物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)總結(jié)

1、物理化學(xué)是化學(xué)與化工專業(yè)的一門必修核心基礎(chǔ)理論課。 化學(xué)反應(yīng)常伴隨有物理變化， 物理因素也可以引起或影響化學(xué)變化過(guò)程。 物理化學(xué)是從物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系入手， 應(yīng)用物理學(xué)的基本原理與實(shí)驗(yàn)方法， 如力、 熱、 光、 電、 磁等， 研究化學(xué)變化基本規(guī)律的科學(xué)。 物理化學(xué)還為化學(xué)的其它分支科學(xué)提供基本理論與方法。 學(xué)習(xí)物理化學(xué)的目的在于打下扎實(shí)的化學(xué)理論基礎(chǔ)， 增強(qiáng)分析和解決實(shí)際化學(xué)問(wèn)題的能力， 加深對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)、 有機(jī)化學(xué)、 分析化學(xué)等課程的理解，為儀器分析、化工熱力學(xué)、化工原理、化學(xué)反應(yīng)工程、催化化學(xué)、應(yīng)用電化學(xué)等課程的學(xué)習(xí)提供必要的基礎(chǔ)知識(shí)。 物理化學(xué)是化學(xué)與化工及某些相關(guān)專業(yè) 碩士研

2、究生入學(xué)的必考科目之一。1 物理化學(xué)課程的基本內(nèi)容物理化學(xué)可分成以下三個(gè)主要部分：化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)。其中物質(zhì)結(jié)構(gòu)已單獨(dú)設(shè)課講授。主要內(nèi)容有：(一)熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用核心提示 ：能量守恒與轉(zhuǎn)化定律在熱力學(xué)、熱化學(xué)(主要涉及內(nèi)能、熱與功)中的應(yīng)用。主要內(nèi)容 ： (1)熱力學(xué)方法的特點(diǎn)和局限性；(2)體系與環(huán)境、 強(qiáng)度性質(zhì)與廣度性質(zhì)、可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程、狀態(tài)、狀態(tài)函數(shù)、狀態(tài)方程式、過(guò)程方程式、過(guò)程、途徑、功、熱、內(nèi)能、始、熱容、反應(yīng)進(jìn)度、熱效應(yīng)、焦耳(Joule)-湯姆遜(Thomson) 效應(yīng)等熱力學(xué)基本概念；(3)熱力學(xué)第一定律、蓋斯(Hess定律、基爾霍夫(Kirchho

3、ff) 定律；(4)熱力學(xué)第一定律對(duì)簡(jiǎn)單狀態(tài)變化(如理想氣體自由膨脹過(guò)程、等溫過(guò)程、等壓過(guò)程、等容過(guò)程、絕熱過(guò)程、節(jié)流膨脹過(guò)程等) 、相變、化學(xué)反應(yīng)過(guò)程(等溫與非等溫)的分析，熱、功、內(nèi)能變化以及焓變(包括應(yīng)用生成焓、燃燒焓、鍵焓等熱力學(xué)數(shù)據(jù))的計(jì)算。（2） 熱力學(xué)第二定律及其應(yīng)用核心提示：過(guò)程的方向性與限度。主要內(nèi)容： (1)熵 (S) 判據(jù)：熵的引出(由卡諾循環(huán)出發(fā)) ，熵增加原理，熵的統(tǒng)計(jì)意義，熱力學(xué)第二定律的表述與數(shù)學(xué)表達(dá)式，物質(zhì)的規(guī)定熵；(2)赫姆霍茲（Helmholz）自由能（F）判據(jù)和吉布斯（Gibbs）自由能（G）判據(jù)：函數(shù)的定義、判據(jù)的使用條件，特定條件下F、G 的物理意義；

