物理化学课程教学大纲.pdf

物理化学 课程教学大纲 课程编号 03041011 03041012 课程名称 物理化学 上 下 英文名称 Physical Chemistry 课程类型 必修课 课程性质 专业基础课 总 学 时 128 学时 讲课学时 128 学时 实验 实践 学时 0 学时 学 分 8 学分 适用对象 化学专业 本科生 应用化学专业 本科生 先修课程 大学物理 高等数学 无机化学 分析化学 有机化学 一 编写说明 一 制定大纲的依据 一 制定大纲的依据 根据中华人民共和国高等教育法对本科生培养目标的要求 结合化学专业培养方案的要求制 订的 二 课程简介 二 课程简介 物理化学又称理论化学 是化学学科的一个重要分支 它是从研究化学现象和物理现象之间 的相互联系入手来探求化学运动中具有普遍性的基本规律的一门学科 它对于学生科学思维 综 合素质的培养与提高起着至关重要的作用 本课程主要包括化学热力学 电化学 统计热力学 表面现象 化学动力学和胶体化学的基本知识 原理和方法 三 课程的地位与作用 三 课程的地位与作用 物理化学是化学专业的一门核心基础理论课程 通过本课程的学习 使学生系统地掌握物理 化学的基本原理和方法 并能用以分析和解决一些实际问题 进一步扩大知识面 打好专业基础 进一步培养学生的独立工作能力 提高自学能力 掌握实验数据的处理及实验结果的分析和归纳 方法 从而加深对物理化学基本理论和概念的理解 增强解决实际问题的能力 使学生既具有坚 实的实验基础 又具有初步的研究能力 实现由学习知识 技能到进行科学研究的初步转变 成 为化学专业高素质的专门人才 四 课程性质 目的和任务 四 课程性质 目的和任务 物理化学是化学专业本科学生的一门专业基础课 其目的是使学生系统地掌握物理化学的基 本原理和方法 运用物理和数学的有关理论和方法研究物质的性质和变化规律 对化学运动的一 般规律性 能从理论上给予更深刻 更本质的说明 培养学生理论思维能力 能定量地描述和处 理化学运动的规律与问题 使学生了解物理化学一般研究方法与特有研究方法 树立正确的自然 观 掌握和应用科学方法论 增强他们在工作 科学研究中分析问题与解决问题的能力 1 五 与其他课程的联系 五 与其他课程的联系 学生通过系统学习物理化学课程 掌握物理化学的基本原理和方法 运用物理和数学的有关 理论和方法研究物质的性质和变化规律 对化学运动的基本规律性 能从理论上给予更深刻 更 本质的说明 加深对先行课如无机化学 有机化学 分析化学的理解 为进一步学习化工原理 化学热力学和油田化学等后续课程打下坚实的基础 六 对先修课的要求 六 对先修课的要求 学生必须具备比较完整的高等数学 物理 无机化学 有机化学和计算技术等基础知识 二 大纲内容 绪绪 论论 一 教学目的和任务 一 教学目的和任务 绪论部分重点介绍物理化学的定义 研究内容 发展简史和研究方法 以及该课程的地位 重要意义和学习方法 明确教学要求 明确物理量的表示与运算方法 二 教学基本要求 二 教学基本要求 1 掌握物理化学的定义 物理化学的基本内容和任务 2 了解物理化学发展简史 明确物理化学研究方法 3 明确物理化学的学习方法 4 明确教学要求 5 熟悉物理量的表示与运算 三 教学重点和难点 三 教学重点和难点 重点 物理化学的基本内容和任务 物理量的表示与运算 难点 物理量的表示与运算 四 教学建议与说明 四 教学建议与说明 第一堂课必须开一个好头 使学生明确该课程的地位 基本内容和重要意义 对课程的介绍 要通俗易懂 注重理论联系实际 使学生对本门课程产生浓厚兴趣 克服畏难情绪 对学好该课 程充满信心 明确教学要求 保证学生以后能认真对待 努力学习 五 教学内容 五 教学内容 1 物理化学的定义 物理化学的研究内容和特点 2 物理化学发展简史和研究方法 3 物理化学的学习方法和教学要求 4 物理量的表示与运算 对图表的要求 第一章第一章 气体的气体的 pVT 关系关系 一 教学目的和任务 一 教学目的和任务 本章介绍理想气体的性质 状态方程 微观模型 基本定律及建立理想模型的方法以及实际 气体与理想气体的偏差 特别是由理想气体状态方程修正得到实际气体状态方程方法 介绍压缩 2 因子及其物理意义 对应状态原理 压缩因子图 难点是实际气体的液化和临界性质 饱和蒸汽 压的概念 二 教学基本要求 二 教学基本要求 1 掌握理想气体的性质 状态方程 微观模型 