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物理化学教学大纲三）教学的重点、难点1. 重点：化学热力学、化学动力学、电化学、统计热力学。2. 难点：状态函数间的关系及特定条件下的意义；如何用化学势解决物理及化学变化；可逆电池的理解。（四）知识范围及与相关课程的关系物理化学主要解决： 化学变化的方向和限度问题。 化学反应的速率和机理问题。为能够定性解释和通过定量计算解决上述问题，必须有一定的无机化学、有机化学、分析化学、高等数学、普通物理的基础知识，通过本课程的学习可提高对前面知识的认识，从而提高分析问题和解决问题的能力。（五）教材及教学参考书的选用1、物理化学（上、下），傅献彩、沈文霞、姚天扬（南京大学物理化学教研室），高等教育出版社,1990。2、物理化学简明教程，印永嘉、奚正楷（山东大学），李大珍（北京师范大学），高等教育出版社,1992。3、物理化学，韩德刚、高执棣、高盘良，高等教育出版社，2001。4、物理化学电子教案，南京大学，高等教育出版社、高等教育电子音像出版社。5、物理化学概念辨析解题方法，范崇正、杭瑚、蒋淮渭，中国科学技术大学出版社，2002。6、物理化学解题指导，孙德坤、沈文霞、姚天扬（南京大学化学化工学院），江苏教育出版社，1997。二、课程内容绪论主要内容：1. 物理化学的内容、特点及学习方法。2. 物理化学的发展趋势。3. 物理化学在国民经济中的作用。学时：1第一章：热力学第一定律教学目的和要求：1. 明确热力学中最基本的概念，如体系与环境、平衡状态、过程与途径、状态函数、功和热、内能、焓及标准生成热等。2. 掌握各种过程的Q和W计算方法。3. 根据状态函数的特点，掌握U 、H的计算方法及化学反应热的计算。4. *了解气体液化的原理。主要内容：1. 热力学概论热力学的内容、方法和特点。2. 热力学的基本概念体系和环境、热力学平衡态、状态与状态函数、强度性质与广度性质、过程与途径、热量和功、可逆过程。3. 热力学第一定律热力学第一定律内能的概念、焓、热容和能量均分原理、第一定律对理想气体的应用、*第一定律对实际气体的应用焦耳汤姆逊效应，实际气体的H 和 U。4. 热化学反应进度的定义、热化学反应方程式、等压反应热与等容反应热、赫斯定律、生成热、燃烧热、*溶解热与稀释热、*自键焓估计生成热、反应热与温度的关系基尔霍夫定律。5. *热力学第一定律的微观说明内能、功、热、热容能量均分原理。学时：11主要教学环节的组织：课堂讲授、习题、讨论、答疑。思考题：1. 如何理解可逆过程？2. 为什么要定义状态函数H？意义何在？第二章：热力学第二定律教学目的和要求：1. 明确第二定律的意义。2. 明确如何用第二定律引出熵函数。3. 明确熵和吉布斯自由能变化的物理意义，如何在一定条件下利用它们来判断变化的方向和进度。4. 掌握热力学基本关系式和吉布斯亥姆霍兹公式的应用以及G、S的计算。5. 掌握克拉贝龙方程及其应用。6. 掌握偏摩尔量及化学势的概念。主要内容：1. 热力学第二定律自发变化的特征、第二定律的克劳修斯和开尔文的说法。2. 熵熵的引出、熵增原理、变化方向的判断、各种过程中熵变的计算。*热力学第二定律的本质和熵的统计意义。3. 亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能定义及变化方向的判断。4. G的计算等温物理过程变化中的G、化学变化中的G。5. 几个热力学函数之间的关系基本公式、特性函数、麦克斯韦关系式、吉布斯自由能与温度的关系GibbsHelmholtz方程、吉布斯自由能与压力的关系。