分析化學(大連理工大學建設的慕課)

分析化學是大連理工大學建設的慕課、新世紀網路課程、國家精品課程、國家級精品資源共享課、國家精品線上開放課程、國家級一流本科課程，於2017年3月1日在中國大學MOOC首次開課，授課教師為吳碩、劉志廣、王秀雲、丁保君、宋波、潘玉珍、郭慧敏、楊成。據2022年1月中國大學MOOC官網顯示，該課程已開課9次。

該課程主要介紹：誤差與數據處理的方法以及各類分析方法（包括：滴定分析法、電化學分析法、紫外可見吸收光譜法、紅外吸收光譜法、核磁共振吸收光譜法和質譜分析法）的基本原理、儀器組成和分析套用。

基本介紹

• 中文名：分析化學
• 類別：慕課、新世紀網路課程、國家精品課程、國家級精品資源共享課、國家精品線上開放課程、國家級一流本科課程
• 建設院校：大連理工大學
• 授課平台：中國大學MOOC
• 首開時間：2017年3月1日
• 授課教師：吳碩、劉志廣、王秀雲、丁保君、宋波、潘玉珍、郭慧敏、楊成

課程建設

2003年11月3日，分析化學課程通過中華人民共和國教育部辦公廳“新世紀網路課程建設工程”第一、二批項目驗收，結果為“優秀”；

2005年2月7日，分析化學及實驗課程被中華人民共和國教育部評定為2004年度國家精品課程；

2013年10月29日，分析化學課程被中華人民共和國教育部高等教育司確定為第二批國家級精品資源共享課立項項目；

2016年6月28日，分析化學課程被中華人民共和國教育部辦公廳確定為第一批“國家級精品資源共享課”；

2017年3月1日，分析化學課程上線中國大學MOOC；

2019年1月8日，分析化學課程被中華人民共和國教育部認定為2018年國家精品線上開放課程（本科教育課程）；

2020年11月24日，分析化學課程被中華人民共和國教育部認定為首批國家級一流本科課程（線上一流課程）。

課程性質

課程背景

分析化學是研究獲取物質的化學組成、形態、分子結構等化學信息及相關理論的科學。作為化學學科的重要分支，分析化學被譽為科學技術的眼睛，是人類認識化學世界的視窗和探索物質微觀世界的工具。

課程定位

分析化學課程是化學、化工、環境、生命、材料等專業的基礎課程，對於學習者從事化學化工、環境生態、材料科學、生物醫學等多個學科領域的科學研究和生產實踐工作都有較好的幫助。

課程簡介

該課程共八章，第一章緒論部分對分析化學這一學科進行概述性介紹，包括其發展歷程、性質作用等內容，第二章介紹分析化學中誤差與數據處理的一些知識點及注意事項，第三至八章，對滴定分析法、電分析化學、色譜分析法、紫外可見吸收光譜法、原子吸收分析法、波譜分析法六種分析方法的理論原理（包括具體的各子類分析方法）、實驗儀器設備、套用等方面進行展開講解。

課程大綱

第一章 緒論 1.1 分析化學的性質、任務和作用 1.2 分析化學中的分類方法 1.3 分析化學的變革與發展 1.4 分析基本過程與分析方法選擇 第二章 定量分析中的誤差與數據處理 2.1 誤差與準確度 2.2 偏差與精密度 2.3 準確度與精密度的關係 2.4 誤差的分類及特點 2.5 偶然誤差分布的數理統計規律 2.6 平均值的標準偏差 2.7 置信度和置信區間 2.8 可疑值的取捨和顯著性檢驗 2.9 誤差的傳遞 2.10 分析方法的選擇和提高測定準確度的方法 2.11 有效數字 2.12 有效數字的修約及運算規則 第三章 滴定分析法 3.1 滴定分析法概述 3.2 酸鹼平衡及弱酸的分布曲線 3.3 溶液中的其它平衡及pH的計算 3.4 配位平衡和條件穩定常數 3.5 氧化還原平衡和條件電極電位 3.6 沉澱的溶解平衡 3.7 酸鹼滴定曲線 3.8 氧化還原滴定曲線 3.9 配位滴定和沉澱滴定曲線 3.10 酸鹼指示劑 3.11 金屬指示劑 3.12 氧化還原指示劑 3.13 終點誤差公式及其套用 3.14 酸鹼滴定分析法的套用 3.15 配位滴定分析法的套用 3.16 氧化還原滴定分析法的套用 3.17 沉澱滴定分析法的套用 第四章 電分析化學 4.1 電化學分析概述 4.2 電位分析法基本原理