分压和分体积定律及建立理想模型的方法 2 了解实际气体的性质 与理想气体的偏差 由理想气体状态方程修正得到范德华方程和维 利方程等实际气体状态方程 3 掌握实际气体的液化和临界性质 饱和蒸汽压的概念 4 了解对应状态原理 学会使用压缩因子图 理解压缩因子 Z 的意义 三 教学重点和难点 三 教学重点和难点 重点 理想气体的性质 状态方程 微观模型 实际气体与理想气体的偏差 由理想气体状 态方程修正得到范德华方程 分压和分体积的概念及定律 实际气体的液化和临界性质 饱和蒸 气压的概念 难点 分压和分体积的概念 实际气体的液化和临界状态 饱和蒸气压的概念 四 教学建议与说明 四 教学建议与说明 理想气体的状态方程和微观模型学生比较熟悉 但分压和分体积的概念 特别是实际气体的 液化和临界性质 饱和蒸气压的概念不易掌握 要反复强调 多做练习 五 教学内容 五 教学内容 1 理想气体的状态方程 微观模型 基本定律及建立理想模型的方法 理想气体混合物 分 压和分体积的概念及定律 2 实际气体与理想气体的偏差 由理想气体状态方程修正得到范德华方程和维利方程 3 实际气体的液化和临界状态 饱和蒸气压的概念 4 压缩因子 Z 的意义 对应状态原理 压缩因子图 第二章第二章 热力学第一定律热力学第一定律 一 教学目的和任务 一 教学目的和任务 本章使学生初步了解热力学的方法 建立热力学能与焓是状态函数的概念 并理解状态函数 的性质 掌握状态函数与全微分关系 理解热力学第一定律并能应用于物理化学过程 能用热力 学数据计算反应热 二 教学基本要求 二 教学基本要求 1 了解热力学的基本内容 方法及局限性 2 明确体系与环境 强度性质与容量性质 状态与状态函数 过程与途径 热力学平衡态 热力学能与标准生成焓等概念 掌握功 热 焓 恒压热容 恒容热容等的定义 3 明确功和热都是与过程相联系的物理量 热力学能 焓则为状态函数 掌握状态函数的全 微分性质及其应用 掌握功的分类及体积功的计算 4 掌握热力学第一定律 并能熟练地计算体系在相变过程 理想气体在自由膨胀过程 等温 过程 等容过程 绝热过程 循环过程中的 U H Q 及 W 的值 5 明确可逆过程概念与意义 3 6 了解热力学第一定律对实际气体的应用 7 掌握第一定律对理想气体的应用 理想气体的热力学能和焓及CP与CV的关系 了解理想气 体的绝热可逆过程的过程方程式 8 了解焦耳 汤姆逊效应 实际气体在等温过程中 U H 的计算 9 掌握计算化学反应热效应的方法 等压热效应QP 等容热效应QV 与 H U的关系 QP 与QV的相互关系 反应进度 热化学反应方程式 用燃烧热 生成热 计算反应热 基尔霍夫定 律 等压 或恒容 绝热反应 10 了解用离子生成焓 键焓估算反应热 溶解热和稀释热 三 教学重点和难点 三 教学重点和难点 重点 基本概念 可逆过程 热力学能 功 热 焓的定义和性质 体积功的计算 热力学 第一定律 在相变过程 理想气体在各种过程中的 U H Q 及 W 的计算 理想气体的绝热可 逆过程的过程方程式的推导 焦耳 汤姆逊效应 化学反应热及用燃烧热 生成热计算反应热 基尔霍夫定律 难点 状态与状态函数 可逆过程 热力学能与焓的概念 理想气体的绝热可逆过程的过程 方程式的推导 焦耳 汤姆逊效应 化学反应热及用燃烧热 生成热计算反应热 基尔霍夫定律 四 教学建议与说明 四 教学建议与说明 热力学是物理化学的重要组成部分 讲本章时既要强调基本概念又要注重讲述热力学的方 法 使学生逐步掌握热力学思想和方法 培养学生的科学素质 灵活运用所学知识 独立分析问 题 解决问题的能力 五 教学内容 五 教学内容 1 热力学概论 基本概念 功 热 焓 恒压热容 恒容热容等的定义 2 热力学第一定律 体系在相变过程 理想气体在自由膨胀过程 等温过程 等容过程 绝 热过程 循环过程中的 U H Q 及 W 值的计算 3 可逆过程的概念与意义 4 理想气体的热力学能和焓及CP与CV的关系 理想气体在各种过程中 U H Q W的计算 理想气体的绝热可逆过程的过程方程式 5 焦耳 汤姆逊效应 实际气体在等温过程中 U H 的计算 6 等压热效应QP 等容热效应QV 与 H U的关系 反应进度 热化学反应方程式 用燃 烧热 生成热 计算反应热 基尔霍夫定律 等压绝热反应 7 离子生成焓 键焓估算反应热 溶解热和稀释热 第三章第三章 热力学第二定律热力学第二定律 一 