物理化学课程教学大纲

1、物理化学课程教学大纲适用专业 应用化学 学 时 126 学 分 7 一、编写说明（一）本课程的性质、地位和作用物理化学是应用化学的一门基础理论课。本课程的目的和任务是在已学过一些先行课的基础上，运用数学和物理的有关理论和方法进一步研究物质化学运动的普遍规律。在课程中贯彻理论联系实际与少而精的原则，使学生了解并掌握物理化学的基本理论，以增强他们分析问题和解决问题的能力。（二）本大纲制定的依据根据本专业人才的培养目标所需要的基本理论和基本技能的要求，根据本课程的教学性质、条件和教学实践而制定的。（三）大纲内容选编原则与要求本课程主要包括化学热力学、统计热力学、化学动力学、电化学和分散体系五大部分。

2、通过教学的各个环节必须使学生达到各章中所提出的基本要求，为了培养学生的独立工作能力，讲授内容应分清主次，在注意系统性的原则下，着重讲解教材的难点与重点，胶体的大部分内容可有学生自学而达到教学要求；对带星号的章节，可按教学的实际情况取舍或作为课外阅读材料。对大纲的学时分配中留有适当的机动时间，必要时加强某些难点章节的教学。习题课是重要的教学环节，必须给予重视。物质结构和物理化学实验均作为独立的课程开设，不属于本大纲的范围。（四）实践环节（略）因物理化学实验作为独立的课程开设，不属于本大纲的范围。（五）教学时数分配表章节序号 教 学 学 环 时 节名 称 课堂讲授讨论实验其它课程设计小计一热力学第

3、一定律及其应用1414二热力学第二定律及其应用1616三统计热力学初步1212四溶液88五相平衡1010六化学平衡88七电解质溶液88八可逆电池电动势及其应用1212九电解与极化作用55十化学动力学基础（一）1212十一化学动力学基础（二）1212十二界面现象55十三胶体分散系和大分子溶液44总计126126（六）考核方法与要求1、平时成绩：包括出勤、课堂提问、作业。占10。2、期中试卷成绩：占20。3、期末试卷成绩：占70。4、综合考核成绩：（七）教材与主要参考书1.傅献彩、沈文霞、姚天扬编：物理化学，第四版，1990年，高等教育出版社。2.高师统编物理化学，第三版，1991年，高等教育出版

4、社。3.印永嘉等编简明物理化学教程，第三版，1992年，高等教育出版社。4.天津大学编物理化学，第三版，1990年，高等教育出版社。5.oore(USA)著物理化学1990年,复旦大学出版社。Physical Chemistry,5th ed.1972A Textbook of Physical Chemistry,1976Physical Chemistry,1979Physical Chemistry,197710.G.M.Barrow Physical Chemistry,1973二、教学内容纲要第一章 热力学第一定律及其应用一教学基本要求1、了解热力学的一些基本概念，如体系、环境、状态

5、、功、热量、变化过程等。2、明确热力学第一定律和内能的概念。明确热和功只在体系与环境有能量交换时才有意义。熟知功与热正负号的取号惯例。3、明确准静态过程与可逆过程的意义。4、明确U及H都是状态函数，以及状态函数的特性。5、较熟练地应用热力学第一定律计算理想气体在等温、等压、绝热过程的U、H、Q和W。6、能熟练地应用生成焓、燃烧焓来计算反应。会应用赫斯定律和基尔霍夫定律。7、了解卡诺循环的意义以及理想气体在诸过程中热、功的计算。8、从微观角度了解热力学第一定律的本质。二教学内容第一节 热力学概论 要点：基本概念：体系与环境、热力学平衡态及状态函数、热和功 体系的分类、体系的性质第二节 热力学第一

