《分析化学1》教学大纲一、课程基本信息二、课程描述中文:分析化学1是化学、应用化学专业的学类核心课,以无机化学为先导课程,为获取物质的化学信息,研究物质的组成、状态和结构提供原理和手段。
本课程主要讲授化学分析的基本概念、原理和方法,通过本课程的学习,掌握分析质量保证相关的概念与方法,系统地掌握酸碱滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定法、沉淀滴定法和重量分析法的基本原理、特点及应用。
通过本课程的学习,初步具备选择化学分析方法、正确评价和表达分析结果的能力,树立严格的“量”的概念,加强科学思维和科研创新能力培养,提高综合运用所学化学分析知识解决实际问题的能力。
英文:Analytical chemistry 1 is a professional core course for undergraduates majored in chemistry and applied chemistry after the study of inorganic chemistry. This basic course provides principles and research methods for obtaining the chemical information including composition, state and structure of the matters. This course covers the basic theory, principle and knowledge of classic chemical analysis. Students are expected to master the concepts and methods of quality assurance, grasp the basic theories, characteristics and applications of the acid-base titration, the complexing equilibrium and titration, the redox titration, and the gravity analysis. Through the study of this course, students will have the ability to choose appropriate analytical method, correct evaluation and expression of the analytical results, thereby building the concept of strict "quantity". What’smore, this course plays an important role in training students’ abilities of scientific mind, scientific research and innovation, improving the abilities of solving practical problems with the knowledge they have learned.三、课程内容(一)课程教学目标分析化学1是湖南大学的一门国家精品在线开放课程、国家级精品课程和国家精品资源共享课程,也是化学专业的一门核心基础课程。
分析化学1主要讲授化学分析(包括分析质量保证、酸碱滴定、配位滴定、沉淀滴定、氧化还原滴定、重量分析法)的基本原理、方法及应用。
通过该课程的学习,系统地掌握获取物质化学组成、含量、状态信息的基本知识、基本理论、基本方法及测量原理,建立起认识物质的严格的“量”的概念。
具备选择合适分析方法、正确评价和表达分析结果的能力,提高观察、分析和解决实际问题的综合能力。
(二)课程育人目标落实“立德树人”根本任务,厚植爱国主义情怀,注意“三观”价值引领,培养学生掌握扎实的专业基础知识,具备科学素养、创新意识和国际视野,具有人文底蕴、家国情怀、合作意识和社会责任感,能够成长成为相关学科领域德才兼备的杰出人才或骨干。
(三)基本教学内容第一章绪论教学目的与要求:了解分析化学的分类、任务与作用,分析化学的发展,以及定性分析及定量分析,分析过程具体环节。
教学重点:分析化学的任务和分类。
教学难点:分析过程的了解。
教学内容:分析化学的任务与作用;分析化学的变革与发展;分析化学的分类及内容;分析过程。
学时分配:2学时。
思政映射与融入点:以“蔬菜农药残留检测”为切入点,说明分析化学是保障食品安全的“火眼金睛”,而后拓展到衣食住行方方面面的重要性,再升华到科技发展的“眼睛”作用,体现课程学习的意义和重要性,了解学科前沿,拓宽视野,弘扬科学观。
以我国分析化学家高鸿院士的生平事迹:(1)回国初衷;(2)编写我国第一部《仪器分析》时严谨验证每一个实验;(3)敢于挑战极谱分析领域权威,开拓创新;诠释分析化学工作者应有的特质,弘扬核心价值观和科学家精神。
以“镉大米”为代表的公共安全事件为切入点,提出研究任务:如何对湖南省株洲地区大米中镉超标问题进行研究?运用所学定量分析过程相关知识进行互动讨论,说明分析化学不仅是数据的提供者,更是问题的解决者,加强思辨能力和社会责任感。
