《物理化學(xué)》課程教學(xué)大綱

物理化學(xué)課程教學(xué)大綱PhysicalChemistry學(xué)時數(shù)：96其中：實驗學(xué)時：課外學(xué)時：學(xué)分?jǐn)?shù)：6適用專業(yè)：材料化學(xué)化學(xué)一、課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)《物理化學(xué)》是一門化學(xué)和材料化學(xué)專業(yè)學(xué)生必修的學(xué)科基礎(chǔ)課程，即四大化學(xué)基礎(chǔ)課程之一的理論課。本課程采用英漢雙語教學(xué)。通過課程的各個教學(xué)環(huán)節(jié)逐步培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力和邏輯推理能力，并注意培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和用所學(xué)理論解決簡單應(yīng)用問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生具有比較熟練的運算能力和綜合運用所學(xué)知識去分析問題和解決問題的能力。二．課程教學(xué)的基本要求（一）熱力學(xué)第一定律1、了解熱力學(xué)的一些基本概念，如體系、環(huán)境、狀態(tài)、功、熱量、變化過程等；2、了解熱力學(xué)第一定律和內(nèi)能的概念，掌握功與熱正負(fù)號的取號慣例；理解準(zhǔn)靜態(tài)過程和可逆過程的意義； 3、掌握狀態(tài)函數(shù)的特性，U和H都是狀態(tài)函數(shù)； 4、掌握熱力學(xué)第一定律計算理想氣體在等溫、等壓、絕熱等過程中的△U、△H、Q及W； 5、掌握生成焓、燃燒焓來計算化學(xué)反應(yīng)熱。掌握使用赫斯定律和基爾霍夫定律； 6、理解卡諾循環(huán)的意義和以及理想氣體在幾種過程中熱、功的計算。（二）熱力學(xué)第二定律1、了解熱力學(xué)第二定律的意義，了解自發(fā)過程的共同特征；2、理解克勞修斯不等式的重要性。掌握熱力學(xué)函數(shù)U、H、S、F、G的定義，理解其物理意義；3、理解△G在特殊條件下的物理意義，如何利用它來判別變化的方向和平衡條件；4、掌握一些簡單過程中△S、△H和△G的計算，以及如何利用范霍夫等溫式來判別化學(xué)變化的方向；5、能運用吉布斯-亥姆霍茲公式和克勞修斯-克拉貝龍方程計算；6、了解熵的統(tǒng)計意義；7、了解熱力學(xué)第三定律的內(nèi)容，了解規(guī)定熵的意義、計算及應(yīng)用。（三）統(tǒng)計熱力學(xué)1、了解最概然分布，了解為什么可以用最概然分布的微觀狀態(tài)數(shù)代替整個體系的微觀狀態(tài)數(shù)；2、掌握配分函數(shù)及它的物理意義；3、掌握定位體系與非定位體系的熱力學(xué)函數(shù)的差別；4、理解平動、轉(zhuǎn)動、振動對熱力學(xué)函數(shù)的貢獻(xiàn)；（四）溶液1、了解理想溶液濃度的各種表示法及其相互關(guān)系；2、掌握偏摩爾量和化學(xué)勢兩個概念的重要意義；3、了解理想溶液的定義和通性；4、掌握拉烏爾定律和亨利定律兩者的區(qū)別與聯(lián)系；5、了解逸度和活度的概念；6、掌握溶液中各組分化學(xué)勢的表達(dá)方式；了解化學(xué)勢標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的物理意義；7、了解理想溶液、稀溶液和實際溶液三者的區(qū)別；8、掌握稀溶液依數(shù)性公式及其計算，理解分配定律。（五）相平衡1、掌握相、組分?jǐn)?shù)和自由度的定義及意義；2、理解相律的推導(dǎo)過程及其在相圖中的應(yīng)用；3、掌握單組分體系的相圖;掌握杠桿規(guī)則在相圖中的應(yīng)用；4、掌握分析雙液系的p-x和T-x圖；了解蒸餾和精餾的基本原理；5、掌握簡單低共熔物相圖，根據(jù)步冷曲線能繪出簡單的相圖；6、了解二組分固-液相圖的繪制及其應(yīng)用；7、了解三組分體系相圖的基本知識。