6、定律 要点： 能量守恒和转化定律、体系总能量（动能、势能和内能） 热力学第一定律的文字表述、数学表达式第三节 焓 要点： 等容过程和等压过程 焓定义：第四节 热容 要点：热容概念 等压热容、等容热容第五节 准静态过程与可逆过程 要点： 功与过程 准静态过程定义及特点 可逆过程定义及特点第六节 热力学第一定律对理想气体的应用 要点: 理想气体的内能和焓 理想气体的和之差 绝热过程的功和过程方程 理想气体的卡诺循环第七节 实际气体 要点：焦耳汤姆逊效应（节流过程） 实际气体的和第八节 热化学 要点：化学反应进度 等压热效应与等容热效应第九节 赫斯定律及几种热效应 要点：赫斯定律：反应热效应只能与始

7、、终状态有关，与变化途径无关 由生成焓、燃烧热、键焓估算热效应第十节 反应热与温度的关系 要点：基尔霍夫定律： 等温反应热效应的计算 非等温反应绝热反应第十一节 热力学第一定律的微观说明 要点：内能、热、功的微观说明 热容能量均分原理第二章 热力学第二定律一、 教学基本要求1、明确热力学第二定律的意义，了解自发变化的共同性质。2、了解热力学第二定律与卡诺定理的联系。理解克劳修斯不等式的重要性。注意在导出熵函数的过程中，公式推导的逻辑推理。3、熟记热力学函数U、H、S、F、G的定义，了解其物理意义。4、明确G在特殊条件下的物理意义，如何利用它来判断变化的方向和平衡条件。5、较熟练地计算一些简单过

8、程中的S、H和G，以及如何利用范霍夫等温式来判别化学变化的方向。6、熟练地运用吉布斯亥姆霍兹公式、克拉贝龙和克劳修斯克拉贝龙方程式。7、了解熵的统计意义。8、明确偏摩尔量和化学势的意义，了解它们之间的区别。为什么在处理多组分问题时，这两个概念很重要。9、了解热力学第三定律的内容，明确规定熵值的意义、计算及其运用。10、初步了解不可逆过程热力学关于熵流和熵产生等基本内容。二教学内容第一节 热力学第二定律 要点：自发过程 热力学第二定律的文字表述第二节 卡诺定理 要点：可逆热机、任意热机 卡诺原理：工作于同温热源与同温冷源间的热机，以可逆热机效率最大。第三节 熵的概念 要点： 卡诺循环： 任意可逆

9、循环 可逆过程的热温商第四节 克劳修斯不等式与熵增加原理 要点：克劳修斯不等式热力学第二定律的数学表达式 熵增加原理：，第五节 熵变的计算 要点：等温过程熵变的计算 变温过程熵变的计算 相变过程熵变的计算 4等温下化学反应熵变的计算第六节 热力学第二定律的本质和熵的统计意义 要点：热力学第二定律的本质：有序自发为无序，但无序不能自发为有序。 熵和热力学概率、微观状态数的关系第七节 亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能 要点：亥姆霍兹自由能定义及意义 吉布斯自由能的定义及意义第八节 变化的方向和平衡条件 要点：熵判据 亥姆霍兹自由能判据 吉布斯自由能判据第九节 的计算要点：等温物理变化的 2 等温化学变

10、化的第十节 热力学函数间的关系要点：1、热力学函数间的基本关系 2、特性函数 3、麦克斯韦关系式及其应用4、吉布斯自由能与温度的关系-吉布斯-亥姆霍兹方程式第十一节 单组份体系的两相平衡 要点：1、克拉贝龙方程、克-克方程 2、外压与蒸气压的关系第十二节 多组分体系中的物质的偏摩尔量和化学势 要点：1、偏摩尔量的定义、集合公式 2、吉布斯-杜亥姆公式 3、化学势的定义、在两相平衡中的应用 4、化学势与温度、压力的关系第十三节 热力学第三定律及规定熵 要点：1、热力学第三定律 2、规定熵求算、化学反应过程熵变计算第三章 统计热力学基础一、教学基本要求1、了解什么是最概然分布？2、为什么可以用最概

