《物理化學(xué)》教學(xué)大綱

1、物理化學(xué)教學(xué)大綱課程編號(hào)：091208課程名稱：物理化學(xué)學(xué)時(shí)/學(xué)分：160/8先修課程：無(wú)機(jī)化學(xué)，有機(jī)化學(xué)，分析化學(xué)，高等數(shù)學(xué)，普通物理適用專業(yè)：化學(xué)專業(yè)開課系或教研室：化學(xué)與化工系物理化學(xué)教研室一、課程性質(zhì)與任務(wù)1課程性質(zhì)：物理化學(xué)是化學(xué)類（理科）專業(yè)和化工類（工科）的一門必修基礎(chǔ)理論課。該學(xué)科綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)科學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)方法來(lái)研究化學(xué)過(guò)程（包括化學(xué)變化、相變化和pVT 變化）中的平衡規(guī)律和速率規(guī)律，也為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。2課程任務(wù)：本課程的任務(wù)是介紹化學(xué)熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)、溶液與相平衡、電化學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、界面化學(xué)和膠體化學(xué)的基本原理、方法及其應(yīng)用。涵蓋從宏觀到微觀與性

2、質(zhì)的關(guān)系規(guī)律、化學(xué)過(guò)程機(jī)理及其控制的研究，它是化學(xué)以及分子層次上研究物質(zhì)變化的其他學(xué)科領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生在已學(xué)過(guò)一些先行課程的基礎(chǔ)上，運(yùn)用物理和數(shù)學(xué)的有關(guān)理論和方法，進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究物質(zhì)化學(xué)運(yùn)動(dòng)形式的普遍規(guī)律，掌握物理化學(xué)的基本理論內(nèi)容，了解基本應(yīng)用，熟悉科學(xué)研究規(guī)律，學(xué)會(huì)物理化學(xué)的科學(xué)思維方法，培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題、研究問(wèn)題、分析問(wèn)題的能力，培養(yǎng)他們獲取知識(shí)并用來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，增強(qiáng)他們?cè)诮虒W(xué)與科研中分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。為了培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力，講授基本內(nèi)容應(yīng)分清主次，在注意系統(tǒng)性的原則下，著重講解教材的重點(diǎn)與難點(diǎn)，不需面面俱到，要“授之以漁而不是授

3、之以魚”。習(xí)題課是重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，教師必須予以重視。二、課程教學(xué)基本要求1.  理解物理化學(xué)課程中的基本概念與基本原理，掌握其應(yīng)用。2.  掌握物理化學(xué)課程中的基本公式、適用條件及其應(yīng)用。3.  學(xué)習(xí)課程中研究問(wèn)題、解決問(wèn)題的一般科學(xué)方法以及三個(gè)重要分支的研究方法：熱力學(xué)方法、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)方法和動(dòng)力學(xué)方法。通過(guò)課堂講授、多媒體教學(xué)、習(xí)題課、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、考試等教學(xué)環(huán)節(jié)達(dá)到本課程的目的。三、課程教學(xué)內(nèi)容0. 緒論：物理化學(xué)的概念、發(fā)展簡(jiǎn)史、研究對(duì)象和內(nèi)容、研究方法、學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)要求。1. 熱力學(xué)第一定律：熱力學(xué)的基本概念、熱力學(xué)第一定律及其

4、在理想氣體中的應(yīng)用、功、熱與過(guò)程、可逆過(guò)程和各種過(guò)程的最大功、卡諾循環(huán)。通過(guò)本章的教學(xué)使學(xué)生初步了解熱力學(xué)的方法、建立熱力學(xué)能和焓是狀態(tài)函數(shù)的概念，并了解狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)、理解熱力學(xué)第一定律，掌握理想氣體在各種過(guò)程中DU、DH、Q與W的計(jì)算。2. 熱力學(xué)第二定律：自發(fā)過(guò)程的共同特點(diǎn)和熱力學(xué)第二定律的經(jīng)典表述、卡諾定理、熵的概念及有關(guān)計(jì)算、熱力學(xué)第三定律、自由能的定義及其改變量的計(jì)算、熱力學(xué)函數(shù)之間的關(guān)系、非平衡態(tài)熱力學(xué)。本章主要討論體系的過(guò)程方向與限度。熵與熵增加原理是本章的重點(diǎn)與難點(diǎn)。熵的統(tǒng)計(jì)意義能使學(xué)生初步理解熵與第二定律的微觀意義。熱力學(xué)第三定律為以后計(jì)算物質(zhì)的熵值與其他熱力學(xué)函數(shù)提供了根

