物理化學(xué)(1)大綱表格

1、課程教學(xué)大綱課程編號開課學(xué)院06開課系062課程名稱中 文物理化學(xué)（I）課程類別必修課英 文Physical Chemistry (I)課程學(xué)時(shí)總學(xué)時(shí)理論教學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)自 學(xué)上 機(jī)課程設(shè)計(jì)1121121.有 2. 無課程簡介：物理化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要分支，它是研究化學(xué)中的原理和方法，研究化學(xué)體系行為的最一般規(guī)律的一門學(xué)科。是化學(xué)及相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)理論。物理化學(xué)課程是化學(xué)系本科學(xué)生必修的專業(yè)主干基礎(chǔ)課之一，也一直是高等院校化學(xué)、化工、冶金、材料、建工、醫(yī)藥等專業(yè)的本科生（包括研究生）普遍開設(shè)的一門骨干課程。 物理化學(xué)主要是從理論和實(shí)驗(yàn)這兩方面來研究化學(xué)反應(yīng)的方向和限度、化學(xué)反應(yīng)的速率和機(jī)理、物質(zhì)

2、結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。在傳統(tǒng)意義上以實(shí)驗(yàn)性為特點(diǎn)的化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，物理化學(xué)側(cè)重于理論研究，物理化學(xué)的理論將為化學(xué)體系的行為提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，尤其是電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論、量子化學(xué)理論日趨成熟，化學(xué)已由原來的實(shí)驗(yàn)性科學(xué)拓展到數(shù)理科學(xué)。這種拓展主要集中在物理化學(xué)領(lǐng)域。同時(shí)，由于科學(xué)的發(fā)展在各學(xué)科間不斷發(fā)生交叉、融合及重組，在化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)生的新興邊緣學(xué)科大部分都集中在物理化學(xué)學(xué)科內(nèi)。諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者李遠(yuǎn)哲先生曾講過“熱力學(xué)及物理化學(xué)對學(xué)習(xí)化學(xué)很重要，如果熱力學(xué)及物理化學(xué)沒學(xué)懂的話，化學(xué)也不會學(xué)好”。自諾貝爾獎(jiǎng)設(shè)立以來，獲化學(xué)獎(jiǎng)的科學(xué)家共131位，其中84位是物理化學(xué)

3、工作者，約占總數(shù)的64%，物理化學(xué)在化學(xué)科學(xué)中的重要性此可見一斑。物理化學(xué)是化學(xué)、化工等專業(yè)的本科學(xué)生學(xué)習(xí)無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)等課程的基礎(chǔ)，另一方面在學(xué)習(xí)上述學(xué)科之后，又通過物理化學(xué)的學(xué)習(xí)，將化學(xué)知識上升到理論層次，為實(shí)驗(yàn)性的化學(xué)知識提供理論指導(dǎo)，同時(shí)也為進(jìn)一步學(xué)習(xí)研究深層次的化學(xué)專門學(xué)科做好理論準(zhǔn)備。作為化學(xué)的一個(gè)分支，物理化學(xué)與物理學(xué)、數(shù)學(xué)有著緊密的聯(lián)系，包括了眾多新興邊緣學(xué)科，在物理化學(xué)教學(xué)中最可能引入當(dāng)代科技發(fā)展的新進(jìn)展、新成果，使學(xué)生感受、掌握科學(xué)發(fā)展的前沿知識。該課程的開設(shè)還有利于化學(xué)系學(xué)生思維模式的轉(zhuǎn)變，有利于學(xué)生抽象思維的培養(yǎng)。通過對本門課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生對物理化學(xué)家

4、較系統(tǒng)的理解，在解決實(shí)際問題中，能合理運(yùn)用所學(xué)的物理化學(xué)知識和技能。具體目標(biāo)如下： 1 對本門課程中重要的基本概念和基本原理能了解其來源、含義和適用范圍。 2 物理化學(xué)公式的推導(dǎo)和應(yīng)用，應(yīng)注意所引進(jìn)的條件和實(shí)際情況，并估計(jì)其可能產(chǎn)生的誤差的來源。 3 在實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練方面，要求學(xué)生對常用的物理量正確測量；對常用的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器能正確使用，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)誤差的要求，對儀器的合理選擇和配套有所理解。 4 物理化學(xué)問題的計(jì)算，必須方法正確，步驟簡明，結(jié)果正確。先修課程、能力和知識結(jié)構(gòu)要求： 要求學(xué)生在學(xué)習(xí)物理化學(xué)前應(yīng)當(dāng)完成以下課程的學(xué)習(xí)：無機(jī)化學(xué)高等數(shù)學(xué)大學(xué)物理課程結(jié)構(gòu)說明： 本課程主要分為以下部分：氣

