《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(hào)：x2030772 學(xué) 時(shí) 數(shù)：80 其中實(shí)踐學(xué)時(shí)數(shù) ：0 課外學(xué)時(shí)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(jiǎn)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(dòng)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(dòng)力學(xué)以及電化學(xué)系統(tǒng)的熱力學(xué)和動(dòng)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?jī)?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(dòng)力學(xué)的基本知識(shí)、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(shí)。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(shí)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(dòng)力學(xué)的基本知識(shí)、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(shí),了解物理化學(xué)的研究?jī)?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(shí)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(shí)對(duì)研究對(duì)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?jī)?nèi)容、研究對(duì)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?jī)?nèi)容、研究對(duì)象及研究方法。3、重點(diǎn)：物理化

4、學(xué)的研究?jī)?nèi)容。4、難點(diǎn)：物理化學(xué)的研究?jī)?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(gè)途徑函數(shù)（W、Q）、五個(gè)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(shì)的定義及化學(xué)勢(shì)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(gè)途徑函數(shù)（W、Q）、五個(gè)

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(shì)的定義及化學(xué)勢(shì)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(gè)途徑函數(shù)（W、Q）、五個(gè)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(shì)的定義及化學(xué)勢(shì)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：?jiǎn)谓M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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)平衡轉(zhuǎn)化率的影響。（六）化學(xué)動(dòng)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(jiǎn)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(jiǎn)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(dòng)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(rùn)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(duì)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(rùn)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(duì)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(rùn)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(duì)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(duì)氣體的吸附。（八）電化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)及動(dòng)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(dòng)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(shì)差、原電池電動(dòng)勢(shì)的定義、能斯特方程，極化、超電勢(shì)、電催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，電解池、電極反應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)。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(dòng)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(shì)差、原電池電動(dòng)勢(shì)的定義、能斯特方程。（6）掌握極化、超電勢(shì)、電催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。（7）理解電解池、電極反應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)。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(shì)差、電池、原電池電動(dòng)勢(shì)的定義、能斯特方程。（4）極化、超電勢(shì)。4、難點(diǎn)（1）離子電遷移率、離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)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(shì)差、電池

14、、原電池電動(dòng)勢(shì)的定義、能斯特方程。（4）極化、超電勢(shì)。四、教學(xué)方式及學(xué)時(shí)分配序號(hào)主要內(nèi)容主要教學(xué)方 式學(xué)時(shí)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(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)講授142 ：17界面層的熱力學(xué)及動(dòng)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(dòng)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(shí)點(diǎn)都會(huì)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(shí)點(diǎn)的綜合性計(jì)算題，作圖題及證明題，作業(yè)成績(jī)計(jì)入平時(shí)成績(jī)。作業(yè)的基本要求序號(hào)主要內(nèi)容學(xué)時(shí)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(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)1404817界面層的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)800618電解質(zhì)溶液、電化學(xué)系統(tǒng)的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)100061總計(jì)8067467期中測(cè)試學(xué)期中間進(jìn)行期中測(cè)試，內(nèi)容以基本概念、基本公式、應(yīng)用計(jì)算等，成績(jī)計(jì)入平時(shí)成績(jī)。課堂提問與討論根據(jù)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容的不同特點(diǎn)，通過課堂提問討論/線上限時(shí)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(jiǎn)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(jī)?cè)u(píng)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(jī)?cè)u(píng)價(jià)方式： 平時(shí)成績(jī)30%+期末成績(jī)70%=總成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)項(xiàng)目評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)平時(shí)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(shí)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(cè)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(dòng)力學(xué)的基本知識(shí)、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(shí),了解物理化學(xué)的研究?jī)?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(dòng)力學(xué)的基本知識(shí)、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