5化工专业《物理化学1》教学大纲张引沁8.31.doc

物理化学1教学大纲课程编码：0412100204课程名称：物理化学1学时/学分：56/3.5先修课程：大学物理、高等数学、无机化学适用专业：化学工程与工艺开课教研室：物理化学教研室一、课程性质与任务1课程性质：本课程是化学工程与工艺专业的必修专业基础课，是该专业的核心课程。2课程任务：通过本课程的学习，使学生了解物理化学研究问题的一些特殊方法（热力学方法、理想化模型等）及其中包括的一般科学方法；使学生熟悉物理化学的基本概念，掌握化学热力学原理，并具备利用物理化学知识和基本原理分析、解决相关实际问题的能力；为后续课程的学习和进一步掌握新的科技成果打下必要的基础。二、课程教学基本要求通过本课程的学习，加深学生对先行课程的理解，并为专业课学习打好基础。该课程重点要求学生掌握化学热力学原理及其处理问题的方法，了解学科的一些新进展；引导学生学习前人提出问题、思考问题和解决问题的方法；培养学生独立思考和独立学习的能力，提高学生的自学能力。成绩考核形式：期末成绩（闭卷考试）（70%）平时成绩（作业、期中考试等）（30%)。成绩评定采用百分制，60分为及格。3、 课程教学内容第一章 绪论1.教学基本要求了解物理化学的建立与发展，明确物理化学课程的目的、内容及课程的知识框架；了解物理化学的研究方法；熟悉物理量的正确表示及运算。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学，使学生明确物理化学课程的研究内容、学习目的及课程的知识框架；熟悉物理量的正确表示及运算。3.教学重点和难点教学重点是物理化学课程的目的、内容及课程的知识框架；物理量的表示及运算。教学难点是物理化学课程的知识框架；物理化学的研究方法。4.教学内容（1）物理化学课程的目的和内容主要知识点：物理化学的建立与发展；物理化学课程的目的和内容；物理化学的研究方法。（2）学习物理化学的要求与方法主要知识点：物理化学课程的学习要求；物理化学课程的学习方法。（3）物理量的表示及运算主要知识点：物理量的表示；对数中的物理量；量值的计算。第二章 气体的pVT关系1.教学基本要求熟悉气体的pVT关系；为后续研究准备一个简单的研究对象（系统）。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学，使学生理解理想气体、分压力、分体积概念；掌握饱和蒸气压、临界状态参数、对比参数等概念；掌握理想气体状态方程、道尔顿定律、阿马加定律、范德华方程、对应状态原理。应用压缩因子图解决真实气体的pVT关系。3.教学重点和难点教学重点是道尔顿定律，阿马加定律；范德华方程；对应状态原理和压缩因子图。教学难点是范德华方程，压缩因子图的应用。4.教学内容（1）理想气体状态方程 主要知识点：理想气体状态方程；理想气体模型；摩尔气体常数。（2）理想气体混合物主要知识点：理想气体混合物的组成；道尔顿定律；阿马加定律。（3）真实气体的液化及临界参数主要知识点：液体的饱和蒸气压；临界参数；真实气体的p-Vm图及气体的液化。 （4）真实气体状态方程主要知识点：真实气体的pVm-p图及波义尔温度；范德华方程；维里方程。（5）对应状态原理及普遍化压缩因子图主要知识点：压缩因子；对应状态原理；普遍化压缩因子图。第三章 热力学第一定律1.教学基本要求理解热力学基本概念；掌握热力学第一定律；掌握各类过程（pVT变化、相变化和化学反应）的Q、W、U、H的计算。了解焦耳-汤姆逊效应及其应用。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学，使学生理解系统与环境、状态、状态函数、可逆过程等基本概念；理解功、热、热力学能、恒容热、恒压热、焓、热容、摩尔相变焓、标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓等概念。掌握热力学第一定律。掌握各种过程的功、热、热力学能变、焓变的计算方法。掌握状态函数法解决问题的方法。3.教学重点和难点教学重点是热力学基本概念；状态函数法；热力学第一定律在各类过程中的应用。