《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：091208課程名稱：物理化學(xué)學(xué)時/學(xué)分：160/8先修課程：無機化學(xué)，有機化學(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)科綜合運用數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)科學(xué)的理論和實驗方法來研究化學(xué)過程（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)計熱力學(xué)、溶液與相平衡、電化學(xué)、化學(xué)動力學(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)過程機理及其控制的研究，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。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生在已學(xué)過一些先行課程的基礎(chǔ)上，運用物理和數(shù)學(xué)的有關(guān)理論和方法，進一步學(xué)習(xí)和研究物質(zhì)化學(xué)運動形式的普遍規(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)會物理化學(xué)的科學(xué)思維方法，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、研究問題、分析問題的能力，培養(yǎng)他們獲取知識并用來解決實際問題的能力，增強他們在教學(xué)與科研中分析問題與解決問題的能力。為了培養(yǎng)學(xué)生的獨立工作能力，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與難點，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)課程中研究問題、解決問題的一般科學(xué)方法以及三個重要分支的研究方法：熱力學(xué)方法、統(tǒng)計熱力學(xué)方法和動力學(xué)方法。通過課堂講授、多媒體教學(xué)、習(xí)題課、實驗驗證、考試等教學(xué)環(huán)節(jié)達到本課程的目的。三、課程教學(xué)內(nèi)容0. 緒論：物理化學(xué)的概念、發(fā)展簡史、研究對象和內(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、熱與過程、可逆過程和各種過程的最大功、卡諾循環(huán)。通過本章的教學(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程中DU、DH、Q與W的計算。2. 熱力學(xué)第二定律：自發(fā)過程的共同特點和熱力學(xué)第二定律的經(jīng)典表述、卡諾定理、熵的概念及有關(guān)計算、熱力學(xué)第三定律、自由能的定義及其改變量的計算、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程方向與限度。熵與熵增加原理是本章的重點與難點。熵的統(tǒng)計意義能使學(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：偏摩爾量，化學(xué)勢，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)。通過本章的教學(xué)使學(xué)生掌握偏摩爾量和化學(xué)勢的定義及其在多組分系統(tǒng)中引入偏摩爾量和化學(xué)勢的意義；掌握理想氣體化學(xué)勢的表示式及其標(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)勢的表示法；會利用依數(shù)性公式進行相應(yīng)計算；了解相對活度的概念，知道如何描述溶劑的非理想程度?；瘜W(xué)勢的表示及標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇是本章的重點，活度的概念是本章的難點。4. 統(tǒng)計熱力學(xué)：統(tǒng)計熱力學(xué)的基本概念、波爾茲曼統(tǒng)計、熱力學(xué)定律的統(tǒng)計解釋、 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)的計算與應(yīng)用、體系熱力學(xué)性質(zhì)的計算、統(tǒng)計熱力學(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)的分離與計算可求得簡單分子的熱力學(xué)函數(shù)與理想氣體簡單反應(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)可以通過微觀性質(zhì)計算出來，掌握由配分函數(shù)的分離求算簡單分子的熱力學(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、溫度對平衡常數(shù)的影響。通過本章的學(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。本章的重點和難點是各種平衡常數(shù)的表達式及它們之間的關(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。通過本章的教學(xué)使學(xué)生掌握相律，能用相律來說明相圖中區(qū)、線及點的意義，并能根據(jù)相圖來說明體系在不同過程中所發(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。本章的重點和難點是有關(guān)相數(shù)、組分?jǐn)?shù)和自由度的求算，相圖的認(rèn)識及用于分離和提純的計算。相圖分析著重于二組分體系，對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、離子獨立運動定律、電導(dǎo)的測定及應(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。通過本章的教學(xué)使學(xué)生掌握離子平均活度、離子強度、摩爾電導(dǎo)率的定義及其計算，掌握離子獨立運動定律及其應(yīng)用，掌握電導(dǎo)測定及其應(yīng)用，掌握極稀強電解質(zhì)溶液活度系數(shù)的計算方法。8. 可逆電極過程：可逆電極的類型和電極反應(yīng)、可逆電池符號及其書寫方法、電池電動勢

9、的測定、電動勢產(chǎn)生的機理、濃差電池和液體接界電勢的計算、電動勢測定的應(yīng)用、可逆電池?zé)崃W(xué)、電極和電池反應(yīng)的能斯特方程。通過本章的教學(xué)使學(xué)生理解產(chǎn)生電動勢的機理，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)，會應(yīng)用能斯特方程計算電動勢、電極電勢、電化學(xué)熱力學(xué)函數(shù)變等，掌握電動勢測定的應(yīng)用。9. 不可逆電極過程：電極的極化、超電勢和極化曲線、電解時的電極反應(yīng)、極譜分析、化學(xué)電源、金屬的電化學(xué)腐蝕和防腐。通過本章的教學(xué)使學(xué)生掌握極化、超電勢的概念；了解極化產(chǎn)生的原因；了解超電勢在電解等方面的應(yīng)用；了解極譜分析的原理；認(rèn)識常見的化學(xué)電源；了解金屬腐蝕的原因及金屬防腐的方法。本章重點和難點是了解

10、分解電壓、極化現(xiàn)象、超電勢和極譜分析原理。10. 化學(xué)動力學(xué)：化學(xué)反應(yīng)的速率方程、具有簡單級數(shù)反應(yīng)的速率方程、反應(yīng)機理、反應(yīng)級數(shù)的測定方法、典型復(fù)合反應(yīng)、溫度對反應(yīng)速率的影響、活化能、鏈反應(yīng)、碰撞理論、過渡狀態(tài)理論。通過本章的教學(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)級數(shù)的概念，掌握通過實驗建立速率方程的方法，掌握一級及二級反應(yīng)的速率方程及其應(yīng)用，理解對峙反應(yīng)、平行反應(yīng)和連串反應(yīng)的動力學(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)，動力性質(zhì)，電學(xué)性質(zhì)，憎液溶膠的膠團結(jié)構(gòu)，膠體的穩(wěn)定性和聚沉作用。通過本章的教學(xué)使學(xué)生了解膠體的一些重要性質(zhì)如丁達爾效應(yīng)，布朗運動，沉降平衡，電泳和電滲，掌握膠團的結(jié)構(gòu)和擴散雙電層的概念，理解電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的作用。四、學(xué)時分配表（共160課時）章序 課程內(nèi)容 課時 備注緒論物理化學(xué)的概念、研究對象和內(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12 第四章 統(tǒng)計熱力學(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 可逆電極過程12 第九章 不可逆電極過程12 第十章 化學(xué)動力學(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） 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） 主編：傅獻彩出版社：高等教育出版社 1990年 第四版3、物理化學(xué)（上、下冊） 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)簡明教程 主編：印永嘉出版社：高等教育出版社 2007