2、《物理化学》教学大纲(化学专业)

1《物理化学》课程教学大纲一、课程基本信息（一）课程中文名称：物理化学（二）课程英文名称：PhysicalChemistry（三）课程代码：1503010015030101（四）课程属性及模块：专业必修课（五）授课学院：理学院（六）开课学院：理学院（七）教材及参考书目教材：《物理化学》（第五版）上册，傅献彩，沈文霞等编，高等教育出版社，2005年《物理化学》（第五版）下册，傅献彩，沈文霞等编，高等教育出版社，2006年参考书：《物理化学核心教程》（第二版），沈文霞编，科学出版社，2009年《物理化学》，万洪文，詹正坤主编，高等教育出版社，2009年《物理化学简明教程》（第四版），印永嘉等编，高等教育出版社，2009年《物理化学学习指导》，孙德坤沈文霞等编，高等教育出版社，2009年《物理化学核心教程学习指导》，沈文霞等编，科学出版社，2009年《化学热力学基础》，李大珍编，北京师范大学出版社，1982年《物理化学》，朱文涛编，清华大学出版社，1995年《物理化学教程》（修订版），姚允斌，朱志昂编，湖南科技出版社,1995年（八）课程定位及课程简介《物理化学》是化学及相关学科的理论基础。是化学、化工、冶金、材料等专业本科生必修的专业主干基础课之一。它是从化学现象与物理现象的联系入手，借助数学、物理学等基础科学的理论及其提供的实验手段，来探求化学变化中最具普遍性的基本规律的一门学科。它是先行课程无机化学、分析化学、有机化学普适规律的理论归纳和定量探讨，是后续专业知识深造和科研工作的理论基础，也是连接化学与其它学科的桥梁。（九）课程设计基本理念依据“以学生为中心”的教育教学理念，本课程的教学目的主要是：（1）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，2对化学运动作理论和定量探讨。（2）使学生能系统地掌握物理化学的基本知识和基本原理，加深对自然现象本质的认识；（3）使学生学会物理化学的科学思维方法，培养学生提出问题、研究问题的能力，培养他们获取知识并用来解决实际问题的能力。（十）课程学分：6（物理化学I、物理化学II各3学分）授课时数：108（3学时/周，一学年两学期完成）学时数的具体分配：（十一）课程教学建议1．初步掌握热力学的研究方法特点,理解热力学的基本原理,并能运用热力学基本原理和方法处理溶液、相平衡、化学平衡等方面的一些基本问题。2.了解统计热力学的初步知识。3．理解电现象与化学现象及热力学的关系，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。教学内容讲授实验/实践合计第一章绪论11第二章热力学第一定律1313第三章热力学第二定律1010第四章多组分系统热力学及其在溶液中的应用66第五章相平衡1010第六章化学平衡66第七章统计热力学基础66第八章电解质溶液66第九章可逆电池的电动势及其应用88第十章电解与极化作用44第十一章化学动力学基础（一）1010第十二章化学动力学基础（二）44第十三章表面物理化学66第十四章胶体分散系统和大分子溶液44期中考试44机动1010合计10810834．了解动力学方法的特点，掌握化学动力学的基本内容以及浓度、温度等因素对化学反应速率的影响。了解反应速率理论，理解催化作用的共同特征，初步掌握链反应、光化学反应。5．理解表面现象和胶体分散体系的基本特性，并能运用热力学及有关理论来讨论某些性质。（十二）课程评价建议本课程采用平时成绩与期末考试成绩相结合的成绩评定方式。平时成绩的评定包括学习态度、作业、课堂讨论及小组合作、期中考试等部分，平时成绩占课程考核成绩的40%，期末考试成绩占课程考核成绩的60%。（十三）课程资源开发与利用本课程主要以课堂讲授（多媒体）、习题课、学生自学、教师辅导答疑、小组讨论等教学方式进行。二、教学内容及安排第一章绪论1学时基本要求：了解物理化学的内容、任务，研究方法和特点，了解物理化学的发展简史，了解物理化学的学习方法。