（六）化學(xué)平衡1、掌握化學(xué)反應(yīng)等溫式的使用；2、了解均相和多相反應(yīng)的平衡常數(shù)表示式有什么不同；3、理解的意義，如何由估計反應(yīng)的可能性；4、掌握、Kp、Kx和Kc間的關(guān)系；5、了解平衡常數(shù)與溫度、壓力的關(guān)系和惰性氣體對平衡組成的影響，并掌握其計算方法；6、掌握用標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)函數(shù)的表值計算平衡常數(shù)；7、了解同時平衡、反應(yīng)耦合的處理方法。（七）電化學(xué)1、了解遷移數(shù)的意義；2、理解電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率的意義及它們與溶液濃度的關(guān)系；3、掌握離子獨立移動定律及電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用；4、理解遷移數(shù)與摩爾電導(dǎo)率、離子遷移率之間的關(guān)系；5、了解電解質(zhì)的離子平均活度系數(shù)的意義及其計算方法；6、了解強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論和離子氛概念，了解德拜-休克爾極限公式的使用；7、掌握電動勢與的關(guān)系，掌握電極電勢的一套符號慣例；8、了解標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表的應(yīng)用；9、對所給的電池，要求掌握正確地寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)，并能計算其電動勢；10、能根據(jù)簡單的化學(xué)反應(yīng)來設(shè)計電池；11、理解溫度對電動勢的影響及了解和的計算；12、了解電動勢產(chǎn)生的機(jī)理及電動測定法的一些應(yīng)用；13、了解分解電壓的意義；14、理解產(chǎn)生極化作用的原因，了解超電勢在電解中應(yīng)用；15、了解金屬腐蝕的原因和各種防腐的方法；16、了解化學(xué)電源的類型及應(yīng)用。（八）化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)1、掌握等容反應(yīng)速率的表示法及基元反應(yīng)、反應(yīng)級數(shù)等等基本概念；2、掌握零級、一級、二級反應(yīng)對速率公式的各種特征，了解三級反應(yīng)；3、掌握對峙反應(yīng)、平行反應(yīng)、連串反應(yīng)三種復(fù)雜反應(yīng)的特點，并能寫出其反應(yīng)速率與濃度關(guān)系的微分式；4、掌握溫度、活化能對反應(yīng)速率的影響和阿侖尼烏斯經(jīng)驗式中、A、k等物理量的含意；5、掌握鏈反應(yīng)的特點，會應(yīng)用穩(wěn)態(tài)近似、平衡假設(shè)等近似處理的方法；6、了解化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的碰撞、過渡態(tài)和單分子反應(yīng)理論，了解一些簡單基元反應(yīng)的速率常數(shù)的計算；了解分子反應(yīng)動力學(xué)的常用實驗方法；了解溶液中反應(yīng)的特點和溶劑對反應(yīng)的影響；8、了解催化反應(yīng)的特點和常見催化反應(yīng)的類型。（九）界面現(xiàn)象1、掌握表面吉布斯自由能、表面張力的概念，了解表面張力與溫度的關(guān)系；2、了解彎曲表面的附加壓力產(chǎn)生的原因及與曲率半徑的關(guān)系，學(xué)會使用楊-拉普拉斯公式；3、了解彎曲表面上的蒸氣壓與平面相比有何不同，理解Kelvin公式的使用；4、了解吉布斯吸附等溫式的表示形式；5、理解什么叫表面活性物質(zhì)，掌握表面活性劑的分類及它的應(yīng)用，了解臨界膠束濃度CMC；6、了解液-液、液-固界面的鋪展與潤濕情況，理解氣-固表面的吸附本質(zhì)及吸附等溫線的主要類型；了解物理吸附和化學(xué)吸附及其兩者的區(qū)別；了解Langmuir和BET公式；（十）膠體分散體系和大分子1、掌握膠體分散體系的基本特征；2、掌握膠體分散體系的動力學(xué)性質(zhì)，了解膠體分散體系的光學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)等;3、了解膠體在穩(wěn)定性方面的特點及電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響；4、了解乳狀液的種類、乳化劑的作用以及在工業(yè)和日常生活中的應(yīng)用；5、掌握大分子溶液與溶膠的異同點；了解什么是唐南平衡；6、理解聚合物相對分子質(zhì)量的種類及其測定方法。