《物理化学A》教学大纲

《物理化学A》教学大纲一、课程基本信息课程名称物理化学A课程编码013英文名称PhysicalChemistryA课程类别学科基础课学分数5.5开课学期4总学时及其分配总学时讲课实验上机其它机动88880000适用专业非金属材料工程二、课程目的和任务《物理化学》课程是高等工业学校非金属材料工程专业的一门必修技术基础理论课，属于主干课程。学生在已学得的数学、物理、化学的基本知识和实验技能的基础上，通过学习本课程，掌握化学变化的基本规律。学生可通过理解体会怎样从实验结果出发进行归纳、总结出模型，导出相应的定律与关系式；并结合具体条件，应用规律解决实际问题的学科特点，得到一般科学方法的训练和逻辑思维能力的培养。通过本门课程的学习，学生应对物理化学有较系统的理解，在解决实际问题中，能合理运用所学到的物理化学知识和技能。1、对本门课程中重要的基本概念和基本原理能了解其来源、含义和使用范围。2、物理化学公式的推导和应用，应注意所引进的条件和实际情况，并估计其可能产生误差的来源。3、在实验技能训练方面，要求学生对常用的物理量能正确测量，对常用的物理化学仪器能正确使用，并根据实验误差的要求，对仪器的合理选择和配套有所理解。4、物理化学问题的计算，必须方法正确，步骤简明，结果准确。三、本课程与其它课程的关系其先修理论课程为《高等数学》，《大学物理》，《无机化学》。本课程重点培养学生分析和解决物理化学方面问题的能力，并为以后进一步学习《化工原理》、《硅酸盐物理化学》、《硅酸盐工业热工基础》等专业课程奠定基础。四、教学内容、重点、教学进度、学时分配（一）绪论、气体（6学时）1、主要内容介绍物理化学学科的形成和发展；介绍本课程的任务和内容；突出阐明本课程的特点与学习方法。理想气体状态方程，分压定律、分体积定律；理想气体模型、平均摩尔质量，通用气体常数R；实际气体的PVT行为，范德华方程；真实气体的液化，临界状态和临界参数；对应状态原理，压缩因子，双参数普遍化压缩因子图。2、重点理想气体状态方程的熟练应用；实际气体方程的特点，临界状态和临界参数的启发性意义；对应状态原理及压缩因子图对解决工程问题的现实意义。3、教学要求掌握应用分压定律、分体积定律和理想气体状态方程；会使用范德华方程并理解范德华解决实际气体对理想气体方程偏差的方式；理解饱和、压缩因子等概念，了解临界状态和临界参数的意义。（二）热力学第一定律(10学时)1、主要内容物系与环境，体系性质，热力学过程，状态和状态函数，平衡状态，热力学标准态；热，功，热力学能、热力学第一定律，焦尔实验,理想气体的内能、焓；恒压热容ＣP，恒容热容CV，、恒压热与恒容热的计算，相变焓（△H），相变焓与温度的关系，溶解焓，稀释焓，化学反应焓差，标准摩尔生成焓，标准摩尔燃烧焓；基尔霍夫公式；可逆过程，理想气体可逆体积功的计算；节流膨胀，焦-汤实验，（μJ－T）。2、重点可逆过程的特点；热力学第一定律及计算热、功；热力学能、焓差的计算3、教学要求掌握热力学能、焓差与体积功的计算；理解物系与环境，性质，过程，状态和状态函数，平衡状态，热力学标准态，基尔霍夫公式，相变焓（△H），相变焓与温度的关系；了解溶解焓、稀释焓。（三）热力学第二定律(8学时)1、主要内容自发过程，卡诺循环与卡诺定理；热力学第二定律的表述；熵、克劳修斯不等式，熵增原理，熵差的计算，单纯PVT变化、相变、混合过程、环境的熵差计算；热力学第三定律，规定熵与标准熵、化学反应熵差；亥姆霍兹函数，吉布斯函数、△GT,P、△AT,V的计算；热力学基本方程、麦克斯韦关系式及其它关系式的推导；克拉佩龙(Clapeyron)方程，克劳修斯－克拉佩龙（Clausius-Clapeyron）方程。2、重点熵差的计算，熵判据，亥姆霍兹函数、吉布斯函数判据；克拉佩龙方程与克－克方程。3、教学要求掌握各种过程熵差的计算，亥姆霍兹函数，吉布斯函数判据与应用；掌握克拉佩龙方程、克劳修斯－克拉佩龙方程的应用；理解热力学第二定律，克劳修斯不等式，熵增原理；明确热力学基本方程、麦克斯韦关系式及其它关系式；了解自发过程，卡诺循环与卡诺定理及其启发性意义，克劳修斯不等式，亥姆霍兹函数、吉布斯函数的推导。（四）多组份系统热力学(6学时)1、主要内容偏摩尔量，化学势，理想气体化学势与压强的关系，化学势判据；组成表示法；拉乌尔定律，亨利定律；理想液态混合物的热力学性质，理想液态混合物、理想稀溶液的化学势，稀溶液的依数性；逸度与逸度系数、活度与活度系数的定义，吉.杜方程。2、重点拉乌尔定律；亨利定律；稀溶液的依数性；理想液态混合物的热力学性质。3、教学要求掌握拉乌尔定律，亨利定律，理想液态混合物的性质；理解稀溶液的依数性，偏摩尔量，化学势；了解逸度与逸度系数，活度与活度系数。（五）化学平衡(6学时)1、主要内容反应进度（ξ），化学反应的吉布斯函数变化，化学反应的平衡条件，化学反应的等温方程及应用，标准平衡常数定义；标准摩尔生成吉布斯函数△fGm°及△rGm°的计算，标准平衡常数及其计算，平衡常数的测定及平衡组成的计算；温度对标准平衡常数的影响—等压方程式及其应用；平衡常数的其它表示，其它因素对理想气体反应平衡的影响，同时反应平衡组成的计算；真实气体反应的化学平衡，混合物及溶液中的化学平衡。