《物理化学101I(上)》课程教学大纲

ADDINCNKISM.UserStyle《物理化学101I(上)》课程教学大纲（理论课程·2023版）一、课程基本信息课程号1123D00007开课单位化学与材料科学学院课程名称物理化学101I(上)PhysicalChemistry101I（VolumeOne）课程性质必修考核类型考试课程学分3课程学时51课程类别学科基础课程先修课程普通物理、高等数学、无机化学适用专业（类）化学，材化，化学生物二、课程描述及目标（一）课程简介《物理化学》是从物质的物理现象和化学现象的联系入手来探求化学变化基本规律的一门学科，是化学、材化以及化学生物学等专业学生必修的一门及其重要的学科基础课程。它的应用范围很广，渗透于应用化学、化学工艺、生命科学等各个领域。《物理化学》101I(上)内容的中心为：热力学原理(包括热力学第零定律、第一定律、第二定律及第三定律，其中热力学第一定律和和第二定律是经典物理化学的基础)及其在多组分均相系统、化学平衡和相平衡中的应用。重点为：五大热力学函数（内能、焓、熵、吉布斯自由能及亥姆霍兹自由能）的理解、变化值的求算方法及其应用。本课程旨在通过理论教学，使学生掌握物理化学的基本原理、基本概念、基本计算及其严密的逻辑思维方法，让学生了解物理化学在能源开发、环境保护、生命科学、食品科学中的应用和发展。具备综合利用物理化学原理分析问题解决问题的基本能力，为后期攻读本专业或者相关学科硕士学位或者能够胜任科研、设计部门和高等院校相关岗位及科研工作奠定扎实的基础。（二）教学目标通过本课程，学生将学会平衡态热力学的基本理论、基本概念和基本公式，学会热力学基本定律（主要是第一定律和第二定律）在多组分均相系统、化学平衡及相平衡中的应用。掌握热力学的基本知识和科学思维方法，逐步具备从不同角度（宏观和微观）独立分析和解决问题的能力，为继续学习深造或从事化学及相关专业的管理和技术工作提供深厚的理论基础。课程目标1：掌握本课程基本内容，主要包括热力学第零定律、第一定律、第二定律和第三定律及热力学基本定律在均相多组分系统、相平衡和化学平衡的应用，特别是五大热力学函数（内能、焓、熵、亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能）物理含义的理解、各种条件下变化值的求算及其应用。课程目标2：掌握热力学的科学思维方法，能够从纷繁芜杂的系统中找出解决问题的思路，增强获得知识及用所学知识独立分析问题并解决分析的能力。课程目标3：具有克服困难、互相协作、勇攀科学高峰的科学精神。课程目标4:具有严谨的逻辑思维能力和科学文化素养，为进一步深造学习和从事化学以及化学有关的工作奠定良好的基础。三、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重1-1：系统掌握物理化学的基本理论和基本知识课程目标10.42-2：具有一定的科学研究和实际工作能力，具有一定的批判性思维课程目标20.33-1：具有正确的世界观、人生观、价值观，具有高度的社会责任感和良好的协作精神课程目标30.13-2：具有良好的科学文化素养，掌握科学的方法论课程目标40.2四、教学方式与方法本课程以课堂讲授为主，线上学习（利用慕课和学习通教学平台）为辅的方式组织教学。采用多媒体和板书相结合、学生自学和讨论以及采用翻转课堂等多种教学方法，既保证教学任务高效率高质量完成，又能适当地介绍本学科的前沿发展动态。对每一章典型习题进行集中讲解以强化难以把握知识点，同时进一步提升将同学们分析问题、解决问题的能力。五、教学重点与难点（一）教学重点把握热力学四大定律（热力学第零定律、第一定律、第二定律和第三定律）的内容和相关公式，其中由于热力学第一定律和第二定律是整个经典热力学的基础，因此关于这二个定律的基本内容、理论公式以及它们在多组分均相系统、化学平衡和相平衡中的应用尤为重要。