工科大学化学—物理化学D教学大纲

1、工科大学化学物理化学D 一、课程说明课程编号：150709X10课程名称（中/英文）：工科大学化学物理化学D/Academic Chemistry - Physical Chemistry D课程类别：大类基础课学时/学分：48/3先修课程： 高等数学，大学物理，无机化学适用专业：对物理化学要求较低的远化（学）类工科专业。教材、教学参考书：张平民主编. 工科大学化学(上册). 长沙：湖南教育出版社. 2002年；沈文霞主编. 物理化学核心教程. 北京：科学出版社. 2016年； 印永嘉主编. 物理化学简明教程. 北京：高等教育出版社. 2015年； 各种物理化学习题解答一类的书籍二、课程设置的

2、目的意义物理化学是一门基础的化学理论课，是远化学类工科专业的一门专业基础课。它是从化学现象与物理现象的联系入手，借助数学、物理等学科的基本原理及手段，来探求化学变化中最具普遍性的基本规律的一门学科。它以化学实验结果为基础建立合理假设或模型，并通过归纳、演绎，得到反映化学过程普遍规律的理论，形成定量探究化学反应规律的定律及函数。它是各专业的后续专业课程的化学理论基础，是将化学理论原理与其它学科连接起来的桥梁。通过本课程学习，引导学生掌握“逻辑推理和实验验证相结合”的科学研究方法，培养学生运用物理化学原理指导对化学过程进行研究的能力，为后续的专业基础课和专业课奠定必要的物理化学知识基础。三、课程的

3、基本要求本课程内容包括热力学基本定律与函数、化学热力学原理与应用、化学动力学基础、（相平衡原理）、（电化学基础）、（表面与胶体化学基础）等，其中“相平衡原理”、和“电化学基础”和“表面与胶体化学基础”为选讲内容，即根据开课专业的特点选择其一。通过本课程学习，在知识体系方面，学生应掌握化学热力学的基本定律、概念和热力学判据的计算和运用，了解化学热力学的基本原理及公式演绎过程；掌握化学动力学的基本概念，分析方法及各种因素对反应速率的影响；（对电化学基础，要理解电池反应的热力学方程；在相平衡原理方面，理解相律原理和一般二元系相图的绘制方法；在表面与胶体化学基础方面，掌握表面化学和胶体化学的基本概念，

4、理解表面效应产生的原因及应用）。在能力培养方面，为学生建立起基本的化学热力学和化学动力学理论框架，使学生体会和理解化学热力学研究方法和其科学的思维逻辑，具有一定的运用物理化学原理，分析解决实际问题的能力。为后继的专业基础课及专业课的学习打下一定的物理化学基础。在科学素质方面，培养学生严谨的思维逻辑，初步形成全面分析问题的习惯，为后继的专业基础课及专业课的学习打下一定的物理化学基础。四、教学内容、重点难点及教学设计章节教学内容总学时学时分配教学重点教学难点教学方案设计（含教学方法、教学手段）讲课(含研讨)实践绪论物理化学学科的形成与发展；课程学习方法与教学要求。220物理化学的作用与特点在典型历

5、史事件的基础上，结合开课专业的实际实例，说明开设物理化学课程的作用与 意义。第1章 化学热力学基本定律与函数化学热力学的科学框架；热力学能(U)和焓(H)；化学反应的U和H；熵(S)及其应用；自由能A和G16160热力学一、二、三定律；功、热、热力学能、焓、熵、自由能的概念及计算；化学反应热效应；热力学判据与各判据的应用 条件可逆过程的概念；U、H、S、A、G等热力学函数的物理意义；各种热力学公式的意义和适用条件；各热力学函数变量的计算及运用通过实例归纳出概念，将严格数学推演与热力学函数物理意义相结合，由热力学基本定律导出各种条件下的实用计算式。适当组织课堂讨论，强化学生化学对热力学的理解。第

