刘五四
前言 《无机及分析化学》（第四版）是教育部普通高等教育“十五”国家级规划教材，是《无机及分析化学》（第三版）的修订本。 《无机及分析化学》（第四版）于2002年初被列入教育部普通高等教育“十五”国家级规划教材项目后，即由编写组筹划编写工作，制订编写大纲并着手教材的编写工作。2003年8月在长沙召开的“教育部非化学化工类专业化学基础课程教学指导分委会：生物、医药学类教材建设研讨会”上，向与会的全国高等学校代表做了关于《无机及分析化学》（第四版）教材修订工作的大会发言，并分发了“编写大纲”和部分教材初稿，以便听取广大教师的意见。会后，对收集的意见进行了认真分析和研究，力争在教材编写中有所体现。 当前，生命科学的发展已步入分子水平，化学在生命科学中的重要性将更为突出。为适应当前教学改革的形势，以符合21世纪生物和医药科学发展的需要，在修订过程中将努力遵循“加强基础，趋向前沿，反映现代，注意交叉”的现代课程建设理念。这次修订，编者主要做了如下工作：对原书各章节进行补充、调整和修改；无机化学部分增加了第十四章环境污染和环境化学，第十五章核反应和放射性同位素的应用；分析化学部分由于考虑到目前仪器分析已成为高等学校的独立课程，故删除原第三版的仪器分析内容，但仍然保留并加强比色法和分光光度法；为适应那些学有余力的读者需要，在大多数章中附有相关的“拓展知识”以开阔视野。 参加本书第四版的编写者有：黄孟健教授（第一、二、三、四、五、九、十、十一、十二和十五章），薛德平副教授（第六和七章），陈荣三教授（第八、十三和十四章），袁婉清教授（第十八和十九章，合编第十六、十七、二十和二十一章），杜岱春教授（合编第十六、十七、二十和二十一章）。全书由陈荣三教授策划和统稿，分析化学部分由袁婉清教授参加统稿。 恳请读者对本书的错误和不妥之处，提出批评和指正。 前言 无机及分析化学实验是一门独立的基础实验课程，是化学实验的重要分支，也是学习其他化学实验的重要基础。无机及分析化学实验是学生进入大学后的第一门实验课程，因而它对奠定学生良好的实验基础特别重要，是必须熟练掌握的基本功。它虽是一门独立开设的课程，但在内容上又与无机及分析化学课程密切配合，使实验课与理论课二者既相互独立设课、自成教学体系，又互为依托，相辅相成，各有特色，构成了未来自然科学工作者的无机及分析化学知识基础。 无机及分析化学实验是以实验为手段，研究无机及分析化学中的重要理论，典型元素及其化合物的性质，定性、定量分析方法以及相关仪器、装置、基本操作和有关原理的一门课程，是学生化学实验技能与化学素质培养不可缺少的重要环节。 本书本着宽领域、渐进式、交互式、开放式来编排实验，所选实验共分三大类。 第一类为基本实验：包括化学热力学、化学动力学初步知识、电解质溶液、沉淀溶解平衡、氧化还原平衡、配位解离平衡、物质结构理论以及元素部分、误差理论、滴定分析原理等内容，以及一些物理化学参数的测定。通过该部分实验，使学生掌握化学实验的基本知识、基本理论、基本操作、基本技能，使化学实验的基本训练系统化。 第二类为提高型实验：涵盖了综合性、半设计性、设计性和应用性实验项目，尽可能结合化学领域的新反应、新理论、新技术和新试剂的应用，筛选了一些重要的、典型的反应，包括无机制备、常数测定、物性测定、组成分析、定性分析、定量分析和仪器分析等，通过从原料的选择、中间产物以及目标产物的分析鉴定，培养学生综合分析问题、解决问题的能力，使学生受到科学思维和科学实验的综合素质训练，初步具备一定的实验设计、科学研究及应用研究的能力。 第三类为研究创新型实验：与开放式实验教学和科研训练相结合，融多样化教学形式于一体，学生在导师指导下自行查阅国内外相关文献资料、自行设计实验方案，完成研究内容，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文。