葛华才物理化学48学时各章总教案.doc

课 程 教 案 首 页
教案完成时间：2007 年8 月
课程名称
物理化学
授课年级及专业
材料工程本科2006级
教 研 室
化学学院物理化学教研室
教师姓名
葛华才
职称
教授
使用教材
《物理化学》立体化教材，高等教育出版社
使用课件
教材配套
总教学学时
48
教学内容
授 课 章 节 标 题
教材起始页码
教学特点
教学学时
绪论与气体

复习、介绍
2
热力学第一定律

基础
8
热力学第二定律

基础
8
多组分系统热力学

基础
4
化学平衡

基础
4
相平衡

基础
6
电化学

应用
6
界面现象

应用
4
化学动力学

基础
4
胶体化学

介绍
2
教学要求
物理化学正常教学学时需要64～96学时，国内少数高校亦有采用54学时，但我们学校设置为48学时，属于最少学时设置。考虑到化学热力学(热力学三大定律、多组分系统热力学、相平衡和化学平衡)和化学动力学是物理化学的基础内容，电化学、界面现象和胶体化学是物理化学的重要应用内容，量子力学和统计热力学是高一层次的内容，物质结构和光谱学另设课程教学。根据教育部制定的教学基本要求，少学时课程主要讲授物理化学的基础内容，兼顾大化工及材料类学科的要求，电化学、界面和胶体化学的部分内容亦列为教学要求部分。由于教学学时有限，教学重点和要点是基础内容，应用基础内容可选部分作为课堂讲授，部分自学。
教学方法
采用多媒体教学方式，以教师课堂讲授为主，辅以提问、讨论及网上辅助教学等多种方式，部分内容学生课后自学或网上辅助学习(网站：或学校教学在线)。讲授时，重要公式和结论写在黑板上，要求学生做笔记至少记录这些内容，以方便复习。
参考资料
1. 霍瑞贞. 物理化学学习与解题指导. 广州：华南理工大学出版社，2000
2. 李文斌. 物理化学解题指南. 天津：天津大学出版社，2002
3. 沈文霞. 物理化学核心教程. 北京：科学出版社，2004
4. A G Whittaker 等. Instant Notes: Physical Chemistry. 北京:科学出版社. 2001
教研室审阅意见：

______________（教研室主任签名）
年 月 日
《绪论与气体》教 案 首 页
教案完成时间：2007 年8 月
课程名称
物理化学
授课年级及专业
材料工程本科2006级
教 研 室
化学学院物理化学教研室
教师姓名
葛华才
职称
教授
教学内容
授 课 题 目
（章、节）
绪论与气体
教 材 名 称
《物理化学》立体化教材，高等教育出版社
教材起止页码

计划教学学时
2
教学要求
掌 握 内 容

物理量、数值与单位
物理化学实验注意事项与作图问题(补充内容)
理想气体的性质: 状态方程，模型，分压，分体积

理 解 内 容

实际气体的液化与临界现象
分子间的相互作用力

了 解 内 容
物理化学的研究内容和方法
物理化学的起源、发展与应用
课程的学习问题
实际气体的状态方程
教学要点
重 点
作图规范，实验规范，理想气体状态方程和混合性质
难 点
理想气体的混合性质（分压、分体积）
教学进程

绪论(含补充内容：实验与作图) (0.8学时)
理想气体状态方程与混合性质 (0.5学时)
实际气体的液化与临界现象 (0.4学时)
实际气体的状态方程 (0.2学时)
分子间的相互作用力 (0.1学时)

35min
23min
18min
9min
5min

注意问题
本章内容较简单，主要内容可由学生课后自学，讲授主要是介绍。
课后作业
(括号为选做题)
理想气体性质【1－4】：2
教学后记
作图不符合规范：不用坐标纸，缺图名、坐标轴名，坐标轴起始范围不合理。
分压、分体积概念及相应的使用条件不太清楚。

《热力学第一定律》教 案 首 页
教案完成时间：2007 年8 月
课程名称
物理化学
授课年级及专业
材料工程本科2006级
教 研 室
化学学院物理化学教研室
教师姓名
葛华才
职称
教授
教学内容
授 课 题 目
（章、节）
热力学第一定律
教 材 名 称
《物理化学》立体化教材，高等教育出版社
教材起止页码