11、然分布的微观状态数来代替整个体系的微观状态数。3、何谓配分函数？它有什么物理意义。4、定位体系与非定位体系的热力学函数有什么差别？5、了解平动、转动、振动对热力学函数的贡献，了解公式的推导过程。6、了解什么是玻色-爱因斯坦统计和费米-狄拉克统计。二、教学内容第一节 概论要点：1、统计热力学的研究方法、目的、统计体系分类 2、统计热力学的基本假定第二节 玻兹曼统计要点：1、定位体系的最概然分布 2、非定位体系的最概然分布 3、玻兹曼分布第三节 玻色-爱因斯坦统计和费米-狄拉克统计第四节 配分函数要点： 1、配分函数的定义 2、配分函数与热力学函数的关系第五节 各配分函数求法及其对热力学函数的贡献

12、要点： 1、原子核、电子配分函数 2、平动、转动、振动配分函数第六节 分子的全配分函数要点 1、单原子理想气体的分子全配分函数 2、双原子、多原子分子的分子全配分函数第七节 晶体的热容问题第四章 溶液一、教学基本要求1、熟悉溶液浓度的各种表示法及其相互联系。2、什么是理想溶液？理想溶液有哪些通性？3、了解拉乌尔定律和亨利定律的区别。4、了解逸度和活度的概念，如何利用牛顿图求气体的逸度系数。5、如何表示溶液中各组分的化学势？各组分的标准态有什么不同？了解从微观角度讨论溶液形成时一些热力学函数的变化。6、了解稀溶液依数性公式的推导，以及分配定律公式的推导，了解热力学处理溶液问题的一般方法。二、教学

13、内容第一节 溶液的基本知识要点：1、溶液的定义和分类 2、溶液组成的各种表示方法及其间换算关系第二节 稀溶液中的两个经验定律要点：1、拉乌尔定律（对溶剂） 2、亨利定律（对溶质）第三节 理想溶液要点：1.理想溶液的定义 2.理想溶液中各组分的化学势 3.理想溶液的通性第四节 稀溶液中各组分的化学势要点：1.溶剂和溶质的化学势 2.标准态的定义第五节 理想溶液和稀溶液的微观说明要点：1.理想溶液的微观说明 2.理想溶液热力学函数的导出 3.稀溶液的微观说明第六节 稀溶液的依数性要点： 1.蒸气压降低 2.沸点上升 3.冰点降低 4.渗透压 5.反渗透现象第七节 吉布斯杜亥姆公式和杜亥姆马居耳公式

14、要点： 1. 吉布斯杜亥姆公式（复习）：偏摩尔量间的关系 2杜亥姆马居耳公式：蒸气压与组成的关系 3. 杜亥姆马居耳公式的应用第八节 非理想溶液要点：1.非理想溶液中各组分的化学势-活度的概念2.活度的测定（活度的计算方法）3.渗透系数4.超额函数第五章 相平衡一、教学基本要求1、了解相、组分数和自由度的意义。2、了解相律的推导过程及其相图中的应用。3、了解杠杆规则在相图中的应用。4、根据相图能绘出步冷曲线，或者根据步冷曲线能绘制简单的相图。5、在双液系中以完全互溶的双液系为重点了解p-x图T-x 图，了解蒸馏和精馏的基本原理。6、在二组分液-个体系中，以简单低共溶物的相图为重点，了解相图的绘

15、制及其应用。7、对三组分体系，了解水盐体系相图的应用。了解相图在萃取过程中的应用。二、教学内容第一节 相律要点： 1、基本概念：相、相图、自由度2、多相之间的平衡条件：热平衡、压力平衡、相平衡3、相律：第二节 单组分相图要点： 1、相律对单组分的应用：2、水的相图：弄清点、线、面的含义第三节 二组分体系相图及其应用要点：1、理想的完全互溶双液系的P-X图。T-X图2、杠杆规则3、非理想的完全互溶双液系的P-X图，T-X图4、部分互溶双液系的相图5、简单的低共熔混合物的相图6、完全互溶固熔体的相图第四节 三组分体系相图及其应用要点：1、等边三角形坐标表示法2、部分互溶的三液系相图3、二固体液体的

