物理化学楚雄师范学院

1、楚雄师范学院化学与生命科学院化学专业?物理化学?教学大纲一、课程根本信息课程代码 ：032105112课程中文名称 ：物理化学课程英文名称 ： Physical Chemistry课程性质 ：专业必修课使用专业 ：化学专业开课学期 ：5 学期总学时 ：108 学时总学分 ： 3学分预修课程 ：无机化学、有机化学、分析化学、高等数学、大学物理课程简介 ：?物理化学?是四年制师范院校化学专业的必修课程，它是从物理现象和化学现象的联系入手，运用 物理学的根本原理和方法研究化学现象和化学过程的一门学科。 本课程分为两个学期， 在第五、 六学期课； 每学期 54 课时，共 108 课时。第五学期学习化学

2、热力学，包括六章内容：第一章 气体；第二章 热力学 第一定律；第三章 热力学第二定律；第四章 多组分系统热力学及其在溶液中的应用；第五章 相平衡； 第六章 化学平衡；。第六学期学习电化学； 化学动力学； 外表物理化学和胶体化学； 教材中包括六章内容： 第七章 电解质溶液；第八章 可逆电池的电动势及其应用；第九章 电解与极化作用；第十章 化学动力学 根底一；第十一章 外表物理化学；第十二章 胶体分散系统和大分子溶液。教材建议 ：选用傅献彩等编?物理化学?教材第五版为教材。参考书 ：印永嘉，李大珍合编?物理化学简明教程? 第四版 作教学参考书。二、课程性质、目的及总体教学要求课程的根本特性 ：?物

3、理化学?是化学专业一门重要的必修专业根底课程。课程的教学目的 ：通过本课程的学习，学会物理化学研究问题的一些特殊方法热力学方法、动力学 方法、量子力学方法和统计热力学方法等及其中包括的一般科学方法，使学生具备和掌握针对问题建立 假设和模型上升到理论，并结合具体问题分析、解决的能力。为化学、化工类等专业的后续课程学习和进 一步掌握新的科技成果打下必要的根底。课程的总体教学要求 ：1理解热力学的根本原理和热力学研究的方法特点，并运用热力学原理处理相平衡和化学平衡中较根本的问题。2 理解化学反响动力学的意义，初步掌握动力学的根本内容。了解影响反响进度的各种因素和反响 速度理论的大意；了解催化作用的特

4、性。3 理解电化学中电能与化学能之间的相互转化及转化过程中的规律，掌握可逆电池的热力学根本内 容和不可逆电极过程的一些情况。4 了解外表化学现象和胶体分散体系的根本特性。了解纳米粒子及纳米材料的应用。5. 在教学中应贯穿该学科的新成就、新动向。根据教学目的和要求，教学实际情况及学生的接受能力确定教学内容。三、教学内容的安排本课程总学时为108学，其中讲授96学时，习题8学时，机动3学时。具体分配如下。讲授学时习题及讨论学时第一章第三章热力学第二定律/ * /.rt 八八、亠 rr.rwr r 、?、，、 t .10第四早多组分系统热刀学在溶液中的应用第五章相平衡1第八早化学平衡6第七章电解质溶

5、液6第八章可逆电池的电动势及其应用第九章电解与极化作用6第十章化学动力学根底10第十一章外表物理化学4第十二章胶体分散体系和大分子溶液机动3第二章1224826热力学第一定律绪论1. 物理化学的目的和内容。2. 物理化学的建立与开展。3学习物理化学的方法第一章 气体 根本要求：1. 能熟练运用理想气体状态方程和道尔顿分压定律。2 了解气体常数 R的测定方法，熟记其数值和单位。3 了解范德华气体状态方程及其修正项的意义，明确压缩因子图的使用方法。教学内容 ：§1. 1 理想气体(1)理想气体的微观模型；(2)通用气体常数(R)及其应用举例；(3)道尔顿分压定律；(4)阿玛格 分体积定律

