《现代化学基础》课程教学大纲 一、课程概况 课程代码：01420420 课程名称：现代化学基础 课程学分：2.0 课程学时：32（理论学时：28，实践学时：4) 课程性质：学科必修课 开课部门：机械工程学院 建议修读学期：1 建议先修课程：高中化学基础知识、高等数学等 适用专业（方向）：机械设计制造及其自动化专业四年制本科 二、课程地位、作用与任务 本课程是机械设计制造及其自动化专业的理论基础课，其任务是培养应考者系统地学习化 学领域的基础知识，掌握各种化学反应规律和物质的结构，了解材料化学领域中相关知识，为 机械专业的学生夯实基础知识。 三、课程目标 (一)教学目标 《现代化学基础》具体要求达到的特定教学目标包括： 1教学目标1.掌握化学反应中重要定律和原理的基本内容，公式及其使用条件；掌握电化学 原理及其应用；了解物质的结构特征及其对宏观性质的影响。（指标点41） 2.教学目标2.了解材料和环境中的化学知识、原理及其应用，理解在设计化学过程中必须考 虑对环境的影响，可持续发展。（指标点102） (二)本课程支撑的毕业要求 1.本课程支撑的毕业要求：毕业要求4、10。 2.本课程支撑的指标点：指标点4.1、10.2。 (1)指标点4.1：掌握线性代数、微积分、微分方程、概率和数理统计、计算方法、物理、化 学等知识领域的数学和自然科学基础知识；掌握理论力学、材料力学、热流体、电工电子学、 材料科学基础等工程基础知识； (2)指标点102：能够在机械工程问题的设计过程或设计方案中描述实习工作内容对社会、 环境和可持续发展造成的影响进行说明。 (三)课程教学目标与毕业要求对应表 23
23 《现代化学基础》课程教学大纲 一、课程概况 课程代码：01420420 课程名称：现代化学基础 课程学分：2.0 课程学时：32（理论学时：28，实践学时：4） 课程性质：学科必修课 开课部门：机械工程学院 建议修读学期：1 建议先修课程：高中化学基础知识、高等数学等 适用专业（方向）：机械设计制造及其自动化专业四年制本科 二、课程地位、作用与任务 本课程是机械设计制造及其自动化专业的理论基础课，其任务是培养应考者系统地学习化 学领域的基础知识，掌握各种化学反应规律和物质的结构，了解材料化学领域中相关知识，为 机械专业的学生夯实基础知识。 三、课程目标 （一）教学目标 《现代化学基础》具体要求达到的特定教学目标包括： 1.教学目标 1. 掌握化学反应中重要定律和原理的基本内容，公式及其使用条件；掌握电化学 原理及其应用；了解物质的结构特征及其对宏观性质的影响。（指标点 4.1） 2.教学目标 2. 了解材料和环境中的化学知识、原理及其应用，理解在设计化学过程中必须考 虑对环境的影响，可持续发展。（指标点 10.2） （二）本课程支撑的毕业要求 1. 本课程支撑的毕业要求：毕业要求 4、10。 2. 本课程支撑的指标点：指标点 4.1、10.2。 （1）指标点 4.1：掌握线性代数、微积分、微分方程、概率和数理统计、计算方法、物理、化 学等知识领域的数学和自然科学基础知识；掌握理论力学、材料力学、热流体、电工电子学、 材料科学基础等工程基础知识； （2）指标点 10.2：能够在机械工程问题的设计过程或设计方案中描述实习工作内容对社会、 环境和可持续发展造成的影响进行说明。 （三）课程教学目标与毕业要求对应表