计划教学学时
8
教学要求
掌 握 内 容
1. 物质的单纯pVT变化、相变化和化学变化过程中计算Q、W、DU、DH的原理和方法。
2. 基希霍夫(Kirrchhoff)公式，计算不同温度时的反应焓和相变焓。
3. 化学反应恒压热与恒容热的关系及计算。
4. 绝热可逆过程和不可逆过程的相关计算。
理 解 内 容
1. 热力学基本概念：系统与环境，过程与途径，平衡态，状态函数，可逆过程，功，热，热容，热力学能，焓，标准态，相变焓，反应焓，标准燃烧焓，标准生成焓
2. 热力学第一定律的叙述及其数学表达式
了 解 内 容
赫斯定理，焦耳实验，节流膨胀等
教学要点
重 点
各种过程Q、W、DU、DH的计算原理和方法
难 点
各种典型过程Q、W、DU、DH的计算，可逆过程的特点。
热力学基本式的使用条件。
教学进程
1. 热力学基本概念(1.25学时)
2. 热力学第一定律(1.5学时)
3. 单纯pVT变化的过程热(1.25学时)
4. 可逆过程与理想气体绝热可逆过程(1学时)
5. 相变焓(1学时)
6. 反应焓(1.75学时)
7. 节流膨胀-实际气体的U和H(0.25学时)

注意问题
本章内容是物理化学的基础内容，应适当详细讲授。为增加学生兴趣，可增加介绍物理化学家如焦耳的生平业绩和热力学第一定律的实际应用内容(如制冷剂、热泵等)。
课后作业
(括号为选做题)
体积功与热计算[5-6]：5 热容【8】8
Q, W, DU, DH【7,9-13】：11，12
绝热过程【14-17】： 14，17
相变焓计算【1819】：19
反应焓【2024】：21，22，23

节流过程【25-25】：(25)
教学后记
学生容易混淆热力学基本式的使用条件，绝热可逆与不可逆过程的差别。
作业不代入数值进行计算，直接抄书本答案。

《热力学第二定律》教 案 首 页
教案完成时间：2007 年8 月
课程名称
物理化学
授课年级及专业
材料工程本科2006级
教 研 室
化学学院物理化学教研室
教师姓名
葛华才
职称
教授
教学内容
授 课 题 目
（章、节）
热力学第二定律
教 材 名 称
《物理化学》立体化教材，高等教育出版社
教材起止页码

计划教学学时
8
教学要求
掌 握 内 容
熵增原理。理想气体单纯pVT变化、相变化和化学变化过程中系统熵变和环境熵变的计算方法，用总熵变判断过程方向。DG、DA的计算方法及各种平衡和方向的判据。克拉佩龙方程和克拉佩龙-克劳修斯方程的应用和计算
理 解 内 容
热力学第二定律的叙述和数学表达式。亥姆霍兹和吉布斯函数以及标准生成吉布斯函数等概念。热力学公式的适用条件。
了 解 内 容
卡诺循环和卡诺定理。热力学第三定律。热力学基本方程和麦克斯韦关系。
教学要点
重 点
DS和DG的计算及各种平衡和方向的判据
难 点
DS和DG的计算及热力学公式的适用条件
教学进程
1. 热力学第二定律(0.5学时)
2. 卡诺定理(0.5学时)
3. 熵(1.5学时)
4. 熵变的计算(1.5学时)
5. 热力学第三定律(0.5学时)
6. 亥姆霍兹函数和吉布斯函数(1学时)
7. 热力学基本方程及麦克斯韦关系(0.5学时)
8. DA及DG的计算(1.5学时)
9. 热力学第二定律应用示例(0.5学时)
克拉佩龙方程和克劳修斯-克拉佩龙方程的推导及应用