4、（3） 熱力學(xué)函數(shù)間的關(guān)系：定義式、熱力學(xué)基本方程、特征偏微商、麥克斯韋 （Maxwell） 關(guān)系式、吉布斯-赫姆霍茲方程；（4）單組分體系兩相平衡 一克拉貝龍（Clapeyron）方程、克勞修斯（Clausius）尤 拉貝龍方程、楚頓（Trouton）規(guī)則；（5）熱力學(xué)第二定律對(duì)簡(jiǎn)單狀態(tài)變化、相變、化 學(xué)變化過(guò)程的分析以及熱力學(xué)函數(shù)S、 F 、 G 變化值的計(jì)算。（3） 多組分體系熱力學(xué)及其在溶液中的應(yīng)用核心提示：溶液中組分的偏摩爾量、化學(xué)勢(shì)與活度。主要內(nèi)容： （1） 偏摩爾量、化學(xué)勢(shì)、活度與活度系數(shù)、物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)、逸度與逸度系數(shù)、對(duì)比態(tài)、壓縮因子、理想溶液（理想混合物、理想稀溶液）與實(shí)際溶

5、液等基本概念；（2）偏摩爾量的集合公式、吉布斯-杜亥姆（Duhem）公式、多組分體 系熱力學(xué)基本方程、拉烏爾（Raoult）定律、亨利（Henry）定律、路易斯（Lewis）-蘭道 爾（Randoll）規(guī)則、稀溶液的依數(shù)性；（3）有關(guān)活度與活度系數(shù)、逸度與逸度系數(shù)、 平衡氣-液相組成、依數(shù)性、混合過(guò)程熱力學(xué)量的變化等方面的計(jì)算。（4） 相平衡核心提示：相平衡的熱力學(xué)條件、相律與相圖。主要內(nèi)容： （1） 相、物種數(shù)、獨(dú)立組分?jǐn)?shù)、自由度、相點(diǎn)、物系點(diǎn)、連結(jié)線、氣相線、液相線、固相線、恒沸混合物、低共熔混合物、固熔體、相合熔點(diǎn)、不相合熔點(diǎn)、轉(zhuǎn)熔溫度、臨界會(huì)溶溫度、步冷曲線等基本概念； （2） 相律、

6、杠桿規(guī)則；（3）典型相圖一（a）單組分體系p-T圖；（b）雙液系：完全互溶雙液系氣-液平衡（正負(fù)偏差不大、正偏差大、負(fù)偏差大3 類） p-x 與 T-x 圖、部分互溶雙液系液-液平衡（有最高、最低、最高與最低、無(wú)會(huì)溶溫度 4類）T-x圖、完全不互溶雙液系 氣-液平衡p-T圖；（c）兩組分體系固-液平衡T-x圖：固相不互溶的簡(jiǎn)單低共熔混 合物和有穩(wěn)定或不穩(wěn)定化合物生成的體系、部分互溶固熔體（有一低共熔點(diǎn)和有一轉(zhuǎn)熔溫度2 類）、 完全互溶固熔體（有或無(wú)最高或最低點(diǎn) 3 類）； （d） 三組分體系：三液系（一、二或三對(duì)液體部分互溶3 類）、二固體和一液體的鹽水體系（簡(jiǎn)單鹽、復(fù)鹽、水合鹽、水合復(fù)鹽4

7、類） ； （4） 運(yùn)用相律分析相圖，相圖與步冷曲線繪制，杠桿規(guī)則的有關(guān)計(jì)算， 利用相圖討論蒸餾、 結(jié)晶、 萃取、 化合物制備、 熱處理等。 （五） 化學(xué)平衡核心提示 ：化學(xué)反應(yīng)的平衡條件、方向與限度。主要內(nèi)容 ： （1）化學(xué)平衡、平衡條件、化學(xué)反應(yīng)親和勢(shì)、化學(xué)反應(yīng)等溫方程式及rGm（）、ArGm的物理意義；（2）各種平衡常數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Ke,活度平衡 常數(shù)Ka,經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)Kp、Kf、Kc、Kx、Km等）的表達(dá)式以及區(qū)別與聯(lián)系、標(biāo)準(zhǔn) 吉布斯生成自由能； （3） 平衡移動(dòng)（溫度、壓力、惰性氣體等因素對(duì)平衡的影響） ；（4） 偶合反應(yīng)、同時(shí)平衡。（5） 熱力學(xué)函數(shù)與平衡常數(shù)、平衡混合物組成、轉(zhuǎn)折

