《物理化學》課程教學大綱

1、物理化學Physical Chemistry一、課程基本情況課程類別：學科基礎課課程學分：3學分 課程總學時：48 學時，其中講課：48 學時課程性質：必修開課學期：第3學期先修課程：高等數(shù)學、大學物理、材料化學適用專業(yè)：應用化學，材料物理等教 材：沈文霞編，物理化學核心教程，科學出版社， 2009年。 開課單位：物理與光電工程學院材料物理系二、課程性質、教學目標和任務本課程是適用于應用化學，材料物理等相關專業(yè)的學科基礎課，本課程主要解決化學反應的方向和限度、化學反應的速率和機理等方面的問題，著重研究學科內更具普遍性的、更本質的化學運動內在規(guī)律，研究化學中的物質運動基本規(guī)律。通過本課程的學習，

2、要求學生了解和理解物理化學中重要的基本概念和基本知識，掌握各基本原理、定律、規(guī)則，并能進行計算和綜合運用，解決一些實際問題，使學生在今后的實際工作中能有意識的運用化學觀點去思考、認識和解決問題。該課程的任務是激發(fā)學生學習化學的興趣，將化學知識體系和思維方法傳授給學生，培養(yǎng)學生分析和解決一般化學問題的能力，提高學生的化學素質，從而為后繼課程以及今后從事生產(chǎn)和科研打下一定的化學基礎。三、教學內容和要求第1章 緒論（1學時）（1）明確為什么要學習物理化學，了解物理化學課程內容；（2）掌握物理化學研究與學習的方法；（3）掌握物理量的表示與運算。重點：物理量的表示難點：物理量的表示與運算第2章 氣體 （

3、2學時）（1）了解低壓氣體的經(jīng)驗定律、真實氣體的狀態(tài)方程；（2）理解液體的飽和蒸汽壓和臨界狀態(tài)；（3）理解道爾頓分壓定律和阿馬格分體積定律（4）掌握理想氣體的狀態(tài)方程、混合物組成表示法；重點：混合物組成表示法；難點：液體的飽和蒸汽壓和臨界狀態(tài)；道爾頓分壓定律和阿馬格分體積定律；第3章 熱力學第一定律 （7學時）3.1 熱力學概論 （0.5學時）（1）了解熱力學的研究對象；熱力學的研究方法和（2）理解熱力學研究方法的局限性；（3）掌握熱力學研究方法；重點：熱力學研究方法；難點：熱力學研究方法的局限性；3.2 熱力學的一些基本概念 （0.5學時）（1）掌握熱力學的一些基本概念；（2）掌握狀態(tài)函數(shù)的

4、特點；重點：熱力學的一些基本概念；難點：狀態(tài)函數(shù)的特點；3.3 熱力學第一定律 （1學時）（1）理解內能（U ）和焓（H）都是狀態(tài)函數(shù)、熱（Q）和功（W ）都是與途徑有關的過程量。（2）理解可逆過程；（3）掌握熱力學第一定律的表述；重點：熱力學第一定律的表述；難點：可逆過程；3.4 焓和熱容 （1學時）（1）了解等容熱和等壓熱；（2）掌握焓和熱容的計算方法重點：焓和熱容的計算方法；難點：焓和熱容的計算方法；3.5 理想氣體的熱力學能和焓 （2學時）（1）了解Joule實驗；（2）理解理想氣體的絕熱可逆過程；（3）掌握理想氣體在恒溫、恒壓、恒容及絕熱過程的U 、H 、Q 及W；重點：理想氣體在恒

5、溫、恒壓過程的U 、H 、Q 及W；難點：理想氣體在恒容及絕熱過程的U 、H 、Q 及W；3.6 幾種熱效應 （0.5學時）（1）了解幾種熱效應，如相變熱、化學反應熱和溶解熱；3.7 化學反應的焓變 （1.5學時）（1）了解反應焓變與溫度的關系-基爾霍夫定律；（2）理解反應進度、化學反應的焓變、赫斯定律、標準摩爾生成焓、標準摩爾燃燒焓；（3）掌握由生成焓、燃燒焓的數(shù)據(jù)計算化學反應熱效應的方法。重點：由生成焓、燃燒焓的數(shù)據(jù)計算化學反應熱效應的方法；難點：反應進度、化學反應的焓變、赫斯定律、標準摩爾生成焓、標準摩爾燃燒焓；第4章 熱力學第二定律 （6學時）4.1 熱力學第二定律 （0.5學時）（1

