261H07Y物理化学.doc

物理化学（Physical Chemistry）一、课程说明：课程编号：261H07Y学分数：3.5 总学时：68 学时分配：讲课34+自主学习17+实验17 适用专业：生物工程、食品科学与工程等 先修课程：高等数学、大学物理、无机化学等二、教学目的、任务：掌握食品生产有关化学学科的基础理论、基本知识和基本技能。三、课程教学基本内容及学时分配：绪论（1学时）0.1 物理化学的研究对象和内容 0.2 物理化学的研究方法 0.3 物理化学的发展简史 0.4 物理化学的学习方法和学习要求第一章 热力学第一定律及其应用（ 6学时） 1.1热力学概论1.2 热力学第一定律1.3 准静态过程与可逆过程 1.4 焓1.5热容 1.6 热力学第一定律对最理想气体的应用1.7 实际气体1.8 热化学1.9赫斯定律1.10 几种热效应1.11 反应热与温度的关系基尔霍夫定律了解体系、环境、功、热量、变化过程等基本概念、从微观角度了解热力学第一定律的本质、卡诺循环的意义及理想气体在诸过程中热、功的计算、理解热力学热力学第一定律和内能的概念、准静态过程与可逆过程的意义、状态函数的特性。第二章 热力学第二定律（7学时） 2.1 自发变化的共同特征不可逆性 2.2热力学第二定律2.3卡诺定理2.4 熵的概念2.5 克劳修斯不等式与熵增加原理2.6熵变的计算 2.8亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能2.10变化的方向及平衡条件2.11几个热力学函数间的关系2.12单组分体系的两相平衡热力学对单组分体系的应用2.13多组分体系中物质的偏摩尔量和化学势了解热力学第二定律与卡诺定理的联系、熵的统计意义及热力学第三定律的内容，理解热力学第二定律的意义，了解自发变化的共同性质，了解克劳修斯不等式的重要性。掌握一些简单过程中S、H、G的计算以及利用范霍夫等温式判断化学反应的方向，理解化学势的意义、吉布斯-亥姆霍兹公式、克拉贝龙和克劳修斯-克拉贝龙方程式。理解偏摩尔量和化学势的意义，了解它们之间的区别。第三章 溶液多组分体系热力学在溶液中的应用（6学时）3.1引言3.2 溶液组成的表示法3.3 稀溶液中的两个经验定律3.4 混合气体中各组分的化学势3.5 理想溶液的定义、通性及各组分的化学势3.6稀溶液中各组分的化学势3.8稀溶液的依数性3.9吉布斯杜亥姆马居耳公式3.10非理想溶液3.11分配定律溶质在两互不相溶液相中的分配掌握溶液浓度的各种表示法及其相互关系，了解理想溶液及其通性，了解拉乌尔定律和享得定律的区别，了解逸度和活度的概念，能利用牛顿图求气体的逸度系数，理解溶液中各组分化学势的表示，了解从微观角度讨论溶液形成时一些热力学函数的变化，了解稀溶液依数性及分配定律公式的推导，了解热力学处理溶液方法。第四章 电解质溶液（4学时）4.1 电化学的基本概念和法拉第定律4.2 离子的电迁移和迁移数4.3 电导4.4 强电解质溶液理论简介了解迁移数的意义及常用的测定迁移数的方法。理解电导率、摩尔电导率的意义及其与溶液浓度的关系。熟悉离子独立移动定律及电导测定的一些应用。了解迁移数与摩尔电导率、离子迁移率的关系。掌握电解质离子平均活度系数的计算方法，了解强电解质溶液理论。第五章 可逆电池的电动势及其应用（5学时）5.1 可逆电池和可逆电极5.2 电动势的测定5.3 可逆电池的书写方法及电动势的取号5.4可逆电池的热力学5.5电动势产生的机理5.6 电极电势和电池的电动势5.7 浓差电池和液体接界电势的公式5.8 电动势测定的应用理解电池时势与rGm的关系，了解标准电极电势的应用（包括氧化能力的估算、平衡常数的计算等）。掌握所给电池的电极反应的书写和电动势的计算。理解温度对电动势的影响，了解rHm和rSm的计算。了解电动势产生的机理及电动势测定法的一些应用。第六章 电解与极化作用（4学时）6.1 分解电压6.2 极化作用6.3 电解时电极上的反应6.4 金属的电化学腐蚀、防腐与金属的钝化6.5 化学电源了解分解电压的意义，了解产生极化作用的原因及超电势在电解中的作用，掌握简单电解分离的计算，了解金属腐蚀的各种原因及各种防腐的方法，了解化学电源的类型及应用。第七章 化学动力学基础（一）（6学时）7.1 化学动力学的任务和目的7.2 化学反应速率表示方法7.3化学反应的速率方程7.4 具有简单级数的反应7.5 几种典型的复杂反应7.6 温度对反应速率的影响-阿仑尼乌斯经验式7.7 活化能En对反应速率的影响7.8 链反应掌握等容反应速率的表示法及基元反应、反应级数等基本概念，掌握简单的零级、一级、二级反应及速率公式的各种特征并能由实验数据确定简单反应的级数，对三级反应有一般的了解，理解三种典型的复杂反应（对峙反应、平行反应和连续反应）并掌握其各自的特点，理解温度、活化能对反应速率的影响，理解阿仑尼乌斯经验式中各项的含义，计算Ea、A、k等物理量，掌握链反应的特点。