《物理化學1》課程教學大綱

1、物理化學1教學大綱一、說 明適用專業(yè)應用化學先修課程高等數(shù)學、普通物理、無機化學、分析化學、有機化學總學時48總學分3（一）本課程的目的、要求物理化學是化學學科的一個重要分支，應用化學專業(yè)物理化學知識的講授由本課程物理化學(1)和后續(xù)課程物理化學(2)共同完成。學習課程物理化學(1)的目的和要求：1. 學生能系統(tǒng)地掌握物理化學的基本知識和基本原理，加深對自然現(xiàn)象本質的認識，這些知識和原理不僅是化學的理論基礎，也是其它與化學有關的技術科學的發(fā)展基礎；2. 學生學會物理化學的科學思維方法，培養(yǎng)學生提出問題、研究問題、分析問題的能力，培養(yǎng)他們獲取知識并用來解決實際問題的能力。（二）內(nèi)容選取和實施中注

2、意的問題在本課程的教學中應特別注意引領學生對課程整體框架的理解，突出解決問題的方法和實際應用。開展啟發(fā)式和討論式教學。對于教材內(nèi)容，可根據(jù)具體情況進行調整，貫徹“少而精和博而通”的教學思想。本課程的任務是介紹化學熱力學、多組分體系熱力學在溶液中的應用、相平衡和化學平衡的基本原理、方法及其應用。通過課堂講授、學生自習、學科前沿介紹、習題課、討論課、計算機輔助教學、考試等教學環(huán)節(jié)達到本課程的目的，同時，為后續(xù)課程物理化學(2)的學習打下基礎。其教學基本內(nèi)容如下：牢固掌握熱力學三大定律、相平衡和化學平衡的基本原理及其在實際問題中的應用，牢固掌握熱力學在溶液中的應用和非理想體系處理的一般方法。明確重要

3、熱力學公式的物理意義、應用條件及其相互關系，牢固掌握各熱力學函數(shù)變化值的計算方法，據(jù)以判斷化學變化的方向和限度。一般了解非平衡態(tài)熱力學的基本概念。統(tǒng)計熱力學部分根據(jù)教學計劃選講或安排選修課學習。（三）教學方法1. 充分運用現(xiàn)代化教學手段。合理運用多媒體等現(xiàn)代教學手段可以提高教學效率和質量。2. 啟發(fā)思維。精選習題，每節(jié)課后布置34題課外作業(yè)，每章講授完畢后，安排習題課或討論課一次。3. 課后交流。課堂學習之余，學生可以通過Internet 訪問“物理化學教學輔導站”有關內(nèi)容，進一步學習，擴充自己的知識和視野。（四）考核方式考核辦法主要采用筆試的形式，本課程為學期課程，每學期設平考2次，平考考試

4、成績和平時作業(yè)成績占期末總成績的比例為20%，期末考試成績占總成績80%?？荚囈蚤]卷形式為主，也可采用專題小論文及答辯的形式。（五）教學內(nèi)容與學時分配教學章節(jié)教學內(nèi)容學時安排備注0緒 論11氣 體12熱力學第一定律103熱力學第二定律124多組分體系熱力學在溶液中的應用85相平衡106化學平衡6總 計48二、大 綱 內(nèi) 容第零章 緒 論什么是物理化學物理化學的研究內(nèi)容物理化學的研究方法4. 物理化學的建立與發(fā)展物理化學課程的學習方法說明和要求：(1) 重點介紹物理化學課程的內(nèi)容、任務和研究方法。(2) 掌握物理化學課程的學習方法。注“*”的內(nèi)容可根據(jù)具體情況取舍或由學生自學為主，以下相同。第一

5、章 氣體1. 理想氣體及狀態(tài)方程、分壓定律、分體積定律2. 實際氣體與理想氣體的偏差、范德華方程3. 實氣體的液化(C02的p-V圖)、臨界現(xiàn)象、臨界參數(shù)4. 對應狀態(tài)原理及壓縮因子圖5. 用壓縮因子圖進行普遍化計算說明和要求：(1) 了解理想氣體的宏觀定義及微觀模型，重點掌握理想氣體狀態(tài)方程。(2) 掌握分壓、分體積定律及計算方法。(3) 理解真實氣體與理想氣體的偏差、臨界現(xiàn)象。(4) 重點理解范德華狀態(tài)方程、對應狀態(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。第二章 熱力學第一定律1. 熱力學的任務、方法及局限性2. 體系與環(huán)境、強度性質與容量性質、狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)、過程與途徑、熱