5、據(jù)。3. 化學(xué)勢(shì)：偏摩爾量，化學(xué)勢(shì)，理想液態(tài)混合物，理想稀溶液，稀溶液的依數(shù)性，拉烏爾定律，亨利定律，逸度和逸度系數(shù)，活度和活度系數(shù)。通過(guò)本章的教學(xué)使學(xué)生掌握偏摩爾量和化學(xué)勢(shì)的定義及其在多組分系統(tǒng)中引入偏摩爾量和化學(xué)勢(shì)的意義；掌握理想氣體化學(xué)勢(shì)的表示式及其標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的含義，了解逸度的概念；掌握拉烏爾定律和亨利定律的用處；掌握理想液態(tài)混合物和理想稀溶液中各組分化學(xué)勢(shì)的表示法；會(huì)利用依數(shù)性公式進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算；了解相對(duì)活度的概念，知道如何描述溶劑的非理想程度?；瘜W(xué)勢(shì)的表示及標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇是本章的重點(diǎn)，活度的概念是本章的難點(diǎn)。4. 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)：統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的基本概念、波爾茲曼統(tǒng)計(jì)、熱力學(xué)定律的統(tǒng)計(jì)解釋、 配分函

6、數(shù)與熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系、分子配分函數(shù)的計(jì)算與應(yīng)用、體系熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)原理應(yīng)用示例。本章從最可幾分布引出配分函數(shù)的概念，得出配分函數(shù)與熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系。由配分函數(shù)的分離與計(jì)算可求得簡(jiǎn)單分子的熱力學(xué)函數(shù)與理想氣體簡(jiǎn)單反應(yīng)的平衡常數(shù)。使學(xué)生了解體系的熱力學(xué)宏觀性質(zhì)可以通過(guò)微觀性質(zhì)計(jì)算出來(lái)，掌握由配分函數(shù)的分離求算簡(jiǎn)單分子的熱力學(xué)函數(shù)的方法。5. 化學(xué)平衡：化學(xué)反應(yīng)的方向與限度、反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變化、標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵、平衡常數(shù)的各種表示方法、平衡常數(shù)的求算及其應(yīng)用、溫度對(duì)平衡常數(shù)的影響。通過(guò)本章的學(xué)習(xí)使學(xué)生理解反應(yīng)等溫方程式的意義。熟練掌握平衡常數(shù)與平衡組成的計(jì)算，以及理想氣體的Kp、Kx

7、、Kc的換算。理解反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的關(guān)系，學(xué)會(huì)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變的求算方法。本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)是各種平衡常數(shù)的表達(dá)式及它們之間的關(guān)系，平衡常數(shù)與平衡混合物組成的計(jì)算。6. 相平衡：相律，單組分系統(tǒng)的相圖，二組分理想液態(tài)混合物的氣-液平衡相圖，二組分真實(shí)液態(tài)混合物的氣-液平衡相圖，精餾原理，二組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)及完全不互溶系統(tǒng)的氣-液平衡相圖，二組分固態(tài)不互溶凝聚系統(tǒng)相圖，生成化合物的二組分凝聚系統(tǒng)相圖，二組分固態(tài)互溶系統(tǒng)相圖。通過(guò)本章的教學(xué)使學(xué)生掌握相律，能用相律來(lái)說(shuō)明相圖中區(qū)、線及點(diǎn)的意義，并能根據(jù)相圖來(lái)說(shuō)明體系在不同過(guò)程中所發(fā)生相變的情況。了解繪制相圖的常用方法

8、，能根據(jù)熱分析法繪制步冷曲線并得出相圖。本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)是有關(guān)相數(shù)、組分?jǐn)?shù)和自由度的求算，相圖的認(rèn)識(shí)及用于分離和提純的計(jì)算。相圖分析著重于二組分體系，對(duì)三組分體系只作一般介紹。7. 電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理及法拉第定律，離子的遷移和遷移數(shù)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率、離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律、電導(dǎo)的測(cè)定及應(yīng)用、電解質(zhì)的平均離子活度因子及德拜-休克爾極限公式。通過(guò)本章的教學(xué)使學(xué)生掌握離子平均活度、離子強(qiáng)度、摩爾電導(dǎo)率的定義及其計(jì)算，掌握離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用，掌握電導(dǎo)測(cè)定及其應(yīng)用，掌握極稀強(qiáng)電解質(zhì)溶液活度系數(shù)的計(jì)算方法。8. 可逆電極過(guò)程：可逆電極的類型和電極反應(yīng)、可逆電池符號(hào)及其書寫方法、電池電動(dòng)勢(shì)

