《物理化學(xué)1》課程教學(xué)大綱

1、物理化學(xué)1教學(xué)大綱一、說(shuō) 明適用專業(yè)應(yīng)用化學(xué)先修課程高等數(shù)學(xué)、普通物理、無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)總學(xué)時(shí)48總學(xué)分3（一）本課程的目的、要求物理化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要分支，應(yīng)用化學(xué)專業(yè)物理化學(xué)知識(shí)的講授由本課程物理化學(xué)(1)和后續(xù)課程物理化學(xué)(2)共同完成。學(xué)習(xí)課程物理化學(xué)(1)的目的和要求：1. 學(xué)生能系統(tǒng)地掌握物理化學(xué)的基本知識(shí)和基本原理，加深對(duì)自然現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，這些知識(shí)和原理不僅是化學(xué)的理論基礎(chǔ)，也是其它與化學(xué)有關(guān)的技術(shù)科學(xué)的發(fā)展基礎(chǔ)；2. 學(xué)生學(xué)會(huì)物理化學(xué)的科學(xué)思維方法，培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題、研究問(wèn)題、分析問(wèn)題的能力，培養(yǎng)他們獲取知識(shí)并用來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。（二）內(nèi)容選取和實(shí)施中注

2、意的問(wèn)題在本課程的教學(xué)中應(yīng)特別注意引領(lǐng)學(xué)生對(duì)課程整體框架的理解，突出解決問(wèn)題的方法和實(shí)際應(yīng)用。開展啟發(fā)式和討論式教學(xué)。對(duì)于教材內(nèi)容，可根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整，貫徹“少而精和博而通”的教學(xué)思想。本課程的任務(wù)是介紹化學(xué)熱力學(xué)、多組分體系熱力學(xué)在溶液中的應(yīng)用、相平衡和化學(xué)平衡的基本原理、方法及其應(yīng)用。通過(guò)課堂講授、學(xué)生自習(xí)、學(xué)科前沿介紹、習(xí)題課、討論課、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、考試等教學(xué)環(huán)節(jié)達(dá)到本課程的目的，同時(shí)，為后續(xù)課程物理化學(xué)(2)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。其教學(xué)基本內(nèi)容如下：牢固掌握熱力學(xué)三大定律、相平衡和化學(xué)平衡的基本原理及其在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用，牢固掌握熱力學(xué)在溶液中的應(yīng)用和非理想體系處理的一般方法。明確重要

3、熱力學(xué)公式的物理意義、應(yīng)用條件及其相互關(guān)系，牢固掌握各熱力學(xué)函數(shù)變化值的計(jì)算方法，據(jù)以判斷化學(xué)變化的方向和限度。一般了解非平衡態(tài)熱力學(xué)的基本概念。統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)部分根據(jù)教學(xué)計(jì)劃選講或安排選修課學(xué)習(xí)。（三）教學(xué)方法1. 充分運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段。合理運(yùn)用多媒體等現(xiàn)代教學(xué)手段可以提高教學(xué)效率和質(zhì)量。2. 啟發(fā)思維。精選習(xí)題，每節(jié)課后布置34題課外作業(yè)，每章講授完畢后，安排習(xí)題課或討論課一次。3. 課后交流。課堂學(xué)習(xí)之余，學(xué)生可以通過(guò)Internet 訪問(wèn)“物理化學(xué)教學(xué)輔導(dǎo)站”有關(guān)內(nèi)容，進(jìn)一步學(xué)習(xí)，擴(kuò)充自己的知識(shí)和視野。（四）考核方式考核辦法主要采用筆試的形式，本課程為學(xué)期課程，每學(xué)期設(shè)平考2次，平考考試

4、成績(jī)和平時(shí)作業(yè)成績(jī)占期末總成績(jī)的比例為20%，期末考試成績(jī)占總成績(jī)80%?？荚囈蚤]卷形式為主，也可采用專題小論文及答辯的形式。（五）教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配教學(xué)章節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)安排備注0緒 論11氣 體12熱力學(xué)第一定律103熱力學(xué)第二定律124多組分體系熱力學(xué)在溶液中的應(yīng)用85相平衡106化學(xué)平衡6總 計(jì)48二、大 綱 內(nèi) 容第零章 緒 論什么是物理化學(xué)物理化學(xué)的研究?jī)?nèi)容物理化學(xué)的研究方法4. 物理化學(xué)的建立與發(fā)展物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法說(shuō)明和要求：(1) 重點(diǎn)介紹物理化學(xué)課程的內(nèi)容、任務(wù)和研究方法。(2) 掌握物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法。注“*”的內(nèi)容可根據(jù)具體情況取舍或由學(xué)生自學(xué)為主，以下相同。第一

