《物理化学》课程教学大纲

1、物理化学Physical Chemistry一、课程基本情况课程类别：学科基础课课程学分：3学分 课程总学时：48 学时，其中讲课：48 学时课程性质：必修开课学期：第3学期先修课程：高等数学、大学物理、材料化学适用专业：应用化学，材料物理等教 材：沈文霞编，物理化学核心教程，科学出版社， 2009年。 开课单位：物理与光电工程学院材料物理系二、课程性质、教学目标和任务本课程是适用于应用化学，材料物理等相关专业的学科基础课，本课程主要解决化学反应的方向和限度、化学反应的速率和机理等方面的问题，着重研究学科内更具普遍性的、更本质的化学运动内在规律，研究化学中的物质运动基本规律。通过本课程的学习，

2、要求学生了解和理解物理化学中重要的基本概念和基本知识，掌握各基本原理、定律、规则，并能进行计算和综合运用，解决一些实际问题，使学生在今后的实际工作中能有意识的运用化学观点去思考、认识和解决问题。该课程的任务是激发学生学习化学的兴趣，将化学知识体系和思维方法传授给学生，培养学生分析和解决一般化学问题的能力，提高学生的化学素质，从而为后继课程以及今后从事生产和科研打下一定的化学基础。三、教学内容和要求第1章 绪论（1学时）（1）明确为什么要学习物理化学，了解物理化学课程内容；（2）掌握物理化学研究与学习的方法；（3）掌握物理量的表示与运算。重点：物理量的表示难点：物理量的表示与运算第2章 气体 （

3、2学时）（1）了解低压气体的经验定律、真实气体的状态方程；（2）理解液体的饱和蒸汽压和临界状态；（3）理解道尔顿分压定律和阿马格分体积定律（4）掌握理想气体的状态方程、混合物组成表示法；重点：混合物组成表示法；难点：液体的饱和蒸汽压和临界状态；道尔顿分压定律和阿马格分体积定律；第3章 热力学第一定律 （7学时）3.1 热力学概论 （0.5学时）（1）了解热力学的研究对象；热力学的研究方法和（2）理解热力学研究方法的局限性；（3）掌握热力学研究方法；重点：热力学研究方法；难点：热力学研究方法的局限性；3.2 热力学的一些基本概念 （0.5学时）（1）掌握热力学的一些基本概念；（2）掌握状态函数的

4、特点；重点：热力学的一些基本概念；难点：状态函数的特点；3.3 热力学第一定律 （1学时）（1）理解内能（U ）和焓（H）都是状态函数、热（Q）和功（W ）都是与途径有关的过程量。（2）理解可逆过程；（3）掌握热力学第一定律的表述；重点：热力学第一定律的表述；难点：可逆过程；3.4 焓和热容 （1学时）（1）了解等容热和等压热；（2）掌握焓和热容的计算方法重点：焓和热容的计算方法；难点：焓和热容的计算方法；3.5 理想气体的热力学能和焓 （2学时）（1）了解Joule实验；（2）理解理想气体的绝热可逆过程；（3）掌握理想气体在恒温、恒压、恒容及绝热过程的U 、H 、Q 及W；重点：理想气体在恒

5、温、恒压过程的U 、H 、Q 及W；难点：理想气体在恒容及绝热过程的U 、H 、Q 及W；3.6 几种热效应 （0.5学时）（1）了解几种热效应，如相变热、化学反应热和溶解热；3.7 化学反应的焓变 （1.5学时）（1）了解反应焓变与温度的关系-基尔霍夫定律；（2）理解反应进度、化学反应的焓变、赫斯定律、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓；（3）掌握由生成焓、燃烧焓的数据计算化学反应热效应的方法。重点：由生成焓、燃烧焓的数据计算化学反应热效应的方法；难点：反应进度、化学反应的焓变、赫斯定律、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓；第4章 热力学第二定律 （6学时）4.1 热力学第二定律 （0.5学时）（1

6、）了解自发过程的共同特征是不可逆性；（2）理解热力学第二定律的意义；（3）掌握热力学第二定律的表述；重点：热力学第二定律的表述；难点：热力学第二定律的意义；4.2 Carnot循环和Carnot定理 （1学时）（1）了解Carnot循环、热机效率、Carnot定理及其推论、制冷机的效率；4.3 熵的概念、物理物理意义和规定熵 （1.5学时）（1）理解熵的物理意义；（2）掌握熵判据的适用条件及其应用，学会计算一些简单过程的S；重点：计算一些简单过程的S；难点：熵的物理意义及熵判据的适用条件；4.4 Helmholtz自由能和Gibbs自由能 （2学时）（1）了解物系在恒温和恒压条件下，Gibbs

