《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(shí)數(shù)：96其中：實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：課外學(xué)時(shí)：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(yǔ)教學(xué)。通過(guò)課程的各個(gè)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(jiǎn)單應(yīng)用問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生具有比較熟練的運(yùn)算能力和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去分析問(wèn)題和解決問(wèn)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(guò)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(hào)的取號(hào)慣例；理解準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程和可逆過(guò)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(jì)算理想氣體在等溫、等壓、絕熱等過(guò)程中的△U、△H、Q及W； 5、掌握生成焓、燃燒焓來(lái)計(jì)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(guò)程中熱、功的計(jì)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(guò)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(lái)判別變化的方向和平衡條件；4、掌握一些簡(jiǎn)單過(guò)程中△S、△H和△G的計(jì)算，以及如何利用范霍夫等溫式來(lái)判別化學(xué)變化的方向；5、能運(yùn)用吉布斯-亥姆霍茲公式和克勞修斯-克拉貝龍方程計(jì)算；6、了解熵的統(tǒng)計(jì)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(jì)算及應(yīng)用。（三）統(tǒng)計(jì)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(gè)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(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)對(duì)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(shì)兩個(gè)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(shì)的表達(dá)方式；了解化學(xué)勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的物理意義；7、了解理想溶液、稀溶液和實(shí)際溶液三者的區(qū)別；8、掌握稀溶液依數(shù)性公式及其計(jì)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(guò)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(jiǎn)單低共熔物相圖，根據(jù)步冷曲線能繪出簡(jiǎn)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(shí)。（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(jì)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(duì)平衡組成的影響，并掌握其計(jì)算方法；6、掌握用標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)函數(shù)的表值計(jì)算平衡常數(shù)；7、了解同時(shí)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(dú)立移動(dòng)定律及電導(dǎo)測(cè)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(jì)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(dòng)勢(shì)與的關(guān)系，掌握電極電勢(shì)的一套符號(hào)慣例；8、了解標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表的應(yīng)用；9、對(duì)所給的電池，要求掌握正確地寫(xiě)出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)，并能計(jì)算其電動(dòng)勢(shì)；10、能根據(jù)簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)來(lái)設(shè)計(jì)電池；11、理解溫度對(duì)電動(dòng)勢(shì)的影響及了解和的計(jì)算；12、了解電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理及電動(dòng)測(cè)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(shì)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(dòng)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(jí)數(shù)等等基本概念；2、掌握零級(jí)、一級(jí)、二級(jí)反應(yīng)對(duì)速率公式的各種特征，了解三級(jí)反應(yīng)；3、掌握對(duì)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(diǎn)，并能寫(xiě)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(duì)反應(yīng)速率的影響和阿侖尼烏斯經(jīng)驗(yàn)式中、A、k等物理量的含意；5、掌握鏈反應(yīng)的特點(diǎn)，會(huì)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(dòng)力學(xué)的碰撞、過(guò)渡態(tài)和單分子反應(yīng)理論，了解一些簡(jiǎn)單基元反應(yīng)的速率常數(shù)的計(jì)算；了解分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的常用實(shí)驗(yàn)方法；了解溶液中反應(yīng)的特點(diǎn)和溶劑對(duì)反應(yīng)的影響；8、了解催化反應(yīng)的特點(diǎn)和常見(jiàn)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(huì)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(rùn)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(dòng)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(diǎn)及電解質(zhì)對(duì)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(diǎn)；了解什么是唐南平衡；6、理解聚合物相對(duì)分子質(zhì)量的種類及其測(cè)定方法。