《物理化学》教学大纲.doc

物理化学教学大纲Physical Chemistry课程编码：27A20306 学分：5.0 课程类别：专业基础课计划学时：96 其中讲课：64 实验或实践：32 适用专业：药学、制药工程、生物技术 推荐教材：1. 印永嘉，奚正楷，张树永，物理化学简明教程（第四版），高等教育出版社，2007年2. 何畏，物理化学实验，科学出版社出版，2009年参考书目：1. 傅献彩，沈文霞，物理化学（第五版），高等教育出版社，2006年2. 顾月姝，宋淑娥，基础化学实验()-物理化学实验（第二版），化学工业出版社，2003年3. 印永嘉，王雪琳，奚正楷，物理化学简明教程例题与习题（第二版），高等教育出版社，2009年课程的教学目的与任务物理化学是从研究化学现象和物理现象之间的相互联系入手，找出化学变化中最具普遍性的基本规律的一门学科。通过本课程的学习使学生对物理化学的基本概念、原理、研究方法有较深入的认识和掌握，对物理化学学科中的科研发展前沿领域有所了解，培养物理化学方法论，培养学生分析、推理和解决实际问题的能力，为后续专业课的学习以及日后参加实际工作打下坚实基础。任务：学习化学热力学、电化学、表面现象和分散系统、化学动力学的基本原理、基本知识和基本方法及其应用。通过课堂讲授、演算习题和习题课等教学环节，达到学习本课程的目的。物理化学实验是与物理化学课堂理论教学相辅相成的基础实验课程，是物理化学教学的重要组成部分。通过本实验，应使学生系统掌握基本的物理化学实验研究方法和基本技术，训练学生使用仪器的操作技能，培养学生观察现象、正确记录和处理数据的能力，实践能力，全面提高学生素质。任务：学习化学热力学实验、电化学实验、表面与胶体化学实验、化学动力学实验的基本原理、研究方法和基本技术。课程的基本要求1. 掌握物理化学的有关基本概念；掌握化学热力学第一、第二、第三定律的叙述及数学表达式，掌握熵增原理和各种平衡判据，掌握不同过程的体积功、内能、焓、熵、吉布斯自由能的计算。2. 掌握热力学基本定律在多组分体系、相平衡、化学平衡、电化学平衡、界面化学中的应用。3. 熟悉公式的推证过程，特别注意各公式的适用条件及其物理意义。4. 了解化学变化过程中的一些基本规律。5. 学会用物理化学的观点和方法来分析和解决化学中的实际问题。6. 学会物理化学实验中相关仪器设备的使用方法。各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）绪论 建议学时：2教学目的与要求 向学生介绍物理化学的基础知识，让学生初步了解物理化学的研究对象、目的和研究方法，并就现实生活中的现象进行分析，引起学生对物理化学的重视和兴趣，同时将物理化学的学习方法教给学生，教会学生适应抽象的理论与具体的应用相结合的学习特点，学会自主学习。教学重点与难点 物理化学的研究方法。授 课 方 法 多媒体教学为主，课堂讨论和学生练习相结合。授 课 内 容0.1 物理化学的研究对象及其重要意义0.2 物理化学的研究方法0.3 学习物理化学的方法第一章 热力学第一定律 建议学时：10教学目的与要求 掌握热力学能（U）、热（Q）和功（W）、可逆过程与不可逆过程的概念；掌握体积功的计算公式；掌握第一定律数学表达式及计算题型；恒压热、恒容热定义及计算，热容等定义。掌握化学反应的热效应的概念和表示方法；掌握利用盖斯定律计算反应热效应；掌握热化学方程式的写法；了解反应热的测量方法。教学重点与难点 体积功的计算，利用基尔霍夫公式计算不同温度下的反应焓。授 课 方 法 多媒体教学为主，课堂讨论和学生练习相结合。授 课 内 容1.1 热力学的研究对象1.2 几个基本概念 1.3 热力学第一定律 1.4 体积功 1.5 定容及定压下的热1.6 理想气体的内能和焓1.7 热容1.8 理想气体的绝热过程1.9 实际气体的内能和焓1.10 化学反应的热效应1.11 盖斯定律 1.12 生成热及燃烧热1.13 反应热与温度的关系 第二章 热力学第二定律 建议学时：10教学目的与要求 了解自发过程特点；明确熵的意义；掌握DS计算方法（克劳修斯不等式）；明确和掌握吉氏和亥氏自由能的意义和应用；掌握热力学基本关系式；掌握偏摩尔量、 化学势的定义和物理意义及应用。教学重点与难点 计算各种过程中熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数等热力学函数的变化值。授 课 方 法 多媒体教学为主，课堂讨论和学生练习相结合。