物理化学教学大纲

1《物理化学》教学大纲课程编号：学时：100学分：6一、课程的性质和任务《物理化学》是大学本科化学专业的一门重要基础理论课。它是从物质的物理现象和化学现象的联系入手探求化学变化基本规律的一门科学。本课程的教学目的：使学生在已学过的一些先行课程（无机化学、有机化学、分析化学、高等数学、普通物理学）的基础上，运用物理学的有关理论和方法对化学运动做理论和定量的探讨，了解和掌握化学运动的基本原理和方法，一方面加深理解已学课程的某些内容，另一方面比较系统地掌握物理化学的基本知识、基本理论和基本技能。同时增强在中学化学教学中分析问题和解决问题的能力，从而提高中学化学教学质量。二、相关课程的衔接本课程是在学生学习了《高等数学》、《普通物理》、《无机化学》、《有机化学》、《分析化学》的基础上开设。《统计热力学》、《化学动力学》、《不可逆过程热力学》、《电极过程动力学》、《胶体化学》等是与其相关的课程。三、教学的基本要求1．熟悉气体的一些宏观性质，并能从分子运动论来理解这些性质；2．初步掌握热力学研究方法的特点,理解热力学基本原理,并运用热力学基本原理和方法处理溶液、相平衡、化学平衡、电化学等方面的一些基本问题;3．理解化学现象与电现象的联系及与热力学的关系，基本掌握可逆电池热力学的基本原理和不可逆电极过程的一些情况;4．了解动力学方法的特点，掌握化学动力学的基本内容，浓度、温度等因素对化学反应速率的影响。了解反应速率理论和催化作用的特征，初步掌握链反应、光化学反应；5．了解表面现象和胶体分散体系的基本特性，并运用热力学及有关理论来讨论某些性质；6．了解统计热力学的初步知识。这部分内容可根据教学的实际情况进行按排。四、教学方法与重点、难点教学方法：通过课堂讲授、习题课、讲座、自修、网络教学、答疑等教学形式使学生掌握各章所提出的教学要求。重点和难点：化学热力学及其应用、统计热力学、化学动力学、电化学、表面现象和胶体分散体系等。五、建议学时分配教学内容讲课学时习题讨论备注绪论2第一章热力学第一定律及其应用62第二章热力学第二定律103第三章统计热力学基础6第四章溶液－多组分体系热力学在溶液中的应用5第五章相平衡522第六章化学平衡6第七章电解质溶液6第八章可逆电池电动势及其应用62第九章电解与极化作用6第十章化学动力学基础（Ⅰ）92第十一章化学动力学基础（Ⅱ）112第十二章界面现象4第十三章胶体分散体系和大分子体系5合计8713课时安排:按现行教学体系,该课程总学时100学时，其中讲授87学时，习题讨论13学时。带号的为选讲内容。本课程安排在第三学年为宜。六、课程考核本课程使用闭卷方式，教考分离由题库出题进行考核。七、教材及主要参考书1．傅献彩，沈文霞，姚天扬，物理化学，第四版，高等教育出版社，北京2．朱传征，许海涵主编，物理化学，科学出版社3．韩德刚，高执棣，高盘良，物理化学，高等教育出版社，北京4．印永嘉，奚正楷，物理化学简明教程，第三版，高等教育出版社，北京5．邓景发，范康年，物理化学，高等教育出版社，北京6．孙德坤，沈文霞，姚天扬，物理化学解题指导，江苏教育出版社7．印永嘉，王雪琳，奚正楷，《物理化学简明教程》例题与习题，高等教育出版社，北京八、教学内容绪论1、教学内容（1）物理化学的研究内容及方法。（2）物理化学发展简史。（3）学习物理化学的意义和作用。（4）学习物理化学的方法。（5）物理量的表示及运算2、教学基本要求掌握物理化学的内容、任务，研究方法和特点，了解物理化学的发展简史，掌握物理化学的学习方法和所用物理量的表示及运算。第一章热力学第一定律及其应用1、教学内容（1）热力学基本概念（2）热和功（3）热力学第一定律（4）可逆过程与最大纲（5）焓（6）热容3（7）热力学第一定律的应用（8）焦耳－汤姆逊实验（9）化学反应的热效应，反应进度（10）热化学基本定律及反应热效应的计算（11）反应热效应与温度的关系（12）热力学第一定律的微观说明。