物理化学(1)大纲表格.doc

课程教学大纲课程编号开课学院06开课系062课程名称中 文物理化学（I）课程类别必修课英 文Physical Chemistry (I)课程学时总学时理论教学实验教学自 学上 机课程设计1121121.有 2. 无课程简介：物理化学是化学学科的一个重要分支，它是研究化学中的原理和方法，研究化学体系行为的最一般规律的一门学科。是化学及相关学科的基础理论。物理化学课程是化学系本科学生必修的专业主干基础课之一，也一直是高等院校化学、化工、冶金、材料、建工、医药等专业的本科生（包括研究生）普遍开设的一门骨干课程。 物理化学主要是从理论和实验这两方面来研究化学反应的方向和限度、化学反应的速率和机理、物质结构与性能之间的关系。在传统意义上以实验性为特点的化学领域内，物理化学侧重于理论研究，物理化学的理论将为化学体系的行为提供理论依据和指导。随着现代科学技术，尤其是电子计算机技术的迅猛发展，物质结构理论、量子化学理论日趋成熟，化学已由原来的实验性科学拓展到数理科学。这种拓展主要集中在物理化学领域。同时，由于科学的发展在各学科间不断发生交叉、融合及重组，在化学领域内产生的新兴边缘学科大部分都集中在物理化学学科内。诺贝尔化学奖获得者李远哲先生曾讲过“热力学及物理化学对学习化学很重要，如果热力学及物理化学没学懂的话，化学也不会学好”。自诺贝尔奖设立以来，获化学奖的科学家共131位，其中84位是物理化学工作者，约占总数的64%，物理化学在化学科学中的重要性此可见一斑。物理化学是化学、化工等专业的本科学生学习无机化学、有机化学、分析化学等课程的基础，另一方面在学习上述学科之后，又通过物理化学的学习，将化学知识上升到理论层次，为实验性的化学知识提供理论指导，同时也为进一步学习研究深层次的化学专门学科做好理论准备。作为化学的一个分支，物理化学与物理学、数学有着紧密的联系，包括了众多新兴边缘学科，在物理化学教学中最可能引入当代科技发展的新进展、新成果，使学生感受、掌握科学发展的前沿知识。该课程的开设还有利于化学系学生思维模式的转变，有利于学生抽象思维的培养。通过对本门课程的学习，要求学生对物理化学家较系统的理解，在解决实际问题中，能合理运用所学的物理化学知识和技能。具体目标如下：     1 对本门课程中重要的基本概念和基本原理能了解其来源、含义和适用范围。     2 物理化学公式的推导和应用，应注意所引进的条件和实际情况，并估计其可能产生的误差的来源。     3 在实验技能训练方面，要求学生对常用的物理量正确测量；对常用的物理化学实验仪器能正确使用，并根据实验误差的要求，对仪器的合理选择和配套有所理解。     4 物理化学问题的计算，必须方法正确，步骤简明，结果正确。先修课程、能力和知识结构要求： 要求学生在学习物理化学前应当完成以下课程的学习：无机化学高等数学大学物理课程结构说明： 本课程主要分为以下部分：气体的性质；化学热力学（包括热力学第一、第二定律）；多组分系统热力学；化学热力学应用（包括化学平衡、相平衡）；电解质溶液和电化学；统计热力学；界面现象与胶体；化学动力学与催化。教学手段以理论授课为主，辅之以课外作业和必要的随堂测验，在每一部分内容结束后组织典型问题的专题讨论。在理论教学的同时配有物理化学实验（单独设课），帮助学生加深对于理论知识的理解，提高运用能力。课程知识结构说明：明确课程涉及的学科知识领域、知识单元，每个知识单元的知识点构成以及每个知识单元的学习目标，明确核心知识点（用“*”标示）和扩展性知识点（用“”标示）、必讲要求和选讲、自学要求。课程学时分布（按知识单元说明，并对核心知识点与较大的知识点进行必要的学时标注）。