1、 1 物理化学 课程教学大纲 一、课程说明 （一）课程名称、所属专业、课程性质、学分； 课程名称 : 物理化学（ PhysicalChemistry） 所属专业 ： 材料化学 课程类别 ： 专业课 课程性质： 专业课（必选） 学 分： 3 学分（ 54学时） （二）课程简介、目标与任务、先修课与后续相关课程； 课程简介： 物理化学又称理论化学，是从研究化学现象和物理现象之间的相互联系入手，从而找出化学运动中最具普遍性的基本规律的一门学科。共包括 4 部分内容： 第 1部分 ， 热力学。 内容包括：热力学第一 定律、热力学第二定律、化学势、化学平衡、相平衡。 第 2部分 ， 电化学。 内容包括：
2、电解质溶液、可逆电池电动势、不可逆电池过程。 第 3 部分 ， 表面现象与分散系统。 内容包括：表面现象、分散系统。 第 4 部分 ， 化学动力学。 内容包括：化学动力学基本原理、复合反应动力学。 目标与任务： 使学生掌握物理化学基本概念及计算方法，同时还应得到一般科学方法的训练和逻辑思维能力的培养。这种训练和培养应贯穿在课堂教学的整个过程中，使学生体会和掌握怎样由实验结果出发进行归纳和演绎，或由假设和模型上升为理论，并结合具体条件用理论解决实际问题 的方法。 先修课与后续相关课程： 先修课： 高等数学（微分、积分）、大学普通物理、无机化学、有机化学、分析化 学 后续相关课程： 无。 （三）教
3、材与主要参考书。 教材：物理化学简明教程 ，第四版，印永嘉等编，高等教育出版社出版 .2007 参考书目 ： 1 付献彩主编，物理化学上、下册 . 第五版 .高等教育出版社出版 .2006 2 2 胡英主编 ,物理化学上、中、下册 . 第一版，北京： 高等教育出版社出版 .2001 3 宋世谟主编，物理化学上、下册，第四版 .北京： 高等教育出版社出版 .2001 4 物理化学简明教程例题与习题，第二版， 印永嘉等编，高等教育出版社出版 二、课程内容与安排 绪论 讲授， 1 学时。 第一章 热力学第一定律 1.1 热力学的研究对象 1.2 几个基本概念 1.3 能量守恒 1.4 体积功 1.5
4、 定容及定压下的热 1.6 理想气体的热力学能和焓 1.7 热容 1.8 理想气体的绝热过程 1.9 实际气体的节流膨胀 1.10 化学反应的热效应 1.11 生成焓及燃烧焓 1.12 反应焓与温度的关系 （一）教学方法与学时分配 讲授， 8 学时。 （二）内容及基本要求 主要内容： 热力学第一定律、体积功的计算、热容、热力学第一定律对理想气体的应用、焓、标准摩尔反应焓。 【重点掌握】： 热力学第一定律、体积功的计算、焓。 【掌握】： 热力学第一定律文字表述和数学表达式，热力学第一定律在简单状态变化 PVT、相变化及化学变化中的应用，掌握计算各种过程的功、热、热力学能变、焓变的方法。 【理解】
5、系统与环境、状态、过程、状态函数与途径函数等基本概念，可逆过程的概念。功、热、热力学能、焓、热容、摩尔相变焓、标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓等概念。 3 【难点】：各变化过程 U、 H、 W、 Q的计算及应用。 第二章 热力学第二定律 2.1 自发过程的共同特征 2.2 热力学第二定律的经典表述 2.3 卡诺循环与卡诺定理 2.4 熵的概念 2.5 熵变的计算及其应用 2.6 熵的物理意义及规定熵的计算 2.7 亥姆霍兹函数与吉布斯函数 2.8 热力学函数的一些重要关系式 2.9 G 的计算 （一）教学方法与学时分配 讲授， 7 学时。 （二）内容及基本要求 主要内容： 热力学
6、第二定律、熵变计算、热力学第三定律、亥姆霍兹函数与吉布斯函数判据，热力学基本方程和麦克斯韦关系式。 【重点掌握】： 热力学第二定律、亥姆 霍兹函数与吉布斯函数判据、热力学基本方程。 【掌握】热力学第二定律的文字表述和数学表达式； 物质在 PVT 变化、相变化中熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数的计算； 主要热力学公式的推导和适用条件；热力学基本方程和麦克斯韦关系式。 【理解】熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数定义；掌握熵增原理、熵判据、亥姆霍 兹函数判据、吉布斯函数判据；自发过程、卡诺循环、卡诺定理；理解推导热力学公式的演绎方法。 【了解】热力学第三定律，规定熵、标准熵，理解标准摩尔反应熵定义及计算。 【