三課程的教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)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(guò)程與可逆過(guò)程四、焓五、熱容六、熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用七、實(shí)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(diǎn)：熱力學(xué)第一定律熱容生成熱燃燒熱難點(diǎn)：可逆過(guò)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(jì)算七、熱力學(xué)第二定律的本質(zhì)和熵的統(tǒng)計(jì)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(jì)算示例十一、幾個(gè)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(duì)單組分十三、熱力學(xué)第三定律與規(guī)定熵重點(diǎn)：熱力學(xué)第二定律熵變的計(jì)算ΔG的計(jì)算難點(diǎn)：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(jì)熱力學(xué)一、概論二、玻茲曼統(tǒng)計(jì)三、配分函數(shù)四、各配分函數(shù)的求法及其對(duì)熱力學(xué)函數(shù)的貢獻(xiàn)五、分子的全配分函數(shù)重點(diǎn)：玻茲曼統(tǒng)計(jì)配分函數(shù)難點(diǎn)：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(shì)四、稀溶液中的兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律五、混合氣體中各組分的化學(xué)勢(shì)六、理想溶液的定義、通性及各組分的化學(xué)勢(shì)七、稀溶液中各組分的化學(xué)勢(shì)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(diǎn)：拉烏爾定律亨利定律稀溶液的依數(shù)性、難點(diǎn)：偏摩爾量化學(xué)勢(shì)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(diǎn)：?jiǎn)谓M分體系相圖 二組分體系相圖及其應(yīng)用最低共熔點(diǎn)混合物難點(diǎn)：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(shì)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(cè)定和平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算六、標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能七、用配分函數(shù)計(jì)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(shí)平衡重點(diǎn)：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(duì)化學(xué)平衡的影響難點(diǎn)：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(jiǎn)介五、可逆電池和可逆電極 六、電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定七、可逆電池的書(shū)寫(xiě)方法及電動(dòng)勢(shì)的取號(hào)八、可逆電池的熱力學(xué)九、電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理十、電極電勢(shì)和電池的電動(dòng)勢(shì)十一、濃差電池和液體接界電勢(shì)的計(jì)算公式十二、電動(dòng)勢(shì)測(cè)定的應(yīng)用 十三、分解電壓十四、極化作用十五、電解時(shí)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(diǎn)：法拉第定律電導(dǎo)電導(dǎo)測(cè)定應(yīng)用可逆電池和可逆電極電池的電動(dòng)勢(shì)及其測(cè)定的應(yīng)用分解電壓電解時(shí)電極上的反應(yīng) 難點(diǎn)：離子電遷移數(shù)電極電勢(shì)極化作用第八章化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)一、化學(xué)動(dòng)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(jiǎn)單級(jí)數(shù)的反應(yīng)五、幾種典型的復(fù)雜反應(yīng)六、溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響阿侖尼烏斯經(jīng)驗(yàn)式七、活化能Ea對(duì)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(guò)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(diǎn)：反應(yīng)級(jí)數(shù)具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)的反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響活化能難點(diǎn)：典型復(fù)雜反應(yīng)活化能Ea對(duì)反應(yīng)速率的影響擬定反應(yīng)歷程一般方法碰撞理論，過(guò)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(diǎn)：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(diǎn)：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(dòng)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(diǎn)：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(diǎn)：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(cè)，兩個(gè)學(xué)期完成，共96課時(shí)，其中，講授82課時(shí)，習(xí)題課14課時(shí)，采用多媒體教學(xué)。平時(shí)成績(jī)30%，期終考試占70%。五．學(xué)時(shí)分配章節(jié)主要內(nèi)容各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配作業(yè)題量講授實(shí)驗(yàn)討論習(xí)題課外其它小計(jì)一熱力學(xué)第一定律821010二熱力學(xué)第二定律1021214三統(tǒng)計(jì)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(dòng)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(jì)82149696六．課程與其它課程的聯(lián)系本課程是繼《無(wú)機(jī)與分析化學(xué)》和《有機(jī)化學(xué)》之后所開(kāi)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(yùn)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(yùn)動(dòng)的普遍規(guī)律，以增強(qiáng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。學(xué)好本課程，不但有利于加深對(duì)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(shū)（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(shū)[1]盧維奇．Physical