9、的測(cè)定、電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理、濃差電池和液體接界電勢(shì)的計(jì)算、電動(dòng)勢(shì)測(cè)定的應(yīng)用、可逆電池?zé)崃W(xué)、電極和電池反應(yīng)的能斯特方程。通過(guò)本章的教學(xué)使學(xué)生理解產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的機(jī)理，能熟練、正確地寫出各類電極反應(yīng)及其由其組成的電池反應(yīng)，會(huì)應(yīng)用能斯特方程計(jì)算電動(dòng)勢(shì)、電極電勢(shì)、電化學(xué)熱力學(xué)函數(shù)變等，掌握電動(dòng)勢(shì)測(cè)定的應(yīng)用。9. 不可逆電極過(guò)程：電極的極化、超電勢(shì)和極化曲線、電解時(shí)的電極反應(yīng)、極譜分析、化學(xué)電源、金屬的電化學(xué)腐蝕和防腐。通過(guò)本章的教學(xué)使學(xué)生掌握極化、超電勢(shì)的概念；了解極化產(chǎn)生的原因；了解超電勢(shì)在電解等方面的應(yīng)用；了解極譜分析的原理；認(rèn)識(shí)常見的化學(xué)電源；了解金屬腐蝕的原因及金屬防腐的方法。本章重點(diǎn)和難點(diǎn)是了解

10、分解電壓、極化現(xiàn)象、超電勢(shì)和極譜分析原理。10. 化學(xué)動(dòng)力學(xué)：化學(xué)反應(yīng)的速率方程、具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)反應(yīng)的速率方程、反應(yīng)機(jī)理、反應(yīng)級(jí)數(shù)的測(cè)定方法、典型復(fù)合反應(yīng)、溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響、活化能、鏈反應(yīng)、碰撞理論、過(guò)渡狀態(tài)理論。通過(guò)本章的教學(xué)使學(xué)生掌握化學(xué)反應(yīng)速率、反應(yīng)速率常數(shù)及反應(yīng)級(jí)數(shù)的概念，掌握通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立速率方程的方法，掌握一級(jí)及二級(jí)反應(yīng)的速率方程及其應(yīng)用，理解對(duì)峙反應(yīng)、平行反應(yīng)和連串反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特征，掌握阿累尼烏斯公式及其應(yīng)用，理解經(jīng)典過(guò)渡態(tài)理論的基本思想、基本公式。11. 界面現(xiàn)象：界面張力，潤(rùn)濕現(xiàn)象，彎曲液面的附加壓力及其后果，固體表面的吸附，溶液表面的吸附，表面活性物質(zhì)。通過(guò)本章的教學(xué)使學(xué)生

11、理解表面張力和表面吉布斯函數(shù)的概念，理解彎曲液面的附加壓力概念和拉普拉斯公式，理解開爾文公式及其應(yīng)用。掌握朗格謬爾單分子層吸附模型和吸附等溫式，了解表面活性劑的基本性質(zhì)及其應(yīng)用。12. 膠體化學(xué)：膠體的基本特征、膠體的制備和凈化、膠體系統(tǒng)的光學(xué)性質(zhì)，動(dòng)力性質(zhì)，電學(xué)性質(zhì)，憎液溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)，膠體的穩(wěn)定性和聚沉作用。通過(guò)本章的教學(xué)使學(xué)生了解膠體的一些重要性質(zhì)如丁達(dá)爾效應(yīng)，布朗運(yùn)動(dòng)，沉降平衡，電泳和電滲，掌握膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)和擴(kuò)散雙電層的概念，理解電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的作用。四、學(xué)時(shí)分配表（共160課時(shí)）章序 課程內(nèi)容 課時(shí) 備注緒論物理化學(xué)的概念、研究對(duì)象和內(nèi)容、研究方法、學(xué)習(xí)方法2 第一章 熱力學(xué)第一定

12、律16 第二章 熱力學(xué)第二定律16 第三章 化學(xué)勢(shì)12 第四章 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)12 第五章 化學(xué)平衡10 第六章 相平衡16第七章電解質(zhì)溶液10第八章 可逆電極過(guò)程12 第九章 不可逆電極過(guò)程12 第十章 化學(xué)動(dòng)力學(xué)20 第十一章界 面 現(xiàn) 象12第十二章膠體化學(xué)10五、參考書 1、物理化學(xué)（上、下冊(cè)） 上海師范大學(xué)等五校合編出版社：高等教育出版社 1991年 第三版2、物理化學(xué)（上、下冊(cè)） 主編：傅獻(xiàn)彩出版社：高等教育出版社 1990年 第四版3、物理化學(xué)（上、下冊(cè)） 主編：天津大學(xué)物理化學(xué)教研室出版社：高等教育出版社 2001年 第四版4、物理化學(xué)簡(jiǎn)明教程 主編：印永嘉出版社：高等教育出版社 2007