该类实验给学生创造了独立分析问题、解决问题的机会，重在科研能力的训练和创新思维的培养，为在化学及相关的科学技术和其他领域从事科研、教学及相关工作打下良好的基础。 根据上述实验内容和选取原则，共选编了36个实验，任课教师可根据实验室具体情况选取。 本书的编写参考了相关教材、国家标准和互联网上有关内容，主要参考文献列在相关内容参考文献部分，在此向文献原作者深表谢意。 本书可作为综合性大学化学、生命科学、材料、环境等专业，农林院校及医学院校相关专业本科生的实验教材。 本书由李志林主编，并负责全书统稿，马志领、翟永清同志参加了本书部分编写工作。感谢河北大学化学与环境科学学院给予的大力支持，感谢无机化学教研室同志们的热忱帮助。由于编者水平有限，本书的不足与疏漏，恳切希望读者批评指正，我们将不胜感激。 前言 随着经济和科技的飞速发展，教育改革的不断深化，高等院校的教学内容和体系改革也有了更高的要求。21世纪，我国高等院校教育以培养具有综合素质的人才为主要目标。作为高等院校基础教育的组成部分——无机及分析化学，是对学生进行素质和能力教育的重要内容。通过本课程的学习，使学生在无机及分析化学的基本知识、基本理论、基本技能方面受到良好培训，并能将其很好地运用到今后的学习和工作中去。 本教材面向新世纪的化学课程，以适应高等院校对本科生人才化学素质、知识结构和创新能力的要求以及我国经济、科技和学生个性发展的需要。在编写过程中，我们除了注意分析化学知识的覆盖面以外，尽可能的联系实际，给学生留下一些回味的东西，使其体会化学的奥妙和涵义，对基本原理产生更深一步的认识，拓宽学生的解题思路，对学生学习能力和学习素质的培养有所帮助，使学生能够很好地掌握无机及分析化学的基本理论、基础知识和基本技能及其在生产实际、科学研究中的应用，培养学生严谨的科学态度，提高学生分析问题、综合解决问题和创新思维的能力，为后继课程的学习及将来的工作奠定基础。 参加本书编写的作者均是长期从事无机及分析化学教学和科研的一线教师，具有丰富的教学实践经验和较高的学术水平。在编写过程中，查阅了大量的相关资料，吸取了近年来国内外出版的同类教材的优点，使之具有以下特点： 注重理论联系实际，重视基本原理、基本知识和基本实验技能。文字叙述简明扼要，注意启发性。力求削枝强干、优化内容、突出重点、加强基础，以符合学生的认知规律，强化早期渗透应用的意识，’联系当前普遍关注的资源、能源、环境、材料、生物技术、生命科学等实际问题，有利于学生分析问题、解决问题能力的培养。 立足于本课程的基本知识点，结合工、农、林、生物、食品、医学等专业学生的特点，为适应化学学科的发展和21世纪教学改革的要求，反映最新科技进步与发展动态，增加新的科技信息并扩大学生的知识面，教材中增加了仪器分析、无机及分析化学中常用分离方法的应用等内容。为学生将来在学科交叉领域进行创新打下基础。 
科学教育专业学生主要学习统一的科学概念和原理，掌握生命科学、物质科学、地球宇宙和空间科学三大领域的科学知识与技能，受到严格的科学思维与科学方法的训练，形成良好的科学态度、情感与价值观，具有从事科学课程教学与研究开发的基本能力。这个专业一般在 师范类院校 或者综合性大学 才会有。比如，东北师范大学、广西师范大学等。下面给一个课程内容给你参考，具体不通学校不同。科学教育专业主要课程简介1．高等数学 Advanced Mathematics预修课程：高中数学主要内容： 包括函数与极限、导数与微分、不定积分与定积分、微积分的应用、空间解析几何和向量代数的基本知识、多元微分法及应用、重积分、曲线积分、无穷级数、微分方程等。教 材：上海师大，高等数学（讲义），内部（该书拟定2005年正式出版），2004年6月参考书目：同济大学数学教研室，高等数学，高等教育出版社，1996年12月第4版同济大学数学教研室，高等数学例题与习题，同济大学出版社，1990年 基础物理学 General Physics预修课程：高中物理学主要内容： 以讲授经典物理学的基本知识为主，包括力学、热学、电磁学、光学等内容及有关实验，适当介绍近代物理学的内容。 