6、力學的平衡態(tài)3. 狀態(tài)函數(shù)及其全微分的性質4. 功的定義、計算5. 熱和熱容的定義、熱量的計算6. 可逆過程與不可逆過程7. 熱力學第一定律、內(nèi)能8. 理想氣體的內(nèi)能和焓及Cp與Cv的關系9. 理想氣體在等溫過程、等壓過程、等容過程、絕熱過程、循環(huán)過程中U、H、Q、W的計算10. 理想氣體絕熱可逆過程的過程方程式11. 第一定律對實際氣體的應用和在等溫過程中U、H的計算12. 卡諾循環(huán)13. 等壓反應熱Qp、等容反應熱Qv及與U、H的關系14. 反應進度、熱化學反應方程式、蓋斯定律15. 生成焓、鍵焓、離子生成焓、*溶解熱和稀釋熱16. 反應熱效應的計算、基爾霍夫定律、等壓絕熱反應17. *熱

7、力學第一定律的微觀解釋說明和要求：(1) 重點掌握體系與環(huán)境、強度性質與容量性質、狀態(tài)函數(shù)、過程與途徑、熱力學平衡態(tài)，可逆過程與不可逆過程、反應進度、內(nèi)能與標準摩爾生成焓等概念，掌握功、熱、焓、恒壓熱容、恒容熱容、焦耳湯姆遜系數(shù)等定義。 (2) 明確功和熱都是與過程相聯(lián)系的物理量。掌握狀態(tài)函數(shù)的全微分性質及其應用。 (3) 重點掌握熱力學第一定律，并能熟練地計算體系在相變過程、理想氣體在自由膨脹過程、等溫過程、等容過程、絕熱過程、循環(huán)過程中的U、H及Q、W的值。 (4) 重點掌握計算化學反應熱效應的方法。 (5) 了解熱力學第一定律對實際氣體的應用。 (6) 了解卡諾循環(huán)的意義。第三章 熱力學

8、第二定律 1. 自發(fā)過程的共同特征 2. 熱力學第二定律的克勞修斯說法與開爾文說法 3. 卡諾原理4. 熵、克勞修斯原理、可逆過程熱溫商和熵變5. 熱力學第二定律的數(shù)學表達式6. 熵增原理、熵變的計算及熵判據(jù)的應用、熵的統(tǒng)計意義7. 亥姆霍茲自由能與吉布斯自由能8. 過程方向與限度的判據(jù)及計算9. 熱力學基本關系式及其應用 10. 吉布斯亥姆霍茲公式11. 熱力學第三定律、規(guī)定熵、標準熵 說明和要求： (1) 了解自發(fā)過程的共同特征，正確理解第二定律的幾種說法，明確熱力學第二定律的意義。 (2) 掌握從卡諾熱機得出克勞修斯原理和熵函數(shù)的邏輯性，從而理解克勞修斯不等式的重要性與熵函數(shù)概念。(3)

9、 熟記并理解亥姆霍茲自由能A，吉布斯自由能G的定義。(4) 重點掌握熱力學基本關系式及應用。 (5) 明確熱力學函數(shù)只是在各自特定條件下才能作為過程進行方向與限度的判據(jù)，并掌握熵判據(jù)和吉布斯自由能判據(jù)的使用條件。 (6) 能熟練地計算一些簡單過程的S、G與A值并正確理解G與A在特定條件下的物理意義。 (7) 能較熟練地運用吉布斯亥姆霍茲公式。 (8) 能運用范霍夫等溫方程式判別化學變化的方向。 (9) 了解熱力學第三定律的內(nèi)容，明確規(guī)定熵、標準熵的概念及其計算、應用。 (10) 了解熵的統(tǒng)計意義。 (11) *初步了解不可逆過程熱力學中關于熵流、熵產(chǎn)生的概念。第四章 多組分體系熱力學在溶液中的

10、應用 1. 偏摩爾量的定義、偏摩爾量的集合公式、吉布斯杜亥姆公式、*偏摩爾量的求法2. 化學勢的定義及其在相平衡體系中的應用、化學勢與溫度、壓力的關系3. 理想氣體、非理想氣體的化學勢及氣體的標準態(tài)和標準態(tài)選擇4. 稀溶液中的兩個經(jīng)驗定律5. 液態(tài)混合物和稀溶液中組分的化學勢、溶液濃度的各種表示方法及相互關系6. 理想溶液中各組分的化學勢、理想溶液的通性7. 實際溶液中各組分的化學勢及活度的概念、實際溶液中各組分的標準態(tài)和標準態(tài)的選擇、活度的測定8. 稀溶液的依數(shù)性9. *杜亥姆一馬居耳公式10. 分配定律與萃取效率11. *理想溶液通性的微觀解釋說明和要求：(1) 明確偏摩爾量與化學勢的的要