5、體的性質(zhì)；化學(xué)熱力學(xué)（包括熱力學(xué)第一、第二定律）；多組分系統(tǒng)熱力學(xué)；化學(xué)熱力學(xué)應(yīng)用（包括化學(xué)平衡、相平衡）；電解質(zhì)溶液和電化學(xué)；統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)；界面現(xiàn)象與膠體；化學(xué)動(dòng)力學(xué)與催化。教學(xué)手段以理論授課為主，輔之以課外作業(yè)和必要的隨堂測驗(yàn)，在每一部分內(nèi)容結(jié)束后組織典型問題的專題討論。在理論教學(xué)的同時(shí)配有物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)（單獨(dú)設(shè)課），幫助學(xué)生加深對于理論知識的理解，提高運(yùn)用能力。課程知識結(jié)構(gòu)說明：明確課程涉及的學(xué)科知識領(lǐng)域、知識單元，每個(gè)知識單元的知識點(diǎn)構(gòu)成以及每個(gè)知識單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)，明確核心知識點(diǎn)（用“*”標(biāo)示）和擴(kuò)展性知識點(diǎn)（用“”標(biāo)示）、必講要求和選講、自學(xué)要求。課程學(xué)時(shí)分布（按知識單元說明，并對核心知

6、識點(diǎn)與較大的知識點(diǎn)進(jìn)行必要的學(xué)時(shí)標(biāo)注）。課程如包含實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`性等環(huán)節(jié)，還需要說明該部分的學(xué)時(shí)要求以及內(nèi)容、方案和作用。（一）緒論（1學(xué)時(shí)）物理化學(xué)課程的內(nèi)容、學(xué)習(xí)物理化學(xué)的要求及方法、物理表示及運(yùn)算（二）氣體的pVT性質(zhì)(4學(xué)時(shí))1理想氣體的狀態(tài)方程及微觀模型；道爾頓定律及阿馬格定律。2實(shí)際氣體的pVT性質(zhì)與分子間力；范德華方程與維里方程；實(shí)際氣體的液化與臨界性質(zhì)；對應(yīng)狀態(tài)原理與壓縮因子圖。（三）*熱力學(xué)第一定律（12學(xué)時(shí)）1熱力學(xué)第一定律；恒壓熱、恒容熱及焓。2過程熱的計(jì)算：標(biāo)準(zhǔn)熱容；標(biāo)準(zhǔn)相變焓；標(biāo)準(zhǔn)生成焓和標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓。3可逆體積功的計(jì)算（四）*熱力學(xué)第二定律（12學(xué)時(shí)）1卡諾循環(huán)，熱機(jī)效率

7、。2熱力學(xué)第二定律、熵、熵變的計(jì)算。3熱力學(xué)第三定律、亥姆霍茲函數(shù)及吉布斯函數(shù)。4熱力學(xué)基本方程及麥可斯韋關(guān)系式5第二定律應(yīng)用舉例克拉佩龍克勞修斯方程的應(yīng)用。（五）*多組分系統(tǒng)的熱力學(xué)（8學(xué)時(shí)）1多組分系統(tǒng)的熱力學(xué)：偏摩爾量；化學(xué)勢與多組分系統(tǒng)的熱力學(xué)基本方程；平衡判據(jù)與平衡條件。2逸度、活度和混合性質(zhì)：化學(xué)勢與逸度；逸度和逸度因子的求??；稀溶液的氣液平衡，拉烏爾定律與亨利定律；理想混合物與理想稀溶液；化學(xué)勢與活度。（六）*化學(xué)平衡（6學(xué)時(shí)）1各類平衡常數(shù)及其應(yīng)用：標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)；均相化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)；液態(tài)或固態(tài)混合物中化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)；溶液中化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)；有純液體或純固體參加的多相化