以电磁学和波动光学为重点内容。教 材：马文蔚改编：《物理学》（第四版）（上、中、下册），高等教育出版社1999年版参考书目：程守洙 江之永编：《普通物理学》（第五版），高等教育出版社倪光炯等编：《改变世界的物理学》，复旦大学出版社1999年版 基础化学 General Chemistry 预修课程：高中化学主要内容：包括无机化学、分析化学的基本知识理论，如：化学平衡、化学热力学和化学动力学基础、晶体结构、元素化学、有机化学初步、酸碱滴定法、络合滴定法、氧化还原滴定法、重量沉淀滴定法等定量分析方法等。教 材：1、《无机及分析化学》，南京大学无机及分析化学编写组 ， 高等教育出版社，2003年版。2、汪小兰编，《有机化学》(第三版)，高等教育出版社，1997年7 月出版参考书目：1、《无机化学》，北京师范大学等主编， 高等教育出版社， 2002年 第四版。2、《有机化学》(第四版)，曾昭琼主编，高等教育出版社，2004年7月出版 普通生物学 General Biology预修课程：高中生物主要内容： 包括细胞、植物、动物遗传、进化和生态学等部分。如：细胞的化学组成，细胞的形态结构，细胞代谢，细胞分裂，植物分类，动物分类，生殖和发育，遗传与变异，基因工程，生物进化，生命的自然史，生命与环境，生物圈，生态系统等。教 材：陈阅增等主编，《普通生物学》，高等教育出版社，1997年7月 参考书目：北京大学生命科学学院编，《生命科学导论》（理科公共课），高等教育出版社，2000年7月出版 地球与空间科学 Earth and Space Sciences预修课程：无主要内容：地球与空间科学以地球及宇宙空间为研究对象，是科学教育专业的一门专业必修课，它既是一门基础学科，又是一门在现代国防和国民经济建设中有着广泛应用的学科。21世纪人类面临着日益严重的资源、环境及自然灾害问题，21世纪也是空间技术蓬勃发展的时代。地球与空间科学研究，不仅在航天、资源勘察、自然灾害的预测与防御等传统领域中发挥作用，在地球环境监视与预测、数字地球等新领域也显得越发重要，对国民经济和现代国防建设有十分重要的意义。教 材：刘本培主编：《地球科学导论》 高等教育出版社 2000年参考书目：沈荣祥主编：《人类与自然》 华东师范大学出版社 2001年 中学综合课程实验理论与研究study of middle school integrated science experiment预修课程：无主要内容：《中学综合课程实验理论与研究》是研究中等学校理科实验教学的理论、方法和技能的一门课程。其教学内容主要包括物理、化学、生物各科典型实验教学的基本知识、实验教学的特点、实验教学技能和实验研究方法等。教 材：1、刘知新主编，《化学教学论》，高等教育出版社，1991年 2、顾福康主编，《生命科学》，上海科学技术出版社，2003年3、杨述武主编，《普通物理实验》，第三版，高等教育出版社2004年 科学技术与社会 Science and Technology and Society预修课程：无主要内容：本课程以宇宙、地球、物质、生命、环境资源等一些问题为线索，帮助科学教师对自然和自然科学研究的对象有一个概貌式的了解，并以人类进化、社会的科学文化、自然灾害与防治、现代科技进步和可持续发展等重大问题的讨论，旨在拓展科学教师的知识面，使他们对科技发展与人类社会进步有一个整体的认识。本课程是科学教育专业的一门必修课程。教 材：沈荣祥主编，《人类与自然》上海，华东师范大学出版社，10参考书目：刘大椿主编，《现代科技导论》北京，中国人民大学出版社， 科学教学论 Pedagogy of Science预修课程：无主要内容：自然科学教学论是教育学、心理学、教学论、教学技术学等教育、教学基本理论以及自然科学学科特征在科学教育教学上的反映和应用，是一门边缘性、应用性的学科。