《现代化学基础》课程教半目标与半业要求的对应表 课程名称：现代化学基础 任课教师：赵虔 课程性质：学科必修课 课程学分：2.0 课程支撑的毕业要求 课程目标、达成途径、评价依据 毕业要求4 教学目标：掌握化学反应中重要定律和原理的基本内容， 4.1:掌握线性代数、微积分、徽 公式及其使用条件；掌握电化学原理及其应用；了解物 分方程、概率和数理统计、计算 质的结构特征及其对宏观性质的影响。 方法、物理、化学等知识领城的达成途径：通过掌握现代化学基础的概念、特征、基本 数学和自然科学基础知识；掌握原理、制备方法、原理解释、副反应作用、各种物质的 理论力学、材料力学、热流体、 性质、原子和分子的结构形式等知识，训练学生综合运 电工电子学、材料科学基础等工 用现代化学基本概念、原理和规律，解决实际生活中遇 程基础知识； 到的化学问题。 评价依据：课堂笔记、提问和作业、课外作业和考试。 半业要求10： 教学目标：了解材料和环境中的化学知识、原理及其应 10.2:能够在机械工程问题的设 用，理解在设计化学过程中必须考虑对环境的影响，可 计过程或设计方案中描述实习工 持续发展。 作内容对社会、环境和可持续发 达成途径：课堂讲授现代化学基础方面的最新发展动态， 展造成的影响进行说明。 组织最新化学发展动态讨论以及小测试，引导学生积极 参与课堂讨论，课外布置小论文和专题研讨，培养学生 初步的创新和科研能力，为学生考取化学方面研究生奠 定初步的理论基础。 评价依据：课堂讨论、课外作业。 四、课程内容 教学内容 作业要求 自学内容：现代化学概述 课堂作业： 第一章现代化学概述 1什么是环境？如何理解体系？ 1.1化学基础研究的重大突破 2.如何理解状态函数？ 1.2在化学基础研究推动下化学工业的大发展 课外作业： 1如何理解热力学？ 2.如何理解状态函数的特征？ 第二章物质的聚集状态 2.1理想气体 自学内容：化学反应中物质的聚集状态 2.2液体和溶液 课堂作业： 2.3固体 1.什么是焓变？ 知识点： 2.什么是熵变？ 1.混合理想气体的分压定律：溶液和液体混 课外作业： 合物组成的常用表示法，拉乌尔定律和亨利定 1吉布斯函数的计算。 律。 2.热力学参数的计算。 2.理想气体、液体和溶液、晶体的概念。 第三章化学反应基本原理 自学内容：化学反应基本原理 3.1化学反应中的能量变化 课堂作业： 1.反应速率常熟特点有哪些？ 24
24 《现代化学基础》课程教学目标与毕业要求的对应表 课程名称：现代化学基础 任课教师：赵虔 课程性质：学科必修课 课程学分：2.0 课程支撑的毕业要求 课程目标、达成途径、评价依据 毕业要求 4： 4.1：掌握线性代数、微积分、微 分方程、概率和数理统计、计算 方法、物理、化学等知识领域的 数学和自然科学基础知识；掌握 理论力学、材料力学、热流体、 电工电子学、材料科学基础等工 程基础知识； 教学目标：掌握化学反应中重要定律和原理的基本内容， 公式及其使用条件；掌握电化学原理及其应用；了解物 质的结构特征及其对宏观性质的影响。 达成途径：通过掌握现代化学基础的概念、特征、基本 原理、制备方法、原理解释、副反应作用、各种物质的 性质、原子和分子的结构形式等知识，训练学生综合运 用现代化学基本概念、原理和规律，解决实际生活中遇 到的化学问题。 评价依据：课堂笔记、提问和作业、课外作业和考试。 毕业要求 10： 10.2：能够在机械工程问题的设 计过程或设计方案中描述实习工 作内容对社会、环境和可持续发 展造成的影响进行说明。 教学目标：了解材料和环境中的化学知识、原理及其应 用，理解在设计化学过程中必须考虑对环境的影响，可 持续发展。 达成途径：课堂讲授现代化学基础方面的最新发展动态， 组织最新化学发展动态讨论以及小测试，引导学生积极 参与课堂讨论，课外布置小论文和专题研讨，培养学生 初步的创新和科研能力，为学生考取化学方面研究生奠 定初步的理论基础。 评价依据：课堂讨论、课外作业。 四、课程内容 教学内容 作业要求 第一章 现代化学概述 1.1 化学基础研究的重大突破 1.2 在化学基础研究推动下化学工业的大发展 自学内容：现代化学概述 课堂作业： 1.什么是环境？如何理解体系？ 2.如何理解状态函数？ 课外作业： 1.如何理解热力学 ？ 2.如何理解状态函数的特征？ 第二章 物质的聚集状态 2.1 理想气体 2.2 液体和溶液 2.3 固体 知识点： 1. 混合理想气体的分压定律；溶液和液体混 合物组成的常用表示法，拉乌尔定律和亨利定 律。 2. 理想气体、液体和溶液、晶体的概念。 自学内容：化学反应中物质的聚集状态 课堂作业： 1. 什么是焓变？ 2. 什么是熵变？ 课外作业： 1.吉布斯函数的计算。 2.热力学参数的计算。 第三章 化学反应基本原理 3.1 化学反应中的能量变化 自学内容：化学反应基本原理 课堂作业： 1. 反应速率常熟特点有哪些？