授 课 内 容 2.1 自发过程的共同特点 2.2 热力学第二定律的经典表述 2.3 卡诺循环与卡诺定理 2.4 熵的概念 2.5 熵变的计算与应用 2.6 熵变的物理意义、规定熵及其应用 2.7 亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能 2.8 判断过程方向及平衡条件的总结 2.9 G的计算第三章 化学势 建议学时：6教学目的与要求 使学生掌握偏摩尔量和化学势的概念，理解化学势的具体应用；掌握气体物质化学势的表示式；理解拉乌尔定律和亨利定律；掌握理想液态混合物中物质的化学势和理想稀溶液中物质的化学势，了解标准态的选择；理解不挥发性溶质理想稀溶液的依数性；了解非理想多组分系统中物质的化学势以及活度的概念。教学重点与难点 掌握各种物质化学势的表示式及标准态的选择；化学势的应用示例。授 课 方 法 多媒体教学为主，课堂讨论和学生练习相结合。授 课 内 容3.1 偏摩尔量3.2 化学势3.3 气体物质的化学势3.4 理想溶液中物质的化学势3.5 稀溶液中物质的化学势3.6 不挥发性溶质稀溶液的依数性第四章 化学平衡 建议学时：6教学目的与要求 掌握化学反应等温式的应用和标准吉布斯自由能与标准平衡常数的计算；掌握温度、压力、惰性气体对平衡的影响；学会化学平衡计算。教学重点与难点 理想气体反应Vant-Hoff等温方程。授 课 方 法 多媒体教学为主，课堂讨论和学生练习相结合。授 课 内 容4.1 化学反应的方向与限度4.2 反应的标准吉布斯自由能变化4.3 平衡常数的各种表示方法4.4 平衡常数的实验测定4.5 温度对平衡常数的影响4.6 平衡混合物组成的计算4.7 其他因素对化学平衡的影响第五章 多相平衡 建议学时：8教学目的与要求 掌握相律，学会应用相律分析相图；应用相图解决简单的分离、提纯问题；掌握单组分系统、双组分系统相图。教学重点与难点 理解低共熔体系相图的意义和应用。授 课 方 法 多媒体教学为主，课堂讨论和学生练习相结合。授 课 内 容5.1 相律5.2 克劳修斯克拉柏龙方程5.3 水的相图5.4 完全互溶的双液系统5.5 部分互溶的双液系统5.6 完全不互溶的双液系统5.7 简单低共溶混合物的固液系统5.8 有化合物生成的固液系统5.9 有固溶体生成的固液系统第六章 电化学 建议学时：8 教学目的与要求 了解电解质溶液的导电机理；熟练掌握法拉第定律，理解离子的迁移数以及电导、电导率、摩尔电导率的概念；了解电导和电导率的测定方法；对电化学基本知识具有初步的认识；掌握可逆电池所具备的必要条件、可逆电极的种类；了解电动势的测定原理；掌握电池的表示法；掌握电池表达式与电池反应的“互译”；学会和理解能斯特方程及电动势与电池反应热力学量的关系；了解电池电动势产生的机理；了解极化的原因、过电势概念及应用。教学重点与难点 原电池热力学计算、特别是与电池反应Nernst方程相结合的热力学计算。授 课 方 法 多媒体教学为主，课堂讨论和学生练习相结合。授 课 内 容6.1 离子迁移6.2 电解质溶液的电导6.3 电导测定的应用示例6.4 强电解质的活度与活度系数6.5 强电解质溶液理论简介6.6 可逆电池6.7 可逆电池热力学6.8 电极电势6.9 由电极电势计算电动势6.10 电极电势及电动势的应用6.11 电极的极化6.12 电解时的电极反应6.13 金属的腐蚀与防腐6.14 化学电源简介第七章 表面现象与分散系统 建议学时：6教学目的与要求 了解表面的特殊性，掌握表面自由能与表面张力的基本概念，进而对纯液体的表面现象有所了解，学会用Laplace公式计算弯曲液面的附加压力，用Kelvin公式考察曲率对蒸气压的影响；了解气固吸附的一般常识，掌握气体在固体表面上的Langmuir单分子层吸附等温式，理解多分子层气固吸附理论，了解其它吸附等温式；了解溶液表面的吸附现象，掌握Gibbs吸附公式，理解表面活性剂的吸附层结构；了解分散系统的分类，掌握胶体的制备、纯化；掌握胶体的光学、电学、动力学性质；掌握胶体的聚沉规律和结构，了解乳状液的形成和破坏。教学重点与难点 胶体系统稳定理论-DLVO理论。授 课 方 法 多媒体教学为主，课堂讨论和学生练习相结合。