注意问题
本章是物理化学的基础内容，应适当详细讲解。由于讲授学时不够，卡诺定理的引出和麦克斯韦关系及推导重要热力学公式的演绎方法不作要求。
课后作业
(括号为选做题)
热机效率【填空题2 】： 混合熵变【1－8】： 1, 5, 8
相变过程【9－16】：9, 13, 15 反应过程DA, DG【17－19】 ：17，18
麦克斯韦关系【20－21】： (21) 克氏，克-克方程【22－24】：22，23
教学后记
学生不易判别一个过程是否可逆？对公式的使用条件不容易掌握。多步骤过程不画框图求解。
《多组分系统热力学》教 案 首 页
教案完成时间：2007 年8 月
课程名称
物理化学
授课年级及专业
材料工程本科2006级
教 研 室
化学学院物理化学教研室
教师姓名
葛华才
职称
教授
教学内容
授 课 题 目
（章、节）
多组分系统热力学
教 材 名 称
《物理化学》立体化教材，高等教育出版社
教材起止页码

计划教学学时
4
教学要求
掌 握 内 容
Raoult定律和Henry定律及其应用。各类理想系统(气体，混合物，稀溶液)各组分化学势的表达式。理想稀溶液的依数性
理 解 内 容
偏摩尔量和化学势的概念。理想液态混合物的性质
了 解 内 容
各类实际系统各组分化学势的表达式及逸度、逸度因子、活度、活度因子等概念
教学要点
重 点
理想系统的化学势。理想稀溶液的依数性
难 点
偏摩尔量和化学势的概念及其应用
教学进程
0. 引言 (0.3学时)
1. 拉乌尔定律和亨利定律(0.5学时)
2. 偏摩尔量(0.8学时)
定义。广延量与偏摩尔量的关系。摩尔量与偏摩尔量的关系
3. 化学势与多组分系统的热力学基本方程(0.4学时)
化学势的定义。多组分系统的热力学基本方程。化学势判据
4. 气体物质的化学势(0.3学时)
5. 理想液态混合物各组分的化学势（0.4学时）
理想液态混合物的定义，任一组分的化学势。混合性质
6. 理想稀溶液各组分的化学势（0.3学时）
7. 理想稀溶液的依数性（0.7学时）
蒸气压降低。凝固点降低。沸点升高。渗透压与反渗透
8. 真实液态混合物和真实溶液各组分的化学势(0.2学时)

注意问题
本章完整教学至少需6学时。4学时教学方案侧重理想系统(气体，混合物，稀溶液)的性质和一些基本概念的定义和应用。公式推导不作要求。
课后作业
(括号为选做题)
拉乌尔和亨利定律【1-2】：1，2 偏摩尔量【3-5】：5
理想液态混合物【6,9-10】：6，10 沸点升高【7-7】：7
凝固点下降【8-8】：8 蒸气压下降【】:
渗透压【11－13】：12 化学势【14】
教学后记
学生容易混淆偏摩尔量与化学势概念。不易掌握各类系统组分化学势的差异。
本章内容较多，学生不易掌握。
《化学平衡》教 案 首 页
教案完成时间：2007 年8 月
课程名称
物理化学
授课年级及专业
材料工程本科2006级
教 研 室
化学学院物理化学教研室
教师姓名
葛华才
职称
教授
教学内容
授 课 题 目
（章、节）
化学平衡
教 材 名 称
《物理化学》立体化教材，高等教育出版社
教材起止页码

计划教学学时
4
教学要求
掌 握 内 容
利用热力学数据计算标准平衡常数。用恒温方程判断化学反应的方向和限度的方法。平衡组成的计算。恒压方程计算不同温度下的标准平衡常数。
理 解 内 容
标准平衡常数的定义。平衡常数的测定。温度对标准平衡常数的影响。分解温度的概念与计算。
了 解 内 容
恒温方程的推导。恒压方程的推导。压力和惰性气体对化学平衡组成的影响。同时平衡。
教学要点
重 点
反应的恒温和恒压方程及其应用
难 点
温度对标准平衡常数的影响
教学进程
1. 化学反应的平衡条件(0.25学时)
2. 标准平衡常数K$和DrGm$ 的关系(1.25学时)
K$的定义，不同反应系统K$的表示形式。DrGm$的计算
3. 平衡常数测定及平衡组成计算(0.5学时)
4. 化学反应的恒温方程(0.3学时)
5. 化学反应的恒压方程—温度对化学平衡的影响(1.4学时)
吉布斯—亥姆霍兹方程。化学反应的恒压方程及应用
6. 影响化学平衡的其他因素(0.3学时)
压力的影响。惰性气体的影响。其它影响因素。
7. 同时反应平衡组成的计算(0学时)