教学目的和任务 一 教学目的和任务 本章主要讨论体系的过程方向与限度 熵与熵增加原理是本章的难点与重点 熵的统计意义 能使学生初步理解熵与第二定律的微观含义 热力学第三定律为以后计算物质的熵值与其它热力 学函数提供根据 由于化学反应一般可控制在恒温恒压下进行 所以吉布斯函数的使用也是本章 的重要基本内容之一 作为热力学基本原理对单组分体系的应用 克拉贝龙方程和克 克方程的 4 推导和应用也是本章的重点内容 二 教学基本要求 二 教学基本要求 1 了解自发过程的共同特征 正确理解第二定律的克劳修斯说法与开尔文说法 明确热力学 第二定律的意义 2 了解卡诺循环的意义 理解卡诺原理 3 明确从卡诺原理得出克劳修斯原理和熵函数的逻辑推理 从而理解克劳修斯不等式的重要 性与熵函数概念 明确熵与热温商的区别和联系 4 明确熵函数定义 熵增原理 熵变的计算及熵判据的应用 了解熵的统计意义 5 了解热力学第三定律的基本内容 明确规定熵 标准熵的概念及其应用 6 熟记并理解亥姆霍兹函数 F 吉布斯函数 G 的定义及判据 7 熟悉热力学第二定律对各种过程的分析与应用 8 熟记热力学基本关系式 对应系数关系式 麦克斯韦关系式 掌握其简单应用 9 会使用熵判据和吉布斯函数判据 10 能熟练计算一些简单过程的 S G 与 F 值 11 能熟练地运用吉布斯 亥姆霍兹公式 12 了解克拉贝龙方程和克拉贝龙 克劳修斯方程式的意义 掌握其应用 了解楚顿规则 三 教学重点和难点 三 教学重点和难点 重点 热力学第二定律 克劳修斯不等式及其推导 熵和熵增原理 熵变的计算及熵判据 吉布斯函数 G 热力学基本关系式及麦克斯韦关系式 S G 与 F 计算 吉布斯 亥姆霍兹 公式 克拉贝龙方程和克拉贝龙 克劳修斯方程 难点 从卡诺原理得出克劳修斯原理和熵函数的逻辑推理 熵函数概念 熵增原理 热力学 函数判据 S G 与 F 值的计算 四 教学建议与说明 四 教学建议与说明 这部分是热力学的精髓 内容很抽象 数学推导多 公式多 几乎每个公式又都有自己的适 用条件 比较难理解 难掌握 讲课时要注意讲清公式的来龙去脉 多做练习 加深理解 不能 死记硬背 能灵活运用才行 五 教学内容 五 教学内容 1 自发过程的共同特征 热力学第二定律 2 卡诺循环和卡诺原理 克劳修斯不等式 熵和熵增原理 熵变的计算及熵判据的应用 3 规定熵 标准熵的概念及其计算 应用 4 亥姆霍兹函数 F 吉布斯函数 G 的定义及判据 S G 与 F 的计算 5 热力学第二定律对各种过程的分析与应用 6 热力学基本关系式 对应系数关系式 麦克斯韦关系式 及其简单应用 7 吉布斯 亥姆霍兹公式 8 克拉贝龙方程和克 克方程式 楚顿规则 5 第四章第四章 多组分系统热力学多组分系统热力学 一 教学目的和任务 一 教学目的和任务 讨论理想液态混合物和溶液的热力学性质 使学生了解偏摩尔量 化学势的概念与意义 理 想溶液 拉乌尔定律及亨利定律的意义 实际溶液与理想液态混合物和稀溶液的区别 活度 活 度因子 渗透系数和超额函数的概念与意义 以及标准态的选用 偏摩尔量 化学势是讨论敞开 体系与多组分体系的有用函数 二 教学基本要求 二 教学基本要求 1 了解溶液组成表示法及相互关系 2 明确偏摩尔量与化学势的概念和意义 了解它们之间的联系与区别 明确偏摩尔数量的集 合公式 吉布斯 杜亥姆公式 了解偏摩尔数量的求法 3 掌握化学势的定义和化学势判据 了解化学势在相平衡体系中的应用 化学势与温度 压 力关系 4 掌握拉乌尔定律与亨利定律 5 掌握理想气体的化学势 非理想气体的化学势 逸度及逸度系数的定义 气体的标准态和 标准态选择 了解依据状态方程求逸度及牛顿图 6 掌握理想液态混合物的热力学通性和微观特征 理想液态混合物中各组分的化学势 7 掌握溶液中组分的化学势的概念和公式 明确标准态的选择 活度与活度系数的定义和测 定方法 了解渗透系数 绝对活度和超额函数 8 明确稀溶液的依数性及其条件 公式推导及计算 9 了解杜亥姆 马居尔公式 三 教学重点和难点 三 教学重点和难点 重点 偏摩尔量与化学势 拉乌尔定律与亨利定律 气体的化学势 逸度及逸度系数的定义 标准态选择 理想液态混合物的热力学通性和微观特征 各组分的化学势 溶液中组分的化学势 标准态的选择 活度与活度系数的定义和测定方法 稀溶液的依数性 难点 偏摩尔量 化学势 逸度及逸度系数的定义 标准态的选取 四 教学建议与说明 