《物理化学》课程教学大纲

《物理化学》课程教学大纲课程代码：课程名称物理化学课程名称（英文）：PhysicalChemistry课程类型：专业基础必修课课程学时：56学时课程学分：3.5学分授课对象：材料化学、无机非金属材料、材料物理、应用物理、环境工程课程的前导课程：无机化学，分析化学一、课程简介《物理化学》是化学、应化、材料、化工、环境等专业的专业基础必修课。它是从物质的物理现象和化学现象的联系入手来探求化学变化基本规律的一门科学。它是培养相关专业人才的整体知识结构和能力结构的重要组成部分，同时也是后继材料化学等专业课程的基础，它对学生的专业学习起着承先启后的作用。本课程教学要求学生掌握化学热力学的基本理论和基本方法，掌握判断变化方向的各种判据及其应用，掌握化学动力学的基本理论及其应用，掌握反应机理的研究方法，熟悉物理化学基本原理在实际体系中的应用，使学生得到一般科学方法的训练和逻辑推理能力的培养，提高分析问题和解决问题的能力，具备初步运用物理化学方法解决实际问题的能力。二、教学基本内容和要求第一章气体的ＰＶＴ性质教学内容：理想气体状态方程；气体的液化及临界参数；对应状态原理与普遍化压缩因子图．本章重点、难点：低压混合气体的定律，临界状态，对应状态原理。课程教学要求：1．掌握：理想气体状态方程理想气体混合物气体的液化及临界参数2．了解：真实气体状态方程对应状态原理与普遍化压缩因子图第二章热力学第一定律教学内容：第一节热力学基本概念及术语第二节热力学第一定律第三节恒容热、恒压热及焓第四节摩尔热容第五节相变焓第六节标准摩尔反应焓第七节标准摩尔生成焓与标准摩尔燃烧焓第八节可逆绝热体积功的计算第九节焦耳－汤姆生效应本章重点、难点：1．各变化过程△U、△H、W、Q的计算及应用2．虚拟过程求算△U、△H。课程教学要求：1．理解系统与环境、状态、过程、状态函数与途径函数等基本概念，了解可逆过程的概念。2．掌握热力学第一定律文字表述和数学表达式。3．理解功、热、热力学能、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。4.掌握热力学第一定律在纯PVT变化、相变化及化学变化中的应用，掌握计算各种过程的功、热、热力学能变、焓变的方法。第三章热力学第二定律教学内容：第一节卡诺循环第二节过程可能性的共同判据第三节热力学第二定律第四节熵第五节熵变的计算第六节热力学第三定律第七节亥姆霍兹函数及吉布斯函数第八节热力学基本方程及麦克斯韦关系式第九节第二定律应用举例克拉佩龙方程本章重点、难点：热力学第二定律与熵判据、吉布斯自由能判据、亥姆霍兹自由能判据及应用各热力学公式的灵活运用，△S、△G、△A的计算及应用。课程教学要求：1．理解自发过程的共同特征－不可逆性、卡诺循环、卡诺定理；掌握热力学第二定律的文字表述和数学表达式。2．理解熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数定义；掌握熵增原理、熵判据、亥姆霍兹函数判据、吉布斯函数判据。3．掌握物质在PVT变化、相变化中熵、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。4．了解热力学第三定律，规定熵、标准熵，理解标准摩尔反应熵定义及计算。5．掌握热力学公式的适用条件。

6．掌握热力学基本方程和麦克斯韦关系式；理解推导热力学公式的演绎方法。7．理解克拉佩龙方程、克劳修斯――克拉佩龙方程，掌握其计算。第四章多组分系统热力学教学内容：第一节组成表示法第二节拉乌尔定律第三节亨利定律第四节偏摩尔量第五节化学势第六节理想液态混合物第七节理想稀溶液第八节稀溶液的依数性第九节逸度与逸度系数第十节活度及活度系数本章重点、难点：多组分系统的热力学特性，偏摩尔量及其应用化学势及其在多相平衡、化学平衡中的应用、气体及溶液的化学势及标准态课程教学要求：1．了解混合物与溶液的区别，会各种组成表示之间的换算。2．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。3．了解稀溶液的依数性，并理解其应用。4．理解偏摩尔量及化学势的概念。了解化学势判据的使用。5．了解理想气体、真实气体、理想液态混合物、理想稀溶液中各组分化学势的表达式。6．理解逸度的定义，了解逸度的计算。理解活度及活度系数的概念。了解真实理想液态混合物、真实溶液中各组分化学势的表达式。第五章化学平衡教学内容：第一节化学反应的吉布斯函数变化第二节等温方程及标准平衡常数第三节平衡常数测定及平衡组成计算第四节标准摩尔反应吉布斯函数的计算第五节温度对标准平衡常数的影响第六节影响理想气体反应平衡的其它因素第七节同时反应平衡组成的计算第八节真实气体反应的化学平衡本章重点、难点：化学反应等温方程及应用各因素对化学平衡的影响及计算课程教学要求：1．理解摩尔反应吉布斯函数、标准摩尔反应吉布斯函数、标准摩尔生成吉布斯函数定义及应用。