《物理化學(xué)1》課程教學(xué)大綱

《物理化學(xué)2》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱物理化學(xué)PhysicalChemistry課程編碼SCC810511035開課院部理學(xué)院課程團隊（未設(shè)置）學(xué)分3.5課內(nèi)學(xué)時56講授56實驗0上機0實踐0課外學(xué)時56適用專業(yè)化工安全工程授課語言中文先修課程無機及分析化學(xué)、高等數(shù)學(xué)（2-2）、有機化學(xué)課程簡介（必修）物理化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的理論和方法論基礎(chǔ)，物理化學(xué)課程是環(huán)境工程專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程。該課程從物質(zhì)的物理及化學(xué)變化的聯(lián)系出發(fā)，探討化學(xué)反應(yīng)以及與之相關(guān)物理過程的基本原理。大體上可以分為化學(xué)熱力學(xué)與化學(xué)動力學(xué)，課程以熱力學(xué)部分的學(xué)習(xí)為主。該課程包括以下幾部分：熱力學(xué)基本原理（熱力學(xué)三大定律；2個過程函數(shù)與5個狀態(tài)函數(shù)在三類過程中的變化規(guī)律與相關(guān)計算）；熱力學(xué)第二定律在多組分系統(tǒng)（偏摩爾量，化學(xué)勢判據(jù)等）、相平衡體系（相律、相圖）、以及化學(xué)反應(yīng)體系（氣體、溶液反應(yīng)平衡）中的應(yīng)用；表面化學(xué)與膠體化學(xué)的基本規(guī)律與特征，突出表面張力的作用；系統(tǒng)變化的速率和歷程問題——化學(xué)動力學(xué)。通過學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生正確理解物理化學(xué)中重要的基本概念和基本原理，掌握基本計算，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定必要的理論基礎(chǔ)；同時還應(yīng)使學(xué)生得到科學(xué)方法的訓(xùn)練和邏輯思維能力的培養(yǎng)。Physicalchemistryisthefoundationofthetheoryandmethodologyforchemistry.Itisafundamentalcoursefortheenvironmentalengineeringspeciality.Thiscourseissettoexplorethefundamentalprinciplesinchemicalprocessesandthoserelatedphysicalprocesses.Physicalchemistrycanbemainlydividedintotwoparts,chemicalthermodynamicsandchemicalkinetics.Themaincontentofthecurrentcourseischemicalthermodynamics.Thetopicsincorporatedinthiscourseareseparatelythermodynamicprinciplesincludingthreechemicalthermodynamicslaws,twopathfunctionsandfivestatefunctionsandtheircalculationinvariousprocesses,applicationsofthesecondlawofchemicalthermodynamicsinmulti-componentsystems(partialmolarquantitiesandchemicalpotential),inphaseequilibrium(phaseruleandphasediagram)andinchemicalreactions,therulesincolloidandinterfacescience,aswellaschemicalkineticsconcerningreactionrateandreactionmechanism.Afterstudyingthiscourse,studentsareexpectedtohaveacorrectcomprehensionofimportantconceptsandprinciplesinphysicalchemistry.Theycanalsograspthebasicmethodsforcalculation.Theseknowledgeestablishesanecessarytheoreticalfoundationforstudyingthefollowingcourses.Inthemeantime,thestudentswillbetrainedinscientificmethodsandlogicalthinking.