6、。§1.2 真实气体( 1)真实气体对理想气体的偏差；( 2)范德华气体状态方程；( 3)气体液化临介点。 ( 4)比照状态原理与比照状态方程；( 5)压缩因子图第二章 热力学第一定律根本要求 ：1. 掌握状态函数等热力学根本概念，理解内能和焓是状态函数，热和功只是在体系和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。2. 知道准静态过程与可逆过程的意义。3. 熟练应用热力学第一定律计算理想气体在等温、等压、绝热等过程中的 U H、Q及W4. 能熟练地应用生成焓、燃烧焓等数据求算常温下的反响热。5. 会应用盖斯定律和基尔霍夫定律。教学内容 ：§2.1 热力学概论(

7、 1 ) 热力学的目的和内容；( 2)热力学方法及局限性；§2.2 热力学的一些根本概念(1)系统与环境； ( 2)状态函数与状态方程； ( 3)过程与途径(介绍几种典型的热力学过程)；(4)热和功。§2.3 热力学第一定律§2.4 准静态过程与可逆过程( 1 )功与过程； ( 2)准静态过程； ( 3)可逆过程。§2.5 焓§2.6 热容( 1)恒容下的热容；( 2)恒压下的热容。§2.7 热力学第一定律对理想气体的应用(1)理想气体的热力学能和焓Gay-Lussac Joule实验；(2)理想气体的Cp与Cv之差；(3)绝热过程的

8、功和过程方程；( 4)理想气体的卡诺循环。§ 2.7 热化学( 1 )化学反响热效应等压热效应与等容热效应；( 2)反响进度； ( 3)标准摩尔焓变§ 2.8盖斯定律§ 2.9几种热效应( 1 )标准摩尔生成热；( 2)自键焓估算反响焓变；( 3)标准摩尔离子生成焓；( 4)标准摩尔燃烧焓。§ 2.10 反响热与温度的关系 基尔霍夫定律第三章 热力学第二定律根本要求 ：1了解自发过程的共同特征，理解热力学第二定律的表述及意义。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

9、函数 U H S、A G的定义，了解其物理意义。4理解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程的 H G以及如何利用范霍夫等温式来判别化学变化的方向。6. 了解热力学第三定律和熵的统计意义。教学内容 ：§3.1自发过程的共同特征 不可逆性§3.2热力学第二定律§3.3卡诺定理§3.4熵的概念( 1)可逆循环过程与不可逆过程的热温熵熵函数；( 2)不可逆循环过程与不可逆过程的热温熵；(3)绝热过程中的熵变。§ 3.5 Clausius 不等式与熵增加原理Clausius 不等式热力学第二定律的数学

10、表达式§3.6 熵变的计算( 1)等温过程中熵的变化值；( 2)非等温过程中熵的变化值( 3)相变化过程中熵变计算；( 4)化学反应中熵的计算； (5) T- S 图及其应用。§ 3.7 亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能( 1)亥姆霍兹自由能；(2)吉布斯自由能；(3)变化的方向和平衡条件。§ 3.8 G的计算例如(1)等温物理变化中的 G; ( 2)化学变化中的 G范哈甫等温式。§ 3.9 几个热力学函数之间的关系( 1 )根本公式； ( 2)特性函数； ( 3)麦克斯韦关系式及其简单应用。§ 3.10 热力学第三定律与规定熵值第四章 多组分系统

11、热力学及其在溶液中的应用根本要求 ：1. 掌握偏摩尔量、化学势的定义以及化学势在相平衡中的作用；2了解气体混合物中各组分化学势的表示法；3. 了解拉乌尔定律和享利定律的区别，理想稀溶液中任一组分的化学势表示。 4了解稀溶液的依数性。根本内容 ：§ 4.1 多组分系统中的组成表示法§ 4.2 多组分体系中物质的偏摩尔量( 1)偏摩尔量的定义及集合公式；(2)偏摩尔量的加和公式；( 3)吉布斯杜亥姆公式。§ 4.2 化学势( 1)化学势的定义； ( 2)化学势在相平衡中的应用；( 3)化学势与温度、压力的关系。§ 4.3 气体混合物中各组分的化学势( 1)理

12、想气体及其混合物的化学势；( 2)非理想气体混合物的化学势。§ 4.4 稀溶液中的两个经验定律( 1 ) Raoult 定律；( 2) Henry 定律；§ 4.5 理想液态混合物( 1)理想液态混合物的定义； ( 2)理想液态混合物中任一组分的化学势； ( 3)理想液态混合物的通性§ 4.6 理想稀溶液中任一组分的化学势§ 4.7 稀溶液的依数性§ 4.8 活度与活度因子( 1) 非理想液态混合物中各组分的化学势活度的概念；( 2)非理想稀溶液。第五章 相平衡根本要求 ：1. 理解相、组分数、自由度的概念。2. 了解相律的推导过程及其在相图中