三課程的教學(xué)內(nèi)容、重點和難點第一章熱力學(xué)第一定律一、熱力學(xué)概論二、熱力學(xué)第一定律三、準(zhǔn)靜態(tài)過程與可逆過程四、焓五、熱容六、熱力學(xué)第一定律對理想氣體的應(yīng)用七、實際氣體八、熱化學(xué)九、赫斯定律十、幾種熱效應(yīng) 十一、基爾霍夫定律重點：熱力學(xué)第一定律熱容生成熱燃燒熱難點：可逆過程狀態(tài)函數(shù)焓基爾霍夫定律第二章熱力學(xué)第二定律一、自發(fā)變化的共同特征—不可逆性二、熱力學(xué)第二定律三、卡諾定理四、熵的概念五、克勞修斯不等式與熵增加原理六、熵變的計算七、熱力學(xué)第二定律的本質(zhì)和熵的統(tǒng)計意義八、亥姆霍茲自由能和吉布斯自由能九、變化的方向和平衡條件十、ΔG的計算示例十一、幾個熱力學(xué)函數(shù)間的關(guān)系十二、單組分體系的兩相平衡—熱力學(xué)對單組分十三、熱力學(xué)第三定律與規(guī)定熵重點：熱力學(xué)第二定律熵變的計算ΔG的計算難點：熵的概念克勞修斯不等式亥姆霍茲自由能和吉布斯自由能第三章統(tǒng)計熱力學(xué)一、概論二、玻茲曼統(tǒng)計三、配分函數(shù)四、各配分函數(shù)的求法及其對熱力學(xué)函數(shù)的貢獻(xiàn)五、分子的全配分函數(shù)重點：玻茲曼統(tǒng)計配分函數(shù)難點：配分函數(shù)與熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系第四章溶液一、引言二、溶液組成的表示法 三、多組分體系中物質(zhì)的偏摩爾量和化學(xué)勢四、稀溶液中的兩個經(jīng)驗定律五、混合氣體中各組分的化學(xué)勢六、理想溶液的定義、通性及各組分的化學(xué)勢七、稀溶液中各組分的化學(xué)勢八、稀溶液的依數(shù)性九、吉布斯–杜亥姆公式和杜亥姆–馬居耳公式十、非理想溶液十一、分配定律—溶質(zhì)在兩互不相溶液相中的分配重點：拉烏爾定律亨利定律稀溶液的依數(shù)性、難點：偏摩爾量化學(xué)勢理想溶液第五章相平衡一、引言二、多相體系平衡的一般條件三、相律四、單組分體系的相圖六、二組分體系的相及其應(yīng)用七、三組分體系的相圖及其應(yīng)用重點：單組分體系相圖 二組分體系相圖及其應(yīng)用最低共熔點混合物難點：相律杠桿規(guī)則第六章化學(xué)平衡一、化學(xué)反應(yīng)的平衡條件和化學(xué)反應(yīng)的親和勢二、化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)和等溫方程式三、平衡常數(shù)的表示式四、復(fù)相化學(xué)平衡五、平衡常數(shù)的測定和平衡轉(zhuǎn)化率的計算六、標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能七、用配分函數(shù)計算和反應(yīng)的平衡常數(shù)八、溫度、壓力及惰性氣體結(jié)化學(xué)平衡的影響九、同時平衡重點：化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)和等溫方程式溫度、壓力及惰性氣體對化學(xué)平衡的影響難點：標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能第七章電化學(xué)一、電化學(xué)的基本概念和法拉第定律二、離子的電遷移數(shù)三、電導(dǎo)四、強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論簡介五、可逆電池和可逆電極 六、電動勢的測定七、可逆電池的書寫方法及電動勢的取號八、可逆電池的熱力學(xué)九、電動勢產(chǎn)生的機(jī)理十、電極電勢和電池的電動勢十一、濃差電池和液體接界電勢的計算公式十二、電動勢測定的應(yīng)用 