負責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務(wù)自選1M1目標1：使學(xué)生系統(tǒng)地掌握物理化學(xué)的基本概念、原理和方法，加深對各類化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的認識，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)奠定必要的理論基礎(chǔ)；是1.31.32M2目標2：使學(xué)生掌握一般的科學(xué)研究方法以及物理化學(xué)特有的研究問題的方法；是2.12.13M3目標3：培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題,及用所學(xué)知識解決實際問題的能力。是7.17.1三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)11氣體重點：理想氣體微觀模型；分壓力概念；氣體液化的條件和臨界參數(shù)；壓縮因子及其求法。難點：道爾頓定律；分壓力與分體積適用范圍；范德華方程；對應(yīng)狀態(tài)原理。/4講授2作業(yè)21.1理想氣體狀態(tài)方程及微觀模型物理化學(xué)研究內(nèi)容與學(xué)習(xí)方法；理想氣體狀態(tài)方程及微觀模型0.5講授0課后作業(yè)31.2道爾頓定律及阿馬加定律理想氣體混合物組成，分壓力的概念，道爾頓定律及阿馬加定律/1講授0課后作業(yè)41.3真實氣體狀態(tài)方程真實氣體對理想氣體的偏差；真實氣體狀態(tài)方程—范德華方程及維里方程0.5講授0課后作業(yè)51.4真實氣體的液化與臨界狀態(tài)氣體的液化過程與液體條件、飽和蒸氣壓、臨界參數(shù)1講授0課后作業(yè)61.5普遍化壓縮因子圖壓縮因子、對應(yīng)狀態(tài)原理及普遍化壓縮因子圖1講授0課后作業(yè)7第二章熱力學(xué)第一定律重點：狀態(tài)函數(shù)與狀態(tài)函數(shù)法，功、熱、熱力學(xué)能、焓在三類變化過程中的的計算；難點：狀態(tài)函數(shù)法運用；可逆過程概念；絕熱過程熱力學(xué)函數(shù)計算。10講授0課后作業(yè)82.1基本概念系統(tǒng)、狀態(tài)函數(shù)、熱力學(xué)平衡、過程與途徑、各種過程基本特征；功的定義與計算方法；熱力學(xué)能，理想氣體的熱力學(xué)能特征；1講授0課后作業(yè)92.2熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律；焦耳實驗；1講授0課后作業(yè)102.3恒容熱、恒壓熱及焓恒容熱、恒壓熱及焓；1講授0課后作業(yè)112.4熱容與單純變化過程熱容的計算熱容；單純pVT變化中恒容變溫過程、恒壓變溫過程熱、熱力學(xué)能變化和焓變的計算；焦耳實驗；理想氣體的熱力學(xué)能及焓；2講授0課后作業(yè)122.5相變過程熱及其他函數(shù)的計算相變過程熱、焓、功、熱的計算；1講授0課后作業(yè)132.6標準摩爾反應(yīng)化學(xué)計量數(shù)、反應(yīng)進度和標準摩爾反應(yīng)焓；1講授0課后作業(yè)142.7化學(xué)反應(yīng)過程焓的計算標準生成焓及標準燃燒焓；化學(xué)反應(yīng)熱的計算方法；化學(xué)反應(yīng)熱與溫度的關(guān)系；1講授0課后作業(yè)152.8可逆過程體積功的計算理想氣體恒溫可逆膨脹、壓縮過程體積功的計算；理想氣體的絕熱可逆過程方程以及體積功的計算；1講授0課后作業(yè)162.9節(jié)流膨脹節(jié)流膨脹過程概念；J-T系數(shù)；實際氣體的J-T效應(yīng)。1講授0課后作業(yè)17第三章熱力學(xué)第二定律重點：卡諾定理；熱力學(xué)第二定律的幾個表述；熵的計算方法；熵判據(jù)；A、G的意義以及計算方法；克勞修斯-克拉佩龍方程；難點：熵概念的提出以及應(yīng)用；不可逆過程相變熵的計算方法；各種判據(jù)的適用條件；熱力學(xué)基本關(guān)系式。