《物理化學(xué)》課程教學(xué)大綱

1、物理化學(xué)課程教學(xué)大綱課程名稱：物理化學(xué)英文名稱：Physical Chemistry課程編號：x2030772 學(xué) 時 數(shù)：80 其中實(shí)踐學(xué)時數(shù) ：0 課外學(xué)時數(shù) ：0學(xué) 分 數(shù)：5.0適用專業(yè)：化學(xué)工程與工藝 課程簡介物理化學(xué)課程是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。課程內(nèi)容包括化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)、化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)、多組分系統(tǒng)熱力學(xué)、相平衡熱力學(xué)、化學(xué)平衡熱力學(xué)、界面層的熱力學(xué)和動力學(xué)以及電化學(xué)系統(tǒng)的熱力學(xué)和動力學(xué)等；其基礎(chǔ)理論包括熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)和量子力學(xué)；研究系統(tǒng)的狀態(tài)及狀態(tài)變化過程的方向與限度、速率和機(jī)理；為后續(xù)化學(xué)工程與工藝專業(yè)課的學(xué)習(xí)以及科學(xué)研究提供基礎(chǔ)理論和研究方法。通過物理化學(xué)

2、課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解物理化學(xué)的研究內(nèi)容、研究方法和發(fā)展現(xiàn)狀，掌握物理化學(xué)中化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)的基本知識、基本原理和基本方法。掌握有關(guān)物質(zhì)變化過程的平衡與速率的基礎(chǔ)理論和知識。掌握物理化學(xué)基本原理和方法在化學(xué)平衡系統(tǒng)，相平衡系統(tǒng)，界面層以及電化學(xué)系統(tǒng)等方面的應(yīng)用。理解物理化學(xué)的理論知識在化學(xué)工程與工藝中的實(shí)際應(yīng)用，獲得應(yīng)用物理化學(xué)的基本原理和方法分析化學(xué)工程與工藝相關(guān)問題的能力。課程目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系表課程目標(biāo)畢業(yè)要求課程目標(biāo)1：掌握物理化學(xué)中化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)的基本知識、基本原理和基本方法。掌握有關(guān)物質(zhì)變化過程的平衡與速率的基礎(chǔ)理論和知識,了解物理化學(xué)的研究內(nèi)容、研究方法和發(fā)展現(xiàn)狀。

3、1-2掌握相關(guān)自然科學(xué)的基礎(chǔ)原理和思維方法，并能將其應(yīng)用于解決工程科學(xué)和技術(shù)問題；課程目標(biāo)2：掌握物理化學(xué)基本原理和方法在化學(xué)平衡系統(tǒng)，相平衡系統(tǒng)，界面層，電化學(xué)系統(tǒng)以及膠體分散系統(tǒng)等方面的應(yīng)用。理解物理化學(xué)的理論知識在化學(xué)工程與工藝中的實(shí)際應(yīng)用，獲得應(yīng)用物理化學(xué)的基本原理和方法分析化學(xué)工程與工藝相關(guān)問題的能力。2-1能夠應(yīng)用工程基礎(chǔ)知識對研究對象進(jìn)行正確的表達(dá)、分析工程問題。三、課程教學(xué)內(nèi)容、基本要求、重點(diǎn)和難點(diǎn)（一）緒論 1、教學(xué)內(nèi)容：物理化學(xué)發(fā)展歷史，物理化學(xué)的研究內(nèi)容、研究對象及研究方法。 2、基本要求 了解物理化學(xué)發(fā)展歷史，掌握物理化學(xué)的研究內(nèi)容、研究對象及研究方法。3、重點(diǎn)：物理化

4、學(xué)的研究內(nèi)容。4、難點(diǎn)：物理化學(xué)的研究內(nèi)容。（二）化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ) 1、教學(xué)內(nèi)容：熱力學(xué)基本概念，熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律，熱力學(xué)第三定律，掌握其原理和熱力學(xué)方法及在物理化學(xué)過程中的應(yīng)用，兩個途徑函數(shù)（W、Q）、五個狀態(tài)函數(shù)（U、H、S、A、G）的性質(zhì)、物理意義及增量值的計(jì)算，熱力學(xué)基本方程、麥克斯韋關(guān)系式及狀態(tài)方程式的導(dǎo)出及應(yīng)用，偏摩爾量、化學(xué)勢的定義及化學(xué)勢作為判據(jù)在相變化、化學(xué)變化中的應(yīng)用。2、基本要求（1）熟練掌握熱力學(xué)基本概念、術(shù)語。（2）熟練掌握熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律，熱力學(xué)第三定律，掌握其原理和熱力學(xué)方法及在物理化學(xué)過程中的應(yīng)用。（3）掌握兩個途徑函數(shù)（W、Q）、五個