注意问题
本章内容是热力学的重要应用，应适当详细讲解和举例。同时反应平衡内容安排自学。
课后作业
(括号为选做题)
K$和DG关系【1－9】：2，5
反应方向性【10－12】：12

K$与T的关系【13－15】：13, 14 平衡组成计算【16－20】：16, 19

平衡的其它因素【21】：21
同时平衡【22】：22
离子反应计算【】：
教学后记
本章内容相对简单，学生容易理解。但不会直接使用吉布斯—亥姆霍兹方程计算反应的DrGm$。

《相平衡》教 案 首 页
教案完成时间：2007 年8 月
课程名称
物理化学
授课年级及专业
材料工程本科2006级
教 研 室
化学学院物理化学教研室
教师姓名
葛华才
职称
教授
教学内容
授 课 题 目
（章、节）
相平衡
教 材 名 称
《物理化学》立体化教材，高等教育出版社
教材起止页码

计划教学学时
6
教学要求
掌 握 内 容
单组分系统相图的特点和应用。二组分系统气－液平衡(温度－组成图，压力－组成图)的特点。二组分液态部分互溶及完全不互溶系统的气－液平衡相图。二组分系统固－液平衡相图，包括生成稳定，不稳定化合物及固态部分互溶的相图。
理 解 内 容
相律的推导和定义
了 解 内 容
杠杆规则。精馏。水蒸气蒸馏。
教学要点
重 点
典型单组分和二组分各类相图特点及其应用
难 点
二组分系统相图的绘制与分析
教学进程
1. 相律(1.2学时)
相数，组分数，自由度数。相律及其推导。相律应用
2. 单组分系统相图(0.8学时)
水的相图。典型相图(二氧化碳)和稍复杂的相图(硫和碳)
3. 二组分系统液相完全互溶的气液平衡相图(1.4学时)
相律分析与相图特点。理想液态混合物的蒸气压－组成图和沸点－组成图。一般和最大正、负偏差系统的蒸气压－组成和沸点－组成图
4. 二组分液态部分互溶及不互溶系统的气液平衡相图(1.1学时)
5. 二组分系统的液固平衡相图(1.5学时)
相图实验测定方法，固态完全不互溶、部分互溶和完全互溶系统的典型相图。形成稳定化合物和不稳定化合物系统的典型相图。二组分系统相图的特点与分析

注意问题
本章完整教学需9学时。6学时方案对杠杆规则、精馏原理、三组分系统相图不作教学要求(自学了解内容)，二组分系统固液系统典型相图略讲，侧重形成稳定和不稳定化合物系统的相图。要求会分析相图和应用，绘制相图为次要内容。
课后作业
(括号为选做题)
相律应用【1-2】：1
单组分相图【3-5】：3, 4
双组分：气液相图: 压力-组成关系【6】： 温度-组成【7-8】：7
液相部分互溶【9－9】:9 液相不互溶【10-10】：10
液固相图： 画相图【11-13】：11，13 分析相图【14-17】：15，16
三组分相图【18-18】：(18)
教学后记
学生容易混淆相数和组分数概念。不容易掌握二组分系统各类典型系统的相图特征及其分析方法，需专门讲解分析方法。