5、章 氣體1. 理想氣體及狀態(tài)方程、分壓定律、分體積定律2. 實(shí)際氣體與理想氣體的偏差、范德華方程3. 實(shí)氣體的液化(C02的p-V圖)、臨界現(xiàn)象、臨界參數(shù)4. 對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理及壓縮因子圖5. 用壓縮因子圖進(jìn)行普遍化計(jì)算說(shuō)明和要求：(1) 了解理想氣體的宏觀定義及微觀模型，重點(diǎn)掌握理想氣體狀態(tài)方程。(2) 掌握分壓、分體積定律及計(jì)算方法。(3) 理解真實(shí)氣體與理想氣體的偏差、臨界現(xiàn)象。(4) 重點(diǎn)理解范德華狀態(tài)方程、對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理和壓縮因子圖，了解對(duì)比狀態(tài)方程及其它真實(shí)氣體方程。第二章 熱力學(xué)第一定律1. 熱力學(xué)的任務(wù)、方法及局限性2. 體系與環(huán)境、強(qiáng)度性質(zhì)與容量性質(zhì)、狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)、過(guò)程與途徑、熱

6、力學(xué)的平衡態(tài)3. 狀態(tài)函數(shù)及其全微分的性質(zhì)4. 功的定義、計(jì)算5. 熱和熱容的定義、熱量的計(jì)算6. 可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程7. 熱力學(xué)第一定律、內(nèi)能8. 理想氣體的內(nèi)能和焓及Cp與Cv的關(guān)系9. 理想氣體在等溫過(guò)程、等壓過(guò)程、等容過(guò)程、絕熱過(guò)程、循環(huán)過(guò)程中U、H、Q、W的計(jì)算10. 理想氣體絕熱可逆過(guò)程的過(guò)程方程式11. 第一定律對(duì)實(shí)際氣體的應(yīng)用和在等溫過(guò)程中U、H的計(jì)算12. 卡諾循環(huán)13. 等壓反應(yīng)熱Qp、等容反應(yīng)熱Qv及與U、H的關(guān)系14. 反應(yīng)進(jìn)度、熱化學(xué)反應(yīng)方程式、蓋斯定律15. 生成焓、鍵焓、離子生成焓、*溶解熱和稀釋熱16. 反應(yīng)熱效應(yīng)的計(jì)算、基爾霍夫定律、等壓絕熱反應(yīng)17. *熱

7、力學(xué)第一定律的微觀解釋說(shuō)明和要求：(1) 重點(diǎn)掌握體系與環(huán)境、強(qiáng)度性質(zhì)與容量性質(zhì)、狀態(tài)函數(shù)、過(guò)程與途徑、熱力學(xué)平衡態(tài)，可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程、反應(yīng)進(jìn)度、內(nèi)能與標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓等概念，掌握功、熱、焓、恒壓熱容、恒容熱容、焦耳湯姆遜系數(shù)等定義。 (2) 明確功和熱都是與過(guò)程相聯(lián)系的物理量。掌握狀態(tài)函數(shù)的全微分性質(zhì)及其應(yīng)用。 (3) 重點(diǎn)掌握熱力學(xué)第一定律，并能熟練地計(jì)算體系在相變過(guò)程、理想氣體在自由膨脹過(guò)程、等溫過(guò)程、等容過(guò)程、絕熱過(guò)程、循環(huán)過(guò)程中的U、H及Q、W的值。 (4) 重點(diǎn)掌握計(jì)算化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的方法。 (5) 了解熱力學(xué)第一定律對(duì)實(shí)際氣體的應(yīng)用。 (6) 了解卡諾循環(huán)的意義。第三章 熱力學(xué)

