03物理化學(xué)課件物化教學(xué)大綱

1、PAGE PAGE 4 物理化學(xué)大綱課程編號(hào)：01j8111課程名稱：物理化學(xué)B Physical Chemistry（B）學(xué)時(shí)/學(xué)分: 64+18/4.5開課學(xué)期：二年級(jí)第1學(xué)期（秋）必修專業(yè)：材料科學(xué)及工程類、環(huán)境工程類先修課程：高等數(shù)學(xué) 無機(jī)化學(xué)課程教學(xué)目標(biāo)物理化學(xué)是材料類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。它既是該專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)中重要的一環(huán)，又是后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，了解化學(xué)熱力學(xué)及化學(xué)動(dòng)力學(xué)的基本知識(shí)；培養(yǎng)學(xué)生對(duì)化學(xué)變化和相變化的平衡規(guī)律及變化速率規(guī)律等物理化學(xué)問題，具有明確的基本概念，較熟練的計(jì)算能力和初步的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。同時(shí)還應(yīng)使學(xué)生得到一般科學(xué)方法的訓(xùn)練和邏輯思維能力的培養(yǎng)，這一訓(xùn)

2、練應(yīng)貫穿于課程教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，使學(xué)生體會(huì)并掌握怎樣由實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)進(jìn)行歸納和演繹，或由假設(shè)和模型上升為理論，并能結(jié)合具體條件應(yīng)用理論分析解決較為簡(jiǎn)單的化學(xué)熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)問題。教學(xué)內(nèi)容及基本要求理論教學(xué)部分學(xué) 時(shí): 64以下按化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)、熱力學(xué)原理在熱力學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用、以及化學(xué)動(dòng)力學(xué)三大部分列出理論教學(xué)的基本要求?；疽蟀瓷钊氤潭确譃榱私狻⒗斫猓ɑ蛎髁耍┖驼莆眨ɑ驎?huì)用）三個(gè)層次。1 化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)第一定律（第一章）及熱力學(xué)第二定律（第二章）了解化學(xué)熱力學(xué)研究的對(duì)象、方法和局限性；理解平衡狀態(tài)、狀態(tài)函數(shù)、可逆過程及熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)等基本概念；理解熱力學(xué)第一、第二、第三定律的敘述及數(shù)學(xué)表達(dá)式

3、；明了熱、功、內(nèi)能、焓、Helmholtz函數(shù)和Gibss函數(shù)，以及標(biāo)準(zhǔn)生成焓、標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵和標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)等概念的含義。掌握在物質(zhì)的p、T、V變化，相變化和化學(xué)變化過程中計(jì)算熱、功和各種熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)變化值的原理及方法；在將熱力學(xué)一般關(guān)系式應(yīng)用于特定體系的時(shí)候，會(huì)應(yīng)用狀態(tài)方程（主要是理想氣體狀態(tài)方程）和物性數(shù)據(jù)（熱容、相變熱、蒸汽壓等）；掌握熵增原理和各種平衡判據(jù)；明了熱力學(xué)公式的適用條件，理解熱力學(xué)基本方程和Maxwell關(guān)系式，理解用熱力學(xué)基本方程和Maxwell關(guān)系式推導(dǎo)重要熱力學(xué)公式的演繹方法。2 熱力學(xué)原理在熱力學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用化學(xué)平衡（第三章）明了熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的

4、定義；了解Vant Hoff等溫方程的推導(dǎo)，掌握用等溫方程判斷化學(xué)反應(yīng)的方向和限度的方法；會(huì)用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)；理解Vant Hoff等壓方程的推導(dǎo)，理解溫度對(duì)平衡常數(shù)的影響，會(huì)用等壓方程計(jì)算不同溫度下的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)；了解體系壓力和惰性氣體對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡組成的影響。多組分體系熱力學(xué)（溶液）（第四章）及相平衡（第五章）理解偏摩爾量和化學(xué)勢(shì)的概念；會(huì)從相平衡條件推導(dǎo)Clapeyron公式和Clausius-Clapeyron方程，并能應(yīng)用這些方程于有關(guān)計(jì)算。掌握Raoult定律和Henry定律以及它們的應(yīng)用；理解理想體系（理想溶液和理想稀溶液）中各組分化學(xué)勢(shì)的表達(dá)式；掌握稀溶液的幾個(gè)相平