5、狀態(tài)函數(shù)（U、H、S、A、G）的性質(zhì)、物理意義及增量值的計(jì)算。（4）掌握熱力學(xué)基本方程、麥克斯韋關(guān)系式及狀態(tài)方程式的導(dǎo)出及應(yīng)用。（5）熟練掌握偏摩爾量、化學(xué)勢的定義及化學(xué)勢作為判據(jù)在相變化、化學(xué)變化中的應(yīng)用。3、重點(diǎn)（1）熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律，熱力學(xué)第三定律及原理，熱力學(xué)方法及在物理化學(xué)過程中的應(yīng)用；掌握兩個途徑函數(shù)（W、Q）、五個狀態(tài)函數(shù)（U、H、S、A、G）的性質(zhì)及增量值的計(jì)算。（2）偏摩爾量化學(xué)勢的定義及化學(xué)勢作為判據(jù)在相變化、化學(xué)變化中的應(yīng)用。（3）熱力學(xué)基本方程及麥克斯韋關(guān)系式和狀態(tài)方程式的應(yīng)用。4、難點(diǎn)（1）熱力學(xué)基本概念的理解。（2）途徑函數(shù)、狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)及增量值的計(jì)

6、算方法。（3）熵的導(dǎo)出，熱力學(xué)基本方程及麥克斯韋關(guān)系式的推導(dǎo)。（三） 相平衡熱力學(xué) 1、教學(xué)內(nèi)容：相律、克-克方程的應(yīng)用，拉-亨定律的應(yīng)用，理想液態(tài)混合物的性質(zhì)，理想稀溶液的性質(zhì)，真實(shí)混合物和溶液的活度概念和應(yīng)用。2、基本要求（1）熟練掌握相律、克-克方程的應(yīng)用。（2）熟練掌握拉-亨定律的應(yīng)用。（3）熟練掌握理想液態(tài)混合物的性質(zhì)。（4）熟練掌握理想稀溶液的性質(zhì)。（5）掌握真實(shí)混合物和溶液的活度概念和應(yīng)用。 3、重點(diǎn)（1）相律、克-克方程的應(yīng)用。 （2）拉-亨定律的應(yīng)用。（3）理想稀溶液的性質(zhì)及應(yīng)用。（4）真實(shí)混合物和溶液的活度概念和應(yīng)用。 4、難點(diǎn)（1）相律的推導(dǎo)；（2）活度的概念及應(yīng)用；（四

7、） 相平衡強(qiáng)度狀態(tài)圖 1、教學(xué)內(nèi)容：單組份系統(tǒng)相圖的繪制原理、繪制方法和解析方法，相律、克-克方程的在單組分系統(tǒng)相圖中的應(yīng)用，二組分系統(tǒng)的氣-液、液-液、固-液平衡相圖的繪制原理、繪制方法和解析方法，相律、拉-亨定律在二組分系統(tǒng)相圖中的應(yīng)用，杠桿規(guī)則。2、基本要求（1）熟練掌握單組份系統(tǒng)相圖的繪制原理、繪制方法和解析方法。（2）熟練掌握相律、克-克方程的在單組分系統(tǒng)相圖中的應(yīng)用。（3）熟練掌握二組分系統(tǒng)的氣-液、液-液、固-液平衡相圖的繪制原理、繪制方法和解析方法。（4）熟練掌握相律、拉-亨定律在二組分系統(tǒng)相圖中的應(yīng)用。（5）熟練掌握杠桿規(guī)則。3、重點(diǎn)（1）單組份系統(tǒng)相圖的繪制和解析。（2）二

8、組分系統(tǒng)的氣-液、液-液、固-液平衡相圖的繪制和解析。（3）熟練掌握杠桿規(guī)則。4、難點(diǎn)（1）二組分系統(tǒng)的氣-液、液-液、固-液平衡相圖的繪制和解析。（2）活度在二組分系統(tǒng)相圖中的應(yīng)用。（五）化學(xué)平衡熱力學(xué) 1、教學(xué)內(nèi)容：化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的定義及計(jì)算方法，化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系，理想氣體混合物反應(yīng)的化學(xué)平衡，范特霍夫定溫方程、化學(xué)反應(yīng)方向的判斷，各種因素對平衡轉(zhuǎn)化率的影響。2、基本要求（1）熟練掌握化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的定義及計(jì)算方法。（2）熟練掌握化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系。（3）熟練掌握理想氣體混合物反應(yīng)的化學(xué)平衡。（4）熟練掌握范特霍夫定溫方程、化學(xué)反應(yīng)方向的判斷。（5