7、难点】：热力学第二定律与熵判据、吉布斯自由能判据、亥姆霍兹自 由能判据及应用；各热力学公式的灵活运用， S、 G、 A 的计算及应用。 第三章 化学势 3.1 偏摩尔量 3.2 化学势 3.3 气体物质的化学势 4 3.4 理想液态混合物中物质的化学势 3.5 理想稀溶液中物质的化学势 3.6 不挥发性溶质理想稀溶液的依数性 3.7 非理想多组分系统中物质的化学势 （一）教学方法与学时分配 讲授， 6 学时。 （二）内容及基本要求 主要内容： 偏摩尔量与化学势、理想液态混合物、理想稀溶液、拉乌尔定律与享利定律、逸度与活度、非理想溶液中物质的化学势。 【重点掌握】： 化学势、拉乌尔定律与享利 定
8、律 及有关计算 。 【 理解】偏摩尔量及化学势的概念；理想液态混合物的定义及性质；理想气体、真实气体、理想液态混合物、理想稀溶液中各组分化学势的表达式；逸度的定义。 【 了解】稀溶液的依数性，并理解其应用；化学势判据的使用；逸度的计算；活度及活度系数的概念。真实溶液中各组分化学势的表达式。 【难点】 多组分系统的热力学特性，偏摩尔量及其应用；化学势及其在多相平衡、化学平衡中的应用、气体及溶液的化学势及标准态。 第四章 化学平衡 4.1 化学反应的方向和限度 4.2 反应的标准吉布斯函数变化 4.3 平衡常数的 各种表示方法 4.4 平衡常数的实验测定 4.5 温度对平衡常数的影响 4.6 其他
9、因素对化学平衡的影响 （一）教学方法与学时分配 讲授， 4 学时。 （二）内容及基本要求 主要内容： 化学反应的方向和限度、理想气体反应的平衡常数、有纯态凝聚相参加的理想气体反应、标准摩尔反应吉布斯函数 rGm， rGm= RTlnK， 标准摩尔生成吉布斯函数 fGm、 rGm 的计算、温度对标准平衡常数的影响、吉布斯一亥姆霍兹方程，不同温度下平衡常数的求算、其它因素 (浓度、压力、惰5 性组分 )对平衡的影响。 【重点掌握】 rGm= RTlnK、理想气体反应的平衡常数、 rGm 的计算、温度对标准平衡常数的影响、不同温度下平衡常数的求算。 【掌握】标准平衡常数的定义；用热力学数据计算平衡常
10、数及平衡组成的方法；判断在一定条件下化学反应可能进行的方向；会分析温度、压力、组成等因素对平衡的影响。 【理解】范特霍夫等温方程的推导及应用；摩尔反应吉布斯函数、标准摩尔反应吉布斯函数、标准摩尔生成吉布斯函数定义及应用。 【 难点】 化学反应定温方程、定压方程及应用；各因素对化学平衡的影响及计算。 第五章 多相平衡 5.1 相律 5.2 克劳修斯 -克拉佩龙方程 5.3 水的相图 5.4 完全互溶的双液系统 5.5 部分互溶的双液系统 5.6 完全不互溶的双液系统 5.7 简单低共熔混合物的固 -液系统 5.8 有化合物生成的固 -液系统 5.9 有固熔体生成的 固 -液系统 （一）教学方法与
11、学时分配 讲授， 6 学时。 （二）内容及基本要求 主要内容： 相律、单组分系统相平衡、两组分液态完全互溶系统的气 -液平衡、两组分液态部分互溶系统气 -液平衡、部分互溶系统的温度 -溶解度图、部分互溶系统的气 -液平衡相图 (T-X图 )、两组分固态不互溶凝聚系统相图、生成化合物 (稳定、不稳定 )的凝聚系统相图、两组分固态互溶 (完全互溶、部分互溶 )系统的相图、热分析法绘制步冷曲线、 杠杆规则。 【重点掌握】： 相律的应用、两组分液态完全互溶系统的气 -液平衡、部分互溶系统的气 -液平衡相图 (T-X图 )、两组分系统的液一固平衡。 【掌握】单组分系统、二组分气 液平衡系统和二组分凝聚系