十三、分解電壓十四、極化作用十五、電解時電極上的反應(yīng)十六、金屬的電化學(xué)腐蝕、防腐與金屬的鈍化十七、化學(xué)電源重點：法拉第定律電導(dǎo)電導(dǎo)測定應(yīng)用可逆電池和可逆電極電池的電動勢及其測定的應(yīng)用分解電壓電解時電極上的反應(yīng) 難點：離子電遷移數(shù)電極電勢極化作用第八章化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)一、化學(xué)動力學(xué)的任務(wù)和目的二、化學(xué)反應(yīng)速率表示法三、化學(xué)反應(yīng)的速率方程四、具有簡單級數(shù)的反應(yīng)五、幾種典型的復(fù)雜反應(yīng)六、溫度對反應(yīng)速率的影響阿侖尼烏斯經(jīng)驗式七、活化能Ea對反應(yīng)速率的影響八、鏈反應(yīng)九、擬定反應(yīng)歷程一般方法十、碰撞理論十一、過渡態(tài)理論十二、光化學(xué)反應(yīng)十三、催化作用的基本概念重點：反應(yīng)級數(shù)具有簡單級數(shù)的反應(yīng)溫度對反應(yīng)速率的影響活化能難點：典型復(fù)雜反應(yīng)活化能Ea對反應(yīng)速率的影響擬定反應(yīng)歷程一般方法碰撞理論，過渡態(tài)理論，第九章表面化學(xué)一、表面吉布斯自由能和表面張力二、彎曲表面下的附加壓力和蒸氣壓三、液體界面的性質(zhì)四、不溶性表面膜五、液-固界面現(xiàn)象六、表面活性劑及其作用七、固體表面的吸附八、吸附速率吸附和解吸速率方程式九、氣-固相表面催化反應(yīng)重點：表面張力彎曲表面下的附加壓力和蒸氣壓，表面活性劑吉布斯吸附等溫式難點：Langmuir吸附式第十章膠體分散體系一、膠體和膠體的基本特性二、溶膠的制備和凈化三、溶膠的動力性質(zhì)四、溶膠的光學(xué)性質(zhì)五、溶膠的電學(xué)性質(zhì)六、溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用七、乳狀液化重點：膠體的基本特性溶膠的電學(xué)性質(zhì)溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用丁鐸爾效應(yīng)難點：溶膠的電學(xué)性質(zhì)四．課程各教學(xué)環(huán)節(jié)要求本課程以課堂教學(xué)為主，教材分上、下兩冊，兩個學(xué)期完成，共96課時，其中，講授82課時，習(xí)題課14課時，采用多媒體教學(xué)。平時成績30%，期終考試占70%。五．學(xué)時分配章節(jié)主要內(nèi)容各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時分配作業(yè)題量講授實驗討論習(xí)題課外其它小計一熱力學(xué)第一定律821010二熱力學(xué)第二定律1021214三統(tǒng)計熱力學(xué)7186四溶液5166五相平衡1111210六化學(xué)平衡7188七電化學(xué)1421620八化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)1021212九界面現(xiàn)象6176十膠體分散體系和大分子4154合計82149696六．課程與其它課程的聯(lián)系本課程是繼《無機(jī)與分析化學(xué)》和《有機(jī)化學(xué)》之后所開的又一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)理論課。引導(dǎo)學(xué)生在已學(xué)完先前課程的基礎(chǔ)上，運用物理化學(xué)有關(guān)的理論和方法，進(jìn)一步學(xué)習(xí)和理解物質(zhì)化學(xué)運動的普遍規(guī)律，以增強(qiáng)分析問題、解決問題的能力。學(xué)好本課程，不但有利于加深對前修課程的理解，而且為后繼課程《化工原理》或?qū)I(yè)課程的學(xué)習(xí)打下必要的基礎(chǔ)。七．教材與教學(xué)參考書（一）教材傅獻(xiàn)彩等編．物理化學(xué)（上、下）（第五版）．北京：高等教育出版社，2005（二）教學(xué)參考書[1]盧維奇．Physical