第八章 界面现象（6学时）8.1 表面吉布斯自由能和表面张力8.2 弯曲液面下的附加压力和蒸气压8.3 液体的界面性质。8.4 不溶性表面膜8.5 液-固界面现象8.6 表面活性剂及其作用8.7 固体的表面吸附8.8 吸附速率-吸附和解吸速率方程式理解吉布斯自由能、表面张力的概念，了解表面张力与温度的关系，掌握弯曲表面的附加压力产生的原因，学会使用杨-拉普拉斯公式，了解弯曲表面上的蒸气压与平面相比有何不同，理解吉布斯等温式的表示形式，各项的物理意义并能作简单的计算，理解表面活性物质的概念，了解它在表面上作定向排列及降低表面吉布斯自由能的情况，了解表面活性剂的大致分类及其几种重要作用，了解液-液、液-固界面的铺展及润湿情况，理解气-固表面吸附的本质及吸附等温线的主要类型。第九章 胶体分散体系和大分子溶液（6学时）9.1 胶体和胶体的基本特性9.2 溶胶的制备和净化9.3 溶胶的动力性质9.4 溶胶的光学性质9.5 溶胶的电学性质9.6 溶胶的稳定性和聚沉作用9.7 乳状液9.8 大分子概说9.9 加聚和缩聚作用的机理和动力学方程式9.10大分子的相对分子质量9.11唐南平衡9.12 天然大分子9.13 流变学简介9.14 凝胶了解胶体分散体系的基本特性、在动力性质、光学性质、电学性质等方面的特点及如何利用这些特点对胶体进行粒度大小、带电情况等方面的研究并应用于实践，了解溶胶在稳定方面的特点及电解质对溶胶稳定性的影响，会判断电解质聚沉大小，了解乳状液的种类、乳化剂的作用及在工业和日常生活中的应用，了解大分子溶液的异同及聚合反应的机理，了解什么是唐南平衡，了解聚合物相对分子质量的种类及其测定方法，了解天然大分子、凝胶的特点。四、教学方法：课堂教学五、考核及成绩评定方式一页开卷考试。实验成绩占总评的15%；理论成绩占总评的85%，其中平时成绩占总评的理论成绩的50%，期末考试占总评的理论成绩的50%。六、教材及参考书目：教材：傅献彩,沈文霞,姚天扬. 物理化学(第四版). 北京: 高等教育出版社,1990.主要参考书：1.邓景发，范康年编著. 物理化学. 北京：高等教育出版社，1993. 2.姚允斌等编. 物理化学教程（修订本）.长沙：湖南教育出版社，1991. 3.天津大学编 物理化学. 北京: 高等教育出版社,1995. 4.胡英主编，吕瑞东，刘国杰，叶汝强等编. 物理化学（上、中、下，第四版）.北京：高等教育出版社，1999.5.P. W. Atkins. Physical Chemistry. 5th ed., Oxford University Press, 1994. 6.IRA. N. Levine. Physical Chemistry. 4th ed., McGraw-Hill, 1995. G. M. Barrow. Physical Chemistry. 6th ed., McGraw-Hill, 1996. 七、实践环节教学大纲 详见本课程大纲实验部分。物理化学（Physical Chemistry）实验部分课程名称：物理化学课程编号： 261H07Y课程总学时： 68实验学时数： 17课程总学分： 3.5实验学分： 0.5开设实验项目数： 4个一、实验教学目的：物理化学实验是理科化学教学中的一门重要课程，在理解、检验化学学科的基本理论，掌握、运用化学中基本的物理方法和技能，训练设计科学实验方法，培养科学思维和综合、分析解决问题的能力，引导学生自觉地学习有着重要的作用。物理化学实验教学充分体现出理论与实践的辩证关系，不仅是化学中不可缺少的课程，而且对学生的成长有着深刻的启示。二、实验项目内容、基本要求与学时分配 序号实验项目名称实验类型实验要求实验内容简介应达到的基本要求学时分配1电导法测定水溶液表面活性剂的临界胶束浓度综合必修用电导率仪测定表面活性剂的临界胶束浓度，达到了解表面活性剂的特性及胶束形成原理。1、了解表面活性剂的特性及胶束形成原理。2、掌握电导率仪的使用方法。42旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数综合必修用旋光仪测定反应物的旋光度，了解反应物浓度与旋光度的关系，测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。1、了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系。2、掌握旋光仪的正确使用方法。43最大泡压法测定溶液的表面张力综合必修用表面张力仪测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和乙醇分子的横截面积。1、了解表面张力的性质及它与吸附的关系。2、掌握最大泡压法测定的原理和技术54粘度法测定水溶性高聚物相对分子质量综合必修用乌氏粘度计测定稀释后的聚乙烯醇流经毛细管的时间，作图、计算聚乙烯醇的平均相对分子质量1、了解用乌氏粘度计测定粘度的基本原理。2、掌握