16、水盐体系第五节 二级相变第六章 化学平衡一、教学基本要求1、了解如何从平衡条件导出化学反应等温式。如何信用这个公式？2、均相和多相反应的平衡常数表示式有什么不同？3、了解的意义，如何由估计反应的可能性？4、熟悉间的关系。5、了解平衡常数与温度、压力的关系和惰性气体对平衡组成的影响，并掌握其计算方法。6、能根据标准热力学函数的表值计算平衡常数。7、了解对同时平衡、反应耦合、近似计算等的处理方法。8、初步了解生物能力学的基本内容。二、教学内容第一节 化学反应的平衡条件和化学反应的亲和势要点：1.化学反应的平衡常数和等温方程式2.化学反应的亲和势第二节 化学反应的平衡常数要点：1.气相反应的平衡常数

17、化学反应的等温方程式2.溶液中反应的平衡常数第三节 平衡常数的表示式要点： 1.气相反应平衡常数的表示法2.液相反应的平衡常数3.平衡常数与反应式写法有关4.复相化学反应第四节“平衡常数”间的关系要点: 1.气体反应体系的“平衡常数”间的关系2.溶液反应的平衡常数3.复相反应的化学平衡第五节 平衡常数的测定和平衡转化率的计算第六节 标准化生成吉布斯自由能要点：1.标准态下反应的吉布斯自由能变化值2. 的计算方法第七节 用配分函数计算和反应的平衡常数要点： 1.化学平衡体系的公共能量标度2.从自由能函数计算平衡常数3.热函函数4.从配分函数计算平衡常数第七章 电解质溶液一、教学基本要求1、了解迁

18、移数的意义及常用的测试迁移数的方法。2、明确电导率，摩尔电导率的意义及它们与溶液浓度的关系。3、熟悉电子独立移动的规律及电导测定的一些应用。4、了解迁移数与摩尔电导率，离子迁移率之间的关系。5、弄清楚电解质的离子平均活动系数的意义及计算方法。6、了解电解质溶液理论（主要是离子氛的概念），并会用德拜休克尔极限公式。二、教学内容第一节、电化学的基本概念和法拉第定律要求：1、基本概念：导体分类、原电池、电解池、正负极、阴阳极2、法拉第定律：Q=NZF第二节、离子的迁移和迁移数要求：1、离子的电迁移现象2、离子迁移率和迁移数3、离子迁移数的测定：希托夫法 界面移动法第三节 、电导要求：1、电导、电导率

19、、摩尔电导率三者定义及其之间的关系2、电导测定3、电导率，摩尔电导率与浓度的关系4、离子独立移动定律和离子的摩尔电导率5、电导测定的一些应用（1）、检验水的浓度（2）、计算弱电解质的电离度和离解常数（3）、测定难溶盐溶解度（4）、电导滴定第四节、强电解质溶液理论简介要求：1、电解质的平均活度和平均活度系数:电解质离子的平均活度a,平均质量摩尔浓度m和平均活度系数r的定义式 2、离子强度（I） 3、强电解质溶液的离子互吸理论（1） 离子氛概念（2） 德拜休克尔极限公式 4、德拜休克尔昂萨克电导理论（1） 弛豫效应（2） 电泳效应第八章 可逆电池的电动势及其应用一、教学基本要求1、明确电动势与rG

20、m的关系。熟悉电极电势的一套符号惯例，大致知道在教科书或文献上还有哪些惯例。2、熟悉标准电极电势表的应用（包括氧化能力的估计，平衡常数的计算等）。3、对于所给的电池能熟练、正确地写出电极反应和电池反应并能计算其电动势。、4、能根据简单的化学反应来设计电池。5、明确温度对电动势的影响及了解rHm和rSm的计算。6、了解电动势产生的机理及电动势测定方法的一些应用。二、教学内容第一节 可逆电池和可逆电极要点：1、电动势与rGm的关系（rG）TP=-nEF 2、可逆电池和不可逆电池 可逆电池的两个条件：电极反应可逆，工作条件可逆3、可逆电极的类型和电极反应第二节 电动势的测定要点：1、对消法测定电动势