13、的应用。3了解杠杆规那么在相图中的应用。4掌握单组分系统的两相平衡特点，水、二氧化碳的相图。理解溶解度法和热分析法绘制相图原理，二 组分完全互溶的双液系、局部互溶的双液系、完全不互溶的双液和简单低共熔体系的固- 液体系的相图。5了解三组分相图。教学内容 ：§ 5.1 引言1 相； 2组分数； 3自由度的概念 。§ 5.2 多相体系平衡的一般条件§ 5.3 相律§ 5.4 单组分体系的相图 1水的相图； 2 CO2 的相图§ 5.5 二组分体系的相图及其应用1 理想的完全互溶的双液系； 2杠杆规那么； 3精馏原理；4局部互溶的双液系； 5完全不互

14、 溶的双液水蒸气蒸馏； 6简单低共熔体系的固 - 液体系；7完全互溶的固溶体； 8局部互溶的固 溶体；* §5.6 三组分体系的相图及其应用第六章 化学平衡根本要求 ：1. 理解化学反响等温方程式的意义及应用。2. 理解 G0意义，如何由 G0估计反响的可能性。3. 理解 Kp、Kx 和 Kc 间的关系，并掌握其计算方法。4. 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，并能计算。教学内容 ：§6.1化学反响的平衡条件§6.2化学反响的平衡常数和等温方程式§6.3平衡常数的表示式§6.4复相化学平衡§6.5平衡常数的测定

15、和平衡转化率的计算1平衡常数的直接测定； 2平衡转化率的计算。§6.6 标准生成吉布斯自由能 1标准状态下反响的自由能变化值； 2 标准摩尔生成吉布斯自由能。§ 6.7 温度、压力、惰性气体对化学平衡的影响1 温度对化学平衡的影响； 2 压力对化学平衡的影响； 3 惰性气体对化学平衡的影响。第七章 电解质溶液根本要求 ： 1了解电导率、摩尔电导率的意义及与溶液浓度的关系。 2了解迁移数的意义及与摩尔电导率、离子迁移率之间的关系。 3理解离子独立移动定律及电导测定的一些应用。4理解电解质的离子平均活度系数的意义及其计算方法。5了解强电解质溶液理论，会使用德拜- 休格尔的极限公

16、式。教学内容 ：§ 7.1 电化学的根本概念和法拉第定律 1原电池和电解池； 2法拉第定律。§ 7.2 离子的电迁移和迁移数 1 离子的电迁移现象； 2离子迁移率和迁移数。§ 7.3 电导 1电导、电率导和摩尔电导率概念； 2电导的测定； 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。§ 7.3 电解质的离子平均活度和平均活度因子 1电解质的离子平均活度和平均活度因子； 2 离子强度§ 7.4 强电解质溶液理论简介 1 Debye-huckcl 离子互吸理论 2Debye-huckcl-Ons

17、ager 电导理论 3 Debye-huckcl 极限公式的推导选讲第八章 可逆电池的电动势及其应用根本要求 ：1. 明确电动势与 G的关系。熟悉电极电势的一套贯例。2. 理解标准电极电位表的应用。3. 能正确写出电池电极反响并能计算其电动势。4. 能根据简单的化学反响设计电池。5. 了解电动势产生的机理及电动势测定法的一些应用。教学内容：§ 8.1 可逆电池和可逆电极( 1)可逆电池和不可逆电池； ( 2)可逆电极的类型和电极反响。§ 8.2 电动势的测定( 1)对消法测电动势； (2) 标准电池§ 8.3 可逆电池的书写方法及电动势的取号1)可逆电池的书写方法

