《物理化學(xué)》教學(xué)大綱

1、物理化學(xué)教學(xué)大綱課程名稱: 物理化學(xué) 英文名稱: Physical Chemistry課程編號: 課程類別： 專業(yè)課課程要求： 必修課課程屬性: 獨立授課 課程總學(xué)時：102 學(xué)時，總學(xué)分6實驗學(xué)時： 34 學(xué)時 （單獨設(shè)課）應(yīng)開學(xué)期：第4、5 學(xué)期適用專業(yè)： 化工、應(yīng)用化學(xué)先修課程： 高等數(shù)學(xué)（微分、積分）、物理、無機化學(xué)、有機化學(xué) 一、課程的性質(zhì)與任務(wù)物理化學(xué)主要研究化學(xué)變化和相變化的平衡規(guī)律和變化速率規(guī)律，是化學(xué)工程與工藝、應(yīng)用化學(xué)、生物工程、食品、材料、制藥、生物技術(shù)等專業(yè)的必修基礎(chǔ)課，它包括理論教學(xué)及實驗教學(xué)。實驗教學(xué)單獨開課。 通過本門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)比較牢固地掌握物理化學(xué)基本概

2、念及計算方法，同時還應(yīng)得到一般科學(xué)方法的訓(xùn)練和邏輯思維能力的培養(yǎng)。這種訓(xùn)練和培養(yǎng)應(yīng)貫穿在課堂教學(xué)的整個過程中，使學(xué)生體會和掌握怎樣由實驗結(jié)果出發(fā)進行歸納和演繹，或由假設(shè)和模型上升為理論，并結(jié)合具體條件用理論解決實際問題的方法。二、課程的內(nèi)容與基本要求物理化學(xué)的理論研究方法有熱力學(xué)方法、統(tǒng)計力學(xué)方法和量子力學(xué)方法。從研究內(nèi)容來說包括宏觀上的、微觀上的、以及亞微觀上的，對工科學(xué)生來說，熱力學(xué)方法及宏觀上的內(nèi)容是主要的、基本的，后兩種方法和內(nèi)容的重要性正在日益增加。對工科專業(yè)，量子力學(xué)方法一般不作要求或另設(shè)課程。下面按各章列出基本要求和內(nèi)容?；疽蟀瓷钊氲某潭确帧傲私狻?、“理解”和“掌握”三個層次

3、。對于理論教學(xué)時數(shù)少于85學(xué)時的專業(yè)，號標明的內(nèi)容，不屬基本要求。第一章 物質(zhì)的pVT性質(zhì)一、本章基本要求掌握理想氣體狀態(tài)方程。掌握理想氣體的宏觀定義及微觀模型掌握分壓、分體積概念及計算。理解真實氣體與理想氣體的偏差、臨界現(xiàn)象。掌握飽和蒸氣壓概念。理解范德華狀態(tài)方程、對應(yīng)狀態(tài)原理和壓縮因子圖，了解對比狀態(tài)方程及其它真實氣體方程。二、教學(xué)內(nèi)容1.理想氣體及狀態(tài)方程、分壓定律、分體積定律。2.真實氣體真實氣體與理想氣體的偏差、范德華方程.真實氣體的液化(C02的p-V圖)、臨界現(xiàn)象、臨界參數(shù)。3. 對應(yīng)狀態(tài)原理及壓縮因子圖對比參數(shù)、對應(yīng)狀態(tài)原理，用壓縮因子圖進行普遍化計算。第二章 熱力學(xué)第一定律一

4、、本章基本要求理解系統(tǒng)與環(huán)境、狀態(tài)、過程、狀態(tài)函數(shù)與途徑函數(shù)等基本概念，了解可逆過程的概念。掌握熱力學(xué)第一定律文字表述和數(shù)學(xué)表達式。理解功、熱、熱力學(xué)能、焓、熱容、摩爾相變焓、標準摩爾反應(yīng)焓、標準摩爾生成焓、標準摩爾燃燒焓等概念。掌握熱力學(xué)第一定律在純 P V T 變化、相變化及化學(xué)變化中的應(yīng)用，掌握計算各種過程的功、熱、熱力學(xué)能變、焓變的方法。二、教學(xué)內(nèi)容1、基本概念及術(shù)語系統(tǒng)、環(huán)境、性質(zhì)、狀態(tài)、狀態(tài)函數(shù)、平衡態(tài)、過程、途徑。2、熱力學(xué)第一定律功、熱、熱力學(xué)能，熱力學(xué)第一定律。恒容熱、恒壓熱、焓。3、可逆過程體積功的計算可逆過程、恒溫可逆過程與絕熱可逆過程功的計算。4、熱容平均熱容、真熱容。