8、第二定律 1. 自發(fā)過(guò)程的共同特征 2. 熱力學(xué)第二定律的克勞修斯說(shuō)法與開爾文說(shuō)法 3. 卡諾原理4. 熵、克勞修斯原理、可逆過(guò)程熱溫商和熵變5. 熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式6. 熵增原理、熵變的計(jì)算及熵判據(jù)的應(yīng)用、熵的統(tǒng)計(jì)意義7. 亥姆霍茲自由能與吉布斯自由能8. 過(guò)程方向與限度的判據(jù)及計(jì)算9. 熱力學(xué)基本關(guān)系式及其應(yīng)用 10. 吉布斯亥姆霍茲公式11. 熱力學(xué)第三定律、規(guī)定熵、標(biāo)準(zhǔn)熵 說(shuō)明和要求： (1) 了解自發(fā)過(guò)程的共同特征，正確理解第二定律的幾種說(shuō)法，明確熱力學(xué)第二定律的意義。 (2) 掌握從卡諾熱機(jī)得出克勞修斯原理和熵函數(shù)的邏輯性，從而理解克勞修斯不等式的重要性與熵函數(shù)概念。(3)

9、 熟記并理解亥姆霍茲自由能A，吉布斯自由能G的定義。(4) 重點(diǎn)掌握熱力學(xué)基本關(guān)系式及應(yīng)用。 (5) 明確熱力學(xué)函數(shù)只是在各自特定條件下才能作為過(guò)程進(jìn)行方向與限度的判據(jù)，并掌握熵判據(jù)和吉布斯自由能判據(jù)的使用條件。 (6) 能熟練地計(jì)算一些簡(jiǎn)單過(guò)程的S、G與A值并正確理解G與A在特定條件下的物理意義。 (7) 能較熟練地運(yùn)用吉布斯亥姆霍茲公式。 (8) 能運(yùn)用范霍夫等溫方程式判別化學(xué)變化的方向。 (9) 了解熱力學(xué)第三定律的內(nèi)容，明確規(guī)定熵、標(biāo)準(zhǔn)熵的概念及其計(jì)算、應(yīng)用。 (10) 了解熵的統(tǒng)計(jì)意義。 (11) *初步了解不可逆過(guò)程熱力學(xué)中關(guān)于熵流、熵產(chǎn)生的概念。第四章 多組分體系熱力學(xué)在溶液中的

10、應(yīng)用 1. 偏摩爾量的定義、偏摩爾量的集合公式、吉布斯杜亥姆公式、*偏摩爾量的求法2. 化學(xué)勢(shì)的定義及其在相平衡體系中的應(yīng)用、化學(xué)勢(shì)與溫度、壓力的關(guān)系3. 理想氣體、非理想氣體的化學(xué)勢(shì)及氣體的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)態(tài)選擇4. 稀溶液中的兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律5. 液態(tài)混合物和稀溶液中組分的化學(xué)勢(shì)、溶液濃度的各種表示方法及相互關(guān)系6. 理想溶液中各組分的化學(xué)勢(shì)、理想溶液的通性7. 實(shí)際溶液中各組分的化學(xué)勢(shì)及活度的概念、實(shí)際溶液中各組分的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇、活度的測(cè)定8. 稀溶液的依數(shù)性9. *杜亥姆一馬居耳公式10. 分配定律與萃取效率11. *理想溶液通性的微觀解釋說(shuō)明和要求：(1) 明確偏摩爾量與化學(xué)勢(shì)的的要

11、領(lǐng)與意義，了解它們之間的區(qū)別。(2) 重點(diǎn)掌握理想氣體、非理想氣體的化學(xué)勢(shì)。 (3) 明確混合物與溶液的區(qū)別，掌握液態(tài)混合物、溶液理想溶液、理想稀溶液中各組分的化學(xué)勢(shì)公式，明確標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇。 (4) 重點(diǎn)掌握理想溶液的通性和稀溶液的依數(shù)性。 (5) *理想溶液通性的微觀解釋。 (6) 通過(guò)相平衡條件討論稀溶液依數(shù)性公式及分配定律的證明，初步了解用熱力學(xué)解決溶液?jiǎn)栴}的方法。(7) 掌握活度的概念，掌握蒸氣壓法求活度的方法。第五章 相平衡 1. 相、組分?jǐn)?shù)、自由度的概念、相律的推導(dǎo)2. 克拉貝龍方程式和克拉貝龍克勞修斯方程式、水的相圖、*硫的相圖 3. 二組分液液體系相圖4. 二組分固液體系相圖

