物理化学课程教学大纲.doc

物理化学 课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；课程名称: 物理化学（PhysicalChemistry） 所属专业： 材料化学课程类别： 专业课课程性质： 专业课（必选）学 分： 3学分（54学时）（二）课程简介、目标与任务、先修课与后续相关课程；课程简介：物理化学又称理论化学，是从研究化学现象和物理现象之间的相互联系入手，从而找出化学运动中最具普遍性的基本规律的一门学科。共包括4部分内容：第1部分，热力学。内容包括：热力学第一定律、热力学第二定律、化学势、化学平衡、相平衡。第2部分，电化学。内容包括：电解质溶液、可逆电池电动势、不可逆电池过程。第3部分，表面现象与分散系统。内容包括：表面现象、分散系统。第4部分，化学动力学。内容包括：化学动力学基本原理、复合反应动力学。目标与任务：使学生掌握物理化学基本概念及计算方法，同时还应得到一般科学方法的训练和逻辑思维能力的培养。这种训练和培养应贯穿在课堂教学的整个过程中，使学生体会和掌握怎样由实验结果出发进行归纳和演绎，或由假设和模型上升为理论，并结合具体条件用理论解决实际问题的方法。先修课与后续相关课程：先修课：高等数学（微分、积分）、大学普通物理、无机化学、有机化学、分析化 学 后续相关课程：无。（三）教材与主要参考书。教材：物理化学简明教程，第四版，印永嘉等编，高等教育出版社出版.2007参考书目：1 付献彩主编，物理化学上、下册. 第五版.高等教育出版社出版.20062 胡英主编,物理化学上、中、下册. 第一版，北京：高等教育出版社出版.20013 宋世谟主编，物理化学上、下册，第四版.北京：高等教育出版社出版.20014 物理化学简明教程例题与习题，第二版，印永嘉等编，高等教育出版社出版二、课程内容与安排绪论 讲授，1学时。第一章 热力学第一定律1.1 热力学的研究对象1.2 几个基本概念1.3 能量守恒1.4 体积功1.5 定容及定压下的热1.6 理想气体的热力学能和焓1.7 热容1.8 理想气体的绝热过程1.9 实际气体的节流膨胀1.10 化学反应的热效应1.11生成焓及燃烧焓1.12反应焓与温度的关系（一）教学方法与学时分配讲授，8学时。（二）内容及基本要求主要内容：热力学第一定律、体积功的计算、热容、热力学第一定律对理想气体的应用、焓、标准摩尔反应焓。【重点掌握】：热力学第一定律、体积功的计算、焓。【掌握】：热力学第一定律文字表述和数学表达式，热力学第一定律在简单状态变化PVT、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。【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，可逆过程的概念。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。【难点】：各变化过程U、H、W、Q的计算及应用。第二章 热力学第二定律2.1自发过程的共同特征2.2 热力学第二定律的经典表述2.3卡诺循环与卡诺定理2.4 熵的概念2.5 熵变的计算及其应用2.6 熵的物理意义及规定熵的计算2.7 亥姆霍兹函数与吉布斯函数2.8 热力学函数的一些重要关系式2.9 G的计算（一）教学方法与学时分配讲授，7学时。（二）内容及基本要求主要内容：热力学第二定律、熵变计算、热力学第三定律、亥姆霍兹函数与吉布斯函数判据，热力学基本方程和麦克斯韦关系式。【重点掌握】：热力学第二定律、亥姆霍兹函数与吉布斯函数判据、热力学基本方程。【掌握】热力学第二定律的文字表述和数学表达式；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；主要热力学公式的推导和适用条件；热力学基本方程和麦克斯韦关系式。【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；自发过程、卡诺循环、卡诺定理；理解推导热力学公式的演绎方法。【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。【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。 第三章 化学势3.1偏摩尔量3.2化学势3.3气体物质的化学势3.4理想液态混合物中物质的化学势3.5理想稀溶液中物质的化学势3.6不挥发性溶质理想稀溶液的依数性3.7 非理想多组分系统中物质的化学势（一）教学方法与学时分配讲授，6学时。（二）内容及基本要求主要内容：偏摩尔量与化学势、理想液态混合物、理想稀溶液、拉乌尔定律与享利定律、逸度与活度、非理想溶液中物质的化学势。【重点掌握】：化学势、拉乌尔定律与享利定律及有关计算。【理解】偏摩尔量及化学势的概念；理想液态混合物的定义及性质；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；逸度的定义。【了解】稀溶液的依数性，并理解其应用；化学势判据的使用；逸度的计算；活度及活度系数的概念。真实溶液中各组分化学势的表达式。【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。 第四章 化学平衡4.1 化学反应的方向和限度4.2 反应的标准吉布斯函数变化4.3 平衡常数的各种表示方法4.4 平衡常数的实验测定4.5 温度对平衡常数的影响4.6其他因素对化学平衡的影响（一）教学方法与学时分配讲授，4学时。（二）内容及基本要求主要内容：化学反应的方向和限度、理想气体反应的平衡常数、有纯态凝聚相参加的理想气体反应、标准摩尔反应吉布斯函数rGmq， rGmq= - RTlnKq， 标准摩尔生成吉布斯函数fGmq、rGmq的计算、温度对标准平衡常数的影响、吉布斯一亥姆霍兹方程，不同温度下平衡常数的求算、其它因素(浓度、压力、惰性组分)对平衡的影响。