2、重点化学反应的等温方程及应用；化学反应等压方程式及其应用。3、教学要求掌握化学反应的等温方程、化学反应等压方程及其应用；理解反应进度（ξ），标准摩尔反应吉布斯函数，各种因素对平衡的影响；了解同时反应平衡组成的计算，真实气体反应的化学平衡与混合物及溶液平衡常数的表示。（六）相平衡(10学时)1、主要内容相律推导，相律及其应用；单组份物系（水）的相图；二组份理想液态混合物的气—液平衡相图，杠杆定律，二组份真实液态混合物的气—液平衡相图，恒沸混合物，精馏原理，二组份固态不互溶凝聚物系相图，相图的识别；热分析法（步冷曲线）和溶解度法绘制相图；二组份液态部分互溶及完全不互溶系统平衡相图；生成稳定和不稳定化合物的二组份凝聚物系相图；二组份固态互溶物系相图；三组份物系相图：一对液体部分互溶的液—液平衡相图。2、重点相律及其应用；各类典型相图的绘制与识别；3、教学要求掌握相律的应用；掌握绘制、分析识别相图；理解热分析法（步冷曲线）和溶解度法绘制相图；了解精馏原理、三组份物系相图（一对液体部分互溶的液—液平衡相图）。（七）电化学(10学时)1、主要内容电导，电导率，摩尔电导率，迁移数，离子独立运动定律，离子的电迁移率（离子淌度），希托夫法测定离子迁移数；离子氛模型，离子强度、德拜.尤格尔极限公式，离子平均活度与活度系数；原电池热力学、可逆电池及电池电动势；能斯特方程、标准电极电势，电极电势和电池电动势，原电池电动势的计算及其应用；电极的种类；分解电压，极化作用，超电势，浓差超电势，活化超电势，电解时的电极反应。2、重点电导，电导率，摩尔电导率，迁移数；原电池热力学；能斯特方程，电极的种类与电极电势。3、教学要求掌握离子强度、原电池电动势的计算；掌握原电池热力学，电导、电导率、摩尔电导率；理解离子的迁移数，电极的种类及其标准电极电势的特点；了解离子的平均活度及活度系数、极化与超电势。（八）统计热力学初步(8学时)1、主要内容统计热力学基本概念和基本假设，玻尔兹曼分布公式；配分函数；热力学函数（U、Cv、S、A、G）与配分函数的关系；理想气体的标准摩尔焓函数，理想气体的标准摩尔吉布斯自由能函数，理想气体的化学平衡常数。2、重点玻尔兹曼分布公式；配分函数及其计算。3、教学要求掌握玻尔兹曼分布公式与配分函数；理解热力学函数（U、Cv、S、A、G）与配分函数的关系；了解理想气体的标准摩尔焓函数、标准摩尔吉布斯自由能函数、化学平衡常数。（九）界面现象(6学时)1、主要内容表面张力，表面吉布斯函数，弯曲液面对热力学性质的影响，拉普拉斯公式；介稳状态与新相的形成、开尔文公式；接触角和Young方程，润湿现象，铺展和铺展系数；固体表面的吸附作用，兰格缪尔（Langmuir）单分子层吸附理论与吸附方程；溶液界面的吸附作用，吉布斯吸附等温式，表面活性物质简介。2、重点表面张力，润湿现象，铺展和铺展系数，接触角和Young氏方程；开尔文公式；兰格缪尔（Langmuir）单分子层吸附理论与吸附方程。3、教学要求掌握拉普拉斯公式、接触角和Young方程；掌握开尔文公式；理解兰格缪尔（Langmuir）单分子层吸附理论与吸附方程；理解表面张力，附加压力，润湿现象；了解表面活性物质。（十）化学动力学(14学时)1、主要内容化学反应速率的定义和测定，化学反应速率的微分方程和速率常数；基元反应，反应级数，反应分子数，反应机理；一、二级反应的速率方程及其应用、半衰期；温度对反应速率的影响，阿累尼乌斯方程；典型的复合反应(对行、平行、连串反应)的动力学特征与处理方法，复合反应速率的近似处理法；反应级数测定法，活化能与指前因子的物理意义及其对反应速率的影响，链反应，直链反应，支链反应与爆炸的关系；气体反应的简单碰撞理论，碰撞理论与阿累尼乌斯方程的比较，过渡状态理论，势能面与反应途径，分子反应力学，多相反应，溶液中的反应；光化学反应的特征；催化反应的通性，均相催化反应，多相催化反应。2、重点一、二级反应的速率方程及其应用；阿累尼乌斯方程；复合反应速率的近似处理法，光化反应，催化作用。3、教学要求掌握一、二级反应的速率方程及其相关计算，掌握半衰期计算，阿累尼乌斯方程应用；理解典型的复合反应(对行、平行、连串反应)的动力学特征与处理方法；理解碰撞理论，过渡状态理论；了解光化学反应、催化作用。（十一）胶体化学(4学时)1、主要内容分散物系分类，胶体的制备方法；胶体的重要性质：Tyndall效应、布朗（Brown）运动、沉降平衡、电泳、电渗；胶团的结构和扩散双电层概念，电解质对溶胶的稳定性作用；乳状液的类型及稳定性；憎液溶胶的DLVO理论。2、重点胶体的各种重要性质；电解质对溶胶的稳定性作用。3、教学要求掌握胶团的结构，影响稳定性的因素，胶团稳定与聚沉的有关判断；理解胶体的分类和有关性质；了解扩散双电层概念。五、实践教学内容要求本课程