1. 分析化学で汎用される誤差の表現法や濃度について説明でき、必要な計算ができる。
2. 代表的な陽イオンや陰イオンの定性分析に関する化学反応について説明ができる。
3. 化学反応(酸塩基反応、酸化還元反応、沈殿形成、錯体形成など)による状態変化について説明でき、必要な計算ができる。
概要:
溶液内化学反応に関する基礎理論を取り上げ、前半は有効数字、各種濃度、活量などの基本事項およびpH 計算を含めた中和反応について学習する。後半は酸化還元・錯体形成・沈殿生成の各反応について学習する。
授業の進め方・方法:
前期:分析化学の実験で使用する実験器具の取り扱い方やデータのまとめ方について学び、酸塩基平衡論に基づいた中和化学反応の基礎に関して様々な溶液別にpH計算の仕方を習得する。前半の最後には中和滴定曲線の作成や特徴を理解できるようにする。
後期:酸化還元平衡について基礎を習得するとともに電池に関連する基礎理論を学ぶ。沈殿生成平衡については溶解度積の考え方を習得し、沈殿剤濃度に対する沈殿生成の関係を学ぶ。後期最後には錯体に関する命名法や特徴を学び、錯形成反応の基礎理論について習得する。
注意点:
授業進度に応じて練習問題を提示するので、積極的に問題を解く姿勢を持ってもらいたい。また、分析無機化学実験の内容と対応させて考えてみることが、大切である。授業の最後に講義の要点をまとめたプリントを配るので、復習するときに利用してもらいたい。なお、小テストは毎回実施する。評価については、合計点数が60点以上で単位修得となる。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
分析化学で用いる器具と取扱い方 |
分析実験用器具の名称と取り扱い方が説明できる。
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2週 |
分析化学で用いる機器と数値計算 その1 |
分析実験用器具の取り扱い方に基づき、入用容器・出用容器など器具の特徴を説明できる。
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3週 |
分析化学で用いる機器と数値計算 その2 |
%濃度、モル濃度、規定度について理解し、各濃度間の変換や希釈における濃度変化を含めた単純な計算ができる。
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4週 |
分析化学で用いる機器と数値計算 その3 |
ppm 濃度を含め、%濃度、モル濃度、規定度について理解し、各濃度間の変換や希釈における濃度変化を含めた様々な計算ができる。
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5週 |
分析データの取り扱い その1 有効数字について |
有効数字の考え方に沿って、濃度計算や各種計算ができる。
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6週 |
分析データの取り扱い その2 精度と確度について |
分析データにおける精度と確度の違いを理解し、標準偏差や相対誤差率を用いて説明ができる。
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7週 |
化学平衡論に従う成分濃度の求め方 |
化学平衡論の考え方に基づいて、変更前後の溶液成分濃度を求めることができる。
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8週 |
中間試験 |
学んだ知識の確認ができる。
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2ndQ |
9週 |
酸・塩基平衡 その1 酸・塩基の定義 |
代表的な酸や塩基の定義を理解し、共役の関係を説明できる。
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10週 |
酸・塩基平衡 その2 強酸・強塩基の考え方とpH計算 |
代表的な強酸や強塩基を挙げて、その特性を説明できる。また、pH値を求めることができる。
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11週 |
酸・塩基平衡 その3 弱酸・弱塩基の考え方とpH計算 |
代表的な弱酸や弱塩基を挙げて、その特性を説明できる。また、pH値を求めることができる。
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12週 |
酸・塩基平衡 その4 弱酸の塩・弱塩基塩の考え方とpH計算 |
代表的な弱酸の塩や弱塩基の塩を挙げて、弱酸や弱塩基との違いを説明できる。また、pH値を求めることができる。
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13週 |
酸・塩基平衡 その5 緩衝液および多酸塩基,多塩基酸の考え方とpH計算 |
緩衝液の定義をもとに緩衝作用を説明できる。また、pH値を求めることができる。
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14週 |
酸・塩基平衡 その6 各種酸・塩基の組合せによるpH曲線の違いと中和指示薬の選定 |
さまざまな酸と塩基の組合せによるpH曲線を描くことができる。また、中和指示薬を選定できる。
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15週 |
期末試験 |
学んだ知識の確認ができる。
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16週 |
答案返却&解説 |
学んだ知識の再確認&修正ができる。
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後期 |
