化工学院《物理化学》课程教学大纲

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《物理化学》课程教学大纲

课程编号: 032052，032053
课程名称：  物理化学（I）物理化学（II）
英文名称：  Physical Chemical
课程类型: 必修课、专业基础课、
总 学 时：  160         讲课学时： 112         实验学时：48
学　　分： 7 + 2
适用对象: 化工工艺、 制药工程 、化学工程
    先修课程：高等数学、物理、无机化学、分析化学、有机化学等
一、课程性质、目的和任务   
    物理化学课程是化学科学中的一个分支，是化学工程、制药工程、化工工艺等化工类及相近专业的专业基础课，它在无机化学、有机化学、分析化学等基础课和化工原理、化工热力学、反应工程等专业课等之间起着承前启后的桥梁作用，是化工类及相近专业的主干课程。
物理化学运用数学、物理学等基础科学的理论和实验方法，研究化学变化包括相变化和P、V、T变化过程的基本原理主要是平衡规律和速率规律，以及与这些变化规律有密切联系的结构及性质（宏观性质、微观性质、界面现象和分散性质等）。
物理化学理论研究方法有热力学方法、量子力学方法和统计热力学方法。
     它包括理论教学及实验教学。
二、教学基本要求  
通过本门课程的学习，学生不仅应比较牢固地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。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，并结合具体条件应用理论解决实际问题的方法。对工科的学生要求学生较好地掌握热力学方法，初步了解统计热力学方法和量子力学方法（另开结构化学选修课）。
三、教学内容及要求  
物理化学I
1、  气体的P、V、T关系
对于气体的P、V、T关系要求掌握理想气体方程、范德华方程，掌握压缩因子图的特点，气液相变和气液临界现象的特征，以及饱和蒸气压、沸点和临界参数的意义。理解如何对范德华方程实现普遍化，掌握P、V、T关系的普遍化计算方法，理解对应状态原理。
2、化学热力学
（1）       热力学基础
    理解热力学第一、第二、第三定律的叙述及数学表达式。理解平衡状态，状态函数，可逆过程，热力学标准态等热力学基本概念。理解热力学能、焓、熵、Helmholtz函数和Gibbs函数等热力学函数以及标准燃烧焓、标准生成焓、标准摩尔熵和标准生成Gibbs函数等概念。
掌握在物质的P、V、T变化、相变化和化学变化中计算热、功和各种状态函数变化值的原理和方法。掌握熵增原理和各种平衡判据，明了热力学公式的适用条件。理解热力学基本方程和Maxwell关系式。
（2）、多组分系统及相平衡
理解偏摩尔量和化学势的概念。
掌握Raoult 定律和Henry定律以及它们的应用。理解理想系统（理想混合物、理想稀溶液）中各组分化学势的表达式。理解逸度和活度的概念。了解稀溶液的依数性的热力学原理。
会从相平衡条件推导Clapeyron 和Clapeyron —Clausius方程，并能应用这些方程于有关的计算。理解相律的推导和意义。
    掌握单组分系统和二组分系统典型相图的特点和应用。掌握相图中点、线、面的意义。能用相律分析相图。能用杠杆规则进行计算。
理解精馏的原理和结果。了解三组分系统液液平衡相图。
（3）       化学平衡
  掌握标准平衡常数的定义和特性以及以逸度、分压、浓度、活度、摩尔分数表示的平衡常数的定义和特征，并了解它们与标准平衡常数的关系。
  了解化学反应等温方程的推导，掌握用等温方程判断化学反应方向与限度的方法。会用热力学数据计算标准平衡常数。了解等压方程的推导，理解温度对标准平衡常数的影响。会用等压方程计算不同温度下的标准平衡常数。
  了解压力和惰性气体对化学反应平衡组成的影响，了解同时平衡和反应偶合的知识。

物理化学Ⅱ
3、  电化学
  了解电解质溶液的导电机理。理解迁移数、电迁移率、电导率、摩尔电导率等概念以及他们的相互关系，掌握它们的计算和相互换算。
    理解电解质活度、离子活度、离子平均活度、离子平均活度系数等概念。了解它们的特点和变化规律。了解离子氛的概念和Debye-Huckel极限公式。
    从进行的形式、热力学和动力学三方面，理解电化学反应不同于一般化学反应的特征。
    注意电池、电极和电极反应的书写惯例。掌握电池及电极电势的各种定义。
    理解原电池电动势与热力学函数的关系。掌握电池反应和电极反应的Nernst方程，掌握采用标准氢电极来定义电极反应电势和标准电势的原理，电池反应电势和电极反应电势的计算及应用。掌握各种类型电极的特征和电动势的主要应用。
    理解产生电极极化的原因和超电势的概念。                                      
4、  界面现象与胶体化学
理解表面张力和表面Gibbs函数的概念。
掌握Laplace 方程、Kelvin方程、以及 Gibbs 等温方程的推导，理解其含义，并能应用它们来解释弯曲界面的附加压力，弯曲界面的饱和蒸气压，亚稳平衡，正吸附和负吸附等界面现象。
了解铺展和铺展系数，润湿、接触角和Young方程。
了解物理吸附与化学吸附的含义与区别，掌握Langmuir 单分子层吸附模型和吸附等温式。了解BET多分子吸附模型的意义和应用。理解毛细管凝结现象。
掌握胶体系统的各种分类，区别热力学稳定系统与亚稳系统，均相分散系统与多相分散系统。
理解胶体系统的各种特质，包括相平衡性质、动力性质、动电性质、和光学性质，了解这些性质变化的规律，了解获得这些性质的方法。
了解胶体的制备方法。明了胶团的结构和扩散双电层概念。理解静电稳定胶体系统和高分子稳定胶体系统的稳定机制，理解DLVO理论。