四 教学建议与说明 要通过实例使学生明白多组分体系与单组分体系的联系与不同 不同物质之间广延性质不再 有简单的加合性 了解引入偏摩尔量的原因 化学势是讨论敞开体系与多组分体系的有用函数 通过对理想溶液 拉乌尔定律及亨利定律的学习 再次加深对科学抽象的认识 通过活度 活度 因子的引入 加深对从理想到现实 由简到繁的认识世界的基本方法的认识 在讲述稀溶液依数 性的过程中 要注意培养学生用热力学原理解决实际问题的能力 五 教学内容 五 教学内容 1 溶液组成表示法及相互关系 2 偏摩尔量与化学势的概念 偏摩尔量的集合公式 偏摩尔数量的求法 3 化学势的定义和化学势判据 化学势在相平衡体系中的应用 化学势与温度 压力的关系 4 拉乌尔定律与亨利定律 6 5 气体的化学势 逸度及逸度系数的定义 气体的标准态和标准态选择 6 理想液态混合物的热力学通性和微观特征 理想液态混合物中各组分的化学势 7 溶液中组分的化学势 活度与活度系数的定义和测定方法 渗透系数 绝对活度和超额函 数 8 稀溶液的依数性及其条件 9 杜亥姆 马居尔公式 第五章第五章 化学平衡化学平衡 一 教学目的和任务 一 教学目的和任务 本章是热力学基本原理的应用 十分重要 根据热力学的平衡条件得出反应的等温方程式 并根据物质的热力学函数值计算反应的平衡常数 再进一步讨论浓度 温度 压力与惰性气体对 平衡的定量影响 最后列举一些示例说明应用热力学平衡条件来分析反应条件的重要性与实际意 义 二 教学基本要求 二 教学基本要求 1 明确化学平衡的热力学条件及化学反应等温方程式的导出 掌握化学反应等温方程式的意 义及其应用 会判断化学反应的方向和限度 了解化学反应亲合势 A 2 理解标准生成吉布斯函数 fGm 与反应过程G的意义 掌握 rGm RTlnK 的有关计算 3 明确标准平衡常数K 的意义 平衡常数的测定 熟练掌握理想气体反应和复相反应的平衡 常数和平衡组成的计算 以及标准平衡常数K 和经验平衡常数Kp Kc Kx之间的换算 4 掌握标准生成吉布斯函数 fGm 的定义 5 了解实际气体反应 液相反应的平衡常数及其表达式 实际气体反应的平衡常数计算方法 6 了解均相及多相反应 rGm的意义及其平衡常数表达式有什么不同 7 理解从吉布斯 亥姆霍兹方程推导化学反应等压方程式的思路 并会运用该方程进行有关 计算 掌握浓度 压力 惰性气体因素对平衡的影响 8 掌握固体分解压力和分解温度概念和计算 9 了解同时平衡和反应的耦合 三 教学重点和难点 三 教学重点和难点 重点 化学反应等温方程式 rGm RTlnK 平衡组成及平衡转化率的计算 化学反应 等压方程式 各种因素对平衡的影响 分解压力和分解温度的概念和计算 难点 反应过程 G 的意义 实际气体反应 液相反应的平衡常数及其各种表达式 等压方程 式 固体分解压力和分解温度的概念和计算 四 教学建议与说明 四 教学建议与说明 确定平衡组成和温度 压力及惰性气体对平衡影响是热力学的基本任务之一 本章在讲完基 本概念和基本公式之后 要多做练习 使学生能够熟练地运用热力学原理确定各种因素对平衡的 影响 用物理化学基本原理指导化工生产 五 教学内容 五 教学内容 1 化学平衡的热力学条件及化学反应等温方程式 标准生成吉布斯函数 fGm 7 2 标准平衡常数K 的意义和的测定 K 平衡组成及平衡转化率的计算 3 理想气体反应和复相反应的平衡常数和平衡组成的计算 K 和Kp Kc Kx之间的换算 4 实际气体反应 液相反应的平衡常数及其各种表达式 5 均相及多相反应 rGm的意义及其平衡常数表达式 分解压力和分解温度概念和计算 6 温度 压力 惰性气体因素对平衡的影响 7 同时平衡和反应的耦合 第六章第六章 相平衡相平衡 一 教学目的和任务 一 教学目的和任务 本章应用热力学方法介绍相平衡体系的一般规律 学习一些典型相图的制法 分析与应用 相律与相图的分析及应用是本章的主要基本内容 相图分析着重于二组分凝聚体系 三组分盐水 体系 二 教学基本要求 二 教学基本要求 1 明确相 组分数和自由度的概念 理解相律的推导过程 掌握相律的应用 2 明确热力学对单组分体系的应用 明确水的相图 了解硫的相图 3 掌握二组分完全互溶双液系的 p x 图 T x 图 杠杆规则及有关计算 明确精馏原理 4 明确部分互溶双液系 不互溶双液系及水蒸气蒸馏原理 明确共扼溶液和会溶点的概念 5 二组分固 液体系相图 