6. 单组分体系的二相平衡热力学对单组分体系的应用克拉贝龙方程、*外压与蒸汽压的关系。7. 多组分体系中物质的偏摩尔量及化学势偏摩尔量的定义、偏摩尔量的集合式，*吉布斯杜亥姆公式。化学势的定义、化学势与温度、压力的关系、化学势在相平衡中的应用。8. 热力学第三定律规定熵。9. *不可逆过程热力学简介。学时：14主要教学环节的组织：课堂讲授、习题、讨论、答疑。思考题：1. 对热力学第二定律如何理解？2. 一些变化过程中各状态函数的改变值特点如何？第三章统计热力学*教学目的和要求：1 理解统计热力学的一些基本概念2 理解最可几分布的实质3 掌握配分函数概念，能利用配分函数计算热力学函数4 第三定律的统计意义主要内容：1 概念统计热力学的研究方法和目的，微观量的统计平均、定位体系和非定位体系、独立子和非独立子、统计热力学的基本假设和基本公式（等几率原理和玻兹曼公式）。2 玻兹曼统计最概率分布，、值的推导。玻兹曼公式的讨论简并度和粒子等同性修正。摘取最大项法及其原理。*费米狄拉克统计和玻色爱因斯坦统计简介。3 配分函数配分函数的定义、配分函数与热力学函数的关系、分子配分函数的分离。4 各配分函数的求法及其对热力学函数的贡献原子核、电子、平动、转动、振动配分函数的求法。平动配分函数与理想气体的热力学性质。*原子晶体热容。分子的全配分函数。学时：4主要教学环节的组织：课堂讲授、习题、讨论、答疑、自学。思考题：1 波尔兹曼统计的基本假设如何？2 由统计热力学计算结果与实际相差的原因何在？第四章：溶液多组分体系在热力学中应用教学目的和要求：1 明确气体、纯溶剂、稀溶液中各组分标准态的选择，了解活度和逸度的意义及求法*。2 从化学势推导出冰点下降、沸点升高、渗透压及分配系数。3 *会用牛顿图计算逸度系数4 *会用蒸汽压数据计算活度主要内容：1 稀溶液中的两个经验定律拉乌尔定律、亨利定律。2 混合气体中各组分的化学势理想气体的化学势气体的标准态。非理想气体的化学势逸度的概念。*逸度系数的求法。3 理想溶液和稀溶液理想溶液中各组分的化学势、理想溶液的通性。稀溶液中各组分的化学势溶剂和溶质的标准态选定，稀溶液的依数性。4 *理想溶液和稀溶液的微观说明5 非理想溶液非理想溶液的化学势活度、*活度的测定、*渗透系数、*超额函数。6 *杜亥姆马居耳公式。7 *分配定律溶质在互不相溶的两相中的分配。学时：8主要教学环节的组织：课堂讲授、习题、讨论、答疑。思考题：1. 理想溶液和理想气体的模型有何不同？2. 各组分化学势的表示式如何？其物理意义是什么?第五章：相平衡教学目的和要求：1 明确相、组分数，自由度和相律的意义。2 明确物系点与相点及其关系。3 能用化学势讨论相平衡问题。4 能看懂不太复杂的相图并能用相律进行分析。5 了解相图的绘制及应用，能解决提纯和萃取的一些实际问题。主要内容：1 多组分体系平衡的一般条件。2 基本概念相、组分、自由度、相律及其推导。3 单组分体系水的相图、*硫的相图、*超临界态萃取的应用简介。4 二组分气液体系的相图及其应用蒸馏原理理想的完全互溶双液系，杠杆规则，非理想的完全互溶双液系，部分互溶双液系，不互溶双液系水蒸气蒸馏原理。5 二组分固液体系的相图及其应用热分析法和溶解度法绘制具有低共熔点的相图。形成化合物，完全互熔的固熔体，部分互熔的固熔体，*重结晶、*区域熔炼。6 *三组分体系的相图及其应用等边三角形坐标，部分互溶的三液体体系，二盐水体系，盐类的提纯、萃取过程及应用实例。学时：8主要教学环节的组织：课堂讲授、习题、讨论、答疑。思考题：1. 相律的关系式如何？n的意义如何？2. 