2、教学基本要求掌握热力学第一定律并能运用于物理化学过程，热力学的研究方法及局限性。重点掌握内能、焓、可逆过程、最大体积功等一些重要概念的性质和应用，明确内能、热、功的区别与联系。能熟练掌握计算理想气体在等温、等容、等压和绝热过程中△U、△H、Q、W计算。3、重点、难点可逆过程和最大功是本章的重点与难点。第二章热力学第二定律1、教学内容（1）一切自发过程的共同特征（2）热力学第二定律的表述法（3）卡诺原理（4）过程的热温熵与熵函数（5）过程方向与限度判据（6）熵的统计意义（7）熵变的计算与熵判据的使用（8）热力学第三定律、绝对熵（9）自由能与自由能变化值的计算（10）单组分体系的相平衡，克－克方程（11）热力学函数间的基本关系式与吉布斯－赫姆霍兹方程（12）偏摩尔量与化学势。2、教学基本要求了解一切自发过程的共同特征，明确热力学第二定律的意义。明确从卡诺热机得出克劳修斯原理和熵函数的逻辑性，从而理解克劳修斯不等式的重要性和熵函数的概念。熟记并理解热力学函数S、F、G的定义与各热力学函数间的关系。明确每一热力学函数只是在各自特定的条件下才能作为过程进行的方向与限度的判据，熟练S与G的计算与应用。熵的统计意义和热力学第三定律只作一般的了解。理解化学势与标准态的概念与意义。3、重点、难点熵与熵增加原理是本章的重点与难点。第三章统计热力学基础1、教学内容（1）粒子体系的统计分布（2）配分函数与热力学函数间的关系（3）配分函数的计算（4）热力学函数的计算（5）平衡常数的计算。2、教学基本要求了解几种统计分布的规律；理解配分函数与热力学函数间的关系；掌握由分子参数计算分4子配分函数、分子的热力学性质、反应平衡常数等方法。3、重点、难点粒子体系的几种统计分布、配分函数的计算是本章的重点和难点。第四章溶液－多组分体系热力学在溶液中的应用1、教学内容（6）概述与组成表示法（7）稀溶液中的两个经验定律－拉乌尔定律与亨利定律（8）气体混合物体系（9）理想溶液体系（10）实际溶液（11）稀溶液的依数性（12）分配定律2、教学基本要求掌握拉乌尔定律与亨利定律；掌握理想溶液、稀溶液与实际溶液三者的区别与关系。掌握活度、活度系数的概念与标准态的正确选用；了解稀溶液的依数性的物理意义及其应用。3、重点、难点活度的概念，标准态的选用是本章的难点，稀溶液的依数性的热力学原因也是本章的一个难点。第五章相平衡1、教学内容（1）多组分体系相平衡的一般条件（2）相律（3）单组分体系相图（4）二组分体系的相图及应用（5）三组分体系相图及应用（6）二级相变2、教学基本要求明确相、组分数和自由度的概念，了解相律的推导、物理意义与用途。了解绘制相图的常用方法。能应用相律来说明相图中区、线及点的意义，并能根据相图不说明体系在不同的过程中所发生相变化的情况。3、重点、难点相律与相图的分析是本章的重点与难点。第六章化学平衡1、教学内容（1）化学反应的平衡条件和化学反应的亲和势（2）平衡常数与反应等温方程式（3）有关平衡常数的计算与应用（4）一些因素对化学平衡的影响（5）配分函数和平衡常数（6）生物能力学简单2、教学基本要求掌握化学反应等温方程式的推导；方程式的意义。熟练平衡常数的计算；理解物质生成5自由能与反应过程的G的意义，掌握有关计算；了解从吉布斯赫姆霍兹方程推导反应等压方程式思路及有关方程的计算，熟悉一些因素对反应平衡的影响。3、重点、难点从热力学平衡条件导出化学反应等温方程是本章的重点。