18、； ( 2)可逆电池电动势的取号。§ 8.4 可逆电池的热力学(1) Nernst方程；(2)从标准电动势求反响的平衡常数；(3)从电动势及其温度系数求反响的 rSm和 rHm。§8.5 电动势产生的机理( 1)电极与电解质溶液界面间电位差的形成；( 2 )接触电势、液体接界电势；( 3)电动势的产生。§8.6 电极电势和电池的电动势( 1)标准电极电势标准氢电极；( 2)电池电动势的计算；( 3)关于标准电极电势的符号和电池电动势的计算方法。§8.7 电动势测定的应用( 1)电解质溶液的平均活度系数的测定；( 2)求难溶盐的活度积；( 3) pH 值的

19、测定； ( 4)电势 pH 图及其应用。第九章 电解与极化作用根本要求 ：1. 了解分解电压的意义，了解产生极化作用的原因以及超电势在电解中的作用。2. 理解离子析出电位的计算方法，能由析出电位判断离子析出反响的顺序。3. 了解金属电化学腐蚀机理和防护的方法。4. 了解化学电源的类型及应用。教学内容 ：§9.1 分解电压§ 9.2 极化作用( 1)浓差极化； ( 2)电化学极化； ( 3)超电势的测定；( 4)氢超电势。§9.3 电解时电极上的反响( 1)金属的析出与氢的超电势；( 2)金属离子的别离；( 3)电解复原与氧化的应用。§9.4 金属的电化学

20、腐蚀、防腐与金属的钝化( 1)金属的电化学腐蚀；( 2)金属的防腐； ( 3)金属的钝化。* §9.5 化学电源 第十章 化学动力学根底根本要求 ：1. 理解反响速度表示法及基元反响、反响级数等根本概念。速率常数。些比拟。2. 会根据速率公式的各种特征依据实验数据确定简单反响级数的级数， 并计算反响的半衰期、3. 理解阿仑尼乌斯公式，理解温度、活化能对反响速率的影响，会依据公式计算活化能。4了解碰撞理论和过渡状态理论的大意。它们是如何计算速度常数的， 并能对这两个理论作出一5 了解催化作用根本特征，催化剂根本知识。教学内容 ：§ 10.1 化学动力学的任务和目的§

21、 10.2 化学反响的速度表示法§ 10.3 化学反响的速度方程式 1基元反响和非基元反响； 2反响的级数、反响分子数和反响速率常数。§ 10.4 具有简单级数的反响 1一级反响； 2二级反响； 3三级反响； 4零级反响； 5反响级数的测定。§ 10.5 几种典型的复杂反响1对峙反响； 2平行反响； 3连串反响§ 10.6 温度对反响速度的影响阿仑尼乌斯公式§ 10.7 活化能对反响速率的影响1 活化能； 2活化能与温度的关系； 3活化能的求算。§ 10.8 链反响§ 10.9 拟定反响历程的一般方法§ 10.10

22、 碰撞理论和过渡状态理论§ 10.11 催化反响动力学 1催化剂与催化反响； 2均相酸碱催化； 3络合催化； 4酶催化反响。第十一章 外表现象根本要求 ：1理解外表自由能和外表张力的概念，了解外表张力与温度的关系。2理解弯曲外表的附加压力产生的原因及与曲率半径的关系，会运用扬拉普拉斯公式解决一些实际 问题。3理解气固外表上的吸附现象和单分子层吸附等温式。4了解吉布斯吸附等温式。5理解外表活性剂的作用、分类。教学内容 ：§ 11.1 外表吉布斯自由能和外表张力 1外表吉布斯自由能和外表张力； 2外表张力与温度、浓度的关系。§ 11.2 弯曲外表上的附加压力和蒸气压

23、1弯曲外表上的附加压力； 2 Young Laplace 公式； 3弯曲外表上的蒸气压 Kelvin 公式。§ 11.3 液体界面性质 1液体的铺展； 2溶液的外表张力与浓度的关系； 3吉布斯吸附公式； 4分子在两相界面上的 定向排列。§11.4 液- 固界面现象 1粘附功、浸湿功和铺展系数； 2接触角与润湿作用§ 11.5 外表活性剂及其作用1外表活性剂的分类；2外表活性剂的结构对其效率及有效值的影响；3外表活性剂的HLB值; 4外表活性剂的几种重要作用。§11.6 固体外表的吸附1固体外表的特点；2Langmuir、Freundlich 、BET等温式简介；3吸附现象的本质 一 化学吸附和物理吸附。§