8、溫度、固體分解溫度與分解壓力等的計(jì)算。（6） 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)基礎(chǔ)核心提示：分子配分函數(shù)與熱力學(xué)函數(shù)和平衡常數(shù)的關(guān)系。主要內(nèi)容： （1） 獨(dú)立與相依粒子體系、可別 （定位 ） 與不可別（非定位）粒子體系、某種分布方式的與體系的微觀狀態(tài)數(shù)、 最可幾分布與平衡分布、 配分函數(shù)、 轉(zhuǎn)動(dòng)特征溫度、振動(dòng)特征溫度、焓（熱函 ） 函數(shù)、自由能函數(shù)、統(tǒng)計(jì)熵與量熱熵等基本概念；（2）玻茲曼（Boltzmann）公式，等幾率假設(shè)，玻茲曼分布，配分函數(shù)與熱力學(xué)的關(guān)系（定位與非定位體系的熱力學(xué)函數(shù)表示式的差別），平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)的能級(jí)公式， 分子配分函數(shù)的分離及各種運(yùn)動(dòng)形式對(duì)熱力學(xué)函數(shù)的貢獻(xiàn)， 最低能級(jí)能量數(shù)值的選取對(duì)配分

9、函數(shù)和熱力學(xué)函數(shù)的影響， 用配分函數(shù)和自由能函數(shù)計(jì)算簡(jiǎn)單理想氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)。（7） 電解質(zhì)溶液核心提示 ：電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)和離子的平均活度與活度系數(shù)。主要內(nèi)容 ： （1）電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率、離子遷移數(shù)、離子淌度、離子強(qiáng)度、電解質(zhì)的活度、離子的平均活度、平均活度系數(shù)； （2） 濃度與溫度對(duì)電導(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率的影響，離子獨(dú)立移動(dòng)定律，德拜 （Debye）休克爾（H rkel） 離子互吸理論、離子氛模型，昂薩格 （Onsager兒導(dǎo)理論、松弛力、電泳力。 電導(dǎo)、離子遷移數(shù)的測(cè)定方法及有關(guān)計(jì)算，離子強(qiáng)度、T 士（D-H公式）計(jì)算，異 同離子效應(yīng)對(duì)溶解度影響的計(jì)算，電導(dǎo)測(cè)定的應(yīng)用。（八）

10、可逆電池的電動(dòng)勢(shì)核心提示：可逆電池的熱力學(xué)及應(yīng)用。主要內(nèi)容： （1）原電池、電解池、 電極命名、 可逆電極分類及常用電極的使用、可逆與不可逆電池、化學(xué)電池、濃差電池、單液與雙液電池、標(biāo)準(zhǔn)電池、相間電勢(shì)差、接觸電勢(shì)、液接電勢(shì)、電極電勢(shì)、標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)； （2） 電動(dòng)勢(shì)及其測(cè)定原理、能斯特（Nernst）方程、可逆電池?zé)崃W(xué)；（3）電池符號(hào)與電池反應(yīng)“互譯”，根據(jù)要求設(shè)計(jì)電池，電極電勢(shì)、電池電動(dòng)勢(shì)計(jì)算，應(yīng)用電化學(xué)方法測(cè)定、計(jì)算熱力學(xué)函數(shù)、平衡常數(shù)、 pH、丫 士等，-pH圖及其應(yīng)用。(九)不可逆電極過(guò)程核心提示：極化與電解。主要內(nèi)容： (1) 電解及其應(yīng)用、分解電壓、極化、極化曲線、超電勢(shì)及測(cè)定方法

11、、析出電勢(shì)與析出順序、電化學(xué)極化與塔菲爾 (Tafel) 公式、濃差極化、化學(xué)電源、金屬的電化學(xué)腐蝕、腐蝕電流、防腐方法； (2) 法拉第電解定律、塔菲爾公式、析出電勢(shì)和分解電壓的有關(guān)計(jì)算。(十)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)核心提示：化學(xué)反應(yīng)速率與機(jī)理。主要內(nèi)容：唯象動(dòng)力學(xué)(1)反應(yīng)速率、速率常數(shù)、速率方程、反應(yīng)級(jí)數(shù)、半衰期、分?jǐn)?shù)衰期、(實(shí)驗(yàn))活化能(Ea)、表觀活化能、指前因子(A); (2)反應(yīng)速率、反應(yīng)級(jí)數(shù)及活化能的測(cè)定與計(jì)算， 簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特征及計(jì)算， 溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響 (Arrhenius 公式)的有關(guān)計(jì)算?；磻?yīng)的速率理論 (1) 基元反應(yīng)、總反應(yīng)、反應(yīng)分子數(shù)、活化分子、活化絡(luò)合物