3.2化学反应的方向和限度 2.半衰期基本概念。 3.3化学反应速率 课外作业： 知识点： 1.反应级数的计算。 1.用吉布斯函数判断化学反应进行的方向和 2.瞬时速率和平均速率的物理意义和区 限度。 别？ 2.化学反应中的能量变化、化学反应的方向 和限度、化学反应速率。 第四章电化学及应用 4.1原电池与电极电势 4.2影响电极电势的因素-Nernst方程 自学内容：电化学及应用 4.3电极电势的应用 课堂作业： 4.4金属的腐蚀与防护 1.电化学内涵是什么？ 2.电化学基本原则有哪些？。 知识点： 课外作业： 1.电极电势的概念及应用；掌握电子转移的 1.电极电势以及标准电极电势的基本概念。 规律：联系吉布斯函数变与原电池电动势的关 2.计算原电池的电动势。 系，判断氧化还原反应进行的方向和限度。 2.原电池、金属腐蚀及其防护的原理。 第五章物质结构基础 5.1氢原子结构的近代概念 自学内容：物质结构基础 5.2多电子原子结构和周期系 课堂作业： 5.3化学键与分子间作用力 知识点： 1.什么是物质结构。 2.物质结构的组织形式？ 1.原子核外电子运动和排布的一般规律、化 课外作业： 学键的基本概念等。 1如何认识物质结构与物质性质的关系？ 2.氢原子结构的近代理论、多电子原子结构、 2.为什么说物质结构决定物质性质？ 化学键和分子结构、周期系与原子结构的关 系。 第六章材料与化学 6.1新型金属材料 自学内容：材料与化学 62无机非金属材料、有机高分子材料和复合 课堂作业： 材料 1.什么是材料化学？ 知识点： 2.什么是材料新方向？ 1.化学在各种新材料开发和应用中的作用， 课外作业： 包括新型金属材料、无机非金属材料、有机高 1如何理解我国新发展的材料方向？ 分子材料和复合材料等。 2.材料与化学的特点有哪些？ 2.化学与材料科学之间的关系。 自学内容：环境与化学 第七章环境与化学 课堂作业： 7.1环境与环境保护 1.什么是环境化学？ 7.2环境污染与防治 2.环境化学的内容有哪些？ 知识点： 课外作业： 1.大气、水体和土壤污染和防治的化学原理 等。 1.如何理解大气污染和水污染的基本概 2.环境与环境保护的重要性。 念？ 2.如何理解土壤污染与人的关系？ 25
25 3.2 化学反应的方向和限度 3.3 化学反应速率 知识点： 1. 用吉布斯函数判断化学反应进行的方向和 限度。 2. 化学反应中的能量变化、化学反应的方向 和限度、化学反应速率。 2. 半衰期基本概念。 课外作业： 1.反应级数的计算。 2.瞬时速率和平均速率的物理意义和区 别？ 第四章 电化学及应用 4.1 原电池与电极电势 4.2 影响电极电势的因素-Nernst 方程 4.3 电极电势的应用 4.4 金属的腐蚀与防护 知识点： 1. 电极电势的概念及应用；掌握电子转移的 规律；联系吉布斯函数变与原电池电动势的关 系，判断氧化还原反应进行的方向和限度。 2. 原电池、金属腐蚀及其防护的原理。 自学内容：电化学及应用 课堂作业： 1. 电化学内涵是什么？ 2. 电化学基本原则有哪些？。 课外作业： 1.电极电势以及标准电极电势的基本概念。 2.计算原电池的电动势。 第五章 物质结构基础 5.1 氢原子结构的近代概念 5.2 多电子原子结构和周期系 5.3 化学键与分子间作用力 知识点： 1. 原子核外电子运动和排布的一般规律、化 学键的基本概念等。 2. 氢原子结构的近代理论、多电子原子结构、 化学键和分子结构、周期系与原子结构的关 系。 自学内容：物质结构基础 课堂作业： 1. 