5、定壓摩爾熱容、定容摩爾熱容。Cp，m與Cv，m的關(guān)系。5、熱力學(xué)第一定律對理想氣體的應(yīng)用焦耳實驗，理想氣體的熱力學(xué)能與焓，理想氣體的熱容差，理想氣體的恒溫、恒壓、恒容與絕熱過程。6、相變焓*7、溶解熔與稀釋焓8、標準摩爾反應(yīng)焓反應(yīng)進度，標準態(tài)，標準摩爾反應(yīng)焓，標準摩爾生成焓及標準摩爾燃燒焓.標準摩爾反應(yīng)焓與溫度的關(guān)系。9、熱力學(xué)第一定律對實際氣體的應(yīng)用實際氣體的熱性能與焓焦耳-湯姆生效應(yīng)、節(jié)流系數(shù)。第三章 熱力學(xué)第二定律一、本章基本要求理解自發(fā)過程、卡諾循環(huán)、卡諾定理。掌握熱力學(xué)第二定律的文字表述和數(shù)學(xué)表達式。理解熵、亥姆霍茲函數(shù)、吉布斯函數(shù)定義；掌握熵增原理、熵判據(jù)、亥姆霍茲函數(shù)判據(jù)、吉布斯

6、函數(shù)判據(jù)。掌握物質(zhì)在PVT變化、相變化中熵、亥姆霍茲函數(shù)、吉布斯函數(shù)的計算及熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用。了解熱力學(xué)第三定律，規(guī)定熵、標準熵，理解標準摩爾反應(yīng)熵定義及計算。掌握主要熱力學(xué)公式的推導(dǎo)和適用條件。掌握熱力學(xué)基本方程和麥克斯韋關(guān)系式；理解推導(dǎo)熱力學(xué)公式的演繹方法。理解克拉佩龍方程、克勞修斯克拉佩龍方程，掌握其計算。二、教學(xué)內(nèi)容1.熱力學(xué)第二定律自發(fā)過程的共同特征，熱力學(xué)第二定律的文字表述?？ㄖZ循環(huán)及卡諾定理，熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達式，熵增原理及熵判據(jù)。2.熵變計算簡單PVT變化過程的熵變?？赡嫦嘧兣c不可逆相變，相變過程的熵變。3.熱力學(xué)第三定律熱力學(xué)第三定律，規(guī)定熵、標準熵?；瘜W(xué)反應(yīng)熵變的

7、計算。4.亥姆霍茲函數(shù)與吉布斯函數(shù)的定義，恒溫恒容過程與恒溫恒壓過程方向的判據(jù)，亥姆霍茲函數(shù)與吉布斯函數(shù)變化的計算。5.熱力學(xué)基本方程和麥克斯韋關(guān)系式熱力學(xué)基本方程，麥克斯韋關(guān)系式。*了解用它們推導(dǎo)重要熱力學(xué)公式的演繹方法。6.熱力學(xué)第二定律應(yīng)用舉例克拉佩龍方程和克勞修斯-克拉佩龍方程。第四章 多組分系統(tǒng)熱力學(xué)一、本章基本要求了解混合物與溶液的區(qū)別，會各種組成表示之間的換算。理解拉烏爾定律、享利定律，掌握其有關(guān)計算。了解稀溶液的依數(shù)性，并理解其應(yīng)用。理解偏摩爾量及化學(xué)勢的概念。了解化學(xué)勢判據(jù)的使用。理解理想液態(tài)混合物的定義，理解混合性質(zhì)。了解理想氣體、真實氣體、理想液態(tài)混合物、理想稀溶液中各組

8、分化學(xué)勢的表達式。理解逸度的定義，了解逸度的計算。理解活度及活度系數(shù)的概念。了解真實理想液態(tài)混合物、真實溶液中各組分化學(xué)勢的表達式。二、教學(xué)內(nèi)容1.拉烏爾定律與享利定律2.偏摩爾量與化學(xué)勢偏摩爾體積及其它偏摩爾量.吉布斯-杜亥姆方程?；瘜W(xué)勢，理想氣體化學(xué)勢，真實氣體的化學(xué)勢。3.理想液態(tài)混合物理想液態(tài)混合物中任一組分的化學(xué)勢，理想液態(tài)混合物的混合性質(zhì)。4.理想稀溶液溶劑、溶質(zhì)的化學(xué)勢。分配定律。稀溶液的依數(shù)性(蒸氣壓下降，凝固點降低，沸點升高，滲透壓)。5.逸度與活度逸度及活度的概念、*了解逸度和活度的標準態(tài)和對組份的活度系數(shù)的簡單計算方法。第五章 化學(xué)平衡一、本章基本要求理解摩爾反應(yīng)吉布斯函