7、自由能增量作为化学反应方向和限度判据的应用；（2）理解Helmholtz自由能和Gibbs自由能的定义及其特殊条件下的物理意义；（3）掌握G的计算方法；重点：G的计算方法；难点：Helmholtz自由能和Gibbs自由能的定义及其特殊条件下的物理意义；4.5 热力学函数间的关系 （1学时）（1）了解热力学第三定律。（2）理解热力学函数间的基本关系式；重点：单组分体系热力学函数间的基本关系式；难点：热力学函数间的基本关系式；第5章 多组分系统热力学（2学时）（1）了解相对活度的概念，了解混合物和溶液，多组分系统的组成表示法；（2）理解解拉乌尔定律和亨利定律的应用，理解解稀溶液的依数性，化学势与温

8、度、压力的关系；（3）掌握偏摩尔量和化学势的定义； 重点：偏摩尔量和化学势的定义；难点：化学势与温度、压力的关系；稀溶液的依数性。第6章 化学平衡（6学时）6.1 化学反应的等温式 （1学时）（1）了解化学反应的表示方法；（2）理解化学反应的方向和限度，化学反应等温式；（3）掌握用化学反应等温方程式为判断化学反应进行的方向的方法；重点：用化学反应等温方程式为判断化学反应进行的方向的方法；难点：化学反应的方向和限度，化学反应等温式；6.2 标准平衡常数 （2学时）（1）了解气体系统及含有纯物质凝聚相与理想气体的多相反应系统中的标准平衡常数的表达式；（2）理解、的意义和区别；（3）掌握标准平衡常数

9、的定义式；重点：标准平衡常数的定义式；难点：、的意义和区别；6.3 标准平衡常数的测定与计算 （2学时）（1）掌握由反应的求标准平衡常数的方法，以及计算的方法；（2）掌握由反应的平衡组成计算及由计算平衡组成的方法；重点：由反应的求标准平衡常数的方法，以及计算的方法；难点：由反应的平衡组成计算及由计算平衡组成的方法；6.4 各种因素对化学平衡的影响 （1学时）（1）了解压力对化学平衡的影响； （2）理解惰性气体对化学平衡的影响；（3）掌握温度对平衡常数的影响，即vant-Hoff公式的计算；重点：温度对平衡常数的影响，即vant-Hoff公式的计算；难点：惰性气体对化学平衡的影响；第7章 相平衡

10、 （5学时）7.1 相律 （0.5学时）（1）了解研究相平衡的意义；（2）掌握几个重要概念，如相、相图、自由度、组分数和相律；重点：几个重要概念，如相、相图、自由度、组分数和相律难点：自由度和相律；7.2 单组分的相图 （1学时）（1）了解相律在单组分系统中的应用；（2）理解Clausius-Clapeyron方程； （3）掌握单组分系统的两相平衡-克拉贝龙方程；重点：单组分系统的两相平衡-克拉贝龙方程；难点：Clausius-Clapeyron方程；7.3 二组分理想液态混合物的相图 （1学时）（1）了解p-x图和T-x图；（2）理解蒸馏（或精馏）原理；（3）掌握杠杆规则；重点：杠杆规则；难

11、点：蒸馏（或精馏）原理；7.4 二组分非理想液态混合物、部分互溶双液系的相图 （1学时）（1）了解具有最高和最低会溶温度的相图；（2）理解最低恒沸混合物和最高恒沸混合物的相图；7.5 简单的二组分低共熔相图 （0.5学时）（1）理解Bi-Cd二元相图分析；（2）掌握热分析法绘相图和溶解度法绘相图；重点：热分析法绘相图和溶解度法绘相图的方法；难点：Bi-Cd二元相图分析；7.6 形成化合物的二元相图 （0.5学时）（1）了解形成不稳定化合物的系统；（2）掌握形成稳定化合物的系统；重点：形成稳定化合物的系统的相图；难点：形成不稳定化合物的系统的相图；7.7 固态互溶的二元相图 （0.5学时）（1）

12、了解固态部分互溶系统的相图；（2）掌握固态完全互溶系统的相图；重点：固态完全互溶系统的相图；难点：固态部分互溶系统的相图；第8章 化学反应动力学 （6学时）8.1 动力学的基本概念 （1学时）（1）了解化学动力学的研究对象和动力学曲线；（2）理解基元反应和非基元反应；理解反应级数与反应分子数的区别和联系；（3）掌握反应速率、反应级数和反应分子数的概念及质量作用定律；重点：反应速率、反应级数和反应分子数的概念及质量作用定律；难点：应级数与反应分子数的区别和联系；8.2 具有简单级数反应的特点 （2学时）（1）了解二级反应速率方程的特点；（2）理解从实验数据求反应数率常数和反应级数的方法；（2）掌