3rdQ |
1週 |
酸化・還元平衡 その1 酸化・還元の定義とイオン価傾向 |
酸化・還元の定義を説明できる。また、代表的な金属のイオン価傾向を理解し、溶解の程度を説明できる。
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2週 |
酸化・還元平衡 その2 代表的な酸化剤と還元剤の反応 |
代表的な酸化剤や還元剤を挙げることができ、半反応式をもとに全体の化学反応を組み立てることができる。
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3週 |
電極電位と化学電池 その1 代表的な電池の構造と酸化・還元反応 |
ボルタの電池・ダニエル電池の構造や特徴を説明できる。また、各極の反応を表すことができる。
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4週 |
電極電位と化学電池 その2 ネルンストの式と電池の起電力 |
ネルンスト式を理解して半電池の単極電位を計算できる。また、電池の起電力を求めることができる。
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5週 |
電極電位と化学電池 その3 様々な化学電池とその特徴 |
鉛蓄電池等の代表的な化学電池の構造や特徴を説明できる。自ら新しい電池開発をイメージすることができる。
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6週 |
電極電位と化学電池 その4 酸化・還元平衡に関する総合的な考え方 |
これまでの酸化・還元平衡に基づいて化学反応式や電池への応用について具体的に説明ができる。
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7週 |
中間試験 |
学んだ知識の確認ができる。
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8週 |
沈殿生成平衡 その1 物質の溶解度積と沈殿生成 |
沈殿生成と溶解度積の関係が説明でき、単純な沈殿生成反応における各種計算ができる。
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4thQ |
9週 |
沈殿生成平衡 その2 沈殿反応を利用した系統的な分離法 |
各種金属イオンの系統的な分離法について理解し、分離の方策を説明できる。
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10週 |
沈殿生成平衡 その3 沈殿剤濃度と溶解度積による分別沈殿 |
溶解度積を利用した金属成分の分別の仕方を説明できる。自ら沈殿剤濃度と沈殿生成の関係グラフを作成できる。
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11週 |
沈殿生成平衡 その4 物質の溶解度積とPH依存性 |
前週の応用として水酸化物の沈殿生成におけるpHとの関係を定量的に表し、説明ができる。
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12週 |
錯形成平衡 その1 錯体の定義と命名法 |
錯体の定義を理解し、錯体の命名と構造について表すことができる。
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13週 |
錯形成平衡 その2 キレートの考え方とキレート剤の特性 |
錯体の定義におけるキレートの考え方(違い)を理解し、代表的なキレート剤の命名法や構造、特徴を説明できる。
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14週 |
錯形成平衡 その3 錯形成速度と成分濃度の計算 |
錯形成反応の反応速度定数を用いて錯形成速度を表すことができる。また、各種成分イオン濃度が計算できる。
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15週 |
期末試験 |
学んだ知識の確認ができる。
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16週 |
答案返却&解説 |
学んだ知識の再確認&修正ができる。
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分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
専門的能力 | 分野別の専門工学 | 化学・生物系分野 | 無機化学 | 電子殻、電子軌道、電子軌道の形を説明できる。 | 1 | |
パウリの排他原理、軌道のエネルギー準位、フントの規則から電子の配置を示すことができる。 | 1 | |
価電子について理解し、希ガス構造やイオンの生成について説明できる。 | 2 | |
イオン結合と共有結合について説明できる。 | 2 | |
分析化学 | 強酸、強塩基および弱酸、弱塩基についての各種平衡について説明できる。 | 2 | |
強酸、強塩基、弱酸、弱塩基、弱酸の塩、弱塩基の塩のpHの計算ができる。 | 2 | |
陽イオンや陰イオンの関係した化学反応について理解し、溶液中の物質の濃度計算(定量計算)ができる。 | 2 | |
中和滴定についての原理を理解し、酸及び塩基濃度の計算ができる。 | 2 | |
物理化学 | 気体の法則を理解して、理想気体の方程式を説明できる。 | 2 | |
気体の分子速度論から、圧力を定義して、理想気体の方程式を証明できる。 | 1 | |
実在気体の特徴と状態方程式を説明できる。 | 2 | |
混合気体の分圧の計算ができる。 | 2 | |
平衡の記述(質量作用の法則)を説明できる。 | 2 | |
諸条件の影響(ルシャトリエの法則)を説明できる。 | 2 | |