在我国，开设统一的自然科学教学论还是一件带有创造性的工作，它包含的内容广泛，影响深刻，但是发展却十分迅速。在本科教育阶段将着重介绍跟形成教师职业能力紧密相关的内容。“自然科学教学论”将包括教学基本问题、课堂教学系统、自然科学的常见教学模式、自然科学教学的变革、自然科学的教学评价等。教 材：自编讲义，秦浩正，《科学教育教学论——系统和应用》，2004年参考书目：杨善禄主编，《生物教育学》，中国和平出版社，1997年 现代教学技术 Educational Technology预修课程：高中计算机主要内容：教育技术是一个分析问题和设计、实施、评价并管理那些问题的解决方案的完整过程。根据该定义，教育技术学是一门指导学生将先进的技术设备、思想方法应用于教育、教学并使之优化的学问。在结构和内容上“教育技术学”更多地应该归属于现代教育科学范畴，而不是归属于计算机多媒体和网络信息技术。教 材：张舒予主编，《现代教育技术学》，安徽人民出版社2003年出版。（安徽省高等学校通用教材）参考书目：孙可平著，《现代教学设计纲要》面向21世纪教育科学纲要丛书，陕西人民教育出版社1998年出版。 科学 SCIENCE预修课程：高中英语主要内容：本课程是一门跨学科的综合课程。它所涉及的学科包括英语、中学科学、教育和教学等学科。设置本课程的目的是为了进一步地提高师范生的科技英语，并了解国外的一些教育理念，为他们今后的全球化的基础教育打下一定的基础。教 材：自编教材，邓小丽，《SCIENCE》， 2004年参考书目：Regan Spence， 《Heinemann Science for Queensland》， Queensland: Heinemann Press 2002年
他山之玉，拿去攻石吧摘 要：针对环境工程专业的物理化学教学，本文以热力学第二定律章节为例，分别从教学目标、教学内容、教学方案和评价手段等不同方面阐述了一些备课体会，提出了几点关于在工科学生物理化学教学过程中应该注意和改进的思路和方法。关键词：物理化学 环境工程 热力学 备课物理化学是化学科学中的一门重要学科，它借助数学、物理等基础科学的理论及其提供的实验手段，研究化学科学中的原理和方法，研究化学体系行为最一般的宏观、微观规律和理论[1]，是学习化学、化工、环境、生物、材料等各专业的重要基础课程。环境工程是一门由多学科到跨学科的庞大科学体系组成的新兴边缘科学，它与自然科学、社会科学和技术科学相结合，是现代科学技术向深度、广度进军的标志， 是人类认识和改造自然进一步深化的表现[2]。中南民族大学于2000 年开设环境工程专业，对该专业学生来说，物理化学是一门重要的基础课程，是继无机化学、分析化学、有机化学之后的一门理论化学，同时又为后继课程如环境生态学、大气污染控制等的学习提供方法和理论指导，在基础课程和专业课程之间起着承上启下的枢纽地位。由于我校是一所民族院校，部分学生的理科基础相对薄弱，而物理化学本身理论性较强，内容较抽象，概念和公式较多，一直被学生视为比较难以掌握的课程。因此，如何以传授知识、培养能力、提高素质为宗旨，通过物理化学教学方法的改革和授课体系的重组，使学生更轻松、全面、系统地掌握物理化学知识，是物理化学教学中必须思考的问题，是一项艰巨的改革任务。作者在教学过程中，注意不断积累经验、不断改进教学方法，精心设计每一个教学环节，在此，提出几点针对环境工程专业物理化学教学中有关热力学第二定律的备课体会。 1 教学目标不同专业对同一门课有不同要求，我校环境工程专业作为一门工学学科，相对理学学科而言，对物理化学的要求侧重点有所不同。因此，针对环境工程专业，我们选择的是印永嘉等编的《物理化学简明教程》（高等教育出版社）。对于大二学生来讲，他们在大一时已经学习过无机及分析化学，具备了一定的学习物理化学的知识基础，而要想在十分有限的54 个学时内将这门课的内容理解清楚、掌握牢固，这对于学生或者老师来说都是一个挑战。