掌握形成简单低共熔混合物的固 液体系 热分析法 溶解度法 绘制相图 形成稳定化合物和形成不稳定化合物的固 液体系 固态完全互溶 部分互溶的固 液体系 了解区域熔炼原理 6 了解相图绘制的几种常用方法 要求能根据热分析数据绘出步冷曲线进而得出相图或由相 图推测绘出步冷曲线 7 能看懂单组分 二组分 三组分体系的一些典型相图 并会应用相律来说明相图中点 线 区的意义及体系在不同过程中发生的相变化 8 了解相图在实际中的一些应用 9 了解三组分体系的组成表示法 部分互溶的三液系 三组分盐水体系 形成水合物 复盐 体系的分离提纯 10 分配定律与萃取效率及相图说明 三 教学重点和难点 三 教学重点和难点 重点 相律的推导及其应用 二组分气液平衡的 p x 图 T x 图 杠杆规则 形成简单低 共熔混合物的固 液体系 形成稳定和不稳定化合物的固 液体系 固态完全互溶 部分互溶的 固 液体系 相图的绘制 相图的一些应用 难点 相律的应用 二组分完全互 溶部分互溶双液系的 p x 图 T x 图 形成稳定化合 物和形成不稳定化合物的固 液体系 固态部分互溶的固 液体系 四 教学建议与说明 四 教学建议与说明 本章的公式很少 图多 会分析相图很重要 讲课时应注意让学生把图和实际体系联系起来 多组分体系相图能与实用的分离提纯方法关联起来 8 五 教学内容 五 教学内容 1 相律的推导相律过程 应用 2 单组分体系相图 3 二组分完全互溶双液系的 p x 图 T x 图 杠杆规则及有关计算 精馏原理 4 部分互溶双液系 不互溶双液系及水蒸气蒸馏原理 5 形成简单低共熔混合物的固 液体系 形成稳定化合物和形成不稳定化合物的固 液体系 固态完全互溶 部分互溶的固 液体系的相图 相图绘制的几种常用方法 步冷曲线 6 三组分体系的组成表示法 部分互溶的三液系 三组分盐水体系 形成水合物的体系 7 分配定律与萃取效率及相图说明 第七章第七章 电化学电化学 一 教学目的和任务 一 教学目的和任务 本章介绍电解质溶液的性质与理论 可逆电池热力学以及不可逆电极过程 目的在于使学生 理解产生电动势的机理 熟悉电化学中一套惯用符号 掌握有关电动势的计算与电动势测定的应 用和可逆电池热力学 介绍不可逆情况下 电极上所发生的过程 二 教学基本要求 二 教学基本要求 1 明确电化学基本概念和法拉第定律 2 明确迁移数和淌度的概念 学会用希托夫法和界面移动法测定迁移数 3 明确电解质溶液的电导 电导率 摩尔电导率 极限摩尔电导率 离子的摩尔电导率的概 念 浓度 温度对电导率和摩尔电导影响 学会测定电导的方法并了解其的应用 明确离子独立 运动定律 4 明确离子强度 离子活度 平均活度和平均活度系数的概念 会使用德拜 休格尔极限公 式 5 明确可逆电池的概念 掌握电池图式法 电极反应与电池反应 由化学反应设计可逆电池 6 明确电动势的定义 对消法测电动势的原理和韦斯顿标准电池 7 掌握可逆电池的类型 可逆电池反应热力学量电池反应的 rGm rSm rHm QR m和平衡 常数的求算方法 掌握Nernst方程 8 了解电极与电解质溶液界面间电势差的形成 接触电势 液接电势 电动势的产生的机理 9 熟悉标准电极 参比电极 标准电极电位 掌握从电极电势计算电池电动势的方法 了 解可逆电极的类型 10 明确浓差电池的特性和电动势的计算 了解液体接界电位及其求算方法 11 了解由电池电动势测定电解质平均活度系数的方法 12 了解电解 分解电压明确电解现象和分解电压的意义及测量方法 了解电极反应动力学和 影响极化现象的因素 学会估计电解池在给定电压下的电极反应 13 明确极化现象与超电势 浓差极化 化学极化等概念和不同电极极化曲线形状 了解电化 学极化 氢过电位产生原因与迟缓放电 塔菲尔公式 14 明确电解时电极上的反应 金属的析出电位 金属离子的分离与共同析出 9 15 了解金属的电化学腐蚀原理与防腐 阴极保护与阳极保护 金属的钝化与钝化曲线测量 16 了解化学电源的类型与应用 三 教学重点和难点 三 教学重点和难点 重点 电解质溶液的摩尔电导率 平均活度和平均活度系数 可逆电池 电池图式 由化学 反应设计可逆电池 可逆电池反应热力学量的求算方法 Nernst 方程 标准电极电位 测定电动 势的方法 极化现象 电解时电极上的反应 金属离子的分离与共同析出 难点 摩尔电导率 电解质的平均活度和平均活度系数的概念 电池反应与电池表达式的互 