6、）了解自發(fā)過程的共同特征是不可逆性；（2）理解熱力學第二定律的意義；（3）掌握熱力學第二定律的表述；重點：熱力學第二定律的表述；難點：熱力學第二定律的意義；4.2 Carnot循環(huán)和Carnot定理 （1學時）（1）了解Carnot循環(huán)、熱機效率、Carnot定理及其推論、制冷機的效率；4.3 熵的概念、物理物理意義和規(guī)定熵 （1.5學時）（1）理解熵的物理意義；（2）掌握熵判據(jù)的適用條件及其應用，學會計算一些簡單過程的S；重點：計算一些簡單過程的S；難點：熵的物理意義及熵判據(jù)的適用條件；4.4 Helmholtz自由能和Gibbs自由能 （2學時）（1）了解物系在恒溫和恒壓條件下，Gibbs

7、自由能增量作為化學反應方向和限度判據(jù)的應用；（2）理解Helmholtz自由能和Gibbs自由能的定義及其特殊條件下的物理意義；（3）掌握G的計算方法；重點：G的計算方法；難點：Helmholtz自由能和Gibbs自由能的定義及其特殊條件下的物理意義；4.5 熱力學函數(shù)間的關系 （1學時）（1）了解熱力學第三定律。（2）理解熱力學函數(shù)間的基本關系式；重點：單組分體系熱力學函數(shù)間的基本關系式；難點：熱力學函數(shù)間的基本關系式；第5章 多組分系統(tǒng)熱力學（2學時）（1）了解相對活度的概念，了解混合物和溶液，多組分系統(tǒng)的組成表示法；（2）理解解拉烏爾定律和亨利定律的應用，理解解稀溶液的依數(shù)性，化學勢與溫

8、度、壓力的關系；（3）掌握偏摩爾量和化學勢的定義； 重點：偏摩爾量和化學勢的定義；難點：化學勢與溫度、壓力的關系；稀溶液的依數(shù)性。第6章 化學平衡（6學時）6.1 化學反應的等溫式 （1學時）（1）了解化學反應的表示方法；（2）理解化學反應的方向和限度，化學反應等溫式；（3）掌握用化學反應等溫方程式為判斷化學反應進行的方向的方法；重點：用化學反應等溫方程式為判斷化學反應進行的方向的方法；難點：化學反應的方向和限度，化學反應等溫式；6.2 標準平衡常數(shù) （2學時）（1）了解氣體系統(tǒng)及含有純物質凝聚相與理想氣體的多相反應系統(tǒng)中的標準平衡常數(shù)的表達式；（2）理解、的意義和區(qū)別；（3）掌握標準平衡常數(shù)

9、的定義式；重點：標準平衡常數(shù)的定義式；難點：、的意義和區(qū)別；6.3 標準平衡常數(shù)的測定與計算 （2學時）（1）掌握由反應的求標準平衡常數(shù)的方法，以及計算的方法；（2）掌握由反應的平衡組成計算及由計算平衡組成的方法；重點：由反應的求標準平衡常數(shù)的方法，以及計算的方法；難點：由反應的平衡組成計算及由計算平衡組成的方法；6.4 各種因素對化學平衡的影響 （1學時）（1）了解壓力對化學平衡的影響； （2）理解惰性氣體對化學平衡的影響；（3）掌握溫度對平衡常數(shù)的影響，即vant-Hoff公式的計算；重點：溫度對平衡常數(shù)的影響，即vant-Hoff公式的計算；難點：惰性氣體對化學平衡的影響；第7章 相平衡