教学难点是状态函数法；恒容热；恒压热；可逆过程及其意义。4.教学内容（1）基本概念及术语主要知识点：系统、环境、状态函数、平衡态、过程、途径、功、热、热力学能。（2）热力学第一定律主要知识点：热力学第一定律；焦耳实验。（3）恒容热、恒压热及焓主要知识点：恒容热；恒压热及焓；QV =U,QP =H关系式的意义。（4）摩尔热容主要知识点：摩尔定容热容；摩尔定压热容；摩尔定容热容与摩尔定压热容的关系；摩尔定压热容随温度的变化；平均摩尔热容。（5）相变焓主要知识点：摩尔相变焓；摩尔相变焓随温度的变化。（6）化学反应焓主要知识点：反应进度；摩尔反应焓；标准摩尔反应焓；QV,m与Qp,m的关系。（7）标准摩尔反应焓的计算主要知识点：标准摩尔生成焓；标准摩尔燃烧焓；基希霍夫公式；非恒温反应过程热的计算应用。（8）可逆过程与可逆体积功主要知识点：可逆过程；可逆体积功的计算；理想气体绝热可逆过程方程。（9）节流膨胀与焦耳-汤姆逊实验主要知识点：焦耳-汤姆逊实验；节流膨胀系数；节流膨胀的热力学特征。第四章 热力学第二定律1.教学基本要求掌握热力学第二定律；熟悉各类过程方向和限度的判据（熵判据、亥姆赫兹函数判据和吉布斯函数判据）。了解热力学第三定律，掌握标准摩尔反应熵的计算；掌握热力学基本方程和麦克斯韦关系式及其应用；掌握克拉佩龙方程、克劳修斯-克拉佩龙方程。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学，使学生理解自发过程、熵、规定熵、标准熵等概念；掌握熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数定义；理解卡诺定理，热力学第二定律；理解熵增原理、熵判据、亥姆霍兹函数判据、吉布斯函数判据；掌握物质在pVT变化、相变化过程中熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数的计算及热力学第二定律的应用。掌握标准摩尔反应熵的计算；掌握热力学基本方程和麦克斯韦关系式及其应用；掌握克拉佩龙方程、克劳修斯-克拉佩龙方程。3.教学重点和难点教学重点是克劳修斯不等式；熵判据；吉布斯函数及判据；各类过程S、A、G的计算；热力学基本方程和麦克斯韦关系式；克劳修斯-克拉佩龙方程。教学难点是克劳修斯不等式及熵判据；热力学基本方程及其应用。4.教学内容（1）热力学第二定律主要知识点：自发过程的共同特征；热力学第二定律的文字表述。（2）卡诺循环及卡诺定理主要知识点：卡诺循环；可逆热机效率；卡诺定理。（3）熵与克劳修斯不等式主要知识点：熵函数；克劳修斯不等式；熵增原理及熵判据。（4）熵变的计算主要知识点：环境熵变的计算；单纯pVT变化过程熵变计算；相变过程熵变计算。（5）热力学第三定律及化学变化过程熵变的计算主要知识点：热力学第三定律；规定熵、标准熵；标准摩尔反应熵变。（6）亥姆霍兹函数和吉布斯函数主要知识点：亥姆霍兹函数和吉布斯函数的定义；亥姆霍兹函数判据、吉布斯函数判据；亥姆霍兹函数变与吉布斯函数变的计算。（7）热力学基本方程及麦克斯韦关系式主要知识点：热力学基本方程；对应系数关系式；麦克斯韦关系式及其他重要关系式。（8）热力学第二定律在单组分系统相平衡中的应用主要知识点：克拉佩龙方程；克劳修斯-克拉佩龙方程。第五章 多组分系统热力学1.教学基本要求理解偏摩尔量、化学势概念，了解吉布斯-杜亥姆方程。熟悉多组分多相系统的热力学基本方程，理解化学势判据，熟悉化学势表达式及其应用。了解稀溶液依数性的推导，掌握其应用。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学，使学生理解偏摩尔量及化学势的概念，熟悉逸度、逸度因子、活度及活度因子的概念。掌握化学势判据的应用。理解拉乌尔定律、享利定律，掌握其有关计算。理解理想液态混合物的定义及其混合性质。掌握理想气体化学势的表达式；掌握稀溶液依数性的应用。3.教学重点和难点教学重点是偏摩尔量、化学势概念；化学势判据；拉乌尔定律、享利定律；化学势表达式。教学难点是偏摩尔量；化学势判据应用；各真实系统化学势表达式。