物理化学教学大纲

1、物理化学教学大纲（四年制本科. 试行）课程编号：03010107课程性质：专业必修课使用专业：化学开设学期：第五、六学期考核方式：闭卷笔试一、教学目的与任务本课程的教学目的是：使学生在学习无机化学、有机化学和分析化学的基础上，比较系统地获得物理化学的基本理论、基本知识、基本技能及学习物理化学的基本思想和方法；在创造性思维、了解自然科学规律、发现问题和解决问题的能力方面获得初步的训练，使学生在本科阶段受到物理化学基本理论、基本知识和基本技能的系统培养，为培养具有宽广知识基础和基本技能，能够胜任中学化学教学的教师及能够适应未来发展需要的专业人才打好基础，并满足目前硕士化学专业课程入学考试的要求。二

2、、与其它专业课程的关系物理化学又称为理论化学，是整个化学学科的理论基础。通过本课程的学习，能够帮助学生更加深刻地从本质上理解无机化学、有机化学和分析化学等领域的内容和知识；可以为“系统物理化学”中的后续课程和发展能力(继续学习的能力，表述和应用知识的能力，发展和创造知识的能力等)打下坚实的基础。三、学时数及分配本课程总学时为144（36周，周课时4），其中课堂教学122学时，习题课与课堂讨论16学时，考核6学时。学时分配表章 节 标 题学时分配讲授实验习题测试第1章绪论2第2章热力学第一定律及其应用142第3章热力学第二定律1223第4章统计热力学161第5章溶液81第6章相平衡101第7章化

3、学平衡101第8章胶体和界面化学141第9章电解质溶液101第10章可逆电池电动势及其应用1023第11章电解和极化作用81第12章化学动力学303合计12216 6四、讲授内容与要求：（分章节）本大纲根据教育部理科化学教学指导委员会“理科化学专业化学教学基本内容”，以四年制本科人才培养规格为目标，按照物理化学学科的理论知识体系，提出了具体的教学要求。第一章 绪论【教学要求】1、了解化学与物理学之间的紧密联系；2、了解物理化学的目的和内容；3、了解物理化学的研究方法，尤其是该学科独有的研究方法；4、了解物理化学的发展简史；5、掌握物理化学课程的学习方法。【教学内容】1、 物理化学的目的和内容。

4、2、 物理化学的研究方法。3、物理化学的建立与发展。4、物理化学课程的学习方法。第二章 热力学第一定律及其应用【教学要求】1、掌握热力学的一些基本概念，如体系、环境、状态、功、热量、变化过程等。2、明确热力学第一定律和热力学能的概念。明确热和功只有在体系与环境有能量交换时才有意义。熟知功和热正负号的取号惯例。3、明确准静态过程与可逆过程的意义。4、明确U及H都是状态函数，以及状态函数的特性。5、较熟练地应用热力学第一定律计算理想气体在等温、等压、等容、绝热等过程中的U、H、Q及W 。6、能熟练地应用生成焓，燃烧焓来计算化学反应热，会应用基尔霍夫定律和赫斯定律。7、了解卡诺循环的意义以及理想气体

5、在诸过程中热、功的计算。熟悉可逆热机效率的表达式。【教学内容】1、热力学的一些基本概念。2、热力学第一定律。3、准静态过程与可逆过程。4、焓。5、热容。6、热力学第一定律对理想气体的应用。7、理想气体的卡诺循环。8、焦耳汤姆逊效应。9、等压热效应与等容热效应、反应进度、赫斯定律、生成焓、燃烧焓、基尔霍夫定律。第三章 热力学第二定律【教学要求】1、明确热力学第二定律的意义，了解自发变化的共同特征。2、了解热力学第二定律与卡诺定理的联系。理解克劳修斯不等式的重要性。3、熟记热力学函数U、H、S、F、G的定义，了解其物理意义。4、熟练地计算一些简单过程中的S、H和G，以用如何利用范霍夫等温式来判别化

6、学变化的方向。5、明确S、G和F在特殊条件下的物理意义，如何应用它来判别过程的性质及变化的方向和限度。6、较熟练地运用吉布斯亥姆霍兹公式、克拉贝龙和克劳修斯克拉贝龙方程式。7、了解熵的统计意义。8、明确偏摩尔量和化学势的意义，了解它们之间的区别。9、了解热力学第三定律的内容，明确规定熵值的意义、计算及其应用。10、了解熵流和熵产生的内容，会应用熵流判据。【教学内容】1、自发过程，热力学第二定律。2、卡诺定律。3、熵的概念。 4、克劳修斯不等式与熵增加原理。5、熵变的计算与熵判据的应用。6、熵的统计意义。7、赫姆霍茨自由能函（F）和吉布斯自由能（G）。8、G的计算与应用。9、过程性质的判据、变化