9、數(shù)、標準摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)、標準摩爾生成吉布斯函數(shù)定義及應(yīng)用。掌握標準平衡常數(shù)的定義。理解等溫方程和范特霍夫方程的推導(dǎo)及應(yīng)用。掌握用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計算平衡常數(shù)及平衡組成的方法判斷在一定條件下化學(xué)反應(yīng)可能進行的方向,會分析溫度、壓力、組成等因素對平衡的影響。了解真實氣體化學(xué)平衡及溶液中的化學(xué)平衡。二、教學(xué)內(nèi)容1.化學(xué)反應(yīng)的方向和限度反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變化，化學(xué)反應(yīng)平衡的條件.標準平衡常數(shù)的導(dǎo)出，化學(xué)反應(yīng)等溫方程式。2.理想氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)標準平衡常數(shù)的性質(zhì)，Kq、Kp、Kcq、Ky、Kn的關(guān)系，平衡常數(shù)及平衡組成的計算。3.有純態(tài)凝聚相參加的理想氣體反應(yīng)標準平衡常數(shù)的表示式，分解壓力與分解溫度。4.

10、標準摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)rGmq， rGmq= - RTlnKq， 標準摩爾生成吉布斯函數(shù)fGmq、rGmq的計算。5.溫度對標準平衡常數(shù)的影響吉布斯一亥姆霍茲方程，范特霍夫方程，不同溫度下平衡常數(shù)的求算。6.其它因素(濃度、壓力、惰性組分)對平衡的影響*7.同時平衡*8.真實氣體的化學(xué)平衡*9.混合物及溶液中的化學(xué)平衡第六章 相平衡一、本章基本要求理解相律的意義、推導(dǎo)，掌握其應(yīng)用。掌握單組分系統(tǒng)、二組分氣液平衡系統(tǒng)和二組分凝聚系統(tǒng)典型相圖的分析和應(yīng)用。掌握用杠桿規(guī)則進行分析與計算。了解由實驗數(shù)據(jù)繪制簡單相圖的方法。二、教學(xué)內(nèi)容1.相律相、組分數(shù)、自由度數(shù)，相律的推導(dǎo)。2.單組分系統(tǒng)相平衡水的相

11、圖。3.兩組分液態(tài)完全互溶系統(tǒng)的氣-液平衡理想液態(tài)混合物的p-X圖、T-X圖。真實液態(tài)混合物的p-X圖、T-X圖，恒沸混合物，精餾原理。4.兩組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)氣-液平衡部分互溶系統(tǒng)的溫度-溶解度圖。部分互溶系統(tǒng)的氣-液平衡相圖(T-X圖)。*5.兩組分液態(tài)完全不互溶系統(tǒng)的氣-液平衡T-X圖，p-T圖，水蒸汽蒸餾6.兩組分系統(tǒng)的液一固平衡兩組分固態(tài)不互溶凝聚系統(tǒng)相圖生成化合物(穩(wěn)定、不穩(wěn)定)的凝聚系統(tǒng)相圖。兩組分固態(tài)互溶(完全互溶、部分互溶)系統(tǒng)的相圖。熱分析法及步冷曲線、溶解度法。D能用杠桿規(guī)則進行計算。第七章 電化學(xué)一、本章基本要求了解表征電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性質(zhì)的物理量（電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電

12、導(dǎo)率、電遷移率，遷移數(shù)）。理解離子平均活度及平均活度系數(shù)定義并掌握其計算。了解離子強度的定義。了解德拜休格爾極限公式計算離子平均活度系數(shù)的方法。理解可逆電池的概念，理解能斯特方程的推導(dǎo)掌握其應(yīng)用。掌握電池電動勢與熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系及其計算。掌握常用電極符號、電極反應(yīng)及其電極電勢的計算,掌握電池電動勢的計算及其應(yīng)用。理解原電池的設(shè)計原理。了解極化作用和超電勢的概念。二、教學(xué)內(nèi)容1.電解質(zhì)溶液導(dǎo)電機理及導(dǎo)電能力電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機理，法拉弟定律。離子的遷移現(xiàn)象、遷移數(shù)、遷移數(shù)的實驗測定(希托夫法)。電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率，影響電導(dǎo)的因素。離子獨立運動定律。電遷移率。電導(dǎo)的實驗測定及應(yīng)用(計算弱電解質(zhì)