2．掌握标准平衡常数的定义。理解等温方程和范特霍夫方程的推导及应用。3．掌握用热力学数据计算平衡常数及平衡组成的方法、判断在一定条件下化学反应可能进行的方向,会分析温度、压力、组成等因素对平衡的影响。4．了解真实气体化学平衡及溶液中的化学平衡。第六章相平衡教学内容：第一节相律第二节单组分系统相图第三节二组分理想液态混合物的气－液平衡相图第四节二组分真实液态混合物的气－液平衡相图第五节精馏原理第六节二组分液态部分互溶系统及完全不互溶系统的气－液平衡相图第七节二组分固态不互溶凝聚系统相图第八节生成化合物的二组分凝聚系统相图第九节二组分固态互溶系统相图本章重点、难点：相律及其应用单组分系统、二组分系统相图及应用。课程教学要求：1．理解相律的意义，掌握其应用。2．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。3．掌握用杠杆规则进行分析与计算。4．了解由实验数据绘制简单相图的方法。第七章电化学教学内容：第一节电解池、原电池和法拉弟定律离子的迁移数第三节电导率和摩尔电导率第四节离子独立运动定律、离子的摩尔电导率与离子的电迁移率第五节电导测定的应用第六节电解质离子的平均活度和平均活度系数第七节德拜－许克尔极限公式第八节可逆电池及韦斯顿标准电池第九节原电池热力学第十节原电池的基本方程能斯特方程第十一节电池电动势及标准电极电势的测定第十二节电极电势和电池电动势第十三节电极的种类及原电池的设计本章重点、难点：电解质溶液的电导及其应用可逆电池电动势及其应用课程教学要求：1.了解表征电解质溶液导电性质的物理量（电导、电导率、摩尔电导率、电迁移率，迁移数）。2．理解离子平均活度及平均活度系数定义并掌握其计算。了解离子强度的定义。3．了解德拜－休格尔极限公式计算离子平均活度系数的方法。4.理解可逆电池的概念，掌握能斯特方程应用。5．掌握电池电动势与热力学函数的关系及其计算。6．掌握常用电极符号、电极反应及其电极电势的计算,掌握电池电动势的计算及其应用。7．理解原电池的设计原理。第八章界面现象与分散系统教学内容：第一节界面张力第二节弯曲液面的附加压力及其后果弯曲液面的附加压力，饱和蒸汽压，拉普拉斯（Laplace）方程，开尔文(Kelvin)方程和毛细现象；亚稳状态和新相的生成（过饱和蒸气、过热液体、过冷液体、过饱和溶液。）第三节固体表面物理吸附与化学吸附，等温吸附，弗仑德利希经验式；兰格谬尔单分子层吸附理论.及兰格谬尔吸附等温式。第四节固液界面接触角，杨氏（Yong）方程，润湿与辅展。第五节溶液表面吉布斯吸附公式，表面活性物质。第六节分散系统的分类第七节溶胶的光学及力学性质Tyndall效应，Brown运动，扩散，沉降与沉降平衡。第八节溶胶的电性质电动现象，溶胶粒子带电的原因，溶胶粒子的双电层，溶胶粒子的结构。第九节溶胶的聚沉和絮凝外加电解质对溶胶聚沉的影响，溶胶的相互聚沉，大分子化合物对溶胶稳定性的影响。本章重点、难点：表面化学原理及其应用分散系统的性质及应用。课程教学要求：１.理解表面张力及表面吉布斯函数的概念；接触角、润湿、附加压力的概念及其与表面张力的关系；拉普拉斯公式及开尔文公式的应用；亚稳状态与新相生成的关系；物理吸附与化学吸附的含义和区别。2．了解兰格缪尔单分子层吸附理论，理解兰格缪尔吸附等温式；溶液界面的吸附及表面活性物质的作用与应用；吉布斯吸附公式的含义和应用。3．掌握胶体的基本特征与胶体的基本特征：光学性质、动力性质、电学性质（电泳现象、胶体带电的原因、扩散双电层理论与电位ξ电位）4．了解憎液溶胶的稳定原因与溶胶的聚沉。第九章化学动力学基础教学内容：第一节反应速度的定义及测定第二节化学反应的速率方程第三节速率方程的积分形式第四节动力学计算举例第五节速率方程的确定第六节温度对反应速度的影响第七节活化能第八节典型复合反应第九节复合反应速率的近似处理法本章重点、难点：简单级数反应的动力学公式及其应用反应级数的确定温度对反应速率的影响及应用。课程教学要求：１.理解化学反应速率、基元反应及反应分子数的概念。2．理解反应速率常数以及反应级数的概念。3．掌握通过实验确立速率方程的方法。4．掌握一级、简单二级反应的速率方程及其应用。5．了解典型复杂反应的特征。简单了解处理对行反应、平行反应和连串反应的动力学方法。6.理解定态近似法、平衡态近似法及速率决定步骤等处理复杂反应的近似方法。三、教学方法与手段尽量采用多媒体课堂教学。根据教学内容要求制作课件，合理组织图形、图像、动画、影像等媒体元素，利用课件的直观性、形象性、趣味性、交互性的特点，学习教材的难点、疑点、苦涩抽象的知识点。四、各教学环节学时分配章节（或内容）讲课作业量第一章气体的ＰＶＴ性质2学时２题第二章热力学第一定律8学时８～１２题第三章热力学第二定律8学时８～１２题第四章多组分系统热力学6学时６题第五章化学平衡6学时６～８题第六章相平衡7学时６～８题第七章电化学6学时６～７题第八章界面现象与分散系统8学时６～７题