译 利用电极极化现象进行电化学分析中的有关计算 四 教学建议与说明 四 教学建议与说明 本章介绍电解质溶液的性质与理论 可逆电池热力学以及不可逆电极过程三个部分 其中以 可逆电池最为重要 应使学生能熟悉电化学中惯用符号 在有关电动势的计算与电动势测定的应 用和可逆电池热力学方面要多做练习 五 教学内容 五 教学内容 1 电化学基本概念和法拉第定律 2 迁移数及其测定 3 电解质溶液的电导 电导率 摩尔电导率 极限摩尔电导率的概念 浓度 温度对电导率 和摩尔电导影响 测定电导的方法及其应用 柯尔劳施公式 离子独立运动定律 4 离子强度 离子活度 平均活度和平均活度系数的概念 德拜 休格尔理论 5 可逆电池的概念 电池图式 由化学反应设计可逆电池 6 电动势的定义及对消法测电动势的原理 7 可逆电池反应的 rGm rSm rHm QR m和平衡常数的求算方法 Nernst方程 8 电极与电解质溶液界面间电势差的形成 电动势的产生的机理 9 标准电极 参比电极 标准电极电位 从电极电势计算电池电动势的方法 10 浓差电池的特性和电动势的计算 液体接界电位及其求算方法 11 电池电动势测定的应用 12 极化现象与超电势 极化曲线测量 塔菲尔公式 13 电解时电极上的反应 金属的析出电位 金属离子的分离与共同析出 14 金属的电化学腐蚀原理与防腐 阴极保护与阳极保护 金属的钝化与钝化曲线测量 第八章第八章 统计热力学基础统计热力学基础 一 教学目的和任务 一 教学目的和任务 从最可几分布引出配分函数的概念 得出配分函数与热力学函数的关系 由配分函数的分离 与计算可求得简单分子的热力学函数与理想气体简单反应的平衡常数 使学生了解体系的热力学 宏观性质可以通过微观性质计算出来 二 教学基本要求 二 教学基本要求 1 理解统计热力学的研究方向和目的 统计体系的分类 统计热力学的基本假定 2 理解统计热力学中涉及的一些基本概念如 定位体系与非定位体系 独立粒体系与相依粒 10 子体系 微观态 分布 最可几分布与平衡分布 配分函数 3 明确近独立粒子体系的统计分布 经典统计法 最概然分布 玻尔兹曼公式的推导和玻尔 兹曼公式的讨论 摘取最大项原理 4 掌握配分函数的定义 配分函数的分离 5 明确配分函数与热力学函数间的关系 配分函数的计算及其对热力学函数的贡献 原子核 电子 平动 转动 振动配分函数及其分子的全配分函数 及计算 6 了解平动 转动 振动对热力学函数的贡献 了解公式的推导过程 7 明确最低能级的选择对热力学函数的影响 8 学会利用物质的吉布斯函数 焓函数计算化学反应的平衡常数与热效应 9 能够从微观角度解释热力学定律 10 掌握吉布斯函数 焓函数 平衡常数的配分函数表达式 学会由配分函数直接求平衡常数 三 教学重点和难点 三 教学重点和难点 重点 统计热力学基本概念 玻尔兹曼公式 配分函数及其与热力学函数间的关系 最低能 级的选择对热力学函数的影响 用物质的吉布斯函数 焓函数计算化学反应的平衡常数与热效应 吉布斯函数 焓函数 平衡常数的配分函数表达式 由配分函数直接求平衡常数的方法 难点 统计热力学基本概念 玻尔兹曼公式的推导 摘取最大项原理 配分函数 配分函数 的计算及其对热力学函数的贡献 四 教学建议与说明 四 教学建议与说明 统计热力学是联系物质宏观性质与微观性质的桥梁 介绍这部分内容时应注重使学生掌握统 计热力学的基本思想 明确从最概然分布引出配分函数 确定配分函数与热力学函数的关系 五 教学内容 五 教学内容 1 统计热力学的研究方向和目的 统计体系的分类 统计热力学的基本假定和基本概念 2 近独立粒子体系的统计分布 经典统计法 最概然分布 玻尔兹曼公式的推导和玻尔兹曼 公式的讨论 摘取最大项原理 3 配分函数的定义 配分函数的分离 4 配分函数与热力学函数间的关系 配分函数的计算及其对热力学函数的贡献 5 平动 转动 振动对热力学函数的贡献 最低能级的选择对热力学函数的影响 6 利用物质的吉布斯函数 焓函数计算化学反应的平衡常数与热效应 从微观角度解释热力 学定律 7 吉布斯函数 焓函数 平衡常数的配分函数表达式 由配分函数直接求平衡常数 第九章第九章 表面现象表面现象 一 教学目的和任务 一 教学目的和任务 本章介绍由于物相高度分散后的一些性质以及表面活性剂的一些基本性质 使学生对亚稳状 态和吸附现象有比较全面的了解 二 教学基本要求 二 教学基本要求 1 