课程如包含实验或实践性等环节，还需要说明该部分的学时要求以及内容、方案和作用。（一）绪论（1学时）物理化学课程的内容、学习物理化学的要求及方法、物理表示及运算（二）气体的pVT性质(4学时)1理想气体的状态方程及微观模型；道尔顿定律及阿马格定律。2实际气体的pVT性质与分子间力；范德华方程与维里方程；实际气体的液化与临界性质；对应状态原理与压缩因子图。（三）*热力学第一定律（12学时）1热力学第一定律；恒压热、恒容热及焓。2过程热的计算：标准热容；标准相变焓；标准生成焓和标准燃烧焓。3可逆体积功的计算（四）*热力学第二定律（12学时）1卡诺循环，热机效率。2热力学第二定律、熵、熵变的计算。3热力学第三定律、亥姆霍兹函数及吉布斯函数。4热力学基本方程及麦可斯韦关系式5第二定律应用举例克拉佩龙克劳修斯方程的应用。（五）*多组分系统的热力学（8学时）1多组分系统的热力学：偏摩尔量；化学势与多组分系统的热力学基本方程；平衡判据与平衡条件。2逸度、活度和混合性质：化学势与逸度；逸度和逸度因子的求取；稀溶液的气液平衡，拉乌尔定律与亨利定律；理想混合物与理想稀溶液；化学势与活度。（六）*化学平衡（6学时）1各类平衡常数及其应用：标准平衡常数；均相化学反应的平衡常数；液态或固态混合物中化学反应的平衡常数；溶液中化学反应的平衡常数；有纯液体或纯固体参加的多相化学反应的平衡常数；化学反应的方向和限度，等温方程；同时平衡。2平衡常数计算：温度对平衡常数的影响；用热性质数据计算平衡常数。（七）*相平衡（12学时）1相律。2单组分系统相图。3两组分系统的气液平衡相图；两组分系统气液液相图；两组分系统的液固平衡相图；杠杆规则；三组分系统液液平衡相图。（八）*电化学（12学时）1电解质溶液的平衡性质：电解质溶液的活度及其应用。2电解质溶液的传递性质：电解质溶液的导电机理；离子迁移数及电迁率；电解质溶液的电导率；电导测定的应用；电解质溶液的扩散。3电化学平衡：原电池的电动势和界面电势差；电化学系统热力学；电池电动势与电极电势；各种类型的电极和标准电池；浓差电池和液体接界电势。4分解电压；极化现象与超电势；电解时的电极反应。（九）统计热力学基础（12学时）1统计力学原理：微观状态的描述；统计力学的基本假定；最可几分布。2独立子系统的统计分布：麦克斯韦玻尔兹曼分布；配分函数。3独立子系统的热力学函数：配分函数；系统的内能、定容摩尔热容、熵与配分函数的关系；气相反应的标准摩尔常数。（十）*界面现象（6学时）1比表面吉布斯函数与表面张力；弯曲液面上的附加压力与毛细现象；亚稳状态与新相的生成；拉普拉斯方程；开尔文方程；润湿作用。2界面平衡特性：气液界面和液液界面；表面活性物质；固体表面上的吸附作用；固体吸附的实验、半经验和理论方法。3界面速率过程：多相催化作用；多相催化动力学。（十一）*化学动力学（12学时）1化学动力学基本原理：化学反应的速率；反应速率方程；反应速率的积分式；对峙反应；连串反应；平行反应；温度对反应速率的影响。2动力学实验方法和数据处理：动力学实验方法；动力学实验数据处理；快速反应的实验方法。3动力学理论方法和半经验方法：反应机理与速率方程；基元反应速率理论概要；单分子反应。（十二）各类反应的动力学（4学时）溶液中的化学反应；扩散与化学反应；燃烧与爆炸；均相催化反应；光化学反应；酶催化反应。（十三）胶体（6学时）1胶体系统的稳定、制备和破坏。2胶体系统的特性：胶体系统的平衡性质；胶体系统的力学性质、电学性质和光学性质；憎液溶胶的胶团结构；憎液溶胶的稳定性理论DLVO理论；憎液溶胶的聚沉。3其它胶体系统：缔合胶体；乳状液和泡沫；凝胶。课程考核形式与要求： 课程考核由以下部分构成：1. 