什么是物质结构。 2. 物质结构的组织形式？ 课外作业： 1.如何认识物质结构与物质性质的关系？ 2.为什么说物质结构决定物质性质？ 第六章 材料与化学 6.1 新型金属材料 6.2 无机非金属材料、有机高分子材料和复合 材料 知识点： 1. 化学在各种新材料开发和应用中的作用， 包括新型金属材料、无机非金属材料、有机高 分子材料和复合材料等。 2. 化学与材料科学之间的关系。 自学内容：材料与化学 课堂作业： 1. 什么是材料化学？ 2. 什么是材料新方向？ 课外作业： 1.如何理解我国新发展的材料方向？ 2.材料与化学的特点有哪些？ 第七章 环境与化学 7.1 环境与环境保护 7.2 环境污染与防治 知识点： 1. 大气、水体和土壤污染和防治的化学原理 等。 2. 环境与环境保护的重要性。 自学内容：环境与化学 课堂作业： 1. 什么是环境化学？ 2. 环境化学的内容有哪些？ 课外作业： 1.如何理解大气污染和水污染的基本概 念？ 2.如何理解土壤污染与人的关系？
第八章21世纪化学学科的展望 自学内容：21世纪化学学科的展望 8.1化学的作用、地位和发展趋势 课堂作业： 8.221世纪化学学科的发展方向 1.展望有哪些？ 知识点： 2.为什么要展望未来？ 1.大气、水体和土壤污染和防治的化学原理 课外作业： 等。 1如何理解21世纪化学学科的概念？ 2.环境与环境保护的重要性。 2.如何理解人与化学展望的关系？ 自学内容：实验基本内容 课堂作业： 第九章实验 1.什么是酸碱平衡？ 9.1滴定分析基本操作练习 2.什么是电离平衡？ 92醋酸电离常数的测定 课外作业： 1如何理解化学平衡的概念？ 2.如何理解平衡常数的计算？ 五、建议学时分配表 序号 课程内容 学时分配 对应教学目标 第一章 现代化学概论 2 目标1 2 第二章 物质的聚集状态 4 目标1 3 第三章化学反应基本原理 10 目标1 4 第四章电化学及应用则 6 目标1 5 第五章物质结构基础 2 目标1 目标2 6 第六章 材料与化学 2 1 第七章环境与化学 2 目标2 8 实验 4 目标1 合计 32 六、教学方法（本课程的主要教学方法） 本课程教学环节主要包括：课堂讲授、课堂讨论及习题练习、课外作业和答疑、实验环节 和考试等。 1.课堂讲授 (1)教学方法 26
26 第八章 21 世纪化学学科的展望 8.1 化学的作用、地位和发展趋势 8.2 21 世纪化学学科的发展方向 知识点： 1. 大气、水体和土壤污染和防治的化学原理 等。 2. 环境与环境保护的重要性。 自学内容：21 世纪化学学科的展望 课堂作业： 1. 展望有哪些？ 2. 为什么要展望未来？ 课外作业： 1.如何理解 21 世纪化学学科的概念？ 2.如何理解人与化学展望的关系？ 第九章 实验 9.1 滴定分析基本操作练习 9.2 醋酸电离常数的测定 自学内容：实验基本内容 课堂作业： 1. 什么是酸碱平衡？ 2. 什么是电离平衡？ 课外作业： 1.如何理解化学平衡的概念？ 2.如何理解平衡常数的计算？ 五、建议学时分配表 序号 课程内容 学时分配 对应教学目标 1 第一章 现代化学概论 2 4 目标 1 2 第二章 物质的聚集状态 4 4 目标 1 3 第三章 化学反应基本原理 10 6 目标 1 4 第四章 电化学及应用则 6 2 目标 1 5 第五章 物质结构基础 2 4 目标 1 6 第六章 材料与化学 2 6 目标 2 7 第七章 环境与化学 2 6 目标 2 8 实验 4 目标 1 合 计 32 六、教学方法（本课程的主要教学方法） 本课程教学环节主要包括：课堂讲授、课堂讨论及习题练习、课外作业和答疑、实验环节 和考试等。 1.课堂讲授 （1）教学方法