12、5三組分體系的相圖說(shuō)明和要求：(1) 明確相、組分?jǐn)?shù)和自由度的概念，理解相律的推導(dǎo)過(guò)程及相律在相圖中的應(yīng)用。(2) 能較熟練地運(yùn)用克拉貝龍方程及克拉貝龍克勞修斯方程。 (3) 重點(diǎn)了解相圖繪制的常用幾種方法，要求能根據(jù)熱分析數(shù)據(jù)繪出步冷曲線進(jìn)而繪出相圖或由相圖繪出步冷曲線。 (4) 重點(diǎn)掌握單組份、二組份、三組份體系的一些典型相圖，并會(huì)應(yīng)用相律來(lái)說(shuō)明相圖中點(diǎn)、線、區(qū)的意義及體系在不同過(guò)程中發(fā)生的相變化。(5) 學(xué)會(huì)使用杠桿規(guī)則,了解相圖在實(shí)際生產(chǎn)中的一些應(yīng)用。第六章 化學(xué)平衡 1. 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度、平衡條件和化學(xué)反應(yīng)等溫方程式2. 理想氣體反應(yīng)、實(shí)際氣體反應(yīng)、液相反應(yīng)、復(fù)相反應(yīng)的平衡常數(shù)

13、及其各種表示式、平衡常數(shù)的測(cè)定、平衡組成及平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算 3. 標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能和液相反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能 4. 平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系 5. 濃度、壓力、惰性組分等因素對(duì)化學(xué)平衡的影響 6. 同時(shí)平衡和反應(yīng)的耦合7. *高壓下氣體反應(yīng)平衡常數(shù)說(shuō)明和要求：(1) 明確化學(xué)平衡的熱力學(xué)條件及如何由平衡條件導(dǎo)出化學(xué)反應(yīng)等溫方程式，掌握化學(xué)反應(yīng)等溫方程式的意義及其應(yīng)用。 (2) 重點(diǎn)掌握標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K的意義、熟練掌握平衡常數(shù)和平衡組成的計(jì)算以及理想氣體反應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)Kp、Kc、Kx之間的換算。 (3) 了解均相反應(yīng)、多相反應(yīng)rGm的意義及二者平衡常數(shù)表示式的不同。(4) 重點(diǎn)掌握各種因素（

14、T、p、惰性組分）對(duì)平衡的影響。 (5) 理解物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能fGm,B與化學(xué)反應(yīng)rGm的意義，掌握rGm = -RTInK的有關(guān)計(jì)算。(6) 了解實(shí)際氣體反應(yīng)平衡常數(shù)的計(jì)算方法。三、教材與主要參考書教材:傅獻(xiàn)彩, 沈文霞, 姚天揚(yáng)編. 物理化學(xué)(第五版). 北京: 高等教育出版社, 2005年.主要參考書:1. 韓德剛, 高執(zhí)棣, 高盤良編. 物理化學(xué). 北京: 高等教育出版社, 2001年. 2. 朱傳征、許海涵主編. 物理化學(xué)(第一版). 北京: 科學(xué)出版社, 2000年. 3. 天津大學(xué)物理化學(xué)教研室編. 物理化學(xué)(第四版). 北京: 高等教育出版社, 2003年. 4.

15、 朱文濤編, 物理化學(xué). 北京: 清華大學(xué)出版社, 1995年.5. 沈鐘、趙振國(guó)、王果庭編. 膠體與表面化學(xué).北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2004年6. 胡英主編. 物理化學(xué)(第四版). 北京: 高等教育出版社, 1999年.7. HYPERLINK /kaoyanbook_search.asp?zuozhe=%B8%DF%C5%CC%C1%BC&xuanze=3 t _blank 高盤良 編. 物理化學(xué)學(xué)習(xí)指南. 北京: 高等教育出版社, 2001年.8. HYPERLINK /kaoyanbook_search.asp?zuozhe=%CB%EF%B5%C2%C0%A4&xuanze=3 t _blank 孫德坤, HYPERLINK /kaoyanbook_search.asp?zuozhe=%C9%F2%CE%C4%CF%BC&xuanze=3 t _blank 沈文霞, HYPERLINK /kaoyanbook_search