5、衡規(guī)律；理解活度的概念，了解活度的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)和對(duì)組分活度系數(shù)的簡(jiǎn)單計(jì)算方法。理解相律的推導(dǎo)和意義；掌握單組分體系和二組分體系典型相圖的特點(diǎn)和應(yīng)用，能用杠桿規(guī)則進(jìn)行計(jì)算，能用相律分析相圖。電化學(xué)（第六章）了解電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理、離子遷移數(shù)及表征電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力的物理量*（電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率等）；理解電解質(zhì)溶液活度、離子平均活度及離子平均活度系數(shù)的概念；了解離子強(qiáng)度的概念和Debye-Heckel極限公式。理解可逆電池電動(dòng)勢(shì)與熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系；掌握Nernst方程及其計(jì)算；掌握各種類型電極的特征和電動(dòng)勢(shì)測(cè)定的主要應(yīng)用。理解產(chǎn)生電極極化的原因和超電勢(shì)的概念；了解極化曲線及意義。界面現(xiàn)象（第七章）理

6、解比表面Gibss能和表面張力的概念；了解表面相的Gibss模型；理解彎曲界面的附加壓力概念和Laplace公式及其應(yīng)用；理解Kelvin公式及其應(yīng)用。了解鋪展和鋪展系數(shù)、潤濕、接觸角和Young方程；了解溶液界面的吸附及表面活性物質(zhì)的作用，理解Gibss吸附等溫式；了解物理吸附與化學(xué)吸附的含義和區(qū)別，理解Langmuir單分子層吸附模型和吸附等溫式。3 化學(xué)動(dòng)力學(xué)（第八章）明了化學(xué)反應(yīng)速率、速率常數(shù)、基元反應(yīng)、反應(yīng)分子數(shù)及反應(yīng)級(jí)數(shù)等概念，掌握通過實(shí)驗(yàn)建立速率方程的方法；掌握一級(jí)和二級(jí)反應(yīng)速率方程及特征；理解對(duì)峙反應(yīng)、平行反應(yīng)和連串反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特征。掌握由反應(yīng)機(jī)理建立速率方程的近似方法（穩(wěn)定態(tài)

7、近似法、平衡態(tài)近似法）；了解鏈反應(yīng)機(jī)理的特點(diǎn)及支鏈反應(yīng)與爆炸的關(guān)系。掌握Arrhennius方程及應(yīng)用，明了活化能和指前因子的物理意義；了解簡(jiǎn)單碰撞理論的基本思想和結(jié)果，理解經(jīng)典過渡狀態(tài)理論的基本思想、基本公式及有關(guān)概念。理解催化作用；了解多相反應(yīng)的步驟；了解光化學(xué)反應(yīng)和溶液中反應(yīng)的特征*；了解分子動(dòng)態(tài)學(xué)*。2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分學(xué) 時(shí)：18物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)附屬于物理化學(xué)，是完成物理化學(xué)教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。希望通過選做本大綱所列實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生初步的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛧?yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度；學(xué)會(huì)一些重要物理化學(xué)參量的測(cè)量方法，同時(shí)對(duì)理論教學(xué)中的一些物理化學(xué)基本原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及相關(guān)的計(jì)算，使學(xué)生體會(huì)并掌握怎樣由實(shí)驗(yàn)結(jié)

8、果出發(fā)進(jìn)行歸納和演繹的過程；并通過一、兩個(gè)設(shè)計(jì)性內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)的能力。本實(shí)驗(yàn)課程目前含概如下三部分內(nèi)容：一是物質(zhì)性質(zhì)的測(cè)定，目的是使學(xué)生掌握某些基本的物質(zhì)性質(zhì)測(cè)定方法并了解相關(guān)設(shè)備及使用，如實(shí)驗(yàn)四、六、九、十二（按實(shí)驗(yàn)講義中編號(hào)）等；二是某些物理化學(xué)基本原理的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，目的是使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)更好地領(lǐng)會(huì)基本原理，并了解由實(shí)驗(yàn)結(jié)果歸納得出某一規(guī)律的科學(xué)方法，如實(shí)驗(yàn)三、四、八、十、十一等；三是學(xué)習(xí)用實(shí)驗(yàn)測(cè)量來解決一些熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)問題及進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，目的是培養(yǎng)一定的分析問題、解決問題的能力，如實(shí)驗(yàn)一、二、五、七等。通過各部分的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的基本測(cè)量技術(shù)與控制技術(shù)加以