13、的電離度和電離常數(shù)、計算難溶鹽的溶解度、電導(dǎo)滴定)。2.電解質(zhì)的平均活度和平均活度系數(shù)*3.德拜-休格爾極限公式4.原電池的電動勢金屬與溶液間電勢差的產(chǎn)生，原電池的電動勢。5.可逆電極與可逆電池電池的充電與放電，可逆電池的條件。第一、二類電極、氧化-還原電極。6.原電池熱力學(xué)電池的電動勢與電池反應(yīng)的rGm， rHm，rSm之間的關(guān)系。能斯特方程7.電極電勢標準氫電極、參比電極，電極電勢及其計算。電池電動勢與電極電勢的關(guān)系.電極反應(yīng)的rGm。8.濃差電池電極濃差電池與電解質(zhì)濃差電池。液體接界電勢的產(chǎn)生及計算。鹽橋的作用.9.電池設(shè)計將反應(yīng)設(shè)計成電池的一般方法。*10.極化作用分解電壓、極化與超電

14、勢、極化曲線、析出電勢。電解時的電極反應(yīng)。第九章 統(tǒng)計熱力學(xué)初步一、本章基本要求了解統(tǒng)計熱力學(xué)的基本假設(shè)。了解粒子的運動形式、能級分布與狀態(tài)分布了解分布的微態(tài)數(shù)及系統(tǒng)的總微態(tài)數(shù)。了解最概然分布及平恒分布理解玻爾茲曼能量分布及其適用條件。理解粒子配分函數(shù)的意義及計算理解獨立子系統(tǒng)的能量和熵與配分函數(shù)的關(guān)系。二、教學(xué)內(nèi)容1、基本概念統(tǒng)計系統(tǒng)分類、粒子的運動形式各種運動形式的能級公式。能級分布與狀態(tài)分布。2分布的微態(tài)數(shù)及系統(tǒng)的總微態(tài)數(shù)分布微態(tài)數(shù)的計算，系統(tǒng)的總微態(tài)數(shù)。3.最可幾分布與平衡分布等概率假設(shè)，最概然分布。波爾茲曼分布(拉格朗日待定乘數(shù)法)。最概然分布與平衡分布的關(guān)系。4粒子配分函數(shù)的計算配

15、分函數(shù)的析因子性質(zhì)，能量零點對配函數(shù)的影響。平動配分函數(shù)的計算，雙原子分子轉(zhuǎn)動，振動配分函數(shù)的計算。5.粒子配分函數(shù)與系統(tǒng)熱力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系理想氣體的熱力學(xué)性質(zhì)理想氣體的統(tǒng)計熱力學(xué)模型理想氣體的全配分函數(shù)理想氣體的狀態(tài)方程式理想氣體的熱力學(xué)與熱容理想氣體的統(tǒng)計熵理想氣體的化學(xué)平衡常數(shù)平衡常數(shù)的統(tǒng)計表達式。第十章 表面現(xiàn)象一、本章基本要求理解表面張力及表面吉布斯函數(shù)的概念。理解接觸角、潤濕、附加壓力的概念及其與表面張力的關(guān)系。理解拉普拉斯公式及開爾文公式的應(yīng)用。理解亞穩(wěn)狀態(tài)與新相生成的關(guān)系。理解物理吸附與化學(xué)吸附的含義和區(qū)別。了解蘭格繆爾單分子層吸附理論，理解蘭格繆爾吸附等溫式。了解溶液界面的吸附

16、及表面活性物質(zhì)的作用與應(yīng)用。了解吉布斯吸附公式的含義和應(yīng)用。二、教學(xué)內(nèi)容1.表面吉布斯函數(shù)與表面張力2.潤濕現(xiàn)象接觸角，楊氏（Yong）方程，潤濕與輔展。3.彎曲液面的附加壓力，飽和蒸汽壓，拉普拉斯（Laplace）方程，開爾文(Kelvin)方程和毛細現(xiàn)象4.亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成過飽和蒸氣、過熱液體、過冷液體、過飽和溶液。5.固體表面上的吸附作用物理吸附與化學(xué)吸附等溫吸附，弗侖德利希經(jīng)驗式。蘭格謬爾單分子層吸附理論.及蘭格謬爾吸附等溫式BET吸附公式及固體表面積的測定。6.液體表面吸附作用吉布斯吸附公式，表面活性物質(zhì)。第十一章 化學(xué)動力學(xué)一、本章基本要求理解化學(xué)反應(yīng)速率、基元反應(yīng)及反應(yīng)分子數(shù)