本课程是本专业一门基础理论课程。学好本课程前学生需要具备高中化学和高等数学方面 的一些基本知识和感性认识，比如自然界物质凝聚态的基本认识、了解热力学参数基本类型和 用途、能认识原电池和电解池的基本结构等。因此在课堂教学中教师应具备一定的化工背景， 能充分借助图、文、声并茂的PPT和视频素材等信息教育技术手段将现代化学基础的基本原理、 基本方法、常用设备、加工新技术等对学生进行讲解展现、认识理解和回顾补充，同时对多种 实例进行分析。 (2)教学手段 基于PPT课件或其他多煤体手段，采用面向学生的启发式教学，培养学生思考问题、分 析问题和解决问题的能力，引导和鼓励学生通过实验和自学获取知识，相应地增加习题课及答 疑、质疑及讨论等教学环节。 安排课堂提问、案例翻转等环节，促进学生对课上讲解内容的理解与消化巩固，同时还可 以此环节作为学生上课出勤记录。 (3)对本前沿知识获取的要求 通过本课程的学习和课外扩充，学生应掌握本课所涉及到的21世纪化学学科前沿知识及 其应用比如化学信息学和高效计算机信息处理等有一定了解。 2.讨论及习题练习 安排在化学反应基本原理以及电化学及应用等章节授课完成后进行实施。 3.课堂表现及答疑和课外作业 (1)课堂表现及答疑 课堂教学通过随机抽查出勤情况等作为考核学生课堂表现的重要依据，每次课后任课教师 均安排答疑或质疑。课堂表现及答疑情况成绩占总成绩15% (2)课外作业 课外作业：本门课程有4次课外作业（实际采点2-3次），要求学生必须独立完成， 并按规定规定时间按时提交，之后不再接收作业。不能按时提交作业者，一般按未按时提交作 业处理（特殊情况除外）。未按时提交作业或作业有抄袭（雷同）现象，该次作业成绩按零分 计。具体课外作业如下： 作业一、化学反应基本原理（化学反应中的能量变化）： 作业二、化学反应基本原理（化学反应的方向与限度）； 作业三、化学反应基本原理（化学反应速率)； 作业四、电化学及应用； 作业五、环境危机及保护措施综述。 课外作业成绩占总成绩的15%。 4.实验环节 27
27 本课程是本专业一门基础理论课程。学好本课程前学生需要具备高中化学和高等数学方面 的一些基本知识和感性认识，比如自然界物质凝聚态的基本认识、了解热力学参数基本类型和 用途、能认识原电池和电解池的基本结构等。因此在课堂教学中教师应具备一定的化工背景， 能充分借助图、文、声并茂的 PPT 和视频素材等信息教育技术手段将现代化学基础的基本原理、 基本方法、常用设备、加工新技术等对学生进行讲解展现、认识理解和回顾补充，同时对多种 实例进行分析。 （2）教学手段 基于 PPT 课件或其他多媒体手段，采用面向学生的启发式教学，培养学生思考问题、分 析问题和解决问题的能力，引导和鼓励学生通过实验和自学获取知识，相应地增加习题课及答 疑、质疑及讨论等教学环节。 安排课堂提问、案例翻转等环节，促进学生对课上讲解内容的理解与消化巩固，同时还可 以此环节作为学生上课出勤记录。 （3）对本前沿知识获取的要求 通过本课程的学习和课外扩充，学生应掌握本课所涉及到的 21 世纪化学学科前沿知识及 其应用比如化学信息学和高效计算机信息处理等有一定了解。 2.讨论及习题练习 安排在化学反应基本原理以及电化学及应用等章节授课完成后进行实施。 3.课堂表现及答疑和课外作业 （1）课堂表现及答疑 课堂教学通过随机抽查出勤情况等作为考核学生课堂表现的重要依据，每次课后任课教师 均安排答疑或质疑。课堂表现及答疑情况成绩占总成绩 15% （2）课外作业 课外作业：本门课程有 4 次课外作业（实际采点 2-3 次），要求学生必须独立完成， 并按规定规定时间按时提交，之后不再接收作业。不能按时提交作业者，一般按未按时提交作 业处理（特殊情况除外）。未按时提交作业或作业有抄袭（雷同）现象，该次作业成绩按零分 计。具体课外作业如下： 作业一、化学反应基本原理（化学反应中的能量变化）； 作业二、化学反应基本原理（化学反应的方向与限度）； 作业三、化学反应基本原理（化学反应速率）； 作业四、电化学及应用； 作业五、环境危机及保护措施综述。 课外作业成绩占总成绩的 15%。 4.实验环节