12、、閾能(Ec)、勢(shì)能壘(Eb)、零點(diǎn)能差(E0)、質(zhì)量作用定律、微觀可逆性原理、氣相反應(yīng)簡(jiǎn)單碰撞理論要點(diǎn)及基本公式、過(guò)渡態(tài)理論要點(diǎn)及基本公式； (2)簡(jiǎn)單碰撞理論中碰撞數(shù)、 有效碰撞分?jǐn)?shù)和速率常數(shù)的計(jì)算，Ec、 Eb、 E0、 r Hm、 r Sm與Ea和指前因子A之間的關(guān)系以及Hm、Sm與Ea的計(jì)算。反應(yīng)歷程(1)反應(yīng)機(jī)理、決速步驟、確定反應(yīng)機(jī)理的主要步驟、快速反應(yīng)測(cè)試(弛豫法和閃光光解)、態(tài) -態(tài)反應(yīng)； (2)各類典型復(fù)雜反應(yīng) (對(duì)峙反應(yīng)、平行反應(yīng)、連續(xù)反應(yīng)、直鏈反應(yīng)、支鏈反應(yīng) ) 的動(dòng)力學(xué)特征，由穩(wěn)態(tài)近似和平衡假設(shè)推導(dǎo)復(fù)雜反應(yīng)速率方程，基元反應(yīng)活化能的估算及復(fù)雜反應(yīng)表觀活化能的計(jì)算。催化

13、動(dòng)力學(xué)、 光化學(xué) (1)催化反應(yīng)的特征及有關(guān)術(shù)語(yǔ)、 酸堿催化、 酶催化、絡(luò)合催化、氣- 固相表面催化反應(yīng)及表面反應(yīng)為決速步驟的速率方程， (2) 光化反應(yīng)的特點(diǎn)及基本名詞、 光化學(xué)第一定律和第二定律、 光化反應(yīng)速率方程、 光化平衡、量子產(chǎn)率及計(jì)算。(十一)表面化學(xué)核心提示：相界面上的物理化學(xué)與吸附等溫方程式。主要內(nèi)容： (1) 比表面、比表面吉布斯自由能、表面功、內(nèi)壓力、表面張力、附加壓力、介穩(wěn)現(xiàn)象、潤(rùn)濕、鋪展、接觸角、表面活性劑 （分類、性質(zhì)、膠束、CMC 值、 HLB 值）及其作用、吸附作用（物理吸附、化學(xué)吸附、吸附量、吸附熱、吸附曲線、吉布斯吸附超量）等基本概念；（2）表面熱力學(xué)關(guān)系式、

14、彎曲液面附加壓力的楊-拉普拉斯（Young-Laplace冶式、彎曲液面蒸氣壓的開爾文（Kelvin）公式及固體溶解度與顆粒半徑的關(guān)系、吸附等溫方程式（吉布斯吸附公式、朗格繆爾（Langmuir）等溫式、弗倫德利希（Freundlich）等溫式、BET公式的應(yīng)用與計(jì)算。（十二）膠體化學(xué)核心提示：膠體與大分子溶液的物理化學(xué)性質(zhì)。主要內(nèi)容： （1） 分散相、分散介質(zhì)、各種分散體系；溶膠的基本性質(zhì)與膠團(tuán)結(jié)構(gòu) , 溶膠的制備、凈化與聚沉，大分子對(duì)溶膠的保護(hù)與敏化作用；布朗 （Brown）運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散、沉降、沉降平衡；丁達(dá)爾現(xiàn)象與光的散射；電動(dòng)現(xiàn)象（電泳、電滲、流動(dòng)電勢(shì)、沉降電勢(shì)） 與電勢(shì)；大分子溶液的特