10、 （5學時）7.1 相律 （0.5學時）（1）了解研究相平衡的意義；（2）掌握幾個重要概念，如相、相圖、自由度、組分數(shù)和相律；重點：幾個重要概念，如相、相圖、自由度、組分數(shù)和相律難點：自由度和相律；7.2 單組分的相圖 （1學時）（1）了解相律在單組分系統(tǒng)中的應用；（2）理解Clausius-Clapeyron方程； （3）掌握單組分系統(tǒng)的兩相平衡-克拉貝龍方程；重點：單組分系統(tǒng)的兩相平衡-克拉貝龍方程；難點：Clausius-Clapeyron方程；7.3 二組分理想液態(tài)混合物的相圖 （1學時）（1）了解p-x圖和T-x圖；（2）理解蒸餾（或精餾）原理；（3）掌握杠桿規(guī)則；重點：杠桿規(guī)則；難

11、點：蒸餾（或精餾）原理；7.4 二組分非理想液態(tài)混合物、部分互溶雙液系的相圖 （1學時）（1）了解具有最高和最低會溶溫度的相圖；（2）理解最低恒沸混合物和最高恒沸混合物的相圖；7.5 簡單的二組分低共熔相圖 （0.5學時）（1）理解Bi-Cd二元相圖分析；（2）掌握熱分析法繪相圖和溶解度法繪相圖；重點：熱分析法繪相圖和溶解度法繪相圖的方法；難點：Bi-Cd二元相圖分析；7.6 形成化合物的二元相圖 （0.5學時）（1）了解形成不穩(wěn)定化合物的系統(tǒng)；（2）掌握形成穩(wěn)定化合物的系統(tǒng)；重點：形成穩(wěn)定化合物的系統(tǒng)的相圖；難點：形成不穩(wěn)定化合物的系統(tǒng)的相圖；7.7 固態(tài)互溶的二元相圖 （0.5學時）（1）

12、了解固態(tài)部分互溶系統(tǒng)的相圖；（2）掌握固態(tài)完全互溶系統(tǒng)的相圖；重點：固態(tài)完全互溶系統(tǒng)的相圖；難點：固態(tài)部分互溶系統(tǒng)的相圖；第8章 化學反應動力學 （6學時）8.1 動力學的基本概念 （1學時）（1）了解化學動力學的研究對象和動力學曲線；（2）理解基元反應和非基元反應；理解反應級數(shù)與反應分子數(shù)的區(qū)別和聯(lián)系；（3）掌握反應速率、反應級數(shù)和反應分子數(shù)的概念及質量作用定律；重點：反應速率、反應級數(shù)和反應分子數(shù)的概念及質量作用定律；難點：應級數(shù)與反應分子數(shù)的區(qū)別和聯(lián)系；8.2 具有簡單級數(shù)反應的特點 （2學時）（1）了解二級反應速率方程的特點；（2）理解從實驗數(shù)據(jù)求反應數(shù)率常數(shù)和反應級數(shù)的方法；（2）掌

13、握零級和一級反應速率方程的特點；重點：零級和一級反應速率方程的特點；難點：從實驗數(shù)據(jù)求反應數(shù)率常數(shù)和反應級數(shù)的方法；8.3 溫度對反應速率的影響 （2學時）（1）了解Vant Hoff近似規(guī)律；（2）理解溫度對速率影響的熱力學分析；（3）掌握活化能的概念及其對反應速率的影響，掌握Arrhenius方程的幾種形式及其應用。重點：活化能的概念及其對反應速率的影響， Arrhenius方程的幾種形式及其應用；難點：活化能的概念及其對反應速率的影響；8.4 典型的復雜反應 （0.5學時）（1）了解幾種典型的復雜反應；8.5 反應速率理論簡介 （0.5學時）（1）了解反應速率的基本理論，如簡單碰撞理論和