9、掌握或有所了解。具體內(nèi)容及要求如下：實(shí)驗(yàn)一 中和熱的測(cè)定：測(cè)定鹽酸與氫氧化鈉的中和熱，加深對(duì)反應(yīng)熱、熱容概念的理解，掌握它們的測(cè)定方法。實(shí)驗(yàn)二 燃燒熱的測(cè)定：使用彈式量熱計(jì)測(cè)定萘的燃燒熱；了解彈式量熱計(jì)的原理、構(gòu)造和使用方法；掌握取得有關(guān)熱化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一般知識(shí)和基本訓(xùn)練。實(shí)驗(yàn)三 分配系數(shù)和平衡常數(shù)的測(cè)定：測(cè)定碘在CCl4H2O體系中的分配系數(shù)；利用分配系數(shù)測(cè)定KI+I2=KI3的平衡常數(shù)。實(shí)驗(yàn)四 液體飽和蒸汽壓的測(cè)定：測(cè)定純液體在不同溫度下的飽和蒸汽壓，并求其平均摩爾氣化熱；明確液體飽和蒸汽壓的意義以及氣液兩相平衡的概念；了解純液體飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系，即克克方程。實(shí)驗(yàn)五 雙液體系沸點(diǎn)組成圖的

10、繪制：掌握蒸餾基本原理，繪制雙組分體系的蒸餾曲線；掌握折光儀的使用方法。實(shí)驗(yàn)六 溶液電導(dǎo)的測(cè)定：了解溶液電導(dǎo)的測(cè)定原理和方法；測(cè)定強(qiáng)、弱電解質(zhì)的電導(dǎo)率，當(dāng)量電導(dǎo)以及弱電解質(zhì)的電離度和電離常數(shù)。實(shí)驗(yàn)七 原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定：測(cè)定不同電池的電動(dòng)勢(shì)及電極電勢(shì)；了解對(duì)消法測(cè)定可逆電池電動(dòng)勢(shì)的原理；自行設(shè)計(jì)測(cè)量電池溫度系數(shù)的方法。實(shí)驗(yàn)八 固體和溶液界面上的吸附：了解固體物質(zhì)在溶液界面上的吸附；用作圖法求得吸附等溫方程中的常數(shù)。實(shí)驗(yàn)九 表面活性物質(zhì)的表面張力等溫線：用泡壓法測(cè)定溶液的表面張力；了解表面活性物質(zhì)的表面張力隨溶液濃度的變化關(guān)系。實(shí)驗(yàn)十 一級(jí)反應(yīng)蔗糖的水解：測(cè)定蔗糖轉(zhuǎn)化的反應(yīng)速率常數(shù)和半衰期；掌握

11、旋光儀的使用方法。實(shí)驗(yàn)十一 過氧化氫的催化分解：熟悉一級(jí)反應(yīng)的特點(diǎn)；了解反應(yīng)濃度、溫度及催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響。實(shí)驗(yàn)十二 液體粘度和密度的測(cè)定：掌握用奧氏粘度計(jì)和比重瓶法測(cè)量液體粘度及密度的方法。教學(xué)安排及方式（按6418安排）:4時(shí)/周 教學(xué)環(huán)節(jié)及課程內(nèi)容 學(xué)時(shí)講 課習(xí) 題 討 論實(shí) 驗(yàn)*其 它課內(nèi)課外課內(nèi)課外課內(nèi)課外緒論1122熱力學(xué)第一定律71033熱力學(xué)第二定律810化學(xué)平衡4422多組分體系熱力學(xué)88相平衡8833電化學(xué)662233界面現(xiàn)象6563化學(xué)動(dòng)力學(xué)8833總結(jié)210合計(jì)5870661818* 2003-2007的實(shí)際操作中，選擇十二個(gè)實(shí)驗(yàn)中的5到6個(gè)（每個(gè)實(shí)驗(yàn)為3學(xué)時(shí)），例如：實(shí)驗(yàn)三 分配系數(shù)和平衡常數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)五 雙液體系沸點(diǎn)組成圖的繪制 實(shí)驗(yàn)十 一級(jí)反應(yīng)蔗糖的水解 實(shí)驗(yàn)九 表面活