7、方向和限度的判据。10、几个热力学函数间的关系式。11、克拉贝龙方程式和克劳修斯克拉贝龙方程式。12、多组分体系中物质的偏摩尔量和化学势。13、热力学第三定律与规定熵。14、熵产生和熵流。第四章 统计热力学【教学要求】1、了解什么是最概然分布。2、了解最概然分布的微观状态数和整个体系的微观状态数之间的关系。3、了解配分函数，理解配分函数的物理意义。4、了解定位体系与非定位体系的热力学函数间的差别。5、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。6、了解什么是玻色爱因斯坦统计和费米狄拉克统计。7、了解配分函数及其热力学函数、平衡常数的统计计算方法。【教学内容】1、统计热力学的研究

8、方法、统计体系的分类、统计热力学的基本假定。2、玻兹曼统计。3、玻色爱因斯坦统计和费米狄拉克统计简介。4、配分函数。5、各配分函数的求法及其对热力学函数的贡献。6、分子的全配分函数。7、热力学函数、平衡常数的统计计算。第五章 溶液【教学要求】1、熟悉溶液浓度的各种表示法及其相互关系。2、了解什么是理想溶液，理想溶液有哪些通性。3、了解拉乌尔定律和亨利定律的区别。4、了解逸度和活度的概念，并能对活度和活度系数进行简单的计算。5、熟记溶液中各组分化学势的表示法、各组分标准态的区别。6、了解理想稀溶液依数性公式的推导，能运用依数性的公式进行有关计算。【教学内容】1、溶液组成的表示法及其相互关系。2、

9、拉乌尔定律和亨利定律。3、混合气体中各组分的化学势、逸度和逸度系数。4、理想溶液的定义、通性及各组成的化学势。5、理想稀溶液中各组分的化学势。6、稀溶液的依数性。7、吉布斯杜亥姆公式和杜亥姆马居耳公式。8、非理想溶液中各组分的化学势、活度和活度系数及其计算。第六章 相平衡【教学要求】1、了解相、组分数和自由度意义。2、了解相律的推导过程及其在相图中的应用。3、了解杠杆规则在相图中的应用。4、根据相图能绘出步冷曲线，或者根据步冷曲线能绘出简单的相图。5、在双液系中以完全互溶的双液系为重点了解其p x 图和 T x 图，了解蒸馏和精馏的基本原理。6、在二组分液固体系中，以简单低共熔物的相图为重点，

10、了解相图的绘制及其应用。7、对三组分体系，了解盐水体系相图的应用。【教学内容】1、多相体系平衡的一般条件。2、相、组分数、自由度、相律的推导。3、单组分体系的相图。4、二组分体系（理想的完全互溶双液系、非理想的完全互溶双液系、部分互溶的双液系、不互溶的双液系、简单的低共熔物、形成化合物的体系、部分互溶固溶体）的相图及其应用。5、三组分体系的相图及其应用。第七章 化学平衡【教学要求】1、能够从化学势的角度理解化学平衡的意义。2、了解如何从平衡条件导出化学反应等温式，并能较熟练地应用这个公式。3、掌握均相和多相反应的平衡常数的表达式。4、理解的意义，能应用估计反应的可能性。5、熟悉K0、KP 、K

11、x 、Kc 和Kn间的关系。6、能较熟练地进行平衡常数和平衡组成的计算。7、了解化学反应等压方程式的推导过程，并能较熟练地应用这个公式。8、熟悉浓度、压力及惰性气体对化学平衡的影响，并掌握其计算方法。9、能根据标准热力学函数的表值计算平衡常数。【教学内容】1、化学反应的方向和限度。2、化学反应的平衡常数和等温方程式。3、化学反应平衡常数的表示式。4、复相化学平衡。5、标准状态下反应的吉布斯自由能变化值与标准摩尔生成吉布斯自由能。6、平衡常数与平衡组成的计算。7、温度对化学平衡的影响，化学反应等压方程式。8、浓度、压力及惰性气体对化学平衡的影响。9、同时平衡、反应的耦合、化学反应亲合势。第八章

12、胶体和界面化学【教学要求】1、掌握表面吉布斯自由能、表面张力的概念，了解表面张力与温度的关系。2、明确弯曲表面的附加压力产生的原因及与曲率半径的关系，会使用杨拉普拉斯公式。3、了解弯曲表面上的蒸气压与曲率半径的关系，会用这个原理解释一些常见的表面现象。4、理解吉布斯吸附等温式的意义及其有关计算。5、了解铺展与润湿情况，理解气固表面吸附本质与吸附等温线的主要类型。6、了解表面活性物质的性质与应用。7、了解胶体分散体系的基本特征。一般制备与净化的方法。8、了解溶胶的光学性质、动力性质和电学性质等方面的特点。9、了解胶团结构及胶体的稳定与聚沉作用。10、了解高分子溶液、唐南平衡。【教学内容】1、表面

