物理化學教學大綱打印

1、物理化學教學大綱三）教學的重點、難點1. 重點：化學熱力學、化學動力學、電化學、統計熱力學。2. 難點：狀態(tài)函數間的關系及特定條件下的意義；如何用化學勢解決物理及化學變化；可逆電池的理解。（四）知識范圍及與相關課程的關系物理化學主要解決： 化學變化的方向和限度問題。 化學反應的速率和機理問題。為能夠定性解釋和通過定量計算解決上述問題，必須有一定的無機化學、有機化學、分析化學、高等數學、普通物理的基礎知識，通過本課程的學習可提高對前面知識的認識，從而提高分析問題和解決問題的能力。（五）教材及教學參考書的選用1、物理化學（上、下），傅獻彩、沈文霞、姚天揚（南京大學物理化學教研室），高等教育出版社,

2、1990。2、物理化學簡明教程，印永嘉、奚正楷（山東大學），李大珍（北京師范大學），高等教育出版社,1992。3、物理化學，韓德剛、高執(zhí)棣、高盤良，高等教育出版社，2001。4、物理化學電子教案，南京大學，高等教育出版社、高等教育電子音像出版社。5、物理化學概念辨析·解題方法，范崇正、杭瑚、蔣淮渭，中國科學技術大學出版社，2002。6、物理化學解題指導，孫德坤、沈文霞、姚天揚（南京大學化學化工學院），江蘇教育出版社，1997。二、課程內容緒論主要內容：1. 物理化學的內容、特點及學習方法。2. 物理化學的發(fā)展趨勢。3. 物理化學在國民經濟中的作用。學時：1第一章：熱力學第一定律教學目

3、的和要求：1. 明確熱力學中最基本的概念，如體系與環(huán)境、平衡狀態(tài)、過程與途徑、狀態(tài)函數、功和熱、內能、焓及標準生成熱等。2. 掌握各種過程的Q和W計算方法。3. 根據狀態(tài)函數的特點，掌握U 、H的計算方法及化學反應熱的計算。4. *了解氣體液化的原理。主要內容：1. 熱力學概論熱力學的內容、方法和特點。2. 熱力學的基本概念體系和環(huán)境、熱力學平衡態(tài)、狀態(tài)與狀態(tài)函數、強度性質與廣度性質、過程與途徑、熱量和功、可逆過程。3. 熱力學第一定律熱力學第一定律內能的概念、焓、熱容和能量均分原理、第一定律對理想氣體的應用、*第一定律對實際氣體的應用焦耳湯姆遜效應，實際氣體的H 和 U。4. 熱化學反應進度

4、的定義、熱化學反應方程式、等壓反應熱與等容反應熱、赫斯定律、生成熱、燃燒熱、*溶解熱與稀釋熱、*自鍵焓估計生成熱、反應熱與溫度的關系基爾霍夫定律。5. *熱力學第一定律的微觀說明內能、功、熱、熱容能量均分原理。學時：11主要教學環(huán)節(jié)的組織：課堂講授、習題、討論、答疑。思考題：1. 如何理解可逆過程？2. 為什么要定義狀態(tài)函數H？意義何在？第二章：熱力學第二定律教學目的和要求：1. 明確第二定律的意義。2. 明確如何用第二定律引出熵函數。3. 明確熵和吉布斯自由能變化的物理意義，如何在一定條件下利用它們來判斷變化的方向和進度。4. 掌握熱力學基本關系式和吉布斯亥姆霍茲公式的應用以及G、S的計算。

5、5. 掌握克拉貝龍方程及其應用。6. 掌握偏摩爾量及化學勢的概念。主要內容：1. 熱力學第二定律自發(fā)變化的特征、第二定律的克勞修斯和開爾文的說法。2. 熵熵的引出、熵增原理、變化方向的判斷、各種過程中熵變的計算。*熱力學第二定律的本質和熵的統計意義。3. 亥姆霍茲自由能和吉布斯自由能定義及變化方向的判斷。4. G的計算等溫物理過程變化中的G、化學變化中的G。5. 幾個熱力學函數之間的關系基本公式、特性函數、麥克斯韋關系式、吉布斯自由能與溫度的關系GibbsHelmholtz方程、吉布斯自由能與壓力的關系。6. 單組分體系的二相平衡熱力學對單組分體系的應用克拉貝龍方程、*外壓與蒸汽壓的關系。7.

