《物理化学》教学大纲

1、物理化学教学大纲课程编号：091208课程名称：物理化学学时/学分：160/8先修课程：无机化学，有机化学，分析化学，高等数学，普通物理适用专业：化学专业开课系或教研室：化学与化工系物理化学教研室一、课程性质与任务1课程性质：物理化学是化学类（理科）专业和化工类（工科）的一门必修基础理论课。该学科综合运用数学、物理等基础科学的理论和实验方法来研究化学过程（包括化学变化、相变化和pVT 变化）中的平衡规律和速率规律，也为后续专业课程学习奠定基础。2课程任务：本课程的任务是介绍化学热力学、统计热力学、溶液与相平衡、电化学、化学动力学、界面化学和胶体化学的基本原理、方法及其应用。涵盖从宏观到微观与性

2、质的关系规律、化学过程机理及其控制的研究，它是化学以及分子层次上研究物质变化的其他学科领域的理论基础，应用领域广泛。通过本课程的学习使学生在已学过一些先行课程的基础上，运用物理和数学的有关理论和方法，进一步学习和研究物质化学运动形式的普遍规律，掌握物理化学的基本理论内容，了解基本应用，熟悉科学研究规律，学会物理化学的科学思维方法，培养学生提出问题、研究问题、分析问题的能力，培养他们获取知识并用来解决实际问题的能力，增强他们在教学与科研中分析问题与解决问题的能力。为了培养学生的独立工作能力，讲授基本内容应分清主次，在注意系统性的原则下，着重讲解教材的重点与难点，不需面面俱到，要“授之以渔而不是授

3、之以鱼”。习题课是重要的教学环节，教师必须予以重视。二、课程教学基本要求1.  理解物理化学课程中的基本概念与基本原理，掌握其应用。2.  掌握物理化学课程中的基本公式、适用条件及其应用。3.  学习课程中研究问题、解决问题的一般科学方法以及三个重要分支的研究方法：热力学方法、统计热力学方法和动力学方法。通过课堂讲授、多媒体教学、习题课、实验验证、考试等教学环节达到本课程的目的。三、课程教学内容0. 绪论：物理化学的概念、发展简史、研究对象和内容、研究方法、学习方法和学习要求。1. 热力学第一定律：热力学的基本概念、热力学第一定律及其

4、在理想气体中的应用、功、热与过程、可逆过程和各种过程的最大功、卡诺循环。通过本章的教学使学生初步了解热力学的方法、建立热力学能和焓是状态函数的概念，并了解状态函数的性质、理解热力学第一定律，掌握理想气体在各种过程中DU、DH、Q与W的计算。2. 热力学第二定律：自发过程的共同特点和热力学第二定律的经典表述、卡诺定理、熵的概念及有关计算、热力学第三定律、自由能的定义及其改变量的计算、热力学函数之间的关系、非平衡态热力学。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重点与难点。熵的统计意义能使学生初步理解熵与第二定律的微观意义。热力学第三定律为以后计算物质的熵值与其他热力学函数提供了根

5、据。3. 化学势：偏摩尔量，化学势，理想液态混合物，理想稀溶液，稀溶液的依数性，拉乌尔定律，亨利定律，逸度和逸度系数，活度和活度系数。通过本章的教学使学生掌握偏摩尔量和化学势的定义及其在多组分系统中引入偏摩尔量和化学势的意义；掌握理想气体化学势的表示式及其标准态的含义，了解逸度的概念；掌握拉乌尔定律和亨利定律的用处；掌握理想液态混合物和理想稀溶液中各组分化学势的表示法；会利用依数性公式进行相应计算；了解相对活度的概念，知道如何描述溶剂的非理想程度。化学势的表示及标准态的选择是本章的重点，活度的概念是本章的难点。4. 统计热力学：统计热力学的基本概念、波尔兹曼统计、热力学定律的统计解释、 配分函

6、数与热力学函数的关系、分子配分函数的计算与应用、体系热力学性质的计算、统计热力学原理应用示例。本章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，掌握由配分函数的分离求算简单分子的热力学函数的方法。5. 化学平衡：化学反应的方向与限度、反应的标准吉布斯自由能变化、标准摩尔熵、平衡常数的各种表示方法、平衡常数的求算及其应用、温度对平衡常数的影响。通过本章的学习使学生理解反应等温方程式的意义。熟练掌握平衡常数与平衡组成的计算，以及理想气体的Kp、Kx