17、的概念。理解反應(yīng)速率常數(shù)以及反應(yīng)級數(shù)的概念。掌握通過實驗確立速率方程的方法。掌握一級、二級反應(yīng)的速率方程及其應(yīng)用。了解典型復(fù)雜反應(yīng)的特征。了解處理對行反應(yīng)、平行反應(yīng)和連串反應(yīng)的動力學(xué)方法。理解定態(tài)近似法、平衡態(tài)近似法及速率決定步驟等處理復(fù)雜反應(yīng)的近似方法。理解阿累尼烏斯方程的意義，并掌握其應(yīng)用。理解活化能及指前因子的意義。了解基元反應(yīng)速率理論的基本思想。理解氣相雙分子碰撞理論和過渡狀態(tài)理論的基本公式及有關(guān)概念。了解鏈反應(yīng)動力學(xué)的特點。了解多相反應(yīng)的基本步驟。了解催化作用、光化學(xué)反應(yīng)及溶液中反應(yīng)的特征。二、教學(xué)內(nèi)容1.化學(xué)反應(yīng)的速率反應(yīng)速率的表示方法及實驗測定。2.化學(xué)反應(yīng)的速率方程（微分式）基

18、元反應(yīng)，基元反應(yīng)的速率方程-質(zhì)量作用定律，反應(yīng)分子數(shù)。速率方程的一般形式、反應(yīng)級數(shù)、速率常數(shù)。3.速率方程的積分式零級、一級、二級及n級反應(yīng)的特點、半衰期。4.速率方程的確定微分方法，積分法，半衰期法。5.溫度對反應(yīng)速率的影響阿累尼烏斯公式，活化能。6.復(fù)雜反應(yīng)對行反應(yīng)，平行反應(yīng)、連串反應(yīng)、鏈反應(yīng)的反應(yīng)機理及速率方程。復(fù)雜反應(yīng)速率的近似處理法。7.鏈反應(yīng)鏈反應(yīng)機理，直鏈反應(yīng)的動力學(xué)方程，鏈反應(yīng)與爆炸8.反應(yīng)速度理論氣相雙分子簡單碰撞理論，過渡狀態(tài)理論。9.溶液中的反應(yīng)10.光化學(xué)，光化反應(yīng)的基本定律，量子效率，光化反應(yīng)的機理與速率方程。11.催化反應(yīng)催化作用的通性:催化劑的作用、活性和選擇性。

19、催化反應(yīng)的一般機理。*均相催化反應(yīng):酸堿催化、絡(luò)合催化、酶化學(xué)。氣-固相催化反應(yīng):催化劑在固體表面上的吸附，氣-固相催化反應(yīng)的步驟，氣-固相表面反應(yīng)控制步驟催化反應(yīng)動力學(xué)。第十一章 膠體化學(xué)一、本章基本要求了解分散體系的分類及膠體的定義理解溶膠的光學(xué)性質(zhì)、動力性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)。理解膠團的結(jié)構(gòu)和膠體穩(wěn)定性與聚沉作用。二、教學(xué)內(nèi)容1.膠體及分散物系概述分散物系的基本性質(zhì)與分類。2.膠體的光學(xué)性質(zhì)丁達爾效應(yīng)，雷利公式。3.膠體的動力性質(zhì)布朗運動，擴散，沉降與沉降平衡。4.膠體的電學(xué)性質(zhì)電泳、電滲現(xiàn)象雙電層結(jié)構(gòu)，沉降電勢，流動電勢。膠團結(jié)構(gòu)。5.憎液溶膠的穩(wěn)定和聚沉膠粒帶電的穩(wěn)定作用，憎液溶膠的聚沉，聚沉值。三、教學(xué)方法與教學(xué)手段說明以課堂教學(xué)為主，結(jié)合PowerPoint電子教案與物化CAI課件等電化教學(xué)手段四、課程內(nèi)容安排及學(xué)時分配 章節(jié)內(nèi) 容學(xué)時分配理論學(xué)時其他學(xué)時第一章緒論與氣體性質(zhì) （4學(xué)時，*3學(xué)時，D