14、過渡態(tài)理論。第9章 電化學 （9學時）9.1 電化學的基本概念 （1學時）（1）了解離子的電遷移率和遷移數(shù)；（2）理解電解質溶液的導電機理；（3）掌握原電池和電解池的陰極、陽極、正極和負極，掌握法拉第定律；重點：原電池和電解池的陰極、陽極、正極和負極，法拉第定律；難點：電解質溶液的導電機理；9.2 電導及其應用 （2學時）（1）了解電導、電導率和摩爾電導率三者之間的關系；（2）理解用測定電導的辦法計算弱電解質的電離度、電離常數(shù)以及難溶鹽的溶解度；（3）掌握電導、電導率和摩爾電導率的概念；重點：電導、電導率和摩爾電導率的概念；難點：用測定電導的辦法計算弱電解質的電離度、電離常數(shù)以及難溶鹽的溶解度

15、；9.3 強電解質溶液理論簡介 （0.5學時）（1）了解電解質的平均活度和平均活度系數(shù)以及強電解質溶液理論的基本觀點離子氛的概念，（2）了解德拜-休克爾極限定律的各項含義，離子強度的定義；9.4.可逆電池和可逆電極 （1.5學時）（1）了解可逆電池的類型；（2）理解可逆電池的定義及必須具備的條件；（2）掌握電極電勢的概念，及用能斯特方程計算電極電勢和電池電動勢的方法；重點：電極電勢的概念，及用能斯特方程計算電極電勢和電池電動勢的方法；難點：用能斯特方程計算電極電勢和電池電動勢的方法；9.5 可逆電池熱力學 （1學時）（1）了解可逆電池電動勢與各組分活度的關系；（2）掌握用可逆電池的實驗值求熱力

16、學函數(shù)變化值的方法；重點：用可逆電池的實驗值求熱力學函數(shù)變化值的方法；難點：用可逆電池的實驗值求熱力學函數(shù)變化值的方法；9.6 電極電勢和電池的電動勢 （2學時）（1）了解電極與溶液界面間的電勢差；（2）理解標準電極電勢；（3）掌握各類電極的基本特點；（4）掌握由給定化學反應設計原電池，由給定原電池寫出電極反應和電池反應，并由電極電勢計算電池電動勢以及可逆電池熱力學函數(shù)的變化；重點：由給定化學反應設計原電池，由給定原電池寫出電極反應和電池反應，并由電極電勢計算電池電動勢以及可逆電池熱力學函數(shù)的變化；難點：由電極電勢計算電池電動勢以及可逆電池熱力學函數(shù)的變化；9.7 電動勢測定的應用 （1學時）

17、（1）了解由電池電動勢判斷氧化還原反應的方向、求離子的平均活度因子和測定溶液的pH值；（2）掌握由電動勢求化學反應的平衡常數(shù)；重點：由電動勢求化學反應的平衡常數(shù)；難點：由電池電動勢判斷氧化還原反應的方向；第10章 表面現(xiàn)象 （4學時）10.1 表面自由能和表面張力 （0.5 學時）（1）掌握表面現(xiàn)象及其本質、表面自由能和表面張力；重點：表面現(xiàn)象及其本質、表面自由能和表面張力；難點：表面現(xiàn)象的本質；10.2 彎曲液面的附加壓力、彎曲液面的蒸汽壓 （1 學時）（1）了解彎曲液面的附加壓力、拉普拉斯公式；（2）了解彎曲液面的蒸汽壓、Kelvin公式及其應用；（3）理解毛細現(xiàn)象；重點：彎曲液面的附加壓力；難點：毛細現(xiàn)象；10.3 溶液的表面吸附、表面膜 （0.5 學時）（1）了解表面活性物質和非表面活性物質的區(qū)別，了解Gibbs吸附等溫式；（2）了解表面壓的概念，了解一些表面膜，如不溶性的單分子膜和生物雙分子層膜；10.4 鋪展和潤濕 （0.5 學時）（1）掌握接觸角的概念，理解鋪展和潤濕作用；重點：接觸角的概念；難點：鋪展和潤濕作用；10.5 表面活性劑及其作用 （0.5 學時）（1）了解表面活性劑及其作用；10.6 固體表面的吸附 （1 學時）（1）了解吸附等溫線和吸附等溫式（2）理解物理吸附和化學吸附；