8講授0課后作業(yè)183.1熱力學(xué)第二定律自發(fā)過程的特點；熱力學(xué)第二定律的經(jīng)典表述；1講授0課后作業(yè)193.2卡諾定理卡諾循環(huán)、卡諾定理及其推論1講授0課后作業(yè)203.3熵熵、克勞修斯不等式及熵增原理、熵判據(jù)；2講授0課后作業(yè)213.4非化學(xué)變化過程熵的計算理想氣體、凝聚態(tài)單純pVT變化熵變的計算，環(huán)境熵變計算；可逆和不可逆相變過程熵變的計算；1講授0課后作業(yè)223.5熱力學(xué)第三定律熱力學(xué)第三定律；規(guī)定熵與標準熵；化學(xué)反應(yīng)熵變的計算；1講授0課后作業(yè)233.6亥姆霍茲函數(shù)和吉布斯函數(shù)亥姆霍茲函數(shù)和吉布斯函數(shù)以及應(yīng)用；計算方法；1講授0課后作業(yè)243.7熱力學(xué)基本方程熱力學(xué)基本方程、麥克斯韋關(guān)系式及其應(yīng)用1講授0課后作業(yè)25第四章多組分系統(tǒng)熱力學(xué)與相平衡重點：化學(xué)式的定義與意義；氣體、液體混合物、溶液中各組分的化學(xué)式表達式；活度因子；亨利定律，拉烏爾定律；相律；二組分理想液體混合物的相圖特征；相圖分析；杠桿規(guī)則。難點：理解摩爾量和偏摩爾量之間的概念差異；化學(xué)勢判據(jù)；逸度和活度的概念；滲透因子；相律的由來和應(yīng)用；氣相方程；液-液溶解度圖。10講授0課后作業(yè)264.1組成表示方法組成表示方法M11講授0.5作業(yè)274.2偏摩爾量偏摩爾量與化學(xué)勢定義、判據(jù)及應(yīng)用；偏摩爾量之間的關(guān)系；理想氣體組分的化學(xué)勢；化學(xué)勢盤踞與應(yīng)用；1講授0課后作業(yè)284.3拉烏爾定律及亨利定律拉烏爾定律及亨利定律及其微觀解釋；0.5講授0課后作業(yè)294.4理想液態(tài)混合物理想液態(tài)混合物定義、熱力學(xué)特征；化學(xué)勢表達式及特性；0.5講授0課后作業(yè)304.5理想稀溶液理想稀溶液中組分的化學(xué)勢表示式及分配定律；稀溶液的依數(shù)性，內(nèi)容、公式以及應(yīng)用；0.5講授0課后作業(yè)314.6活度與逸度活度與逸度；真實氣體的逸度、真實溶液中組分的活度；0.5講授0課后作業(yè)324.7相律相律的基本概念及其應(yīng)用；1.5講授0課后作業(yè)334.8單組分系統(tǒng)相圖單組分系統(tǒng)相圖、相圖分析；三相點；線、面特點；靜態(tài)分析；動態(tài)分析；相律分析；克拉佩龍方程、克-克方程；1.5講授0課后作業(yè)344.9二組分系統(tǒng)氣-液平衡相圖分析二組分理想液態(tài)混合物的氣-液平衡相圖分析；液相方程、氣相方程，液相線、氣相線；壓力組成圖；溫度組成圖；杠桿規(guī)則；精餾原理；二組分真實液態(tài)混合物相圖；2講授0課后作業(yè)354.10液-固平衡相圖液-固平衡相圖；固相完全不互溶系統(tǒng)、固相部分互溶系統(tǒng)固液相圖；復(fù)雜固液系統(tǒng)相圖。/1講授0課后作業(yè)36第五章化學(xué)平衡重點：等溫方程式及其推論；等壓方程式；平衡體系組成的計算。難點：等溫方程式推導(dǎo)；平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率之間的相互計算；平衡常數(shù)的多種表示法及其關(guān)系。5講授0課后作業(yè)375.1化學(xué)反應(yīng)平衡條件化學(xué)反應(yīng)平衡條件；化學(xué)反應(yīng)方向性判斷依據(jù)；0.5講授0課后作業(yè)385.2理想氣體化學(xué)反應(yīng)等溫方程與平衡常數(shù)理想氣體化學(xué)反應(yīng)等溫方程與平衡常數(shù)；理想氣體化學(xué)反應(yīng)的標準平衡常數(shù)和壓力商；0.5講授0課后作業(yè)395.3復(fù)相化學(xué)反應(yīng)復(fù)相化學(xué)反應(yīng)標準平衡常數(shù)；1講授0課后作業(yè)405.4平衡常數(shù)的計算及其應(yīng)用平衡常數(shù)的計算及其應(yīng)用；平衡常數(shù)的測定與計算；平衡組成的計算；同時反應(yīng)平衡；1講授0課后作業(yè)415.5溫度及其他因素對理想氣體化學(xué)平衡常數(shù)的影響溫度及其他因素對理想氣體化學(xué)平衡常數(shù)的影響；化學(xué)反應(yīng)等壓方程及其應(yīng)用；惰性氣體對理想氣體化學(xué)反應(yīng)平衡的影響；1講授0課后作業(yè)425.6其他系統(tǒng)的化學(xué)平衡其他系統(tǒng)的化學(xué)平衡；真實氣體、混合物和溶液中的化學(xué)平衡；0.5講授0課后作業(yè)435.7化學(xué)反應(yīng)平衡的應(yīng)用實例化學(xué)反應(yīng)平衡的應(yīng)用實例；合成氨反應(yīng)；烴類熱解反應(yīng)；生活中的化學(xué)平衡。