把书本变薄不是删减一些该讲的内容，而是在对教学大纲的深刻理解，对教材的精心领会和对学生的深入了解基础上，抓住要领，理出章节的重难点，强调关键性、规律性的东西。热力学部分是物理化学的核心所在，而热力学的核心在于两大定律，即热力学第一定律和热力学第二定律。本文要探讨的就是热力学第二定律章节的备课思路。本章在整个热力学部分起着重要作用，它既是对热力学第一定律的深入，又为后面更进一步的探讨作出必要的铺垫。通过对本章的学习，学生应该达到以下目的：深刻理解热力学第二定律，在此基础上掌握几个新的热力学状态函数即S 、A 和G 并学会DS 、DA 和DG 的计算，结合第一章的内容辨析一些热力学函数并推导它们之间的重要关系式。2 教学内容本章共包括十个小节：(1)自发过程的共同特征；（2）热力学第二定律的经典表述；（3 ）卡诺循环与卡诺定律；（4 ）熵的概念；（5 ）熵变的计算及其应用；（6 ）熵的物理意义及规定熵的计算；（7）亥姆霍兹自由能与吉布斯自由能；（8）判断过程方向及平衡条件的总结；（9）热力学函数的一些重要关系式；（1 0 ）DG 的计算。其中，（ 1 ）、（ 2 ） 和（ 3 ） 主要是热力学第二定律提出的背景以及热力学第二定律的表述。这部分在本章中是基础，起着重要的铺垫作用，其中重点是对热力学第二定律的深刻理解。（ 4 ）、（ 5 ） 和（ 6 ） 则是在热力学第二定律基础上导出状态函数熵，并在热力学第三定律基础上进行熵变的计算，该部分是本章的重点和难点所在，因为熵是继第一章中学习到的内能、焓之后又一个十分重要的热力学状态函数，对其理解将直接影响后面的学习。（ 7 ）、（ 8 ） 和（9 ）则是另外两个状态函数－亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能以及由此提出的方向判据，辨析已经学过的一些热力学函数并学会推导它们之间的关系式。这个部分是本章的难点，要求学生结合第一章和第二章所学内容进行综合处理，这些函数如内能、焓、熵以及吉布斯自由能对于初学者来说容易混淆， 因此， 需要教师进行总结和引导。（1 0 ）则是综合运用热力学知识对不同情况下的DG 进行计算。物理化学作为基础理论课，其内容是相对稳定的，但同时又是不断发展的。所以在教学过程中应该一方面对于物理化学的基本概念、基本理论和基本方法要求学生打下牢固的基础，另一方面对物理化学发展的前沿也要做一适当的介绍，以开拓学生的知识面和激发学生的求知欲。以熵函数为例，重点是平衡态熵理论，但对非平衡态熵理论、信息熵、物理场熵等现代熵理论也简单进行介绍，并推荐一些参考书，让有能力和兴趣的同学可以得到提高[3]。 3 教学方案1 与基础化学衔接我校环境工程专业学生在大一已经学习了无机化学及分析化学，其中有化学热力学、化学平衡、化学动力学等章节知识与物理化学部分重叠。到大二学习物理化学时若照本宣科，面面俱到，不仅学生没兴趣，而且加重了学时的负担。若能将学生已有的知识和经验很自然地融合到物理化学教学中，就会收到事半功倍的效果。比如在热力学第二定律的讲授中，可以首先启发学生回顾在无机化学中学到的热力学知识，让学生自己提出这些定律的基本内容及基本概念。在学生期待教师对自已的回答作出判断时，教师就对体系与环境、热与功、内能与焓、热力学第一定律等重叠内容做复习性介绍，这时学生往往会全神贯注。最后在此基础上才开始引入热力学第二定律。由于尊重了学生个体已有的知识和经验，学生的学习活动由被动地接受知识变为积极主动地建构知识[4]，这样就可以大大提高学生的学习兴趣，使学生学习起来感到知识的渐进性。2 与专业课程衔接长期以来容易给学生留下一个错觉，物理化学原理和所学专业很难有直接关联。事实上，物理化学是研究物质的化学运动形式和物理运动形式之间的相互关系，掌握物质化学运动的一般规律的科学。