8、學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)；化學(xué)反應(yīng)的方向和限度，等溫方程；同時(shí)平衡。2平衡常數(shù)計(jì)算：溫度對平衡常數(shù)的影響；用熱性質(zhì)數(shù)據(jù)計(jì)算平衡常數(shù)。（七）*相平衡（12學(xué)時(shí)）1相律。2單組分系統(tǒng)相圖。3兩組分系統(tǒng)的氣液平衡相圖；兩組分系統(tǒng)氣液液相圖；兩組分系統(tǒng)的液固平衡相圖；杠桿規(guī)則；三組分系統(tǒng)液液平衡相圖。（八）*電化學(xué)（12學(xué)時(shí)）1電解質(zhì)溶液的平衡性質(zhì)：電解質(zhì)溶液的活度及其應(yīng)用。2電解質(zhì)溶液的傳遞性質(zhì)：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理；離子遷移數(shù)及電遷率；電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率；電導(dǎo)測定的應(yīng)用；電解質(zhì)溶液的擴(kuò)散。3電化學(xué)平衡：原電池的電動(dòng)勢和界面電勢差；電化學(xué)系統(tǒng)熱力學(xué)；電池電動(dòng)勢與電極電勢；各種類型的電極和標(biāo)準(zhǔn)電池；濃差電池和

9、液體接界電勢。4分解電壓；極化現(xiàn)象與超電勢；電解時(shí)的電極反應(yīng)。（九）統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)基礎(chǔ)（12學(xué)時(shí)）1統(tǒng)計(jì)力學(xué)原理：微觀狀態(tài)的描述；統(tǒng)計(jì)力學(xué)的基本假定；最可幾分布。2獨(dú)立子系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分布：麥克斯韋玻爾茲曼分布；配分函數(shù)。3獨(dú)立子系統(tǒng)的熱力學(xué)函數(shù)：配分函數(shù)；系統(tǒng)的內(nèi)能、定容摩爾熱容、熵與配分函數(shù)的關(guān)系；氣相反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾常數(shù)。（十）*界面現(xiàn)象（6學(xué)時(shí)）1比表面吉布斯函數(shù)與表面張力；彎曲液面上的附加壓力與毛細(xì)現(xiàn)象；亞穩(wěn)狀態(tài)與新相的生成；拉普拉斯方程；開爾文方程；潤濕作用。2界面平衡特性：氣液界面和液液界面；表面活性物質(zhì)；固體表面上的吸附作用；固體吸附的實(shí)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)和理論方法。3界面速率過程：多相催化作用

10、；多相催化動(dòng)力學(xué)。（十一）*化學(xué)動(dòng)力學(xué)（12學(xué)時(shí)）1化學(xué)動(dòng)力學(xué)基本原理：化學(xué)反應(yīng)的速率；反應(yīng)速率方程；反應(yīng)速率的積分式；對峙反應(yīng)；連串反應(yīng)；平行反應(yīng)；溫度對反應(yīng)速率的影響。2動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)處理：動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法；動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理；快速反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法。3動(dòng)力學(xué)理論方法和半經(jīng)驗(yàn)方法：反應(yīng)機(jī)理與速率方程；基元反應(yīng)速率理論概要；單分子反應(yīng)。（十二）各類反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)（4學(xué)時(shí)）溶液中的化學(xué)反應(yīng)；擴(kuò)散與化學(xué)反應(yīng)；燃燒與爆炸；均相催化反應(yīng)；光化學(xué)反應(yīng)；酶催化反應(yīng)。（十三）膠體（6學(xué)時(shí)）1膠體系統(tǒng)的穩(wěn)定、制備和破壞。2膠體系統(tǒng)的特性：膠體系統(tǒng)的平衡性質(zhì)；膠體系統(tǒng)的力學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)；憎液溶膠的膠

11、團(tuán)結(jié)構(gòu)；憎液溶膠的穩(wěn)定性理論DLVO理論；憎液溶膠的聚沉。3其它膠體系統(tǒng)：締合膠體；乳狀液和泡沫；凝膠。課程考核形式與要求： 課程考核由以下部分構(gòu)成：1. 平時(shí)成績：占總成績的20，包括作業(yè)完成情況和質(zhì)量、聽課出席情況、平時(shí)隨堂測驗(yàn)成績等；2. 書面考試成績：占總成績的80，考試形式為有限開卷或閉卷考試?？荚噧?nèi)容的分值分配與課程各部分的內(nèi)容所占的學(xué)時(shí)比例基本相當(dāng)，重點(diǎn)考核學(xué)生對于本課程基本理論和基本知識的掌握程度。本課程分連續(xù)的兩學(xué)期完成，每一學(xué)期的教學(xué)時(shí)數(shù)為56學(xué)時(shí)，全部課程共有兩次期末考試，分別記錄成績。課程教授方法說明：全部課程以課堂講授為主，輔之以學(xué)生課后自學(xué)和完成規(guī)定作業(yè)，配合講課內(nèi)