7、、Kc的换算。理解反应的标准吉布斯自由能变与标准平衡常数的关系，学会反应的标准吉布斯自由能变的求算方法。本章的重点和难点是各种平衡常数的表达式及它们之间的关系，平衡常数与平衡混合物组成的计算。6. 相平衡：相律，单组分系统的相图，二组分理想液态混合物的气-液平衡相图，二组分真实液态混合物的气-液平衡相图，精馏原理，二组分液态部分互溶系统及完全不互溶系统的气-液平衡相图，二组分固态不互溶凝聚系统相图，生成化合物的二组分凝聚系统相图，二组分固态互溶系统相图。通过本章的教学使学生掌握相律，能用相律来说明相图中区、线及点的意义，并能根据相图来说明体系在不同过程中所发生相变的情况。了解绘制相图的常用方法

8、，能根据热分析法绘制步冷曲线并得出相图。本章的重点和难点是有关相数、组分数和自由度的求算，相图的认识及用于分离和提纯的计算。相图分析着重于二组分体系，对三组分体系只作一般介绍。7. 电解质溶液：电解质溶液的导电机理及法拉第定律，离子的迁移和迁移数、电导率和摩尔电导率、离子独立运动定律、电导的测定及应用、电解质的平均离子活度因子及德拜-休克尔极限公式。通过本章的教学使学生掌握离子平均活度、离子强度、摩尔电导率的定义及其计算，掌握离子独立运动定律及其应用，掌握电导测定及其应用，掌握极稀强电解质溶液活度系数的计算方法。8. 可逆电极过程：可逆电极的类型和电极反应、可逆电池符号及其书写方法、电池电动势

9、的测定、电动势产生的机理、浓差电池和液体接界电势的计算、电动势测定的应用、可逆电池热力学、电极和电池反应的能斯特方程。通过本章的教学使学生理解产生电动势的机理，能熟练、正确地写出各类电极反应及其由其组成的电池反应，会应用能斯特方程计算电动势、电极电势、电化学热力学函数变等，掌握电动势测定的应用。9. 不可逆电极过程：电极的极化、超电势和极化曲线、电解时的电极反应、极谱分析、化学电源、金属的电化学腐蚀和防腐。通过本章的教学使学生掌握极化、超电势的概念；了解极化产生的原因；了解超电势在电解等方面的应用；了解极谱分析的原理；认识常见的化学电源；了解金属腐蚀的原因及金属防腐的方法。本章重点和难点是了解

10、分解电压、极化现象、超电势和极谱分析原理。10. 化学动力学：化学反应的速率方程、具有简单级数反应的速率方程、反应机理、反应级数的测定方法、典型复合反应、温度对反应速率的影响、活化能、链反应、碰撞理论、过渡状态理论。通过本章的教学使学生掌握化学反应速率、反应速率常数及反应级数的概念，掌握通过实验建立速率方程的方法，掌握一级及二级反应的速率方程及其应用，理解对峙反应、平行反应和连串反应的动力学特征，掌握阿累尼乌斯公式及其应用，理解经典过渡态理论的基本思想、基本公式。11. 界面现象：界面张力，润湿现象，弯曲液面的附加压力及其后果，固体表面的吸附，溶液表面的吸附，表面活性物质。通过本章的教学使学生

11、理解表面张力和表面吉布斯函数的概念，理解弯曲液面的附加压力概念和拉普拉斯公式，理解开尔文公式及其应用。掌握朗格谬尔单分子层吸附模型和吸附等温式，了解表面活性剂的基本性质及其应用。12. 胶体化学：胶体的基本特征、胶体的制备和净化、胶体系统的光学性质，动力性质，电学性质，憎液溶胶的胶团结构，胶体的稳定性和聚沉作用。通过本章的教学使学生了解胶体的一些重要性质如丁达尔效应，布朗运动，沉降平衡，电泳和电渗，掌握胶团的结构和扩散双电层的概念，理解电解质对溶胶稳定性的作用。四、学时分配表（共160课时）章序 课程内容 课时 备注绪论物理化学的概念、研究对象和内容、研究方法、学习方法2 第一章 热力学第一定

12、律16 第二章 热力学第二定律16 第三章 化学势12 第四章 统计热力学12 第五章 化学平衡10 第六章 相平衡16第七章电解质溶液10第八章 可逆电极过程12 第九章 不可逆电极过程12 第十章 化学动力学20 第十一章界 面 现 象12第十二章胶体化学10五、参考书 1、物理化学（上、下册） 上海师范大学等五校合编出版社：高等教育出版社 1991年 第三版2、物理化学（上、下册） 主编：傅献彩出版社：高等教育出版社 1990年 第四版3、物理化学（上、下册） 主编：天津大学物理化学教研室出版社：高等教育出版社 2001年 第四版4、物理化学简明教程 主编：印永嘉出版社：高等教育出版社 2007