《化学动力学》教 案 首 页
教案完成时间：2007 年8 月
课程名称
物理化学
授课年级及专业
材料工程本科2006级
教 研 室
化学学院物理化学教研室
教师姓名
葛华才
职称
教授
教学内容
授 课 题 目
（章、节）
化学动力学
教 材 名 称
《物理化学》立体化教材，高等教育出版社
教材起止页码
下册195～223
计划教学学时
4
教学要求
掌 握 内 容
零级、一级和二级反应的速率方程的积分式及其应用。通过实验建立速率方程的方法。Arrhennius方程及其应用。
理 解 内 容
化学反应速率定义及测定方法。反应速率常数及反应级数的概念。基元反应及反应分子数的概念。活化能及指前因子的定义和物理意义。
了 解 内 容
活化能的Arrhennius模型
教学要点
重 点
速率方程积分式的确定。Arrhennius方程及其应用。
难 点
反应级数的确定方法。Arrhennius方程的应用。
教学进程
1.动力学的基本概念（0.8 学时）
化学反应速率。反应机理与基元反应。
基元反应的质量作用定律。反应速率方程与反应级数
2.简单级数的反应速率方程（1.2 学时）
零级反应。一级反应。二级反应。n级反应
3.确定反应级数的方法（1.2 学时）
积分法。微分法。半衰期法。隔离法
4.温度对反应速率的影响（0.8 学时）
反应速率随温度变化的一般规律
阿累尼乌斯方程。活化能的理论解释
5. 化学动力学的热点领域*（结合教学过程介绍，0 学时）

注意问题
本章完整教学需11学时。4学时方案只需完成教学要求的(1)~(5)的内容，8学时方案增加*号的内容。
课后作业
(括号为选做题)

各级反应规律【1－7】：1，6 .
求级数方法【8－11】： 8，10，11
活化能(k~T)【12－18】：12, 15, 17

教学后记
使用微分法求级数的方法比较费时间，学生不愿意使用。

《电化学》教 案 首 页
教案完成时间：2007 年8 月
课程名称
物理化学
授课年级及专业
材料工程本科2006级
教 研 室
化学学院物理化学教研室
教师姓名
葛华才
职称
教授
教学内容
授 课 题 目
（章、节）
电化学
教 材 名 称
《物理化学》立体化教材，高等教育出版社
教材起止页码
下册1～52
计划教学学时
6
教学要求
掌 握 内 容
Nernst方程及其计算。原电池的图示和电动势的计算方法。各种类型电极的特征。
理 解 内 容
表征电解质溶液导电能力的物理量(电导率，摩尔电导率)及其测定的应用。电解质活度和离子平均活度因子的概念。可逆电池。原电池电动势与热力学函数的关系。
了 解 内 容
电解质溶液的导电机理和法拉第定律。离子独立运动定律。电极极化的原因和超电势的概念。
教学要点
重 点
电解质溶液电导及其应用。电池电动势的计算
难 点
电池电动势的计算
教学进程
1. 电化学基本概念（1学时）
导体的分类，原电池与电解池，法拉第定律。离子迁移数。
2. 电解质溶液的电导及其应用（1.25学时）
3. 电解质溶液的热力学性质(0.2学时)
4. 可逆电池与电池电动势（1学时）
5. 原电池热力学（1学时）
6. 电极电势与电极的种类（1.25学时）
电池电动势与电极电势，标准电极电势，电池电动势计算
7. 电池设计原理与应用*(简单介绍，0.1学时)
8. 电极极化与电解(简单介绍，0.2学时)

注意问题
本章教学需10学时。6学时教学方案侧重电解质溶液的电学性质、电池反应写法及相关的热力学、电化学性质的计算，迁移数、电解质溶液理论、设计电池和电极过程不作为教学要求的内容。可适当介绍离子液体，新型电池等内容。
课后作业
(括号为选做题)
法拉第定律【1－2】：1 迁移数【3】：3 电导与摩尔电导率【4－4】：4
电导测定的应用：解离度【5－7】：7 离子强度与德拜-许克尔公式【8－8】：8
原电池的热力学【9－12】：10 不同电池及应用【13－20】：13，16，17，20
设计电池及应用【21－23】：22 分解电解与极化【24-25】：(24)
教学后记
本章内容很多，讲授学时少，教学较分散，学生跟上进度有一定困难。但部分内容学生可自学，难度亦不大。

《界面现象》教 案 首 页
教案完成时间：2007 年8 月
课程名称
物理化学
授课年级及专业
材料工程本科2006级
教 研 室
化学学院物理化学教研室
教师姓名
葛华才
职称
教授
教学内容
授 课 题 目
（章、节）
界面现象
教 材 名 称
《物理化学》立体化教材，高等教育出版社
教材起止页码