0.5講授0課后作業(yè)44第六章化學(xué)動力學(xué)重點：具有簡單級數(shù)的反應(yīng)動力學(xué)方程特征；復(fù)雜反應(yīng)動力學(xué)方程的推導(dǎo)；活化能的概念；阿累尼烏斯公式。難點：二級反應(yīng)；n級反應(yīng)半衰期；動力學(xué)方程推導(dǎo)；11講授0課后作業(yè)456.1化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率兩種定義方式、表示方法；反應(yīng)速率的測定方法；0.5講授0課后作業(yè)466.2化學(xué)反應(yīng)速率方程化學(xué)反應(yīng)速率方程、基元反應(yīng)及其反應(yīng)速率方程、反應(yīng)級數(shù)；質(zhì)量作用定律；0.5講授0課后作業(yè)476.3簡單級數(shù)反應(yīng)簡單級數(shù)反應(yīng)；零級、一級、二級、n級反應(yīng)；1講授0課后作業(yè)486.4反應(yīng)級數(shù)的確定反應(yīng)級數(shù)的測定；積分法、微分法、半衰期法；1.5講授0課后作業(yè)496.5典型的復(fù)雜反應(yīng)典型的復(fù)雜反應(yīng)—對行、平行、連串反應(yīng)；1.5講授0課后作業(yè)506.6溫度對反應(yīng)速率的影響溫度對反應(yīng)速率的影響、反應(yīng)速率常數(shù)與溫度的關(guān)系；阿累尼烏斯公式、活化能；1.5講授0課后作業(yè)516.7鏈反應(yīng)和反應(yīng)速率的近似表示方法鏈反應(yīng)和反應(yīng)速率的近似表示方法；鏈反應(yīng)；直鏈反應(yīng)與支鏈反應(yīng)；平衡態(tài)和穩(wěn)態(tài)近似法；2講授0課后作業(yè)526.8催化反應(yīng)簡介催化反應(yīng)簡介；催化反應(yīng)的特點；2講授0課后作業(yè)536.9非等溫反應(yīng)動力學(xué)的處理方法非等溫反應(yīng)動力學(xué)的處理方法；線性升溫動力學(xué)方程及其求解方法；溫度積分的近似解。0.5講授0課后作業(yè)54第七章表面現(xiàn)象與膠體分散系統(tǒng)重點：附加壓力、毛細現(xiàn)象；開爾文公式；朗格繆爾理論以及公式；難點：開爾文公式、亞穩(wěn)狀態(tài)；朗格繆爾理論；Gibbs吸附等溫式/8講授0課后作業(yè)557.1表面基本概念表面吉布斯函數(shù)及界面張力；界面張力的三種物理意義；0.5講授0課后作業(yè)567.2表面活性劑表面活性劑；分類、結(jié)構(gòu)、HLB;性能及應(yīng)用；1講授0課后作業(yè)577.3固體表面的吸附作用固體表面上的吸附作用；物理吸附與化學(xué)吸附；朗格繆爾理論單分子層吸附理論；吸附等溫方程式1.5講授0課后作業(yè)587.8乳狀液乳狀液；分類與鑒別；乳化與破乳方法；乳狀液的應(yīng)用；微乳液；0.5講授0課后作業(yè)597.7溶膠溶膠的性質(zhì)與膠團的結(jié)構(gòu)；膠團的穩(wěn)定與聚沉；0.5講授0課后作業(yè)607.4液體對固體的潤濕液體對固體的潤濕；沾濕、浸濕與鋪展；鋪展系數(shù)；楊氏方程1.5講授0課后作業(yè)617.6膠體的分類與制備膠體的分類與制備；溶膠的制備及凈化；物理法與化學(xué)法，凝聚法與分散發(fā)；1講授0課后作業(yè)627.5彎曲液面的特性彎曲液面的特性；彎曲液面的附加壓力及毛細現(xiàn)象；拉普拉斯方程；開爾文公式；1講授0課后作業(yè)637.9凝膠凝膠的制備；凝膠的穩(wěn)定性；凝膠的特點。0.5講授0課后作業(yè)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1平時作業(yè)每章節(jié)布置5道以上題目，平均每1知識點1道題以上。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學(xué)生對物理化學(xué)基本原理與重要知識的掌握能力，綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力題型主要包括選擇和計算題。20%2大作業(yè)本課程要求能夠利用基本原理對生活、生產(chǎn)等方面的現(xiàn)象與過程進行理論分析，取其中涉及的物理化學(xué)知識具有清晰的理解。20%3期末考試1.閉卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學(xué)生