明确表面吉布斯函数 表面张力 表面张力与温度的关系和表面热力学及计算 11 2 明确弯曲液面下的附加压力 Laplace 方程 开尔文方程 3 明确溶液表面张力与溶质 浓度的关系 表面吸附现象与吉布斯吸附公式 分子在两相界 面的定向排列与吸附量计算 4 明确什么是表面活性物质 了解它在表面上定向排列 了解表面活性剂的大致分类及它的 几种重要作用 5 明确化学吸附与物理吸附的区别 掌握朗格缪尔吸附理论和 BET 吸附理论的要点及朗格缪 尔吸附等温式与 BET 公式的应用 6 了解液体的铺展与润湿 7 明确表面活性剂 定义 种类和结构 表面活性物质在吸附层的定向排列 表面活性剂的 特性 HLB 值 CMC 值 了解表面活性剂的一些重要作用 乳化 加溶 起泡作用 三 教学重点和难点 三 教学重点和难点 重点 表面吉布斯函数 表面张力 附加压力 开尔文方程 亚稳状态 表面吸附现象与吉 布斯吸附公式 固体表面的吸附现象 朗格缪尔吸附等温式与 BET 公式的应用 表面活性剂 难点 弯曲液面下的附加压力 开尔文方程 亚稳状态 四 教学建议与说明 四 教学建议与说明 过饱和 亚稳状态不好理解 要多举例题 特别要注意和日常生活相联系 五 教学内容 五 教学内容 1 表面吉布斯函数 表面张力 表面张力与温度的关系 表面热力学及计算 2 弯曲液面下的附加压力 Laplace 方程 开尔文方程 亚稳状态 3 表面吸附现象与吉布斯吸附公式 4 表面活性物质 表面活性剂的分类及它的几种重要作用 5 固体表面的吸附现象 化学吸附与物理吸附 朗格缪尔吸附理论和 BET 吸附理论的要点及 朗格缪尔吸附等温式与 BET 公式的应用 6 液体的铺展与润湿 7 表面活性剂的定义 种类和结构 表面活性物质在吸附层的定向排列 表面活性剂的特性 HLB 值 CMC 值 表面活性剂的一些重要作用 第十章第十章 化学动力学化学动力学 一 教学目的和任务 一 教学目的和任务 本章教学内容为化学动力学 包括反应速率表示 动力学方程 浓度 温度对速率的影响 反应机理等 并初步介绍反应速率理论 近代微观动力学一些知识 还有液相中反应 光化学反 应 催化作用 阐明催化作用的基本特征与均相催化及多相催化的一些基本内容 二 教学基本要求 二 教学基本要求 1 明确化学动力学的任务和目的 化学反应速率表示法 2 明确反应速率 速率常数 反应级数 基元反应和反应分子数的概念 3 熟悉反应速率表示方法 掌握零级 一级 二级 n 级反应的速率方程式及其特点 4 了解从实验数据确定反应级数和反应速率系数 或常数 的方法 12 5 掌握反应级数和反应速率常数的测定 尝试法 图解法 微分法 改变物质的数量比例法 半衰期法 6 了解温度影响反应速率的类型及范德霍夫经验公式 掌握阿累尼乌斯经验式 活化能Ea的 概念 测定与计算 表观活化能与基元反应活化能的关系 7 对于几种典型的复杂反应 即对峙反应 平行反应 连串反应 的动力学公式应着重了解 速率方程的建立以及时间 浓度关系式 掌握其特征 8 了解链反应特征与爆炸反应的机理 9 掌握稳态近似法和平衡浓度近似法导出反应速率方程 10 了解复杂反应的机理 并了解探索反应机理 拟定反应历程的一般方法 11 明确碰撞理论基本要点 气体分子的碰撞频率 碰撞理论速率公式 了解微观反应与宏观 反应 阈能与活化能 单分子反应理论 12 明确过渡态理论基本假说 了解过渡状态 活化络合物 势能面 马鞍点 能垒的概念 明确过渡态理论速率方程与活化熵 活化焓 活化吉布斯函数公式 13 一般了解改进经典法 流动法 弛豫法 闪光分解法等研究快速反应的方法 14 了解笼效应 液相反应机理 溶剂性质 离子强度对反应速率常数影响等溶液反应的规律 15 了解光化学基本定律 量子产率 光化学反应动力学 光化平衡和温度对光化学反应的影 响 化学发光以及光化反应动力学方程式的求得 16 明确催化剂与催化作用 催化反应的特点 了解均相酸碱催化 络合催化和酶催化反应 明确化学吸附与催化反应的关系 以及气 固相催化反应的一般机理 三 教学重点和难点 三 教学重点和难点 重点 反应速率方程 速率常数 反应级数及其确定 简单级数反应动力学特征与计算 简 单复杂反应的动力学特征与计算 平衡近似法 稳态近似法推导速率方程 温度对反应速率影响 活化能 碰撞理论和过渡状态理论基本假设与基本术语 气固相催化反应机理及动力学特征 难点 反应级数与反应分子数区别与联系 连串反应 