第二章分析质量保证教学目的与要求:掌握准确度、精密度、误差、偏差的基本概念;掌握有效数字的意义,数字的修约规则及有效数字的运算规则;学习基本的分析数据统计处理方法,掌握置信度、平均值的置信区间的概念及计算,熟悉测定数值的正确表示方法;了解显著性检验的意义和方法-F检验、t检验,掌握异常值的取舍—Q检验等;熟悉提高分析结果准确度的基本方法;了解对物质进行定量分析的基本方法和过程,标准曲线和回归分析等。
教学重点:准确度、精密度、误差、偏差等相关知识;有效数字运算规则;系统误差与偶然误差的概念,偶然误差的分布规律(正态分布);分析数据的统计处理相关知识,如T分布、置信区间、Q检验等。
教学难点:系统误差和偶然误差的区别;分析数据的统计处理方法。
教学内容:关于误差的一些基本概念;有效数字及其运算规则;分析数据的统计处理;提高分析结果准确度的方法;标准曲线和回归分析等。
学时分配:4学时。
思政映射与融入点:阐明:系统误差与必然性因素、测量准确度之间的关系;随机误差与偶然性因素、测量精密度之间的关系;系统误差和随机误差的客观性,过失误差的主观性;体现分析质量保证中的马克思主义哲学基本原理与方法论。
随机误差分布表现出单峰性、对称性、有界性和抵偿性,体现了偶然性和必然性的辩证统一,正如恩格斯所说“在表面上是偶然性在起作用的地方,这种偶然性始终是受内部的隐蔽的规律支配的,而问题只是在于发现这些规律”。
什么是分析化学中“量”的概念:(1)取样、读数、用量上的精确;(2)对成分的准确定量(与厨师炒菜的最大区别);(3)准确报结果(保留几位有效数字?方法的误差多大,偏差多大?);通过讨论让学生建立对“量”的概念的理解。
从《中国机长》中挡风玻璃出现裂纹引发的一场空中浩劫切入,85%以上的飞机故障是部件可靠性低造成的,引出什么是部件可靠性分析?再拓展到其他分析数据的可靠性检验,进一步体现对实际数据进行可靠性检验的重要性和分析中涉及到的社会责任感。
第三章化学分析导论教学目的与要求:掌握溶液的浓度及其计算,化学平衡及计算,滴定分析法的分类、过程和特点;熟悉作为基准物的基本要求;掌握滴定方式和相应计算方法;掌握常用标准溶液的配制方法和注意事项。
教学重点:化学平衡及计算,滴定分析法的分类;滴定方式;标准溶液的配制方法。
教学难点:化学平衡及计算,返滴定;标准溶液的配制。
教学内容:滴定分析法的过程和特点;标准溶液和基准物;滴定方式以及相应的计算方法;常用标准溶液的配制和标定注意事项。
学时安排:4学时。
思政映射与融入点:近代分析化学家王琎先生的科学研究方法:王琎先生在研究中国化学史时发现很多史料夹杂着政治、迷信等思想,因此,他提出以现代科学手段测定大量数据的基础上,与历史文献考证相结合的方法来研究化学史。
他的科学研究方法推动了我国化学史的研究和化学分析的发展。
针对目前很多人认识上的误区:化学分析太过基础,可以被仪器分析取代?与研究前沿脱节。
针对这些错误认识,讲授:(1)pH-酸碱指示剂/细胞内pH成像;(2)EDTA-金属配位/重金属离子检测与清除;(3)MnO2的氧化还原反应/ MnO2纳米片控制药物释放;(4)沉淀反应/固态发光探针。
引导学生认识到科研前沿研究的本质与四大平衡反应的基础密切相关,研究的水平不在于使用了什么仪器,而在于思路上的源头创新。
第四章酸碱滴定法教学目的与要求:掌握氢离子浓度的计算、酸碱质子理论;掌握分布曲线和型体及分布系数计算;掌握质子条件式的书写;掌握滴定条件和突跃范围;掌握滴定中准确滴定的判据;熟悉酸碱指示剂、终点误差等;了解双指示剂法测定混合碱含量的方法,掌握分布滴定;了解滴定分析应用。
教学重点:分布系数;质子条件式;一元弱酸碱、两性物质中[H+]的计算。
教学难点:两性物质中[H+]的计算;终点误差。
教学内容:酸碱平衡的理论基础;分布曲线;酸碱溶液中[H+]的计算。
学时安排:6学时。
思政映射与融入点:pH与生产生活、人体健康都密切相关,通过pH与人体血液、土壤、生产过程监测,饮用水检测等关系的实例,结合“金龙鱼食用油事件”、实验室“三废”处理等,让学生意识到酸度控制的重要性,同时加强环保意识。
三聚氰胺“毒奶粉事件”反映的分析方法问题和职业道德问题:氨含量测定时,介绍凯氏定氮法,结合2008年席卷全国的三聚氰胺“毒奶粉事件”,让学生认识到“蛋白质定量分析方法”本身的缺陷,以及熟悉该方法的相关人员的职业道德的缺失所产生的严重后果。
进一步体现分析化学必须发展精准的检测技术,为食品安全保驾护航。
而作为未来的化学或分析化学工作者的同学们,更是要遵守职业道德,肩负起社会责任感。
第五章配位滴定法教学目的与要求:掌握EDTA的型体和pH值关系,配合物特点和影响稳定常数的主要因素;学习副反应系数及其计算;掌握条件稳定常数的计算;掌握滴定条件的选择;掌握滴定中准确滴定的判据;熟悉滴定条件、金属指示剂、终点误差等;熟悉混合离子分别滴定;了解滴定分析应用。
教学重点:影响稳定常数的主要因素(酸效应及酸效应系数、共存离子效应及共存离子效应系数、金属离子的副反应及副反应系数);条件稳定常数的计算。
教学难点:副反应系数计算;条件稳定常数计算。
教学内容:配位滴定法概述;乙二胺四乙酸及其配合物影响;EDTA配合物稳定常数的主要因素;滴定过程。