IB~IIB族重金属元素主要价态及其简单化合物的结构和性质。
     
第九章 稀土元素
（一）课程内容
本章对稀土元素的存在，发展史、提取方法，主要物理、化学性质及其应用作了简要介绍。
（二）学习要求
了解稀土元素的定义，在周期表中的位置，了解稀土元素主要矿物在我国的存在形式，掌握镧系元素原子的基态电子结构，+3价稀土离子的电子结构，镧系金属的主要物理和化学性质，稀土离子的光学、稀土化合物的磁学性质，镧系金属的主要化合物、配合物的性质，了解稀土元素在工农业及高科技领域的应用。
（三）考核知识点和考核要求
1、领会：稀土元素的定义，在周期表中的位置，了解镧系离子特殊氧化态（+2、+4）相应物种及性质，Ln3+离子的颜色和电子吸收光谱、Ln3+离子磁性，了解稀土元素主要矿物在我国的存在形式，稀土元素在工农业及高科技的应用。
2、掌握：从稀土矿物中提取稀土元素的方法，从混合稀土中分离提纯单一稀土的方法原理，制取稀土金属的方法，镧系元素原子的基态电子结构，+3价稀土离子的电子结构，镧系金属的主要物理和化学性质，镧系金属的主要化合物、氧化物，卤化物，氢化物、镧系离子配合物的特点及主要类型的配合物的性质。
 
第十章   核化学 錒系元素
（一）课程内容
本章对核化学的基本概念，原子核的结构，核的放射性、稳定性和锕系元素的存在和制备作了简单介绍。
（二）学习要求
了解原子核的组成，原子核的基本性质，理解什么是核衰变，诱发核反应，核裂变与核聚变等及特点，了解锕系元素的存在和制备，锕系离子的特点。
（三）考核知识点和考核要求
1、领会：原子核的组成与稳定性，知道核衰变，诱发核反应及核裂变与核聚变的基本概念和特点，理解锕系元素的特点，锕系元素的电子结构，氧化态，锕系离子的颜色与电子吸收光谱，锕系离子的磁性，锕系元素的放射性，锕系元素的存在和制备，了解钍的主要化合物及配合物、铀的几种价态的化合物及铀的金属有机化合物。
 
第十一章 生物无机化学
    （一）课程内容
    本章对生命体系中的无机元素在生物体中的存在形态和生物功能作了简要介绍。属于知识介绍类型。
    （二）学习要求
    了解哪些是必需元素、宏量元素、痕量元素，了解宏量金属离子、痕量金属离子在生命体中的作用，宏量元素及其作用，了解金属酶及其生物功能，无机元素与健康及生物矿化。
  （三）考核知识点和考核要求
    1、领会：生命必需元素、宏量元素、痕量元素的概念以及包含的元素种类，金属离子在生命体中的作用，宏量金属离子Na+、K+、Ca2+、Mg2+的生物功能，宏量非金属元素的作用，重要痕量过渡元素Zn、Fe、Cu、Co、Mo的存在的形态及生物功能，金属酶及其生物功能，无机元素与健康，了解有毒元素对人体的危害及预防方法。

                      第十二章  无机化学研究前沿
（一）课程内容
本章对近年来无机化学学科的前沿领域作了简单介绍。为知识介绍和视野拓宽性质。   
（二）学习要求
了解近几年无机化学研究的方向和方法，了解富勒烯，超分子，纳米粒子的基本概念及主要性质和作用。
（三）考核知识点和考核要求
1、领会：富勒烯，超分子，纳米粒子的基本概念及主要性质和作用，了解富勒烯的科学意义及应用前景，了解超分子，分子组装、冠醚，环糊精和杯芳烃的结构特点和分子识别，纳米粒子的主要特性，制备方法和应用。
 
  自学教材：
    1．使用教材
   《中级无机化学》，朱文祥编，高等教育出版社，2004年7月。
    2．参考教材
《中级无机化学》，唐宗薰主编，高等教育出版社，2003年。
    《中级无机化学》，朱文祥、刘鲁美主编，北京师范大学出版社，1993年。
   
 附录  题型举例

    一、选择题
    如：镧系元素的原子半径递变过程中出现极大值的两个元素是：
(A )La和Eu    (B) Eu和Yb   (C) Yb和Lu  (D) La和Lu

    二、填空题
    如：NH4Cl在液氨溶剂中是         。（填酸、碱或盐）

    三、完成并配平反应方程式
    如：NaBrO3-+XeF2+H2O→
    答：NaBrO3-+ XeF2+H2O = NaBrO4 +Xe +2HF

    四、简答题
    如：NH4Cl在水中是盐，它在液氨中是酸还是碱？为什么？
    答：根据酸碱溶剂理论，在溶剂中电离产生溶剂阳离子的是酸，产生溶剂阴离子的是碱，液氨电离式为：2NH3 = NH4+ +NH2-
    NH4Cl在液氨中电离产生溶剂阳离子NH4+，是酸。

    五、结构推断题
    如：运用Wade规则，指出物B4C2H6种所属的结构类型
    答：B4C2H6可表示为：[(CH)2(BH)4]
        b=1/2(2*3+4*2)=7=n+1            
        B4C2H6的结构类型为Closo，即闭式结构。