9、）掌握各種因素對平衡轉(zhuǎn)化率的影響。3、重點(diǎn)（1）化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的定義及計(jì)算方法。（2）化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系。（3）范特霍夫定溫方程、化學(xué)反應(yīng)方向的判斷。（4）各種因素對平衡轉(zhuǎn)化率的影響。4、難點(diǎn)（1）化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的定義。（2）各種因素對平衡轉(zhuǎn)化率的影響。（六）化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)1、教學(xué)內(nèi)容：化學(xué)反應(yīng)速率的定義、速率方程的建立，化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、基元反應(yīng)和質(zhì)量作用定律，化學(xué)反應(yīng)速率與溫度關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)方程、活化能，基本型的復(fù)合反應(yīng)、復(fù)合反應(yīng)速率方程的近似處理法，催化劑、催化作用及催化劑的主要類型，簡單碰撞理論、活化絡(luò)合物理論。2、基本要求（1）熟練掌握化學(xué)反應(yīng)速率的定義、速率方程的

10、建立。（2）熟練掌握化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、基元反應(yīng)和質(zhì)量作用定律。 （3）熟練掌握化學(xué)反應(yīng)速率與溫度關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)方程、活化能。 （4）熟練掌握基本型的復(fù)合反應(yīng)、復(fù)合反應(yīng)速率方程的近似處理法。 （5）了解催化劑、催化作用及催化劑的主要類型。 （6）了解簡單碰撞理論、活化絡(luò)合物理論。 3、重點(diǎn)（1）化學(xué)反應(yīng)速率的定義、速率方程的建立。 （2）化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、基元反應(yīng)和質(zhì)量作用定律。 （3）化學(xué)反應(yīng)速率與溫度關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)方程、活化能。 （4）復(fù)合反應(yīng)速率方程的近似處理法。（5）催化劑、催化作用及催化劑的主要類型。4、難點(diǎn)（1）化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、基元反應(yīng)及質(zhì)量作用定律。（2）復(fù)合反應(yīng)速率方程的近似處理法。（3）碰撞理論

11、、活化絡(luò)合物理論。（七）界面層的熱力學(xué)及動力學(xué) 1、教學(xué)內(nèi)容：表面張力、高度分散系統(tǒng)的表面能的定義及影響因素，掌握彎曲液面的附加壓力、彎曲液面的飽和蒸汽壓、潤濕及其類型、毛細(xì)現(xiàn)象，新相生成與亞穩(wěn)狀態(tài)及其熱力學(xué)原理，溶液界面層的吸附、表面活性劑、固體表面對氣體的吸附。2、基本要求（1）熟練掌握表面張力、高度分散系統(tǒng)的表面能的定義及影響因素。（2）熟練掌握彎曲液面的附加壓力、彎曲液面的飽和蒸汽壓、潤濕及其類型、毛細(xì)現(xiàn)象。（3）熟練掌握新相生成與亞穩(wěn)狀態(tài)及其熱力學(xué)原理。（4）熟練掌握溶液界面層的吸附、表面活性劑、固體表面對氣體的吸附。3、重點(diǎn)（1）表面張力、高度分散系統(tǒng)的表面能、影響表面張力的因素。

12、（2）彎曲液面的附加壓力、彎曲液面的飽和蒸汽壓、潤濕及其類型、毛細(xì)現(xiàn)象。（3）溶液界面層的吸附、表面活性劑、固體表面對氣體的吸附。4、難點(diǎn)溶液界面層的吸附、表面活性劑、固體表面對氣體的吸附。（八）電化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)及動力學(xué) 1、教學(xué)內(nèi)容：電解質(zhì)的類型、電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率的定義及計(jì)算，離子電遷移率、離子獨(dú)立運(yùn)動定律、離子遷移數(shù)，離子的平均活度、平均活度因子，電解質(zhì)溶液的離子強(qiáng)度、離子互吸理論，電化學(xué)系統(tǒng)及其相間電勢差、原電池電動勢的定義、能斯特方程，極化、超電勢、電催化反應(yīng)動力學(xué)，電解池、電極反應(yīng)的競爭。2、基本要求（1）熟練掌握電解質(zhì)的類型、電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率的定義及計(jì)算。（2）熟

13、練掌握離子電遷移率、離子獨(dú)立運(yùn)動定律、離子遷移數(shù)。（3）熟練掌握離子的平均活度、平均活度因子。（4）熟練掌握電解質(zhì)溶液的離子強(qiáng)度、離子互吸理論。（5）熟練掌握電化學(xué)系統(tǒng)及其相間電勢差、原電池電動勢的定義、能斯特方程。（6）掌握極化、超電勢、電催化反應(yīng)動力學(xué)。（7）理解電解池、電極反應(yīng)的競爭。3、重點(diǎn)（1）電導(dǎo)，電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率的定義及計(jì)算。（2）離子的平均活度、平均活度因子。（3）電化學(xué)系統(tǒng)及其相間點(diǎn)勢差、電池、原電池電動勢的定義、能斯特方程。（4）極化、超電勢。4、難點(diǎn)（1）離子電遷移率、離子獨(dú)立運(yùn)動定律、離子遷移數(shù)。（2）離子的平均活度、平均活度因子。（3）電化學(xué)系統(tǒng)及其相間點(diǎn)勢差、電池