12、统典型相图的分析和应用；用杠杆规则进行分析与计算。 6 【理解】相律的意义、推导。 【了解】由实验数据绘制简单相图的方法。 【 难点】 相律及其应用；单组分系统、二组分系统的相图及应用。 第七章 电化学 7.1 离子的迁移 7.2 电解质溶液的电导 7.3 电导测定的应用示例 7.4 强电解质的活度和活度系数 7.6 可逆电池 7.7 可逆电池热力学 7.8 电极电势 7.9 由电极电势计算电池电动势 7.10 电极电势及电池电动势的应用 7.11 电极的极化 7.12 电解时的电极反应 7.13 金属的腐蚀与防护 （一）教学方法与学时分配 讲授， 10 学时。 （二）内容及基本要求 主要内容
13、： 电解质溶液导电机理及导电能力、电解质的平均活度和平均活度系数、原电池的电动势、可逆电极与可逆电池、原电池热力学、电极电势、浓差电池、电池设计、极化作用。 【重 点掌握】：电解质溶液的电导及其应用； 电池电动势与热力学函数的关系及其计算。 【 掌握】 常用电极符号、电极反应及其电极电势的计算 ,掌握电池电动势的计算及其应用。 【理解】离子平均活度及平均活度系数定义及其计算；可逆电池的概念；能斯特方程的推导及其应用；原电池的设计原理。 【了解】表征电解质溶液导电性质的物理量（电导、电导率、摩尔电导率、电迁移率，迁移数）；离子强度的定义； 极化作用和超电势的概念。 【 难点】 电解质溶液的电导及
14、其应用；可逆电池电动势及其应用；不可逆电极过程7 及应用。 第八章 表面现象与分散系统 8.1 表面吉布斯函数与表面张力 8.2 纯液体的表面现象 8.3 气体在固体表面上的吸附 8.4 溶液的表面吸附 8.5 表面活性剂及其应用 8.6 分散系统的分类 8.7 溶胶的光学及力学性质 8.8 溶胶的电性质 8.9 溶胶的聚沉和絮凝 8.10 溶胶的制备与净化 （一）教学方法与学时分配 讲授， 6 学时。 （二）内容及基本要求 主要内容： 表面吉布斯函数与表面张力、弯曲液面的附加压力，固体表面上的吸附作用、液体表面吸附作用、分散物系的基本性质与分类、胶体的光学性质、胶体的动力性质、胶体的电学性质
15、、憎液溶胶的稳定和聚沉 。 【重点掌握】： 拉普拉斯公式及开尔文公式的应用。 【理解】表面张力及表面吉布斯函数的概念；接触角、润湿、附加压力的概念及其与表面张力的关系；物理吸附与化学吸附的含义和区别；溶胶的光学性质、动力性质和电学性质。胶团的结构和胶体稳定性与聚沉作用。 【 了解】朗格缪尔单分子层吸附理论，朗格缪尔吸附等温式。 溶液界面的吸附及表面活性物质的作用与应用，吉布斯吸附公式的含义和应用，分散体系的分类及胶体的定义。 【 难点】 ：表面化学原理及其应用；分散系统的性质及应用。 第九章 化学动力学基本原理 9.1 引言 9.2 反应 速率和速率方程 9.3 简单级数反应的动力学规律 9.
16、4 反应级数的测定 8 9.5 温度对反应速率的影响 （一）教学方法与学时分配 讲授， 3 学时。 （二）内容及基本要求 主要内容： 化学反应的速率，化学反应的速率方程（微分式），速率方程的积分式，速率方程的确定，温度对反应速率的影响。 【重点掌握】：简单级数反应的动力学公式及其应用 【掌握】温度对反应速率的影响及应用；通过实验确立速率方程的方法；阿仑尼乌斯方程的应用。 【理解】化学反应速率、基元反应及反应分子数的概念；反应速率常数以及反应级数的概念；阿仑尼乌斯方程的意 义，活化能及指前因子的意义。 【了解】基元反应速率理论的基本思想。 【 难点】 ：简单级数反应的动力学公式及其应用；反应级数的确定；温度对反应速率的影响及应用。 第十章 复合反应动力学 10.1 典型复合反应动力学 10.2 复合反应近似处理方法 10.3 链反应 （一）教学方法与学时分配 讲授， 3 学时。 （二）内容及基本要求 主要内容： 复杂反应、链反应 【重点掌握】：复合反应的动力学及应用。 【理解】稳态近似法、平衡态近似法及速率决定步骤等处理复杂反应的近似方法。 【了解】典型复杂反应的特征，处理对峙反应、平 行反应和连串反应的动力学方法，链反应动力学的特点。 【 难点】 ：反应机理的确定。 9 制定人：丁勇 审定人：柳明珠 周蕊 批准人：梁永明 日 期： 2012.2.20