5、  统计热力学
    了解独立子系统的微观状态，能量分布和宏观状态间的关系。理解统计热力学的基本假设。
    理解最可几分布可以代替平衡系统中一切分布的统计规律，掌握撷取最大项法。
    理解Boltzmann能量分布及其适用条件。
    理解配分函数的定义、物理意义和析因子性质，掌握双原子分子平动、转动、振动配分函数的计算。
    理解独立子系统的能量、熵与配分函数的关系。
    了解气相反应标准平衡常数的统计力学计算方法。

6、  化学动力学
  掌握化学反应速率的定义，理解反应速率方程中的一些特性参数如反应级数、速率常数等概念。理解基元反应及反应分子数的概念。
  掌握零级、一级、二级反应速率方程的特点以及它们的积分形式，了解它们的应用。
  掌握一级对行反应、一级连串反应和一级平行反应的速率方程的特点以及它们的积分形式，了解它们的应用。
  掌握Arrhennius方程及其应用。理解活化能及指前因子的定义和物理意义。
  掌握利用实验数据获得动力学特征参数的积分法和微分法。
  掌握由反应机理得到反应速率方程的平衡态处理法和稳态处理法。
  了解链反应机理的特点及支链反应与爆炸的关系。了解基元反应速率的三种理论：即碰撞理论、过渡状态理论和分子动态学。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           
       四、实践环节   
见“物理化学实验大纲”
五、课外习题及课程讨论  
演练习题是学好物理化学的重要环节，物理化学所涉及的概念多是学习中的难点。教学中须完成：
（1）     每节课后结合教材课后的练习题。
（2）     每一章均安排一次课堂讨论和习题课。
（3）     组织物理化学概念知识竞赛。   
六、教学方法与手段   
物理化学是一门逻辑性、系统性、理论性较强的课程，所涉及的基本概念多而抽象，公式多且应用条件严格。学习物理化学时，不但要学好物理化学的基本内容，掌握必要的基本知识，而且还要注意方法的学习，可以说：知识+方法= 创造性能力。故教师在教授物理化学时应当把一般科学方法及物理化学特殊方法的教授放在重要位置。
物理化学是一门自然科学，一般的科学研究的方法对物理化学都是完全适用的。如事物都是一分为二的，矛盾的对立与统一这一辩证唯物主义的方法，实践，认识，再实践这一认识论的方法，以数学及逻辑学为工具通过推理由特殊到一般的归纳及由一般到特殊的演绎的逻辑推理方法，对复杂事物进行简化，建立抽象的理想化模型，上升为理论后，再回到实践中加以检验这种科学模型的方法等，在物理化学的研究中被普遍应用。
此外，由于学科本身的特殊性，物理化学还有自己的具有特征的理论研究方法，这就是热力学方法，量子力学方法、统计热力学方法。
在教学中以培养学生的素质与能力，可采用自学—讲授—讨论相结合的方法。如：气体部分、热力学基本概念、化学平衡、化学动力学可部分安排自学内容，同时可布置相应的思考问题，通过适当的方式进行讨论、检验及总结。
充分利用现代化的教学手段，如胶体化学、现代动力学方法（激光、分子束等）可通过录像材料生动、形象、直观地进行教学。对卡诺循环、蒸气压—组成图、表面张力、势能面等可以采用多媒体三维动画，动作形象，生动活泼，形象教学。
充分利用第二课堂，丰富学生的学习内容，如在范德华方程、最高火焰温度、速率方程的建立等专题利用计算机编程完成综合性练习。组织相应的有激励学生学习积极性的竞赛活动，出一些具有一定深度，理论联系实际的问题，充分发挥学生的想象，思维能力。开办小论文讨论活动，提高学生的创新、写作及表述能力。
七、各教学环节学时分配  

	讲课	习题课	讨论课	实验	其他	合计
绪论、气体	5	1				6
热力学第一、第二定律	20	4	2			26
多组分系统热力学	8	1	1			10
化学平衡	6	1	1			8
相平衡	8	1	1			10
电化学	12	2	1			15
界面现象及胶体化学	10	1	1			12
统计热力学	9	1				10
化学动力学	12	2	1			16
合计	90	14	8			112

八、考核方式   
物理化学I、物理化学II均为闭卷笔试。
九、推荐教材和教学参考书  
教  材：《物理化学》，天津大学物理化学教研室编著，高等教育出版社，2001年。
参考书：《物理化学》，傅献彩编著，高等教育出版社，2000年。
        《物理化学》，胡英编著，高等教育出版社，2002年。
         <PHYSICAL CHENMISTRY > P.W.ATKINS

ouwen2008

谢谢了

yyzz

太感谢了！

sklxgf

真的非常感谢哈，非常有用的资料