6、 多組分體系中物質的偏摩爾量及化學勢偏摩爾量的定義、偏摩爾量的集合式，*吉布斯杜亥姆公式?；瘜W勢的定義、化學勢與溫度、壓力的關系、化學勢在相平衡中的應用。8. 熱力學第三定律規(guī)定熵。9. *不可逆過程熱力學簡介。學時：14主要教學環(huán)節(jié)的組織：課堂講授、習題、討論、答疑。思考題：1. 對熱力學第二定律如何理解？2. 一些變化過程中各狀態(tài)函數的改變值特點如何？第三章統計熱力學*教學目的和要求：1 理解統計熱力學的一些基本概念2 理解最可幾分布的實質3 掌握配分函數概念，能利用配分函數計算熱力學函數4 第三定律的統計意義主要內容：1 概念統計熱力學的研究方法和目的，微觀量的統計平均、定位體系和非定位

7、體系、獨立子和非獨立子、統計熱力學的基本假設和基本公式（等幾率原理和玻茲曼公式）。2 玻茲曼統計最概率分布，、值的推導。玻茲曼公式的討論簡并度和粒子等同性修正。摘取最大項法及其原理。*費米狄拉克統計和玻色愛因斯坦統計簡介。3 配分函數配分函數的定義、配分函數與熱力學函數的關系、分子配分函數的分離。4 各配分函數的求法及其對熱力學函數的貢獻原子核、電子、平動、轉動、振動配分函數的求法。平動配分函數與理想氣體的熱力學性質。*原子晶體熱容。分子的全配分函數。學時：4主要教學環(huán)節(jié)的組織：課堂講授、習題、討論、答疑、自學。思考題：1 波爾茲曼統計的基本假設如何？2 由統計熱力學計算結果與實際相差的原因何

8、在？第四章：溶液多組分體系在熱力學中應用教學目的和要求：1 明確氣體、純溶劑、稀溶液中各組分標準態(tài)的選擇，了解活度和逸度的意義及求法*。2 從化學勢推導出冰點下降、沸點升高、滲透壓及分配系數。3 *會用牛頓圖計算逸度系數4 *會用蒸汽壓數據計算活度主要內容：1 稀溶液中的兩個經驗定律拉烏爾定律、亨利定律。2 混合氣體中各組分的化學勢理想氣體的化學勢氣體的標準態(tài)。非理想氣體的化學勢逸度的概念。*逸度系數的求法。3 理想溶液和稀溶液理想溶液中各組分的化學勢、理想溶液的通性。稀溶液中各組分的化學勢溶劑和溶質的標準態(tài)選定，稀溶液的依數性。4 *理想溶液和稀溶液的微觀說明5 非理想溶液非理想溶液的化學勢

9、活度、*活度的測定、*滲透系數、*超額函數。6 *杜亥姆馬居耳公式。7 *分配定律溶質在互不相溶的兩相中的分配。學時：8主要教學環(huán)節(jié)的組織：課堂講授、習題、討論、答疑。思考題：1. 理想溶液和理想氣體的模型有何不同？2. 各組分化學勢的表示式如何？其物理意義是什么?第五章：相平衡教學目的和要求：1 明確相、組分數，自由度和相律的意義。2 明確物系點與相點及其關系。3 能用化學勢討論相平衡問題。4 能看懂不太復雜的相圖并能用相律進行分析。5 了解相圖的繪制及應用，能解決提純和萃取的一些實際問題。主要內容：1 多組分體系平衡的一般條件。2 基本概念相、組分、自由度、相律及其推導。3 單組分體系水的

10、相圖、*硫的相圖、*超臨界態(tài)萃取的應用簡介。4 二組分氣液體系的相圖及其應用蒸餾原理理想的完全互溶雙液系，杠桿規(guī)則，非理想的完全互溶雙液系，部分互溶雙液系，不互溶雙液系水蒸氣蒸餾原理。5 二組分固液體系的相圖及其應用熱分析法和溶解度法繪制具有低共熔點的相圖。形成化合物，完全互熔的固熔體，部分互熔的固熔體，*重結晶、*區(qū)域熔煉。6 *三組分體系的相圖及其應用等邊三角形坐標，部分互溶的三液體體系，二鹽水體系，鹽類的提純、萃取過程及應用實例。學時：8主要教學環(huán)節(jié)的組織：課堂講授、習題、討論、答疑。思考題：1. 相律的關系式如何？n的意義如何？2. 如何用相律分析相圖？第六章：化學平衡教學目的和要求：