4.3 參比電極 4.4 離子選擇性電極 4.5 離子選擇性電極的特性 4.6 電位分析法的套用 第五章 色譜分析法 5.1 色譜分析法概述 5.2 色譜理論基礎 5.3 氣相色譜法 5.4 毛細管氣相色譜法 5.5 高效液相色譜法 5.6 色譜定性和定量分析方法 第六章 紫外可見吸收光譜法 6.1 光分析法概述 6.2 吸收光譜的產生 6.3 朗伯-比爾定律 6.4 紫外-可見分光光度計 6.5 顯色反應及顯色反應條件的選擇 6.6 定量分析方法 第七章 原子吸收分析法 7.1 原子吸收分析法概述 7.2 原子吸收基本原理 7.3 原子吸收光譜儀 7.4 測定條件的選擇、干擾及其抑制 7.5 定量分析方法 第八章 波譜分析法 8.1 紅外吸收光譜法概述 8.2 紅外吸收光譜法基本原理 8.3 紅外光譜儀及制樣方法 8.4 有機化合物的基團特徵吸收峰 8.5 核磁共振吸收光譜法基本原理 8.6 弛豫及核磁共振波譜儀 8.7 化學位移 8.8 自旋-自旋偶合 8.9 1H NMR譜圖解析與化合物結構確定 8.10 質譜儀與質譜法的基本原理 8.11 質譜中離子的主要類型 8.12 有機分子的裂解類型 8.13 各類有機化合物的質譜 8.14 質譜結構解析

（註：課程大綱排版從左到右列）

開課信息

開課次數	開課時間	授課教師	學時安排	參與人數
第1次開課	2017年3月1日-2017年6月30日	吳碩、劉志廣、王秀雲、宋波、潘玉珍、丁保君、郭慧敏、楊成	3小時每周	5577
第2次開課	2017年8月23日-2017年12月29日		2小時每周	4510
第3次開課	2018年3月5日-2018年6月30日	吳碩、劉志廣、王秀雲、丁保君、宋波、潘玉珍、郭慧敏		4435
第4次開課	2018年9月3日-2018年12月24日			3985
第5次開課	2019年2月19日-2019年6月24日	吳碩、劉志廣、王秀雲、丁保君、宋波、潘玉珍、郭慧敏、楊成		5015
第6次開課	2019年9月2日-2019年12月30日	吳碩、劉志廣、王秀雲、丁保君、宋波、潘玉珍		4875
第7次開課	2020年2月17日-2020年6月30日	吳碩、劉志廣、王秀雲、丁保君、宋波、潘玉珍、郭慧敏、楊成、紀偉、宿艷		18316
第8次開課	2021年3月1日-2021年6月30日	吳碩、劉志廣、王秀雲、丁保君、宋波、潘玉珍、郭慧敏、楊成、紀偉		11684
第9次開課	2021年9月1日-2021年12月29日	吳碩、劉志廣、王秀雲、丁保君、宋波、潘玉珍、郭慧敏、楊成		7961

（註：表格內容參考資料）

課程特色

該課程強調基礎知識和創新能力並重，使學習者既具有較深厚的分析化學基礎，又能了解分析化學學科的進展和前沿，培養學生用分析化學中“量”的概念和創造性思維去分析和解決實際問題的能力。為滿足不同層次的學習者的學習需求，課程建設了多樣的數位化資源，包括：課件、習題集、習題講解視頻、原理動畫、虛擬仿真實驗、科研案例等。