计划教学学时
4
教学要求
掌 握 内 容
Langmuir吸附、单分子层吸附模型和吸附等温式。
理 解 内 容
表面张力和表面Gibbs函数的概念。弯曲界面的附加压力概念和Laplace方程。物理吸附与化学吸附的含义和区别。Gibbs吸附等温式。
了 解 内 容
铺展和铺展系数。润湿、接触角和Young方程。溶液界面的吸附及表面活性物质的概念及其主要作用。Kelvin公式及其应用。
教学要点
重 点
固、液界面的吸附及其吸附等温式
难 点
界面现象的解释
教学进程
1.界面张力与高度分散系统的热力学（0.8 学时）
表面吉布斯函数与界面张力，界面张力的影响因素。
含表面的热力学基本方程
2. 润湿现象与表面膜（0.6 学时）
润湿现象与润湿的分类。润湿角与杨氏方程。润湿的应用
3. 弯曲液面的性质与亚稳态现象（1 学时）
弯曲液面的附加压力。毛细管现象。弯曲液面的饱和蒸气压
4. 溶液表面（0.8 学时）
溶液表面的吸附现象与表面超量。吉布斯吸附等温方程
表面活性剂及其应用。
5. 固体表面（0.8 学时）
物理吸附与化学吸附。吸附量与吸附等温线。
单分子吸附层理论—兰格缪尔吸附等温式

注意问题
本章完整教学需6～7学时。4学时教学方案主要了解界面现象和吸附现象相关的概念及一些基本计算和应用，不讲授公式推导。
课后作业
(括号为选做题)
表面吉布斯函数变【1】：1 附加压力【2】：2 毛细管现象【3－5】：4，5
开尔文公式【6－9】：6，8 吉布斯公式【10－11】：11
杨氏方程【12－12】：12 液膜*【13－13】：13
弗罗因德利希吸附【14】： 兰格谬尔吸附【15－16】：15
教学后记
本章内容比较实用。结合实际讲解会引起学生的兴趣，但时间要控制合适。学生理解开尔文公式进行亚稳现象的解释有一定困难。
《胶体化学》教 案 首 页
教案完成时间：2007 年2 月
课程名称
物理化学
授课年级及专业
材料工程本科2005级
教 研 室
化学学院物理化学教研室
教师姓名
葛华才
职称
教授
教学内容
授 课 题 目
（章、节）
胶体化学
教 材 名 称
《物理化学》立体化教材，高等教育出版社
教材起止页码
下册300～320
计划教学学时
2
教学要求
掌 握 内 容
胶团的结构、扩散双电层概念和憎液溶胶的聚沉。
理 解 内 容

了 解 内 容
胶体的特点和制备方法。胶体的光学性质(Tyndall效应及其应用)、动力性质(Brown运动，沉降平衡)，电学性质(电泳、电渗、流动电势、沉降电势)。
教学要点
重 点
胶体的性质，胶团结构的写法，胶体的稳定性比较
难 点
胶团结构和稳定性
教学进程
1. 胶体化学及纳米材料概述（0.25学时）
胶体化学概述。胶体与纳米科学的异同点。
胶体的制备。胶体与纳米科学的关系。
2. 溶胶的光学和动力性质（0.5学时）
溶胶的光学性质。溶胶的动力性质
3. 溶胶的电学性质（1 学时）
溶胶的电学性质。扩散双电层理论。憎液溶胶的胶团结构
流动电势
4. 溶胶的稳定性与聚沉（0.25学时）
溶胶的稳定性。电解质对溶胶的聚沉作用
高分子化合物对溶胶的作用

注意问题
本章内容完整教学需5学时。2学时教学方案侧重胶体系统性质(光、动力、电)的了解和胶团结构的写法，不要求计算。
课后作业
(括号为选做题)
电泳【8】：8
胶团结构【9－11】：9，10
教学后记
学生没有理解胶团结构的写法及胶团聚沉能力规律。
中学已讲胶体的丁达尔效应，教学时可简单讲其应用(超显微镜和浊度计原理)

第 11 页