11、1 能用化學勢導出平衡常數的熱力學表達式。2 能用化學反應等溫方程判斷化學反應的方向。3 能用標準生成吉布斯自由能求算平衡常數。4 掌握各種因素（溫度、壓力、惰性氣體）對平衡的影響。5 了解非電解質溶液反應的GQ 的意義及其計算。6 了解統計熱力學中學到的方法計算簡單的平衡常數。主要內容：1 化學反應的平衡條件和化學反應的親和勢。2 化學反應的平衡常數和化學反應的等溫方程式。氣相反應的平衡常數化學反應的等溫方程式，溶液中反應的平衡常數。3 平衡常數及其應用化學平衡常數的熱力學表達式及與經驗平衡常數的關系（包括氣體、復相體系）*平衡常數的測定及平衡轉化率的計算。4 平衡常數的計算標準生成吉布斯自

12、由能法。*配分函數和自由能函數。5 平衡常數與溫度的關系。6 外界條件對平衡的影響溫度的影響、壓力的影響、惰性氣體的影響。7 *同時平衡。8 *反應的耦合。9 *生物能力學簡介。學時：8主要教學環(huán)節(jié)的組織：課堂講授、習題、討論、答疑。思考題：1. 根據公式 rGm°=-RTKa , rGm°是否為平衡狀態(tài)下吉布斯自由能的變化值？2. 若選取不同的標準態(tài)，則µ0(T)值就不同,則rGm°、Ka也不同，計算出來的rGm值會改變嗎?第七章：電解質溶液教學目的和要求：1. 掌握離子在溶液中的導電行為。2. 明確離子遷移數的意義及常用的測定方法。3. 了解遷移數與

13、摩爾電導率，離子遷移率之間的關系。4. 弄清楚電解質的離子平均活度系數的意義及其計算方法。5. *了解強電解質溶液理論（主要是離子氛的概念）并會使用德拜休克爾極限公式。主要內容：1. 電解質溶液的導電電導、電導率，摩爾電導率。離子獨立移動定律和離子電導。*電導率的測定。2. 離子的電遷移和遷移數離子的電遷移現象，離子遷移率和遷移數，離子遷移數的測定。3. 強電解質理論簡介電解質的平均活度和平均活度系數。離子強度。*德拜休克爾理論及其發(fā)展。學時：7主要教學環(huán)節(jié)的組織：課堂講授、習題、討論、答疑。思考題：1. 在電解質溶液中，電導率與摩爾電導率與溶液濃度關系有何不同？為什么？而混合溶液呢？2. 遷

14、移數的定義如何？還可用哪些關系式表示？第八章：可逆電池的電動勢及其應用教學目的和要求：1 掌握電極電勢和電池電動勢有關計算。2 能根據電池寫出電極、電池反應，并會計算與電池電動勢有關的熱力學量。3 能根據簡單的化學反應設計電池。4 了解電動勢產生的機理及電動勢測定的一些應用。主要內容：1 可逆電池和可逆電極可逆電池的條件，可逆電極的類型，可逆電池的書寫方法，可逆電動勢的測定，可逆電池的熱力學。2 電極電勢和電池的電動勢電動勢產生的機理，標準氫電極和標準電極電勢。3 濃差電池和液體的接界電勢的計算公式。4 電動勢測定的應用求難溶鹽的活度積，測定離子平均活度系數r±，測定溶液pH值。*電

15、動勢pH值圖及其應用，離子選擇性電極，*生物電化學，*化學電池的應用。學時：11主要教學環(huán)節(jié)的組織：課堂講授、習題、討論、答疑。思考題：1. 研究可逆電池的意義如何？2. 了解可逆電動勢產生機理對電極電勢的認識有何意義？3. 電化學與熱力學聯系的主要橋梁是什么？如何用電動式法測定熱力學數據？第九章：電解及極化作用教學目的和要求：1 明確極化產生的原因，了解超電勢在電解中的作用2 能計算一些簡單的電解分離問題3 了解金屬腐蝕的原因及防腐的方法主要內容：1 分解電壓與極化作用2 電解時電極上的反應金屬的析出與氫的超電勢，塔菲爾公式，氫析出的反應機理，溶液中金屬離子的分離3 金屬電化學腐蝕與防腐電化