重点：物理化学的研究内容及方法；学习物理化学的目的和方法难点：物理化学的研究方法主要内容：§1.1物理化学的建立与发展§1.2物理化学的目的和内容§1.3物理化学的研究方法§1.4物理化学课程的学习方法第二章热力学第一定律13学时基本要求：初步了解热力学方法的特点，正确理解几个热力学基本概念，掌握状态函数的意义及其全微分性质。掌握热力学第一定律并能运用于物理化学过程。熟练理想气体在等温、等容、等压和绝热过程中的△U、△H、Q、W计算。4重点：内能、焓、可逆过程、最大体积功等一些重要概念的理解和应用；内能、热、功的区别与联系。难点：理想气体在等温、等容、等压和绝热过程中△U、△H、Q、W的熟练计算。主要内容：§2.1热力学概论热力学的基本内容，热力学的方法和局限性。§2.3热力学的一些基本概念系统与环境，系统的性质，热力学平衡态，状态函数，状态方程，过程与途径，热与功§2.4热力学第一定律§2.5准静态过程与可逆过程功与过程，准静态过程，可逆过程。§2.6焓§2.7热容§2.8热力学第一定律对理想气体的应用理想气体的内能和焓，理想气体的CP与CV的关系，理想气体的绝热过程。§2.9Carnot循环Carnot循环，热机效率，冷冻系数。§2.10实际气体的内能和焓Joule-Thomson效应，实际气体的ΔU和ΔH§2.11热化学化学反应的热效应，反应进度，热化学方程,标准摩尔焓变。§2.12Hess定律§2.13几种热效应化合物的生成焓，燃烧热，由键焓估算生成焓，离子生成焓等。§2.14反应焓变与温度的关系——Kirchhoff定律§2.15绝热反应——非等温反应第三章热力学第二定律10学时5基本要求：了解自发过程的共同特征，明确热力学第二定律的意义。了解热力学函数S、A、G的引出过程，理解并熟记S、A、G的定义，理解其物理意义。会计算一些简单过程的ΔS、ΔA、ΔG。初步了解热力学第三定律。熟记热力学函数（S、A、G、H、U等）间关系式。掌握各种判据的适用条件以及在不同条件下的应用。重点：S、A、G的定义及其物理意义；一些简单过程的ΔS、ΔA、ΔG的计算。热力学函数（S、A、G、H、U等）间的关系式；各种判据的适用条件及其在不同条件下的应用。难点：S、A、G概念的理解；ΔS、ΔA、ΔG的熟练计算及其判据的正确应用。主要内容：§3.1自发过程的共同特征——不可逆性§3.2热力学第二定律§3.3卡诺定理§3.4熵的概念§3.5Clausius不等式与熵增加原理§3.7熵变的计算等温过程熵的变化值，非等温过程熵的变化值。§3.9热力学第二定律的本质和熵的统计意义§3.10Helmholtz自由能和Gibbs自由能§3.11变化的方向与平衡条件§3.12G的计算物理过程的G，化学过程的G§3.13几个热力学函数之间的关系基本公式，特性函数，Maxwell关系及其应用，Gibb自由能与温度、压力的关系。§3.14热力学第三定律与规定熵第四章多组分系统热力学及其在溶液中的应用6学时基本要求：熟悉多组分系统组成的表示法及其相互之间的关系；理解偏摩尔量和化学势的定义；理解理想溶液、稀溶液与实际溶液三者的区别和联系，加深对拉乌尔定律、亨利定律的理解并6熟悉其应用；掌握各种状态物质化学势的表示方法并理解活度、标准态的概念和意义；掌握稀溶液的依数性并了解化学势的应用。重点：理解偏摩尔量和化学势的定义；理解理想溶液、稀溶液与实际溶液三者的区别和联系；掌握各种状态物质化学势的表示方法并理解活度、标准态的概念和意义；理解稀溶液的依数性。难点：对偏摩尔量、化学势、活度、标准态等概念的正确理解；化学势的灵活应用。主要内容：§4.1引言§4.2多组分系统的组成表示法§4.3偏摩尔量偏摩尔量的定义，偏摩尔量的集合公式，Gibbs-Duhem公式。§4.4化学势化学势的定义，化学势在相平衡中的应用，化学势与温度、压力的关系。§4.5气体混合物中各组分的化学势理想气体及其混合物的化学势，非理想气体及其混合物的化学势。