13、握零级和一级反应速率方程的特点；重点：零级和一级反应速率方程的特点；难点：从实验数据求反应数率常数和反应级数的方法；8.3 温度对反应速率的影响 （2学时）（1）了解Vant Hoff近似规律；（2）理解温度对速率影响的热力学分析；（3）掌握活化能的概念及其对反应速率的影响，掌握Arrhenius方程的几种形式及其应用。重点：活化能的概念及其对反应速率的影响， Arrhenius方程的几种形式及其应用；难点：活化能的概念及其对反应速率的影响；8.4 典型的复杂反应 （0.5学时）（1）了解几种典型的复杂反应；8.5 反应速率理论简介 （0.5学时）（1）了解反应速率的基本理论，如简单碰撞理论和

14、过渡态理论。第9章 电化学 （9学时）9.1 电化学的基本概念 （1学时）（1）了解离子的电迁移率和迁移数；（2）理解电解质溶液的导电机理；（3）掌握原电池和电解池的阴极、阳极、正极和负极，掌握法拉第定律；重点：原电池和电解池的阴极、阳极、正极和负极，法拉第定律；难点：电解质溶液的导电机理；9.2 电导及其应用 （2学时）（1）了解电导、电导率和摩尔电导率三者之间的关系；（2）理解用测定电导的办法计算弱电解质的电离度、电离常数以及难溶盐的溶解度；（3）掌握电导、电导率和摩尔电导率的概念；重点：电导、电导率和摩尔电导率的概念；难点：用测定电导的办法计算弱电解质的电离度、电离常数以及难溶盐的溶解度

15、；9.3 强电解质溶液理论简介 （0.5学时）（1）了解电解质的平均活度和平均活度系数以及强电解质溶液理论的基本观点离子氛的概念，（2）了解德拜-休克尔极限定律的各项含义，离子强度的定义；9.4.可逆电池和可逆电极 （1.5学时）（1）了解可逆电池的类型；（2）理解可逆电池的定义及必须具备的条件；（2）掌握电极电势的概念，及用能斯特方程计算电极电势和电池电动势的方法；重点：电极电势的概念，及用能斯特方程计算电极电势和电池电动势的方法；难点：用能斯特方程计算电极电势和电池电动势的方法；9.5 可逆电池热力学 （1学时）（1）了解可逆电池电动势与各组分活度的关系；（2）掌握用可逆电池的实验值求热力

16、学函数变化值的方法；重点：用可逆电池的实验值求热力学函数变化值的方法；难点：用可逆电池的实验值求热力学函数变化值的方法；9.6 电极电势和电池的电动势 （2学时）（1）了解电极与溶液界面间的电势差；（2）理解标准电极电势；（3）掌握各类电极的基本特点；（4）掌握由给定化学反应设计原电池，由给定原电池写出电极反应和电池反应，并由电极电势计算电池电动势以及可逆电池热力学函数的变化；重点：由给定化学反应设计原电池，由给定原电池写出电极反应和电池反应，并由电极电势计算电池电动势以及可逆电池热力学函数的变化；难点：由电极电势计算电池电动势以及可逆电池热力学函数的变化；9.7 电动势测定的应用 （1学时）

17、（1）了解由电池电动势判断氧化还原反应的方向、求离子的平均活度因子和测定溶液的pH值；（2）掌握由电动势求化学反应的平衡常数；重点：由电动势求化学反应的平衡常数；难点：由电池电动势判断氧化还原反应的方向；第10章 表面现象 （4学时）10.1 表面自由能和表面张力 （0.5 学时）（1）掌握表面现象及其本质、表面自由能和表面张力；重点：表面现象及其本质、表面自由能和表面张力；难点：表面现象的本质；10.2 弯曲液面的附加压力、弯曲液面的蒸汽压 （1 学时）（1）了解弯曲液面的附加压力、拉普拉斯公式；（2）了解弯曲液面的蒸汽压、Kelvin公式及其应用；（3）理解毛细现象；重点：弯曲液面的附加压力；难点：毛细现象；10.3 溶液的表面吸附、表面膜 （0.5 学时）（1）了解表面活性物质和非表面活性物质的区别，了解Gibbs吸附等温式；（2）了解表面压的概念，了解一些表面膜，如不溶性的单分子膜和生物双分子层膜；10.4 铺展和润湿 （0.5 学时）（1）掌握接触角的概念，理解铺展和润湿作用；重点：接触角的概念；难点：铺展和润湿作用；10.5 表面活性剂及其作用 （0.5 学时）（1）了解表面活性剂及其作用；10.6 固体表面的吸附 （1 学时）（1）了解吸附等温线和吸附等温式（2）理解物理吸附和化学吸附；