链反应速率方程推导 温度对速率常 数的影响及表观活化能计算 碰撞理论速率常数计算与物理量单位变换 过渡状态中能势面与速 率常数 活化能 活化焓 活化熵计算 四 教学建议与说明 四 教学建议与说明 化学动力学是物理化学的三个基本组成部分之一 讲这部分内容时应注意和热力学相联系 使学生会判断所遇到的究竟是热力学问题还是动力学问题 然后再讨论浓度 温度对化学反应的 影响 让学生建立起牢固的化学动力学基础知识 并初步了解反应速率理论 近代微观动力学一 些知识 对催化作用的基本特征与均相催化及多相催化的一些基本知识也不能忽视 五 教学内容 五 教学内容 1 化学动力学的任务和目的 化学反应速率表示法 2 反应速率 速率常数 反应级数 基元反应 质量作用定律和反应分子数的概念 3 反应速率表示方法 零级 一级 二级 n 级反应的积分方程式及其特点 4 从实验数据确定反应级数和反应速率系数 或常数 的方法 13 5 温度对反应速率的影响 范德霍夫经验公式 阿累尼乌斯经验式 表观活化能与基元反应 活化能关系 活化能的估算方法 6 对于几种典型的复杂反应的动力学公式应着重速率方程的建立及其特征 7 链反应特征与爆炸反应的机理 稳态近似法和平衡浓度近似法导出反应速率方程 8 复杂反应的机理 并探索反应机理 拟定反应历程的一般方法 9 碰撞理论的基本论点 气体分子的碰撞频率 碰撞理论速率公式 微观反应与宏观反应 阈能与活化能 单分子反应理论 10 过渡态理论基本假说 过渡状态 活化络合物 势能面 马鞍点 能垒的概念 过渡态理 论速率方程与活化熵 活化焓 活化吉布斯函数公式 11 溶液中反应的一些规律 12 光化学基本定律 光化学反应动力学 光化平衡和温度对光化学反应的影响 化学发光以 及光化反应动力学方程式的求得 13 催化剂与催化作用 催化反应的特点 均相酸碱催化 络合催化和酶催化反应 化学吸附 与催化反应的关系 以及气 固相催化反应的一般机理 第十一章第十一章 胶体化学胶体化学 一 教学目的和任务 一 教学目的和任务 本章概略地阐明溶胶的制备及其光学 电学和动力性质 溶胶的稳定与聚沉 以及大分子溶 液的性质 使学生对胶体和粗分散体系有比较明确的认识 二 教学基本要求 二 教学基本要求 1 了解胶体的分类 基本特性 溶胶的制备和净化 2 了解胶体的布朗运动与扩散 沉降与沉降平衡等动力学性质 3 明确胶体的丁铎尔效应 瑞利公式等光学性质 了解光散射法测分子量 4 明确胶体的电泳和电渗等电动现象 胶粒带电原因 胶团结构 双电层结构和电动电势 5 了解胶体的稳定的 DLVO 理论 明确胶体的稳定性与聚沉作用 影响聚沉作用的一些因素 电解质聚沉能力的规律 6 了解大分子溶液的性质 特征 几种粘度及分子量的测定方法 7 理解什么是唐南平衡 如何准确地用渗透压法测定大分子物质的相对分子量 8 了解盐析与胶凝 三 教学重点和难点 三 教学重点和难点 重点 胶体分散体系的特征 溶胶的光学性质 动力性质 电学性质 双电层结构及其稳定 性和聚沉规律 唐南平衡 难点 沉降与沉降平衡等动力学性质 双电层与 电势 溶胶稳定性的理论探讨 唐南平衡 四 教学建议与说明 四 教学建议与说明 要突出胶体的多相 高度分散和热力学不稳定性 以及带电 布朗运动和溶剂化这些稳定作 用 围绕胶体的稳定与聚沉这一主线展开 要注重把胶体现象与生产生活实际相关联 加深对这 部分内容的理解 14 五 教学内容 五 教学内容 1 胶体的分类 基本特性 溶胶的制备和净化 2 胶体的布朗运动与扩散 沉降与沉降平衡等动力学性质 3 胶体的光学性质 丁铎尔效应 瑞利公式等光学性质 4 胶体的电动现象 胶粒带电原因 胶团结构 双电层结构和电动电势 5 胶体的稳定的 DLVO 理论 胶体的稳定性与聚沉作用 影响聚沉作用的一些因素 电解质 聚沉能力的规律 6 大分子溶液的性质 特征 几种粘度及分子量的测定方法 7 唐南平衡 8 盐析与胶凝 三 实验 实践 环节及要求 物理化学实验已作为一门独立课程开设 不属于本教学大纲的范围 四 习题 课程讨论及要求 作业训练是学好本课程的重要环节之一 课内外学时比为 1 2 课外学时 70 80 用于完 成作业习题 平均每次课课外作业量为 2 4 题 教材上 50 的习题要求练习 作业每周批改一 次 要求学生按时独立完成 教师全批全改 并适当进行作业讲评 及时纠正作业中的错误 习题课是重要的教学环节 教师必须予以重视 一般