6、2章 溶液体系热力学与化学势（）偏摩尔量的概念；化学势（）的引出；凝聚态中物质的化学势； 化学势的应用；线性非平衡热力学简介880偏摩尔量和化学势的定义及应用；溶液体系中各组元化学势与其组成（浓度、活度）的关系；两个稀溶液定律及稀溶液性质。化学势的意义和化学势与溶液组成（浓度、活度）的关系；活度的概念及参考态的意义和选择由溶液容量性质与组元组成关系的特性阐明偏摩尔量的特点，明确化学势与吉布斯自由能的关系，化学势与溶液组成的关系。通过作业、课堂练习及课堂讨论强化教学。第3章 化学平衡热力学原理化学反应的等温方程式；化学反应的等压方程式温度对化学平衡的影响。440化学反应的等温方程式，平衡常数和平

7、衡移动的概念；化学反应的等压方程式及应用平衡常数与平衡移动的关系，特别是对勒夏特列原理的热力学解释引导学生将本章内容与先修课程的相关内容相结合，区别本课程与先修课程在此的差异。第4章 相律与相图吉布斯相律；单元系相图； 二元系的气-液平衡相图；二元系的固-液平衡相图；三元系相图简介（10）（10）0Gibbs相律的导出、意义及计算；液态部分互溶的简单共晶型、包晶型二元系相图；液态互溶（或部分互溶）的简单共晶型、包晶型二元系相图独立组元数、独立化学反应方程式数及浓度限制条件的确定；如何确定相区内存在的相；分馏原理；杠杆规则；冷却过程分析以单元系相图为基础分析相律在相图中的应用；特别注意同图形而不

8、同状态体系的相图；此外，配以相图模型帮助学生理解三元系相图。第5章化学动力学化学动力学的任务；动力学方程式；活化能与元反应速率理论简介；多相反应动力学分析；催化反应动力学880化学动力学基本概念；简单级数反应动力学方程；典型复杂反应的特征；阿伦尼乌斯反应速率理论；多相反应动力学分析；催化的概念与特征反应速率的表达，反应级数，反应速率常数等概念的建立；根据反应机理推导复杂反应速率方程；活化能的意义及阿伦尼乌斯方程应用以实际反应速率与反应物浓度、温度的现象为引导，帮助学生理解反应速率方程，阿伦尼乌斯方程的意义、意义条件等。第6章 电解质溶液电解质溶液的电导；离子淌度和离子迁移数；强电解质溶液的活度

9、及活度系数；电解质溶液理论简介（4）（4）0离子导体的导电性质表征；电解质溶液中组元的活度；D-H极限公式及其应用电导、电导率、摩尔电导率等性质间的关系；平均离子活度的求算以离子导体与电子导体的异同为切入口，阐明离子导体的导电机理与导电性能的表征，引出电解质溶液的热力学特征离子平均活度。第7章 可逆原电池可逆原电池电动势；可逆原电池热力学； 可逆电极电势；浓差电池和液体接界电势（6）（6）0可逆电池、可逆电极；能斯特方程；液体接界 电势 电池能斯特方程与电极能斯特方程的异同电池/电极反应就是化学反应，在复习化学平衡热力学的基础上，引出能斯特方程，并开展其应用讨论。第8章 表面化学与胶体化学表面

10、热力学性质；弯曲表面的特性；固/气界面的吸附作用；固/液界面现象；液/气界面现象；胶体化学基础（10）（10）0表面与界面的概念；表面Gibbs自由能和表面张力；各种表面效应的计算；胶体体系的性质与结构表面Gibbs自由能和表面张力的关系；弯曲表面的曲率半径确定；胶团结构；胶体的聚沉以现实中众多的表面现象为例，说明表面粒子的特性；用热力学原理分析由此导致的各种表面性质的本质，引出的各种相关的热力学方程；从胶粒尺度出发，讨论胶体分散系的基本 特性。注：实践包括实验、上机等五、实践教学内容和基本要求本课程不含实验内容。六、考核方式及成绩评定本课程考核是平时成绩和期终考试成绩相结合形成最终的课程成绩。因本课程具有“概念抽象、理论推演较多、系统性强”等特点，教学宜以教师讲解难点为主，对一般的初学本课程的工科专业班级而言，不宜采用课堂讨论等教学形式。平时成绩的评定主要来源于作业和课堂练习（或章