§4.6稀溶液中的两个经验定律拉乌尔定律，亨利定律§4.7理想液态混合物理想液态混合物的概念，理想液体混合物中任一组分的化学势，理想液体混合物的通性。§4.8理想稀溶液中任一组分的化学势§4.9稀溶液的依数性§4.11活度与活度因子§4.13分配定律第五章相平衡10学时基本要求：了解克劳修斯-克拉贝龙方程的推导并掌握其应用；明确相、组分和自由度的概念，了解相律的推导思路并能应用相律来说明相图中点、线、面的意义以及自由度的含义，能根据相图来分析体系在不同过程中所发生的相变化情况并进行有关计算。7重点：相律、二组分体系的相图及其应用。难点：相、组分、自由度概念的理解；相律的应用和识图主要内容：§5.1引言§5.2多相体系平衡的一般条件§5.3相律相、组分数、自由度等概念，相律的推导。§5.4单组分体系的相平衡两相间的平衡和相图，克拉柏龙方程，压力对蒸气压的影响，单组分体系的三相平衡和水的相图。§5.5二组分体系的相图及其应用完全互溶双液系（杠杆规则，精馏原理）；部分互溶双液系；完全不互溶双液系。固相完全不互溶的二组分固液体系（简单的低共熔体系，形成化合物的体系）；液固相都完全互溶的二组分固液体系；固相部分互溶二组分固液体系；区域熔炼。第六章化学平衡6学时基本要求：能够从化学势的角度理解化学平衡的意义；了解从G-H方程推导反应等压方程式的思路，理解并掌握化学反应等温方程的意义与应用；掌握标准生成自由能和化学反应过程的自由能变的概念和意义，并能用以计算典型反应的平衡常数；熟悉理想气体反应的平衡常数Kpθ、Kp、Kc与Kx的关系，熟练平衡常数和平衡组成的计算并掌握一些因素（温度、压力、惰性气体等）对化学平衡的影响。重点：化学反应等温方程的意义与应用；标准生成自由能和化学反应过程自由能变的概念和意义；理想气体反应的平衡常数Kpθ、Kp、Kc、Kx的关系，平衡常数和平衡组成的计算，温度、压力、惰性气体对化学平衡的影响。难点：平衡常数和平衡组成的熟练计算主要内容：§6.1化学反应的平衡条件化学反应的平衡条件与反应进度的关系，化学反应的亲和势。8§6.2化学反应的平衡常数和等温方程§6.3平衡常数表示式多种平衡常数表示式及相互关系。§6.4复相化学平衡§6.5标准摩尔生成吉布斯自由能§6.6温度、压力及惰性气体对化学平衡的影响§6.7同时化学平衡§6.8反应的耦合§6.9近似计算第七章统计热力学基础6学时基本要求：明确最可几分布的概念，懂得用最可几分布的微观状态数代替整个体系的微观状态数的理由。明确配分函数的物理意义与计算。学会用配分函数计算简单分子的热力学函数。重点：最可几分布的概念，配分函数的物理意义与计算，用配分函数计算简单分子的热力学函数。难点：对一些基本概念（最可几分布、配分函数等）的物理意义的理解；用配分函数计算热力学函数。主要内容：§7.1概论统计热力学的研究对象和方法，统计体系的分类，统计热力学的基本假设。§7.2Boltzmann统计宏观状态与微观状态，能量分布，最概然分布，玻兹曼分布定律。§7.4配分函数配分函数的定义，配分函数与热力学函数的关系，配分函数的分离。§7.5各配分函数的求算及其对热力学函数的贡献平动配分函数，转动配分函数，振动配分函数，电子配分函数，核配分函数。§7.7粒子的全配分函数及其应用第八章电解质溶液6学时基本要求：9理解电解质水溶液的导电机理和离子的迁移；明确电导、电导率、摩尔电导率、迁移数、迁移率等概念；理解离子独立移动定律，掌握电导的测定及其应用；明确离子活度、平均活度和平均活度系数的概念，了解强电解质溶液理论的基本观点和公式。重点：电解质水溶液的导电机理；电导、电导率、摩尔电导率、迁移数、迁移率等概念；电导的测定及其应用。难点：对电解质溶液电导、电导率、摩尔电导率等概念及其计算公式的理解和应用。主要内容：§8.1电化学中的基本概念和电解定律原电池和电解池，法拉第电解定律§8.2离子的电迁移率和迁移数离子的电迁移现象，粒子的电迁移率和迁移数§8.3电解质溶液的电导电导