4.教学内容（1）偏摩尔量主要知识点：偏摩尔量定义；偏摩尔量的测定法举例；偏摩尔量与摩尔量的差别；吉布斯-杜亥姆方程；偏摩尔量之间的函数关系。（2）化学势主要知识点：化学势定义；多相多组分系统的热力学基本方程；化学势判据及应用举例。（3）气体组分的化学势主要知识点：理想气体的化学势（纯态和混合物）；真实气体的化学势（纯态和混合物）。（4）逸度及逸度因子主要知识点：逸度及逸度因子定义式；逸度因子的计算及普遍化逸度因子图；路易斯-兰德尔逸度规则。（5）拉乌尔定律和亨利定律主要知识点：拉乌尔定律；亨利定律；拉乌尔定律与亨利定律的对比。（6）理想液态混合物主要知识点：理想液态混合物中任一组分的化学势；理想液态混合物的混合性质。（7）理想稀溶液主要知识点：溶剂、溶质的化学势；分配定律。（8）活度及活度因子主要知识点：真实液态混合物；真实溶液。（9）稀溶液的依数性主要知识点：溶剂蒸气压下降；凝固点降低；沸点升高；渗透压。第六章 化学平衡1.教学基本要求掌握化学反应方向和限度的判断；掌握化学平衡移动及平衡组成的计算。了解真实气体反应的化学平衡。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学，使学生理解摩尔反应吉布斯函数、标准摩尔反应吉布斯函数、标准平衡常数的定义及应用。掌握化学反应等温方程和范特霍夫方程。掌握平衡常数及平衡组成的计算；判断在一定条件下化学反应可能进行的方向；掌握温度、压力、组成等因素对平衡的影响。3.教学重点和难点教学重点是理想气体化学反应等温方程；范特霍夫方程；平衡移动；平衡组成计算。教学难点是真实气体反应化学平衡。4.教学内容（1）化学反应的方向及平衡条件主要知识点：反应的吉布斯函数变化；化学反应平衡的条件。（2）理想气体反应的等温方程及标准平衡常数主要知识点：理想气体反应等温方程式；标准平衡常数；有纯凝聚态物质参加的理想气体化学反应；理想气体反应平衡常数的不同表示法。（3）平衡常数及平衡组成的计算主要知识点：标准摩尔反应吉布斯函数、标准平衡常数的计算；标准平衡常数的实验测定及平衡组成的计算。（4）温度对标准平衡常数的影响主要知识点：范特霍夫方程；不同温度下平衡常数的求算。（5）其它因素对理想气体反应平衡移动的影响主要知识点：压力、惰性组分、反应物配比对理想气体反应平衡移动的影响。（6）真实气体反应的化学平衡主要知识点：真实气体反应标准平衡常数；真实气体反应等温方程。第七章 相平衡1.教学基本要求掌握相律；了解简单相图的绘制方法；掌握相图分析及应用。了解三组分系统相图的构成。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学，使学生理解相律的意义、推导，掌握其应用。掌握单组分系统、二组分气-液平衡系统和二组分凝聚系统典型相图的分析和应用。掌握杠杆规则。3.教学重点和难点教学重点是相律；二组分理想液态混合物系统气-液平衡相图；二组分固态不互溶系统液-固平衡相图；生成化合物的二组分凝聚系统相图。教学难点是相律；相图分析；三组分系统的图解表示法。4.教学内容（1）相律主要知识点：相；组分数；自由度数；相律。（2）单组分系统相平衡主要知识点：水的相图；硫的相图。（3）二组分系统理想液态混合物的气-液平衡相图主要知识点：理想液态混合物的p-x图,T-x图；杠杆规则。（4）二组分系统真实液态混合物的气-液平衡相图主要知识点：真实液态混合物的p-x图、T-x图；恒沸混合物；精馏原理。（5）二组分液态部分互溶及完全不互溶系统的气-液平衡相图主要知识点：部分互溶系统的温度-溶解度图；共轭溶液的饱和蒸气压；部分互溶系统的T-x图；完全不互溶系统的T-x图。（6）二组分固态不互溶系统液一固平衡相图主要知识点：相图分析；热分析法绘制相图；溶解度法绘制相图。（7）生成化合物的二组分凝聚系统相图主要知识点：生成稳定化合物系统；生成不稳定化合物系统。（8）二组分固态互溶系统液-固平衡相图主要知识点：固态完全互溶系统；固态部分互溶系统。（9）三组分系统液-液平衡相图主要知识点：三组分系统的图解表示法。四、学时分配表章序内容学时备注一绪论1二气体的pVT关