21、2、标准电池第三节、可逆电池的书写方法及电动势的取号要点：1、可逆电池的书写方法2、可逆电池电动势的符号第四节、可逆电池的热力学要点：1、可逆电池电动势E与参加反应各组成活度的关系电池反应的能斯特方程2、从标准电动势E求反应的平衡常数3、从电动势E及其温度系数求反应的rHm和rSm第五节 电动势产生的机理要点：1、电极与溶液界面间电势差的形成2、接触电势3、液体接界电势4、电动势的产生第六节 电极电势和电池的电动势要点： 1、标准氢电极和标准电极电势2、电池电动势的计算（1）、从电极电势计算电池的电动势（2）、从电池的总反应式直接用能斯特方程计算电池的电动势3、关于标准电极电势的符号和电池电动

22、势的计算方法4、内电位和外电位5、膜电势第七节 浓差电池和液体接界电势的计算公式要点：1、浓差电池2、液接电势的计算公式3、盐桥的作用及其机理 第八节 电动势测定的应用要点：1、电解质溶液平均活度系数的测定2、求难溶盐的活度积3、pH值的测定4、电势pH图及其应用第九节 生物的电化学要点：1、细胞膜与膜电势2、电化学在生物体内的应用第九章 电解与极化作用一、教学基本要求1、了解分解电压的意义。2、了解产生极化作用的原因，了解超电势在电解中的作用。3、能计算一些简单的电解分离问题。4、了解金属腐蚀的原因和各种防腐的方法。5、了解化学电源的类型及应用。二、教学内容第一节 分解电压要点：1、电解定义

23、、装置 2、分解电压第二节 极化作用要点：1、极化定义、超电势定义 2、浓度极化 3、电化学极化 4、超电势的测定（1）测定装置（2）极化曲线5、氢超电势第三节 电解时电极上的反应要点：1、金属的析出与氢的超电势（1） 两极离子析出顺序（2） 考虑氢超电势时析出顺序2、金属离子的分析3、电解还原与氧化的应用第四节 金属的电化学腐蚀、防腐与金属的钝化要点：1、金属的电化学腐蚀 2、金属的防腐第十章 化学动力学基础(一)一、教学基本要求1、掌握等容反应速度的表示方法及其反应、反应级数等基本概念。2、对于有简单级数的反应如零级、一级、二级反应，要掌握其速率公式的各种特征并能够由实验数据确定简单反应的

24、级数，对三级反应有一般的了解。3、对三种复杂的反应（对峙反应、平行反应和连续反应）要掌握其各自的特点并能够对其中比较简单的反应能写出反应速率与浓度的微分式。4、明确温度、活化能对反应速率的影响，理解阿仑尼乌斯经验式中各项的含义，计算Ea、A、k物理量。5、掌握链反应的特点，会应用稳定态近似，平衡假设等近似处理的方法。二、教学内容第一节 化学动力学的任务和目的要点：1、物理化学的主要内容 2、热力学和动力学的区别 3、动力学的发展第二节 化学反应速率表示方法要点：1、速率的物理意义 2、用浓度随时间变化来表示速率 3、用反应进度随时间变化来表示速率 4、反应速率的测定第三节 化学反应的速率方程要

25、点：1、基元反应和非基元反应 2、质量作用定律 3、反应级数和反应速率常数第四节 具有简单级数的反应要点：1、一级反应的动力学方程及特征 2、二级反应的动力学方程及特征 3、零级反应的动力学方程及特征 4、反应级数的测定方法：积分法、微分法、半衰期法第五节 几种复杂的典型反应要点：1、对峙反应的动力学方程、特点 2、平行反应的动力学方程、特点 3、连续反应的动力学方程、特点第六节 温度对反应速率的影响阿仑尼乌斯经验式要点： 1、范霍夫规律 2、阿仑尼乌斯经验式（1） 数学表达式：积分式、微分式、指数形式（2） 表达式中各项的含义第七节 活化能Eq对反应速率的影响要点：1、对基元反应、非基元反应