授 课 内 容7.1 表面自由能和表面张力7.2 纯液体的表面现象7.3 气体在固体表面的吸附7.4 溶液表面的吸附现象7.5 表面活性剂及其作用7.6 分散系统的分类7.7 溶胶的光学及力学性质7.8 溶胶的电性质7.9 溶胶的聚沉和絮凝7.10 溶胶的制备与净化第八章 化学动力学基本原理 建议学时：8教学目的与要求 了解化学动力学基本概念；掌握反应速率的表示方法和速率与浓度的关系式；掌握简单级数反应的推导；掌握范氏规则和阿氏公式；理解活化能的物理意义。教学重点与难点 掌握阿累尼乌斯方程的各种形式及其应用。授 课 方 法 多媒体教学为主，课堂讨论和学生练习相结合。授 课 内 容8.1 引言8.2 反应的速率公式8.3 简单级数反应的速率公式8.4 反应级数的测定8.5 温度对反应速率的影响8.6 双分子反应的简单碰撞理论8.7 过渡状态理论大意8.8 单分子反应理论简介 撰稿人：刘腾刘腾 审核人： 赵刚赵刚教学内容、方式及过程安排实验一：液体饱和蒸气压的测定 建议学时：5教学目的与要求 本实验用等压计测量不同温度下水的饱和蒸气压，了解纯液体的饱和蒸气压与温度的依赖关系，并应用克劳修斯克拉贝龙方程式求水的平均气化热，通过实验主要使学生掌握等压计的操作和熟悉大气压计的构造及使用方法。该实验是相平衡一章克克方程的应用。教 学 方 式 教师检查预习情况和讲授实验内容，示范操作，现场讨论和指导，实验结束检查数据并签字认可。场所及条件要求 物理化学实验室（6-401、6-407）。恒温水浴、压力差计、循环水真空泵。作 业 要 求 撰写实验报告，全部解答实验教材思考题。注 意 事 项 实验过程中不得在实验室饮食，不得看手机和其他无关书籍等。实验二：完全互溶双液系的平衡相图（必做） 建议学时：5教学目的与要求 本实验用回流冷凝法测定一系列不同组成的环己烷乙醇双液系的沸点，确定平衡时气液两相的组成，绘出该双液系在常压下的气液平衡相图。通过本实验使学生掌握沸点的测量技术和阿贝折光仪的操作方法。该实验是相平衡一章双液相图的应用。教 学 方 式 教师检查预习情况和讲授实验内容，示范操作，现场讨论和指导，实验结束检查数据并签字认可。场所及条件要求 物理化学实验室（6-401、6-407）。恒温水浴、折光率仪、稳压电源。作 业 要 求 撰写实验报告，全部解答实验教材思考题。注 意 事 项 实验过程中不得在实验室饮食，不得看手机和其他无关书籍等。实验三：蔗糖的转化 建议学时：6教学目的与要求 本实验用旋光仪测定不同温度下蔗糖和水反应产物的旋光度；通过旋光度与浓度的比例关系求得反应速率常数，进而求出反应的半衰期、活化能。通过本实验使学生了解用旋光仪测定浓度的原理和方法，掌握旋光仪的使用方法。该实验是化学反应动力学一章简单级数反应和催化反应原理的应用。教 学 方 式 教师检查预习情况和讲授实验内容，示范操作，现场讨论和指导，实验结束检查数据并签字认可。场所及条件要求 物理化学实验室（6-401、6-407）。分组循环。旋光仪、恒温水浴。作 业 要 求 撰写实验报告，全部解答实验教材思考题。注 意 事 项 实验过程中不得在实验室饮食，不得看手机和其他无关书籍等。实验四：最大气泡法测定溶液的表面张力 建议学时：5教学目的与要求 本实验通过最大气泡法测定溶液的表面张力，学生还应对其它测定表面张力的方法有所了解。通过本实验使学生了解气液表面的吸咐作用和吸咐层的概念，掌握测定表面张力的原理和技术。 该实验是表面与胶体化学一章溶液吸附原理的应用。教 学 方 式 教师检查预习情况和讲授实验内容，示范操作，现场讨论和指导，实验结束检查数据并签字认可。场所及条件要求 物理化学实验室（6-401、6-407）。分组循环、微压差计作 业 要 求 撰写实验报告，全部解答实验教材思考题。注 意 事 项 实验过程中不得在实验室饮食，不得看手机和其他无关书籍等。实验五：原电池电动势的测定及应用 建议学时：6教学目的与要求 本实验测量Cu-Zn原电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势，测定Pt醌氢醌电极的电动势计算溶液的pH值，氧化还原反应的电势滴定。通过本实验使学生掌握可逆电池电动势的测量方法，学会电极的制备方法和电势差计、pH值计的测定技术。该实验是电化学一章可逆电极过程基本原理的应用。教 学 方 式 教师检查预习情况和讲授实验内容，示范操作，现场讨论和指导，实验结束检查数据并签字认可。场所及条件要求 物理化学实验室（6-401、6-407）。电位差计、直流稳压电源。作 业 要 求 撰写实验报告，全部解答实验教材思考题。注 意 事 项 实验过程中不得在实验室饮食，不得看手机和其他无关书籍等。实验六：电导的测定及应用 建议学时：