12、容，布置一定數(shù)量的習(xí)題，以鞏固學(xué)生所學(xué)的知識，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力。按每2學(xué)時(shí)配34題的比例布置作業(yè)。教學(xué)實(shí)驗(yàn)另行設(shè)課，名稱為“物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)”。有關(guān)課程內(nèi)容的難點(diǎn)在教學(xué)中建議通過具體示例進(jìn)行形象化教學(xué)。主要的難點(diǎn)如下：1. 理想氣體的狀態(tài)方程及微觀模型；道爾頓定律及阿馬格定律。2. 實(shí)際氣體的pVT性質(zhì)與分子間力；范德華方程與維里方程；實(shí)際氣體的液化與臨界性質(zhì)；對應(yīng)狀態(tài)原理與壓縮因子圖。3. 熱力學(xué)第一定律；恒壓熱、恒容熱及焓。4. 卡諾循環(huán)，熱機(jī)效率。5. 熱力學(xué)第二定律、熵、熵變的計(jì)算。6. 亥姆霍茲函數(shù)及吉布斯函數(shù)。7. 熱力學(xué)基本方程及麥可斯韋關(guān)系式8. 偏摩爾量；化學(xué)勢與多組分

13、系統(tǒng)的熱力學(xué)基本方程9. 逸度、活度和混合性質(zhì)：化學(xué)勢與逸度；拉烏爾定律與亨利定律；理想混合物與理想稀溶液；化學(xué)勢與活度。10. 各類平衡常數(shù)及其應(yīng)用11. 平衡常數(shù)計(jì)算：溫度對平衡常數(shù)的影響； 12. 相律。13. 單組分系統(tǒng)相圖。14. 兩組分系統(tǒng)的氣液平衡相圖；兩組分系統(tǒng)氣液液相圖；兩組分系統(tǒng)的液固平衡相圖；杠桿規(guī)則 15. 電解質(zhì)溶液的活度及其應(yīng)用。16. 離子遷移數(shù)及電遷率；電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率17. 電化學(xué)系統(tǒng)熱力學(xué)；電池電動(dòng)勢與電極電勢；各種類型的電極和標(biāo)準(zhǔn)電池；濃差電池和液體接界電勢。18. 統(tǒng)計(jì)力學(xué)原理：微觀狀態(tài)的描述；統(tǒng)計(jì)力學(xué)的基本假定；最可幾分布。19. 獨(dú)立子系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分

14、布：麥克斯韋玻爾茲曼分布；配分函數(shù)。20. 獨(dú)立子系統(tǒng)的熱力學(xué)函數(shù)：配分函數(shù)；系統(tǒng)的內(nèi)能、定容摩爾熱容、熵與配分函數(shù)的關(guān)系；氣相反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾常數(shù)。21. 比表面吉布斯函數(shù)與表面張力；彎曲液面上的附加壓力與毛細(xì)現(xiàn)象；拉普拉斯方程；開爾文方程；潤濕作用。22. 界面平衡特性：氣液界面和液液界面；表面活性物質(zhì)；固體表面上的吸附作用23. 界面速率過程：多相催化作用；多相催化動(dòng)力學(xué)。24. 化學(xué)反應(yīng)的速率；反應(yīng)速率方程；反應(yīng)速率的積分式；對峙反應(yīng)；連串反應(yīng)；平行反應(yīng)；溫度對反應(yīng)速率的影響。25. 動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)處理；快速反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法。26. 動(dòng)力學(xué)理論方法和半經(jīng)驗(yàn)方法：反應(yīng)機(jī)理與速率方程；基元反應(yīng)速率理論概要；單分子反應(yīng)。課程能力培養(yǎng)說明： 在教學(xué)中貫徹用物理學(xué)的觀點(diǎn)和方法通過數(shù)學(xué)手段來定量闡明和處理化學(xué)問題的思維方式，使學(xué)生認(rèn)識能量在自然界任何變化過程中所起的重要作用。通過課程學(xué)習(xí)使學(xué)生確立化學(xué)科學(xué)的定量意識，認(rèn)識到化學(xué)科學(xué)不僅是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，而且也是一門理論科學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生從新的理論高度去觀察分析化學(xué)問題，培養(yǎng)學(xué)生在理論知識方面觸類旁通、舉一反三的能力，為他們將來從事創(chuàng)