教學目標

• 總體目標

1. 加深對分析方法基本原理和儀器結構基礎知識的理解，能夠根據分析任務的要求選擇或設計分析方法、評價分析結果、提高創新意識；
2. 可以解釋不同分析方法的基本原理，區分不同分析化學方法的適用範圍和儀器組成；
3. 可以根據分析樣品的含量和屬性，選擇合適的分析化學方法，設計實驗方案，正確表達分析結果，並對分析結果的可靠性進行評價；
4. 可以對有機化合物結構進行解析，分析化合物結構組成，並對解析過程進行解釋。
5. 可以推測分析化學的研究趨勢和發展方向。

• 分章目標

章節標題	章節目標
緒論	1.能夠理解分析化學在各學科和社會生活中的作用； 2.能夠對分析方法進行分類，並歸納總結化學分析和儀器分析法各自的特點和適用範圍； 3.能夠理解分析方法選取的基本原則，並概括分析過程的一般步驟。
定量分析中的誤差與數據處理	1.能夠區分精密度與準確度，並正確表達誤差； 2.能夠辨別系統誤差、偶然誤差與過失誤差，判斷誤差來源； 3.能夠使用置信區間和置信度表達分析結果； 4.能夠判斷數據是否存在可疑值和系統誤差，並選擇合適的方法減免誤差； 5.能夠運用有效數字運算規則處理實驗數據，正確表達分析結果，並對分析結果進行評價。
滴定分析法	1.能夠說明滴定分析方法的特點、用途，辨別適用於滴定分析的化學反應類型，並區分不同標準溶液的配置方法； 2.深入理解酸鹼滴定分析的理論基礎，基於酸鹼平衡和質子條件式計算水溶液的pH值，並判斷酸鹼物質在不同pH值時的主要存在形式； 3.能夠闡釋配位滴定、氧化還原滴定、沉澱滴定的基本原理，能夠運用條件平衡常數繪製滴定曲線，理解滴定突躍的影響因素，並判斷直接滴定的條件； 4.能夠理解各類指示劑的變色原理，適用範圍，並根據滴定反應選擇指示劑； 5.理解終點誤差的來源，並套用終點誤差公式判斷直接滴定的前提條件； 6.能夠運用並設計酸鹼滴定分析法、配位滴定法、氧化還原滴定分析法和沉澱滴定分析法進行實際樣品分析，並準確計算結果。
電分析化學	1.能夠說明電化學分析方法的特點並解釋電位分析法的基本原理； 2.能夠說明三種離子選擇性電極，玻璃膜電極、晶體膜電極和液膜電極的工作原理、特性和使用條件； 3.能夠用科學術語評價離子選擇性電極的性能； 4.能夠區分比較法、標準曲線法、標準加入法的異同，並根據樣品特性選擇定量方法。
色譜分析法	1.說明色譜分析法的用途、分類； 2.能夠解釋色譜能夠分離混合物的原因，並結合塔板理論和速率理論說明可以提高柱效和分離度的有效途徑； 3.能夠描述氣相色譜儀的儀器組成、評價色譜柱和檢測器的性能，並根據分析樣品性質選擇色譜柱和檢測器； 4.能夠區分不同定量方法的異同，並根據分離混合物的屬性選擇合適的定量方法。
紫外可見吸收光譜法	1.能夠解釋光的選擇性吸收現象和吸收光譜的產生原因； 2.能夠熟練運用朗伯-比爾定律進行含量分析和化合物分子量確定； 3.說明紫外可見吸收光譜儀的結構流程和每一部分元件的功能； 4.能夠為顯色反應選擇合適的儀器參數、參比溶液和顯色條件，並選擇合適的定量方法進行含量分析。
原子吸收分析法	1.理解原子吸收光譜法的基本原理； 2.解釋空心陰極燈和常見原子化器的工作原理； 3.分析原子吸收光譜法常見的誤差來源，並找到排除干擾的途徑； 4.能夠根據樣品屬性選擇合適的定量方法。
波譜分析法	1.能夠解釋紅外吸收光譜法的基本原理； 2.能夠根據紅外吸收光譜圖判斷官能團信息，並配合1H核磁共振波譜圖推測化合物的結構； 3.能夠理解1H核磁共振波譜法的基本原理； 4.能夠解析1H核磁共振波譜的一級譜圖，說明解析過程，並推斷出有機化合物的分子結構； 5.能夠根據樣品性質選擇合適的離子源和質量分析器； 6.能夠根據離子峰信息推測有機化合物的裂解過程，推斷有機化合物的結構和分子式。