16、學腐蝕，防腐，鈍化*化學電池學時：6主要教學環(huán)節(jié)的組織：課堂講授、習題、討論、答疑。思考題：1. 什么是超電勢？它是怎樣產生的？如何對待該問題？2. 金屬防腐有哪些方法？這些防腐方法的原理有何不同？第十章：化學動力學（一） 教學目的和要求：1. 掌握反應速率的表示法，了解基元反應、反應級數和反應分子數等的概念。2. 了解簡單級數反應的速率公式的特點，能夠從實驗數據求反應級數和反應速率常數。3. 明確活化能的概念、求法以及它對反應速率的影響。4. 了解幾種復雜反應的動力學公式，對其中比較簡單的反應能根據穩(wěn)態(tài)近似法和平衡假設法導出反應速率方程。5. 了解由動力學方法討論反應歷程的方法。主要內容：1

17、. 化學動力學的任務和目的。2. 基本概念反應速率的表示方法，基元反應，反應分子數，反應級數。3. 反應速率和濃度的關系質量作用定律，速率常數，具有簡單級數（一級、二級、三級、零級）的反應及其特點。反應級數和反應速率常數的測定。4. 復雜反應對峙反應、平行反應、連續(xù)反應、鏈反應（包括穩(wěn)態(tài)近似法和平衡態(tài)假設法）。5. 反應速率與溫度的關系阿累尼烏斯經驗式，阿氏活化能的概念，活化能的求算與估算。活化能對反應速率影響。6. *擬定反應歷程的方法簡介。學時：12主要教學環(huán)節(jié)的組織：課堂講授、習題、討論、答疑。思考題：1 化學動力學的研究意義如何？化學動力學和化學熱力學的研究內容、方法有何不同？2 反應

18、速率是如何定義的？不同速率常數間的關系如何？受溫度的影響如何？第十一章：化學動力學（二）*教學目的和要求：1 了解碰撞理論、過渡態(tài)理論和單分子反應理論的基本內容。2 明確表觀活化能、閾能、勢壘能、活化焓變的物理意義及相互關系34 了解溶液中的反應溶劑對反應的影響5 了解快速反應常用的測試方法及弛豫時間 6 了解光化學反應的特點及量子產率的計算7 了解催化反應的特點和常見的催化反應類型。主要內容：1. 碰撞理論剛球碰撞模型，碰撞頻率，碰撞參數，碰撞截面，閾能c，反應閾能與實驗活化能的關系由碰撞理論計算反應速率的基本關系式，概率因子。2. 過渡態(tài)理論勢能面，由過渡態(tài)理論計算反應速率，阿氏活化能Ea

19、及Ec、Eb、Eo、rHm 、rSm的物理意義，它們之間的相互關系。3. *單分子反應理論林德曼單分子反應的碰撞理論，RRKM理論。4. *分子反應動態(tài)學簡介研究分子反應的實驗方法，分子碰撞與態(tài)態(tài)反應。5. 溶液中進行的反應溶劑對反應速率的影響，原鹽效應，擴散控制反應*。6. *快速反應的測試弛豫法，閃光光解。7. 光化學反應光化學定律，量子效率，光化學平衡和溫度對光化學反應的影響。8. 催化反應動力學催化劑與催化作用，*均相酸堿催化，*絡合催化，*酶催化反應，*自催化反應和化學振蕩,藥代動力學簡介*。學時：4主要教學環(huán)節(jié)的組織：課堂講授、習題、討論、答疑、自學。思考題：1 碰撞理論和過渡態(tài)理

20、論對化學動力學發(fā)展的意義如何?有哪些方面需要進一步研究？2 各類反應的特征如何?第十二章：界面現象教學目的和要求：1 掌握界面現象中的基本概念如：界面自由能，接觸角、潤濕、鋪展、吸附、表面活性等。2 掌握蘭繆爾單分子層吸附理論。了解BET多分子層吸附理論，能根據吸附公式計算固體表面積。3 掌握吉布斯吸附公式的應用及了解其推導過程。4 能用界面現象的一些知識解釋日常生活中碰到的界面現象。5 了解多相催化動力學的基本特點。6 了解表面活性劑的一些重要作用。主要內容：1 基本概念分散度和表面積，界面張力和界面吉布斯自由能。2 氣液界面彎曲表面下的附加壓力YoungLaplace公式。彎曲表面上的蒸汽壓力Kelvin公式。3 *液液界面溶液的表面張力與濃度的關系，吉布斯吸附公式，吸附層的結構，不溶性表面膜。4 *固液界面液體的鋪展，接觸角與潤濕作用，固體在