平时成绩：占总成绩的20，包括作业完成情况和质量、听课出席情况、平时随堂测验成绩等；2. 书面考试成绩：占总成绩的80，考试形式为有限开卷或闭卷考试。考试内容的分值分配与课程各部分的内容所占的学时比例基本相当，重点考核学生对于本课程基本理论和基本知识的掌握程度。本课程分连续的两学期完成，每一学期的教学时数为56学时，全部课程共有两次期末考试，分别记录成绩。课程教授方法说明：全部课程以课堂讲授为主，辅之以学生课后自学和完成规定作业，配合讲课内容，布置一定数量的习题，以巩固学生所学的知识，培养学生独立解决问题的能力。按每2学时配34题的比例布置作业。教学实验另行设课，名称为“物理化学实验”。有关课程内容的难点在教学中建议通过具体示例进行形象化教学。主要的难点如下：1. 理想气体的状态方程及微观模型；道尔顿定律及阿马格定律。2. 实际气体的pVT性质与分子间力；范德华方程与维里方程；实际气体的液化与临界性质；对应状态原理与压缩因子图。3. 热力学第一定律；恒压热、恒容热及焓。4. 卡诺循环，热机效率。5. 热力学第二定律、熵、熵变的计算。6. 亥姆霍兹函数及吉布斯函数。7. 热力学基本方程及麦可斯韦关系式8. 偏摩尔量；化学势与多组分系统的热力学基本方程9. 逸度、活度和混合性质：化学势与逸度；拉乌尔定律与亨利定律；理想混合物与理想稀溶液；化学势与活度。10. 各类平衡常数及其应用11. 平衡常数计算：温度对平衡常数的影响； 12. 相律。13. 单组分系统相图。14. 两组分系统的气液平衡相图；两组分系统气液液相图；两组分系统的液固平衡相图；杠杆规则 15. 电解质溶液的活度及其应用。16. 离子迁移数及电迁率；电解质溶液的电导率17. 电化学系统热力学；电池电动势与电极电势；各种类型的电极和标准电池；浓差电池和液体接界电势。18. 统计力学原理：微观状态的描述；统计力学的基本假定；最可几分布。19. 独立子系统的统计分布：麦克斯韦玻尔兹曼分布；配分函数。20. 独立子系统的热力学函数：配分函数；系统的内能、定容摩尔热容、熵与配分函数的关系；气相反应的标准摩尔常数。21. 比表面吉布斯函数与表面张力；弯曲液面上的附加压力与毛细现象；拉普拉斯方程；开尔文方程；润湿作用。22. 界面平衡特性：气液界面和液液界面；表面活性物质；固体表面上的吸附作用23. 界面速率过程：多相催化作用；多相催化动力学。24. 化学反应的速率；反应速率方程；反应速率的积分式；对峙反应；连串反应；平行反应；温度对反应速率的影响。25. 动力学实验方法和数据处理；快速反应的实验方法。26. 动力学理论方法和半经验方法：反应机理与速率方程；基元反应速率理论概要；单分子反应。课程能力培养说明： 在教学中贯彻用物理学的观点和方法通过数学手段来定量阐明和处理化学问题的思维方式，使学生认识能量在自然界任何变化过程中所起的重要作用。通过课程学习使学生确立化学科学的定量意识，认识到化学科学不仅是一门实验科学，而且也是一门理论科学，引导学生从新的理论高度去观察分析化学问题，培养学生在理论知识方面触类旁通、举一反三的能力，为他们将来从事创新性工作奠定方法论的基础。先修主要课程无机化学；高等数学；大学物理使用教材天津大学物理化学第四版，上、下册. 高等教育出版社参考书目文献 胡 英 等，物理化学第四版，上、中、下册傅献彩 等，物理化学第四版，上、下册课程相关主要网站物理化学课程网站：主要教学方式课堂讲授；习题课；专题讨论课主要适用专业应用化学课程组成员：李澄；梅天庆；徐国跃；何建平；周一扬；等负责人（签名）：李澄年 月 日学院意见教学院长（签名）：年 月 日系意见 系主任（签名）： 年 月 日