11、領與意義，了解它們之間的區(qū)別。(2) 重點掌握理想氣體、非理想氣體的化學勢。 (3) 明確混合物與溶液的區(qū)別，掌握液態(tài)混合物、溶液理想溶液、理想稀溶液中各組分的化學勢公式，明確標準態(tài)的選擇。 (4) 重點掌握理想溶液的通性和稀溶液的依數(shù)性。 (5) *理想溶液通性的微觀解釋。 (6) 通過相平衡條件討論稀溶液依數(shù)性公式及分配定律的證明，初步了解用熱力學解決溶液問題的方法。(7) 掌握活度的概念，掌握蒸氣壓法求活度的方法。第五章 相平衡 1. 相、組分數(shù)、自由度的概念、相律的推導2. 克拉貝龍方程式和克拉貝龍克勞修斯方程式、水的相圖、*硫的相圖 3. 二組分液液體系相圖4. 二組分固液體系相圖

12、5三組分體系的相圖說明和要求：(1) 明確相、組分數(shù)和自由度的概念，理解相律的推導過程及相律在相圖中的應用。(2) 能較熟練地運用克拉貝龍方程及克拉貝龍克勞修斯方程。 (3) 重點了解相圖繪制的常用幾種方法，要求能根據(jù)熱分析數(shù)據(jù)繪出步冷曲線進而繪出相圖或由相圖繪出步冷曲線。 (4) 重點掌握單組份、二組份、三組份體系的一些典型相圖，并會應用相律來說明相圖中點、線、區(qū)的意義及體系在不同過程中發(fā)生的相變化。(5) 學會使用杠桿規(guī)則,了解相圖在實際生產(chǎn)中的一些應用。第六章 化學平衡 1. 化學反應的方向和限度、平衡條件和化學反應等溫方程式2. 理想氣體反應、實際氣體反應、液相反應、復相反應的平衡常數(shù)

13、及其各種表示式、平衡常數(shù)的測定、平衡組成及平衡轉化率的計算 3. 標準生成吉布斯自由能和液相反應的標準吉布斯自由能 4. 平衡常數(shù)與溫度的關系 5. 濃度、壓力、惰性組分等因素對化學平衡的影響 6. 同時平衡和反應的耦合7. *高壓下氣體反應平衡常數(shù)說明和要求：(1) 明確化學平衡的熱力學條件及如何由平衡條件導出化學反應等溫方程式，掌握化學反應等溫方程式的意義及其應用。 (2) 重點掌握標準平衡常數(shù)K的意義、熟練掌握平衡常數(shù)和平衡組成的計算以及理想氣體反應的經(jīng)驗平衡常數(shù)Kp、Kc、Kx之間的換算。 (3) 了解均相反應、多相反應rGm的意義及二者平衡常數(shù)表示式的不同。(4) 重點掌握各種因素（

14、T、p、惰性組分）對平衡的影響。 (5) 理解物質的標準摩爾生成吉布斯自由能fGm,B與化學反應rGm的意義，掌握rGm = -RTInK的有關計算。(6) 了解實際氣體反應平衡常數(shù)的計算方法。三、教材與主要參考書教材:傅獻彩, 沈文霞, 姚天揚編. 物理化學(第五版). 北京: 高等教育出版社, 2005年.主要參考書:1. 韓德剛, 高執(zhí)棣, 高盤良編. 物理化學. 北京: 高等教育出版社, 2001年. 2. 朱傳征、許海涵主編. 物理化學(第一版). 北京: 科學出版社, 2000年. 3. 天津大學物理化學教研室編. 物理化學(第四版). 北京: 高等教育出版社, 2003年. 4.

15、 朱文濤編, 物理化學. 北京: 清華大學出版社, 1995年.5. 沈鐘、趙振國、王果庭編. 膠體與表面化學.北京:化學工業(yè)出版社, 2004年6. 胡英主編. 物理化學(第四版). 北京: 高等教育出版社, 1999年.7. HYPERLINK /kaoyanbook_search.asp?zuozhe=%B8%DF%C5%CC%C1%BC&xuanze=3 t _blank 高盤良 編. 物理化學學習指南. 北京: 高等教育出版社, 2001年.8. HYPERLINK /kaoyanbook_search.asp?zuozhe=%CB%EF%B5%C2%C0%A4&xuanze=3 t _blank 孫德坤, HYPERLINK /kaoyanbook_search.asp?zuozhe=%C9%F2%CE%C4%CF%BC&xuanze=3 t _blank 沈文霞, HYPERLINK /kaoyanbook_search