如何用相律分析相图？第六章：化学平衡教学目的和要求：1 能用化学势导出平衡常数的热力学表达式。2 能用化学反应等温方程判断化学反应的方向。3 能用标准生成吉布斯自由能求算平衡常数。4 掌握各种因素（温度、压力、惰性气体）对平衡的影响。5 了解非电解质溶液反应的GQ 的意义及其计算。6 了解统计热力学中学到的方法计算简单的平衡常数。主要内容：1 化学反应的平衡条件和化学反应的亲和势。2 化学反应的平衡常数和化学反应的等温方程式。气相反应的平衡常数化学反应的等温方程式，溶液中反应的平衡常数。3 平衡常数及其应用化学平衡常数的热力学表达式及与经验平衡常数的关系（包括气体、复相体系）*平衡常数的测定及平衡转化率的计算。4 平衡常数的计算标准生成吉布斯自由能法。*配分函数和自由能函数。5 平衡常数与温度的关系。6 外界条件对平衡的影响温度的影响、压力的影响、惰性气体的影响。7 *同时平衡。8 *反应的耦合。9 *生物能力学简介。学时：8主要教学环节的组织：课堂讲授、习题、讨论、答疑。思考题：1. 根据公式 rGm=-RTKa , rGm是否为平衡状态下吉布斯自由能的变化值？2. 若选取不同的标准态，则0(T)值就不同,则rGm、Ka也不同，计算出来的rGm值会改变吗?第七章：电解质溶液教学目的和要求：1. 掌握离子在溶液中的导电行为。2. 明确离子迁移数的意义及常用的测定方法。3. 了解迁移数与摩尔电导率，离子迁移率之间的关系。4. 弄清楚电解质的离子平均活度系数的意义及其计算方法。5. *了解强电解质溶液理论（主要是离子氛的概念）并会使用德拜休克尔极限公式。主要内容：1. 电解质溶液的导电电导、电导率，摩尔电导率。离子独立移动定律和离子电导。*电导率的测定。2. 离子的电迁移和迁移数离子的电迁移现象，离子迁移率和迁移数，离子迁移数的测定。3. 强电解质理论简介电解质的平均活度和平均活度系数。离子强度。*德拜休克尔理论及其发展。学时：7主要教学环节的组织：课堂讲授、习题、讨论、答疑。思考题：1. 在电解质溶液中，电导率与摩尔电导率与溶液浓度关系有何不同？为什么？而混合溶液呢？2. 迁移数的定义如何？还可用哪些关系式表示？第八章：可逆电池的电动势及其应用教学目的和要求：1 掌握电极电势和电池电动势有关计算。2 能根据电池写出电极、电池反应，并会计算与电池电动势有关的热力学量。3 能根据简单的化学反应设计电池。4 了解电动势产生的机理及电动势测定的一些应用。主要内容：1 可逆电池和可逆电极可逆电池的条件，可逆电极的类型，可逆电池的书写方法，可逆电动势的测定，可逆电池的热力学。2 电极电势和电池的电动势电动势产生的机理，标准氢电极和标准电极电势。3 浓差电池和液体的接界电势的计算公式。4 电动势测定的应用求难溶盐的活度积，测定离子平均活度系数r，测定溶液pH值。*电动势pH值图及其应用，离子选择性电极，*生物电化学，*化学电池的应用。学时：11主要教学环节的组织：课堂讲授、习题、讨论、答疑。思考题：1. 研究可逆电池的意义如何？2. 了解可逆电动势产生机理对电极电势的认识有何意义？3. 电化学与热力学联系的主要桥梁是什么？如何用电动式法测定热力学数据？第九章：电解及极化作用教学目的和要求：1 明确极化产生的原因，了解超电势在电解中的作用2 能计算一些简单的电解分离问题3 了解金属腐蚀的原因及防腐的方法主要内容：1 分解电压与极化作用2 电解时电极上的反应金属的析出与氢的超电势，塔菲尔公式，氢析出的反应机理，溶液中金属离子的分离3 金属电化学腐蚀与防腐电化学腐蚀，防腐，钝化*化学电池学时：6主要教学环节的组织：课堂讲授、习题、讨论、答疑。