【重点掌握】rGmq= - RTlnKq、理想气体反应的平衡常数、rGmq的计算、温度对标准平衡常数的影响、不同温度下平衡常数的求算。【掌握】标准平衡常数的定义；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。【理解】范特霍夫等温方程的推导及应用；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。【难点】化学反应定温方程、定压方程及应用；各因素对化学平衡的影响及计算。 第五章 多相平衡5.1 相律5.2 克劳修斯-克拉佩龙方程5.3 水的相图5.4 完全互溶的双液系统5.5部分互溶的双液系统5.6完全不互溶的双液系统5.7简单低共熔混合物的固-液系统5.8有化合物生成的固-液系统5.9有固熔体生成的固-液系统（一）教学方法与学时分配讲授，6学时。（二）内容及基本要求主要内容：相律、单组分系统相平衡、两组分液态完全互溶系统的气-液平衡、两组分液态部分互溶系统气-液平衡、部分互溶系统的温度-溶解度图、部分互溶系统的气-液平衡相图(T-X图)、两组分固态不互溶凝聚系统相图、生成化合物(稳定、不稳定)的凝聚系统相图、两组分固态互溶(完全互溶、部分互溶)系统的相图、热分析法绘制步冷曲线、杠杆规则。【重点掌握】：相律的应用、两组分液态完全互溶系统的气-液平衡、部分互溶系统的气-液平衡相图(T-X图)、两组分系统的液一固平衡。【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；用杠杆规则进行分析与计算。【理解】相律的意义、推导。【了解】由实验数据绘制简单相图的方法。【难点】相律及其应用；单组分系统、二组分系统的相图及应用。第七章 电化学7.1 离子的迁移7.2电解质溶液的电导7.3电导测定的应用示例7.4强电解质的活度和活度系数7.6可逆电池7.7可逆电池热力学7.8电极电势7.9由电极电势计算电池电动势7.10电极电势及电池电动势的应用7.11电极的极化7.12电解时的电极反应7.13金属的腐蚀与防护（一）教学方法与学时分配讲授，10学时。（二）内容及基本要求主要内容：电解质溶液导电机理及导电能力、电解质的平均活度和平均活度系数、原电池的电动势、可逆电极与可逆电池、原电池热力学、电极电势、浓差电池、电池设计、极化作用。【重点掌握】：电解质溶液的电导及其应用；电池电动势与热力学函数的关系及其计算。【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。【理解】离子平均活度及平均活度系数定义及其计算；可逆电池的概念；能斯特方程的推导及其应用；原电池的设计原理。【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）；离子强度的定义；极化作用和超电势的概念。【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；不可逆电极过程及应用。 第八章 表面现象与分散系统8.1 表面吉布斯函数与表面张力8.2 纯液体的表面现象8.3 气体在固体表面上的吸附8.4 溶液的表面吸附8.5 表面活性剂及其应用8.6分散系统的分类8.7 溶胶的光学及力学性质8.8溶胶的电性质8.9溶胶的聚沉和絮凝8.10溶胶的制备与净化（一）教学方法与学时分配讲授，6学时。（二）内容及基本要求主要内容：表面吉布斯函数与表面张力、弯曲液面的附加压力，固体表面上的吸附作用、液体表面吸附作用、分散物系的基本性质与分类、胶体的光学性质、胶体的动力性质、胶体的电学性质、憎液溶胶的稳定和聚沉。【重点掌握】：拉普拉斯公式及开尔文公式的应用。【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；物理吸附与化学吸附的含义和区别；溶胶的光学性质、动力性质和电学性质。胶团的结构和胶体稳定性与聚沉作用。【了解】朗格缪尔单分子层吸附理论，朗格缪尔吸附等温式。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，分散体系的分类及胶体的定义。【难点】：表面化学原理及其应用；分散系统的性质及应用。 第九章 化学动力学基本原理9.1 引言9.2反应速率和速率方程9.3简单级数反应的动力学规律9.4反应级数的测定9.5温度对反应速率的影响（一）教学方法与学时分配讲授，3学时。（二）内容及基本要求主要内容：化学反应的速率，化学反应的速率方程（微分式），速率方程的积分式，速率方程的确定，温度对反应速率的影响。【重点掌握】：简单级数反应的动力学公式及其应用【掌握】温度对反应速率的影响及应用；通过实验确立速率方程的方法；阿仑尼乌斯方程的应用。【理解】化学反应速率、基元反应及反应分子数的概念；反应速率常数以及反应级数的概念；阿仑尼乌斯方程的意义，活化能及指前因子的意义。【了解】基元反应速率理论的基本思想。【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。 第十章 复合反应动力学10.1 典型复合反应动力学10.2复合反应近似处理方法10.3链反应（一）教学方法与学时分配讲授，3学时。（二）内容及基本要求主要内容：复杂反应、链反应【重点掌握】：复合反应的动力学及应用。【理解】稳态近似法、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。【了解】典型复杂反应的特征，处理对峙反应、平行反应和连串反应的动力学方法，链反应动力学的特点。【难点】：反应机理的确定。制定人：丁勇 审定人：柳明珠 周蕊批准人：梁永明日 期：2012.2.20 9