15、性、粘度、大分子的相對(duì)平均分子質(zhì)量（數(shù)均、質(zhì)均、粘均）與測(cè)定等基本概念。（2） 膠團(tuán)結(jié)構(gòu)的雙電層理論，膠體的穩(wěn)定性的 DLVO 理論， 膠體聚沉規(guī)律 （Schulze-Hardy 規(guī)則、 感膠離子序）、 布朗運(yùn)動(dòng)位移公式及與擴(kuò)散系數(shù)的關(guān)系， 沉降速率公式及高度分布， 大分子溶液的滲透壓與唐南（Donnan）平衡。2 物理化學(xué)課程的基本要求準(zhǔn)確理解并熟記物理化學(xué)的基本概念，能區(qū)分物理化學(xué)中容易混淆的概念；了解物理化學(xué)理論、 定律的產(chǎn)生背景、 應(yīng)用范圍和局限性； 掌握物理化學(xué)的基本原理、理論要點(diǎn)和處理實(shí)際問(wèn)題的基本方法（如熱力學(xué)方法、動(dòng)力學(xué)方法、電化學(xué)方法、統(tǒng)計(jì)力學(xué)方法），以及各部分知識(shí)之間的內(nèi)在

16、聯(lián)系，具有綜合運(yùn)用物理化學(xué)知識(shí)解釋、 分析和論證實(shí)際問(wèn)題的能力； 能從物理化學(xué)基本公式、 假定出發(fā)，推導(dǎo)出所要求的關(guān)系式， 理解公式的物理意義并掌握其使用條件， 熟練運(yùn)用物理化學(xué)重要公式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算； 掌握物理化學(xué)中有關(guān)圖象（如相圖、 E-pH 圖等 ）的繪制方法，并能進(jìn)行解釋和應(yīng)用。3 物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法物理化學(xué)理論性強(qiáng)，涉及較多的物理和數(shù)學(xué)知識(shí)，概念多，公式多，對(duì)初學(xué)者有一定難度，但只要不怕困難，循序漸進(jìn)，掌握基本的學(xué)習(xí)方法，完全可以學(xué)好。這里提出一些建議，供學(xué)習(xí)時(shí)參考。(1) 聽 ：聽教師講授是提高學(xué)習(xí)效率的重要途徑，教師的授課內(nèi)容包含其多年的學(xué)習(xí)心得和體會(huì)，要注意聽重點(diǎn)、難點(diǎn)，聽教

17、師的思維方法、見解和歸納總結(jié)，簡(jiǎn)明扼要記好筆記。如能課前預(yù)習(xí)，帶著問(wèn)題去聽，效果最佳。(2) 讀 ：要認(rèn)真反復(fù)閱讀教材，領(lǐng)會(huì)教材內(nèi)容，有目的和針對(duì)性地選讀典型參考書的有關(guān)內(nèi)容。(3) 習(xí) ：學(xué)而時(shí)習(xí)之。要真正掌握物理化學(xué)原理與方法，必須反復(fù)運(yùn)用這些理論去解決實(shí)際問(wèn)題。教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，初學(xué)者往往能聽懂講授內(nèi)容和看懂教材，但對(duì)解題卻頗感困難。 因此， 學(xué)習(xí)過(guò)程中一定要勤加練習(xí)， 獨(dú)立完成一定量的習(xí)題演算。 這樣才能加深對(duì)課程內(nèi)容的理解， 將書本知識(shí)轉(zhuǎn)化為自身的智力和解決問(wèn)題的能力， 并領(lǐng)略學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。 正如不通過(guò)自己多次練習(xí)， 游泳教練無(wú)論怎樣教也是無(wú)法讓你學(xué)會(huì)游泳和享受學(xué)習(xí)游泳的樂(lè)趣的。要杜絕抄襲作業(yè)的惡習(xí)。(4) 思 ： 學(xué)而不思則罔。 思考是學(xué)習(xí)者在一定程度上對(duì)前人的發(fā)現(xiàn)過(guò)程的重現(xiàn)，思才能知其然，并知其所以然，尤其要重視概念的內(nèi)涵、理論的依據(jù)、方法的特點(diǎn)與局限、公式的物理意義和應(yīng)用條件、內(nèi)容的關(guān)聯(lián)等方面的思考。要善于聯(lián)想，聯(lián)想可以建立知識(shí)關(guān)聯(lián)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力。(5) 問(wèn) ：有人說(shuō)，學(xué)問(wèn)就是學(xué)會(huì)如何問(wèn)。無(wú)庸置疑，問(wèn)