思考题：1. 什么是超电势？它是怎样产生的？如何对待该问题？2. 金属防腐有哪些方法？这些防腐方法的原理有何不同？第十章：化学动力学（一） 教学目的和要求：1. 掌握反应速率的表示法，了解基元反应、反应级数和反应分子数等的概念。2. 了解简单级数反应的速率公式的特点，能够从实验数据求反应级数和反应速率常数。3. 明确活化能的概念、求法以及它对反应速率的影响。4. 了解几种复杂反应的动力学公式，对其中比较简单的反应能根据稳态近似法和平衡假设法导出反应速率方程。5. 了解由动力学方法讨论反应历程的方法。主要内容：1. 化学动力学的任务和目的。2. 基本概念反应速率的表示方法，基元反应，反应分子数，反应级数。3. 反应速率和浓度的关系质量作用定律，速率常数，具有简单级数（一级、二级、三级、零级）的反应及其特点。反应级数和反应速率常数的测定。4. 复杂反应对峙反应、平行反应、连续反应、链反应（包括稳态近似法和平衡态假设法）。5. 反应速率与温度的关系阿累尼乌斯经验式，阿氏活化能的概念，活化能的求算与估算。活化能对反应速率影响。6. *拟定反应历程的方法简介。学时：12主要教学环节的组织：课堂讲授、习题、讨论、答疑。思考题：1 化学动力学的研究意义如何？化学动力学和化学热力学的研究内容、方法有何不同？2 反应速率是如何定义的？不同速率常数间的关系如何？受温度的影响如何？第十一章：化学动力学（二）*教学目的和要求：1 了解碰撞理论、过渡态理论和单分子反应理论的基本内容。2 明确表观活化能、阈能、势垒能、活化焓变的物理意义及相互关系34 了解溶液中的反应溶剂对反应的影响5 了解快速反应常用的测试方法及弛豫时间 6 了解光化学反应的特点及量子产率的计算7 了解催化反应的特点和常见的催化反应类型。主要内容：1. 碰撞理论刚球碰撞模型，碰撞频率，碰撞参数，碰撞截面，阈能c，反应阈能与实验活化能的关系由碰撞理论计算反应速率的基本关系式，概率因子。2. 过渡态理论势能面，由过渡态理论计算反应速率，阿氏活化能Ea及Ec、Eb、Eo、rHm 、rSm的物理意义，它们之间的相互关系。3. *单分子反应理论林德曼单分子反应的碰撞理论，RRKM理论。4. *分子反应动态学简介研究分子反应的实验方法，分子碰撞与态态反应。5. 溶液中进行的反应溶剂对反应速率的影响，原盐效应，扩散控制反应*。6. *快速反应的测试弛豫法，闪光光解。7. 光化学反应光化学定律，量子效率，光化学平衡和温度对光化学反应的影响。8. 催化反应动力学催化剂与催化作用，*均相酸碱催化，*络合催化，*酶催化反应，*自催化反应和化学振荡,药代动力学简介*。学时：4主要教学环节的组织：课堂讲授、习题、讨论、答疑、自学。思考题：1 碰撞理论和过渡态理论对化学动力学发展的意义如何?有哪些方面需要进一步研究？2 各类反应的特征如何?第十二章：界面现象教学目的和要求：1 掌握界面现象中的基本概念如：界面自由能，接触角、润湿、铺展、吸附、表面活性等。2 掌握兰缪尔单分子层吸附理论。了解BET多分子层吸附理论，能根据吸附公式计算固体表面积。3 掌握吉布斯吸附公式的应用及了解其推导过程。4 能用界面现象的一些知识解释日常生活中碰到的界面现象。5 了解多相催化动力学的基本特点。6 了解表面活性剂的一些重要作用。主要内容：1 基本概念分散度和表面积，界面张力和界面吉布斯自由能。2 气液界面弯曲表面下的附加压力YoungLaplace公式。弯曲表面上的蒸汽压力Kelvin公式。3 *液液界面溶液的表面张力与浓度的关系，吉布斯吸附公式，吸附层的结构，不溶性表面膜。4 *固液界面液体的铺展，接