（二）教学难点五大热力学函数（U、H、S、A、G）的引入，物理含义及其各种条件下其变化值的求法；熵判据、亥姆霍兹自由能判据和吉布斯自由能判据的适用条件以及应用；偏摩尔量、化学势的引入，物理含义以及它们在多组分均相系统、化学平衡和相平衡的应用。六、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容基本要求学时教学方式对应课程目标1绪论了解物理化学的研究内容、特点、发展趋势、学习方法及其在整个化学学科知识体系中的重要地位1讲授课程目标1课程目标32第章气体了解气体分子运动公式的推导过程；了解理想气体的微观模型，掌握理想气体的状态方程；了解分子速度和能量分布公式的推导；掌握实际气体与理想气体的差别；掌握VanderWaals气体状态方程。0自学课程目标13第2章热力学第一定律掌握热力学中的基本概念，如系统与环境、平衡状态、过程与途径、状态函数、功和热、内能、焓及标准生成热等；掌握各种过程的Q和W的计算方法；掌握热力学第一定律的文字表述和数学公式；掌握ΔU、ΔH的计算方法及化学反应热的计算；了解气体液化的原理。11讲授课程目标1、2、3、44第3章热力学第二定律掌握热力学第二定律的基本内容；明确如何由第二定律引出熵函数；明确熵和吉布斯自由能变化值的物理意义以及如何在一定条件下利用它们来判断变化的方向和进度；掌握热力学基本关系式和吉布斯—亥姆霍兹公式的应用以及ΔG、ΔS的计算；掌握热力学第三定律的内容及相关计算13讲授课程目标1、2、3、45第4章多组分系统热力学及其在溶液中的应用熟悉多组分系统的组成表示法及其相互之间的关系；掌握偏摩尔量和化学势的基本概念、物理含义及其应用；掌握气体、气体混合物、液体混合物、溶液中各组分化学势的表示通式及其标准态；掌握理想液体混合物的定义及通性；掌握凝固点降低、沸点升高以及渗透压公式的推导过程及适用条件；了解活度和逸度的意义及求法。9讲授课程目标1、2、3、46第5章化学平衡掌握不同条件下化学反应的判据；掌握化学反应等温式的推导过程以及应用；掌握标准平衡常数的推导过程；掌握复相化学反应及其平衡常数的表达方法；理解、的意义及应用；熟悉温度、压力和惰性气体对平衡的影响。8讲授课程目标1、2、3、47第6章相平衡掌握相、组分数、自由度等相平衡中的基本概念；掌握相律的推导过程及其在相图中的应用；掌握克拉贝龙方程、克-克方程及其应用；看懂不太复杂的相图并能用相律进行分析。了解相图的绘制及应用，并能解决提纯和萃取的一些实际问题。9讲授课程目标1、2、3、48第7章统计热力学基础了解统计热力学的一些基本概念；了解最可几分布的实质了解配分函数概念，能够利用配分函数计算热力学函数；了解第三定律的统计意义。0自学课程目标1、2、3、4合计51七、学业评价和课程考核（一）考核类型：þ考试¨考查（二）考核方式：开卷考试þ闭卷考试课程论文课程报告其它：（三）成绩评定：考核依据建议分值（百分比）考核/评价细则对应课程目标过程考核40%出勤表现10%考勤情况，课堂表现、学习态度等课程目标1、2、3、4作业20%完成进度、正确性课程目标1、2、3、4考查或小测10%完成过程及答案的准确性课程目标1、2、4期末考核60%期末考核试卷卷面成绩课程目标1、2、3、4九、课程目标达成评价课程目标的实际达成效果计算方式如下，达成值越高，教学效果越好。课程目标达成度毕业要求指标点达成度十、教材与教学参考书（一）教材《物理化学》上册，傅献彩、侯文华编，高等教育出版社，2022.8，第六版。（二）教学参考书《物理化学》（上），胡英主编，高等教育出版社，2014，第六版。《物理化学核心课程》，沈文霞，王喜章，许波连编，科学出版社，2016年，第三版。《物理化学—概念辨析·解题方法》，范崇正、杭瑚、蒋淮渭编著，中国科学技术大学出版社，2016，第五版。《物理化学》（PhysicalChemistry），PeterAtkins,J