（註：表格內容參考資料）

學習預備

預備知識

為了更好地學習該課程，學習者需要具備以下幾方面的基礎知識：

1. 微分、積分的數學處理和意義；
2. 化學平衡的概念和主要影響因素；
3. 原子軌道理論和分子軌道理論；
4. 化學鍵的基本性質和極性、電負性等概念；
5. 分子間相互作用的形式；
6. 光、電、磁等物理現象和基本規律。

為具備以上知識，學習者需要完成高等數學、大學物理、無機化學或普通化學和有機化學等課程的學習。

學習資料

配套教材

書名	作者	出版社	出版時間	ISBN
《分析化學》	劉志廣	高等教育出版社	2008-01-15	978-7-04-022670-6

配套習題指導

書名	作者	出版社	出版時間	ISBN
《分析化學學習指導》	劉志廣	大連理工大學出版社	2002.7	7-5611-2089-3

參考教材

書名	作者	出版社	出版時間	ISBN
《分析化學（第6版）（下冊）》	武漢大學	高等教育出版社	2018-09-13	9787040500745
《分析化學：定量化學分析簡明教程（第3版）》	彭崇慧、馮建章、張錫瑜、李克安、趙鳳林	北京大學出版社	2009	9787301149270
Fundamentals of Analytical Chemistry, 9th Edition	Douglas A. Skoog, Donald M. West, F. James Holler, Stanley R. Crouch	Thomson Brooks/Cools Press	2014	9780495558286

（註：表格內容參考資料）

教師簡介

吳碩，大連理工大學化工學院教授、博士生導師、碩士生導師、化學系副主任，主要從事光電功能材料的設計合成、界面修飾，及其在癌症等重大疾病標誌物的早期診斷和單細胞時空分辨分析方面的套用。

劉志廣，大連理工大學教授，國家級化學化工虛擬仿真實驗教學中心聯席會組長，大連理工大學國家級化學虛擬仿真實驗教學中心副主任。主要從事化學化工三維情景化互動虛擬儀器、虛擬裝置、虛擬實驗室、虛擬工廠等的構建模式及相關技術研究。

王秀雲，大連理工大學化工學院副教授、碩士生導師，研究方向：電極表面結構設計和性能調控及其電化學（生物）感測套用研究、腦神經化學物質活體線上/原位電化學分析方法基礎研究、生物燃料電池研究。

丁保君，大連理工大學化工學院副教授、碩士生導師，研究方向為環境有機污染物的分析檢測方法的建立和最佳化。

宋波，大連理工大學化工學院副教授、碩士生導師，致力於稀土配合物生物螢光探針和磁共振成像探針的開發，建立可用於生物活性分子特異性識別感測的時間分辨螢光檢測與成像技術和時間分辨螢光-磁共振雙模式生物成像技術。

潘玉珍，大連理工大學化工學院高級工程師、國家級實驗教學示範中心副主任，主要研究方向為有機發光材料的分子設計及套用。

郭慧敏，大連理工大學化工學院副教授、碩士生導師，研究方向：生物光、電分析化學。

楊成，大連理工大學化工學院分析化學教研室副教授、碩士生導師，主要從事核酸適配體生物感測器和碳基柔性生物感測器的研究。

紀偉，大連理工大學化工學院副教授、碩士生導師，研究課題主要針對生物、環境科學領域中的一些關鍵科學問題探索基於表面增強譜學技術的超靈敏檢測方法。

宿艷，大連理工大學化工學院高級工程師、碩士生導師，研究方向：納米材料製備和環境監控。