第七章电解质溶液1、教学内容（1）电化学的基本概念和法拉第定律（2）离子迁移与迁移数（3）电解质溶液的电导（4）极限迁移数、离子淌度与离子电导（5）电导测定的应用（6）强电解质溶液理论（7）电解质溶液的活度与活度系数（8）离子强度和德拜－休克尔极限公式2、教学基本要求理解离子的水化作用及在外电场下溶液中的迁移情况；明确电导率、摩尔电导、迁移数、离子淌度与离子独立运动定律等概念、意义以及它们之间的关系；了解强电解质理论的基本理论；了解离子活度、平均活度和平均活度系数的概念。3、重点、难点重点：电导率、摩尔电导、迁移数、离子淌度与离子独立运动定律难点：平均活度和平均活度系数第八章可逆电池的电动势及其应用1、教学内容（1）可逆电池与可逆电极；（2）标准电池与电动势的测定（3）可逆电池热力学（4）电极电位；标准氢电极（5）可逆电池电动势的计算（6）浓差电池（7）标准电极电位的应用（8）电动势测定的应用2、教学基本要求理解电池过程的热力学函数的改变量与电功、电动势的关系，了解电动势产生的原因和熟悉电化学的惯用符号；熟练地从所给电池、电极写出有关的化学反应方程式以及根据所给化学反应设计原电池；掌握能斯特方程；掌握电动势测定的应用；3、重点、难点重点：可逆电池热力学；电极电位难点：电动势测定的应用第九章电解与极化作用1、教学内容（1）分解电压与极化（2）电化学极化（3）浓差极化6（4）电解时电极上的反应（5）金属的电化学腐蚀与防腐（6）化学电源2、教学基本要求了解分解电压的意义与用途；了解产生极化作用的原因，极化的分类与电化学极化的机理；了解金属腐蚀的机理与防蚀原理；3、重点、难点重点与难点：电化学极化；电解时电极上的反应第十章化学动力学基础（一）1、教学内容（1）反应速率及其测定（2）反应物浓度对反应速率的影响（3）简单级数反应与反应级数的测定（4）温度对反应速率的影响，活化能（5）几种典型的复杂反应（6）链反应（7）化学反应机理的确定2、教学基本要求明确反应分子数与反应级数的区别与联系；熟悉反应速率表示法以及简单反应的浓度与时间的关系；了解反应级数的实验测定方法；了解典型复杂反应的动力学公式的建立与及时间浓度关系；了解稳定态法与平衡浓法处理速率方程的意义；了解链反应的特征与爆炸反应的机理；了解活化能的概念及其对反应速率的影响。3、重点、难点重点：简单级数反应与反应级数的测定；温度对反应速率的影响，活化能；几种典型的复杂反应难点：几种典型的复杂反应；化学反应机理的确定第十一章化学动力学基础（二）1、教学内容（1）化学反应速率理论（2）分子反应动态学简单（3）溶液反应（4）快速反应（5）光化学反应（6）催化反应动力学2、教学基本要求明确碰撞理论与过渡状态理论的基本论点；了解溶液反应中影响反应速率的因素；一般了解快速反应和光化学反应；初步了解分子反应动态学有关知识；掌握均相催化反应基本原理。3、重点、难点重点与难点：碰撞理论与过渡状态理论第十二章界面现象1、教学内容（1）表面自由能与表面张力7（2）弯曲表面现象（3）溶液的表面吸附、表面活性物质（4）几种重要的界面现象及表面活性剂的应用（5）固体表面的吸附（6）气－固相表面催化反应2、教学基本要求明确表面自由能、表面张力的概念，了解表面曲率与蒸气压的关系；明确吉布斯公式的推导过程、意义及计算；了解表面活性剂的基本性质和用途。3、重点、难点重点、难点：表面自由能与表面张力的关系；吉布斯公式的推导及计算第十三章胶体分散体系和大分子溶液1、教学内容（1）溶胶的制备与净化（2）溶胶的光散射现象与胶粒的扩散（3）电动现象与电动电位（4）胶体的稳定性与聚沉（5）乳状液（6）大分子溶液和膜平衡2、教学基本要求了解溶胶的制备与净化方法；了解溶胶的动力学、光学与电学性质；了解胶团的结构及胶休的稳定性；了解大分子溶液性质和分子量的测量方法；了解膜平衡的机理。3、重点、难点重点：溶胶的制备与净化；溶胶的光散射现象与胶粒的扩散；胶体的稳定性与聚沉；难点：电动现象与电动电位执笔人：孙振范教研室：物理化学与化工系教学主任审核签名：