正因为如此，物理化学在环境保护中起了很大的作用，它的理论和方法被运用到环境保护中，对推动环境保护事业的发展具有积极作用。为此，教师可以将物理化学知识与环境专业相联系，激发学生学习积极性。比如，环境保护离不开生态学，而生态系统又是生态学的核心。生态系统中能量流动，必然遵循热力学第一定律和热力学第二定律。利用热力学定律，可以比较清楚地了解能量流动的大小、方向和形式。根据热力学定律，人们弄清了生物群从环境和食物中接受的能量用在新的有机质的建造上的“百分之十规律”，得出了“生物量金字塔”等规律，并由此提出了对保护环境有重大作用的“物质输入输出的动态平衡规律”等生态学规律[5]。3 采用多层次教学方式由于每个学生知识基础参差不齐，学习的积极主动性也有差别。心理研究和教学经验证明凡是过浅过易或者过深过难的教学内容都会降低学生的学习兴趣。我们每位教师面对六十多位具有不同个性的学生，而上课只能有统一的教学进度，要达到个性化教育，首先要能让每个上课的人都有收获。为此，必须使课堂教学能够产生多层次、多方位的效果。多层次，能使基础好、学有余力的学生感到有收获，又有继续学习和深入钻研的空间；学习吃力的同学也能学到基本内容，并有继续学习的欲望；学习兴趣不大的人，也知道达到基本要求的底线是什么[6]。这时，课堂教学应当着力于重点内容的讲解与科学方法的分析， 力求用“ 启发式”，有意识地留一些问题让学生自行解决。布置有一定深度的问题，通过对比促使学生发现问题、适度讨论等都是可采用的方法。教师在精心备课的同时，做到心中有案，目中有人，既要考虑到学生的实际情况，又要讲究教学方法。4 评价手段考核是检查、评价学生水准和才智的一种方法，是教学的重要环节。通过它可以检测学生掌握知识的情况，检验教学质量和教学效果。为此，任课教师可建立多样化的考核手段[7]。(1)加强课堂提问 由于某些主客观原因，大学教学中一般很少课堂提问，其实课堂提问是检验学生听课效果的一种非常有效的手段，它可以使学生在上课时集中注意力，跟上教师的讲课思路。每次课可以利用五分钟对上次课的内容进行提问，由此来检验学生对于上次课内容的掌握情况，并考虑以一定的权重计入平时成绩。(2)加强平时考核 按我校规定平时成绩应占总成绩的30%，这就要求教师给学生的平时成绩不能随意。为了更好地反应学生的平时学习情况，我们在课堂上随时有可能利用十分钟的时间，让学生做作业，可以开卷，但必须独立完成。虽然用时不多，但是很能反映出学生的平时学习情况，同时，学生也会感到一定压力，上课注意力就会集中。(3)加强考试的科学性和有效性 我校在物理化学课程上已经实现了教考分离，这在一定程度上提高了考试的科学性和有效性。成绩评定是按照标准答案进行的，成绩的确定是按照科学的分析方法进行的，学生的成绩基本能呈正态分布，避免了成绩偏高或偏低的不正常现象，由于有一定的不及格率，所以对学生的学习起到了一定的促进作用。 5 结语物理化学是一门基础理论性和实践性都很强的学科，对环境工程专业基础理论的作用和影响是巨大的，它在教学中占有极为重要的地位。教学是一个复杂的系统工程，是一个多体的问题，受到教师的知识水平、学生的接受能力、教学方法和教学手段等多方面因素的影响。只有不断地改进教学方法，与时俱进，才能提高教学效果，强化教学质量。 参考文献[1] 杨春荣，单静颖物理化学教学中课题式教学法的探索[J]药学教育，2006，22(2):30-[2] 薛云波环境专业物理化学教学方法的探讨[J]南京工程学院学报(社会科学版)，2006，6(3):62-[3] 高贵军物理化学教学改革探研[N]张家口师专学报，2002，18(6):31-[4] 张开仕教学研究，2005，28(6):541-[5] 平措结合培养专业目标实际进行物理化学教学[N]西藏大学学报，2007，22:90-[6] 王新葵，石川，靳长德，等物理化学教学方法的探讨[J]化工高等教育，2006，3:99-[7] 周子彦，谢玉忠对提高物理化学教学