14、、原電池電動勢的定義、能斯特方程。（4）極化、超電勢。四、教學(xué)方式及學(xué)時分配序號主要內(nèi)容主要教學(xué)方 式學(xué)時分配輔導(dǎo)答疑比 例1緒論講授12 ：12化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)講授232 ：13相平衡熱力學(xué)講授82 ：14相平衡強(qiáng)度狀態(tài)圖講授82 ：15化學(xué)平衡熱力學(xué)講授82 ：16化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)講授142 ：17界面層的熱力學(xué)及動力學(xué)講授82 ：18電解質(zhì)溶液、電化學(xué)系統(tǒng)的熱力學(xué)及動力學(xué)講授102 ：1五、課程其他教學(xué)環(huán)節(jié)要求課后作業(yè)根據(jù)課程內(nèi)容基本要求，每部分知識點(diǎn)都會布置課后作業(yè)，作業(yè)內(nèi)容為需熟練掌握的相關(guān)知識點(diǎn)的綜合性計(jì)算題，作圖題及證明題，作業(yè)成績計(jì)入平時成績。作業(yè)的基本要求序號主要內(nèi)容學(xué)時布置作業(yè)

15、題數(shù)及類型作圖題證明題計(jì)算題綜合題2化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)23031013相平衡熱力學(xué)800814相平衡強(qiáng)度狀態(tài)圖860015化學(xué)平衡熱力學(xué)8008 16化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)1404817界面層的熱力學(xué)及動力學(xué)800618電解質(zhì)溶液、電化學(xué)系統(tǒng)的熱力學(xué)及動力學(xué)100061總計(jì)8067467期中測試學(xué)期中間進(jìn)行期中測試，內(nèi)容以基本概念、基本公式、應(yīng)用計(jì)算等，成績計(jì)入平時成績。課堂提問與討論根據(jù)知識點(diǎn)內(nèi)容的不同特點(diǎn)，通過課堂提問討論/線上限時答題討論等形式討論，內(nèi)容為相關(guān)物理化學(xué)基本概念、原理及應(yīng)用。六、本課程與其他課程的聯(lián)系本課程先修課程為高等數(shù)學(xué)、普通物理、普通化學(xué)；后續(xù)課為結(jié)構(gòu)化學(xué)、催化原理、有機(jī)化學(xué)、分

16、析化學(xué)、化工原理等。七、建議教材及教學(xué)參考書目建議教材：多媒體CAI物理化學(xué)（第六版），紀(jì)敏，郝策主編。大連理工大學(xué)出版社，2013參考數(shù)目：1、物理化學(xué)（第五版），天津大學(xué)物化教研室主編，王正烈、周亞平修訂。高等教育出版社，2009。2、物理化學(xué)（第五版），南京大學(xué)傅獻(xiàn)彩、沈文霞、姚天揚(yáng)、侯文華編。高等教育出版社，20143、物理化學(xué)簡明教程，大連理工大學(xué)，傅玉普主編2014.2。4、Thomas Engel , Philip Reid . Physical Chemistry.2rd,ed.機(jī)械工業(yè)出版社.2013。八、課程考核方式與成績評定辦法本課程考核方式為課程考試和平成考核相結(jié)合。成

17、績評價(jià)方式： 平時成績30%+期末成績70%=總成績評價(jià)項(xiàng)目評價(jià)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)平時考核（30分）作業(yè)課程目標(biāo)2：.掌握物理化學(xué)基本原理和方法在化學(xué)平衡系統(tǒng)，相平衡系統(tǒng)，界面層，電化學(xué)系統(tǒng)以及膠體分散系統(tǒng)等方面的應(yīng)用。理解物理化學(xué)的理論知識在能源化學(xué)工程和化學(xué)工程與工藝中的實(shí)際應(yīng)用，獲得應(yīng)用物理化學(xué)的基本原理和方法分析化學(xué)工程與工藝相關(guān)問題的能力。期中測試課程目標(biāo)1：.掌握物理化學(xué)中化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)的基本知識、基本原理和基本方法。掌握有關(guān)物質(zhì)變化過程的平衡與速率的基礎(chǔ)理論和知識,了解物理化學(xué)的研究內(nèi)容、研究方法和發(fā)展現(xiàn)狀。課堂提問討論/出勤課程目標(biāo)1：掌握物理化學(xué)中化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)的基本知識、基本原理和基本方法。掌握有關(guān)物質(zhì)變化過程的平衡與速率