26、，活化能的物理意义 2、活化能与温度的关系 3、活化能的求算（1） 速率常数由实验值用作图或计算求得（2） 活化能的估算第八节 链反应要点：1、链反应的基本步骤2、直链反应H2和Cl2反应的历程3、支链反应H2和O2反应的历程第九节 拟定反应历程的一般方法要点：1、确定反应历程的步骤2、稳态处理法3、速控步法和平衡假设法 第十一章 化学动力学基础（二）一、教学基本要求1、了解化学反应动力学的碰撞，过渡态和单分子反应理论的基本内容，会计算一些简单基元反应的速率常数，并弄清几个能量的不同物理意义及相互关系。2、了解分子反应动力学的常用实验方法和该研究在理论上的意义。3、了解溶液中反应的特点和溶剂对

27、反应的影响。4、了解快速反应所常用的测试方法及弛豫时间。5、了解光化学反应的特点及量子产率的计算。6、了解催化反应的特点和常见的催化反应的类型。二、教学内容第一节 碰撞理论要点：1、双分子的互碰频率2、硬球碰撞模型3、微观反应与宏观反应的关系速率常数的碰撞理论表达式4、反应阀能与实验活化能的关系5、概率因子第二节 过滤态理论要点： 1、势能面2、反应速率的计算3、Ec、Eb、Eo、与Ea和指前因子A之间的关系第三节 单分子反应理论要点：1、单分子反应的基本概念2、林德曼理论第四节 分子反应动态学简介要点：1、研究分子反应的实验方法2、分子碰撞与态态的反应3、直接反应碰撞和形成络合物的碰撞第五节

28、 在溶液中进行的反应要点：1、笼效应2、溶剂对反应速率的影响3、原盐反应第六节 快速反应的测试要点：1、弛豫法2、闪光光解法第七节 光化学反应要求：1、光化学反应的特征2、光化学基本规律（1） 光化学第一定律：只有吸收光子的分子才能起反应（2） 光化学第二定律：初级反应中，一个分子吸收一个光子3、量子产率4、光的吸收和电子跃迁（1）比耳朗伯定律（2）电子跃迁5、光物理过程（1）辐射跃迁（2）无辐射跃迁（3）分子间传能6、光化反应的动力学7、光化平衡和温度对光化学反应的影响8、感光反应、化学发光第八节 催化反应的动力学要点：1、催化剂与催化作用（1） 催化剂定义及分类（2） 催化作用分类（3）

29、催化原理（4） 催化剂的特征2、均相酸碱催化3、配位催化4、酶催化反应5、自催化反应和化学振荡第十二章 界面现象一、教学基本要求1、明确表面吉布斯自由能、表面张力的概念，了解表面张力与温度的关系。2、明确弯曲表面的附加压力产生的原因及与曲率半径的关系，学会使用扬拉普拉斯公式。3、了解弯曲表面上的蒸汽压与平面相比有何不同，学会使用KELVIN公式，会用这个基本原理来解决人工降雨，毛细凝聚等常见的表面现象。4、理解吉布斯吸附等温式的表示形式，各项的物理意义并能应用及作简单计算。5、理解什么叫表面活性物质，了解它在表面上作定向排列及降低表面吉布斯自由能的情况，了解表面活性剂的大致分类及它的几种重要作用。6、了解液液，液固界面的铺展与润湿情况，理解气固表面的吸附本质及吸附等温线的主要类型，能解释简单的表面反应动力学，为何在不同的压力下有不同的反应级数。二、教学内容 第一节 表面吉布斯自由能和表面张力要点：1、表面吉布斯自由能、比表面自由能及表面张力等基本概念 2、表面吉布斯自由能与表面张力之间的比较 3、界面张力与温度的关系，通常温度升高，界面张力下降第二节 弯曲表面下的附加压力和蒸气压要点：1、弯曲表面压力产生的原因及计算公式（杨拉普拉斯公式） 2、弯曲表面上的蒸气压及其计算公式（凯尔文公式）第三节 液体界面