13、吉布斯自由能和表面张力。2、弯曲表面下的附加压力和蒸气压。3、液体界面的性质。（液体的铺展、吉布斯吸附公式）。4、液固界面现象。5、表面活性物质的性质及其应用。6、固体表面的吸附。7、胶体分散体系的基本特征。8、溶胶的制备与净化。9、溶胶的动力性质。10、溶胶的光学性质。11、溶胶的电学性质。12、溶胶的稳定与聚沉。13、高分子溶液的性质及其分子量的测定。14、唐南平衡。第九章 电解质溶液【教学要求】（1）了解迁移数的意义及常用的测定迁移数的方法。（2）明确电导率、摩尔电导率的意义及它们与溶液浓度的关系。（3）熟悉离子独立移动定律及电导测定的一些应用。（4）了解迁移数与摩尔电导率、离子迁移数之

14、间的关系。（5）理解电解质的离子平均活度系数的意义，并掌握其计算方法。（6）了解强电解质溶液理论，并会使用德拜休克尔极限公式。【教学内容】1、电化学基本概念和法拉第定律。2、离子的迁移。3、电解质溶液的电导。4、离子独立移动定律与离子当量电导。5、电导测定的应用。6、强电解质的活度和活度系数。7、强电解质溶液理论简介。第十章 可逆电池电动势及其应用【教学要求】1、明确电动势与rGm的关系。2、掌握可逆电池定义和电动势的测量原理。3、了解能斯特公式推导过程，熟悉标准电极电势表的应用（包括氧化能力的估计、平衡常数的计算等）。4、能熟练地写出电池的化学反应方程式并能根据所给化学反应设计原电池。5、明

15、确温度对电动势的影响及掌握rHm、rSm的计算。6、了解电动势产生的机理及电动势测定法的一些应用。【教学内容】1、可逆电池和可逆电极。2、电动势的测定。3、电池的书写方式及电池所对应的化学反应。4、可逆电池的热力学。5、电动势产生的机理。6、电极电势，电极反应的能斯特公式。7、由电极电位计算电池的电动势。8、标准电极电位数据及其应用。9、浓差电池。10、电池电动势测定的应用。11、生物电化学。第十一章 电解和极化作用【教学要求】1、了解分解电压的意义。2、了解产生极化作用的原因。了解超电势在电解中的作用。3、能计算一些简单的电解分离问题。4、了解金属腐蚀的原因和各种防腐的方法，EPH图的应用。

16、5、了解化学电源的类型及应用。【教学内容】1、分解电压。2、极化作用。3、电解时电极上的反应。4、金属的电化学腐蚀、防腐与金属的钝化，EPH图及其应用。5、化学电源。第十二章 化学动力学【教学要求】1、掌握等容反应速率的表示法及基元反应、反应级数等基本概念。2、掌握具有简单级数反应（如零级、一级、二级反应）的速率公式的各种特征，并能由实验数据确定简单反应的级数。3、掌握反应级数与反应分子数的区别与联系。4、对三种典型的复杂反应（对峙反应、平行反应和连续反应）要掌握其各自的特点并能对其中比较简单的反应能写出反应速率与浓度关系的微分式。5、明确温度、活化能对反应速率的影响，理解阿仑尼乌斯经验式中各

17、项的含意，计算Ea 、A 、等物理量。6、掌握链反应的特点，会应用稳态近似、平衡假设等近似处理的方法。7、了解化学反应动力学的碰撞、过渡态和单分子反应理论的基本内容，会计算一些简单基元反应的速率常数，并弄清楚几个能量的不同物理意义及相互关系。8、了解溶液中反应的特点和溶剂对反应的影响。9、了解光化学反应的特点及量子产率的计算。10、了解催化反应的特点和常见的催化反应的类型。【教学内容】1、化学动力学的任务和目的。2、化学反应速率表示法。3、基元反应、反应分子数、反应级数、简单反应和复杂反应的概念。4、反应物浓度对反应速度的影响（主要讲授具有简单级数的反应）。5、几种典型的复杂反应（对峙反应、平

18、行反应和连续反应）。6、温度对反应速率的影响。7、反应历程和近似处理方法。8、链反应。9、碰撞理论。10、过渡态理论。11、单分子反应理论。12、在溶液中进行的反应。13、光化学反应。14、催化反应动力学（均相催化反应、酶催化反应和气固相催化反应）。五、教材与主要参考书和文献1、万洪文等编.物理化学（第一版）.北京：高等教育出版社，2002年2、傅献彩等编.物理化学（第四版）.北京：高等教育出版社，2002年3、印永嘉等编.物理化学简明教程（第三版）.北京：高等教育出版社，1992年六、教学原则和方法1、教学原则（l）物理化学课程的主要任务是介绍物理化学的概况，主要包括五个部分的基本内容：化学热力学，统计热力学基础，胶体与界面化学，化学动力学，电化学。该门课程是一门高度定量化的课程，有大量的定律和公式，重点是热力学处理问题的方法和化学动力学的基本知识。该门课程各章节之间联系很强，譬如，热力学基本定律的应用，几乎每一章都