《物理化學》課程教學大綱

《物理化學》課程教學大綱一、課程基本情況課程代碼：106113223101課程名稱（中/英文）：物理化學/PhysicalChemistry課程類別：學科專業(yè)基礎課程學分：3.0總學時：48理論學時：32實驗/實踐學時：16適用專業(yè)：材料物理適用對象：本科先修課程：高中化學、高等數(shù)學教學環(huán)境：多媒體教室開課學院：環(huán)境工程與化學學院二、課程簡介1.課程任務與目的本課程的主要任務是通過課堂教學使學生能夠掌握化學熱力學、化學動力學的基本知識、原理、方法及其在電化學、表面化學等方面的應用，掌握相平衡的基本原理和分析識別相圖基本理論知識，同時還應得到一般科學方法的訓練和邏輯思維能力的培養(yǎng)，并學會物理化學中的實驗方法，能夠運用其解決材料物理工程問題。本課程能夠使學生在了解自然科學規(guī)律、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力方面獲得初步訓練，并為后續(xù)課程學習、進一步掌握新的科學技術能力打下良好的基礎。2.對接培養(yǎng)的崗位能力（1）掌握物理化學的基本概念、基本理論和基本方法，為解決工程的合理描述、工程的正確推理等工程問題奠定基礎；（2）掌握物理化學實驗的分析方法，具備綜合應用基礎知識的能力；具備能夠獨立分析、獨立解決問題的能力。三、課程教學目標1．課程對畢業(yè)要求的支撐[畢業(yè)要求指標點1.3]能夠將工程基礎知識、專業(yè)知識和數(shù)學、物理模型相結合用于進行太陽能光伏和鋰離子電池等新能源材料領域復雜工程問題的推演分析。[畢業(yè)要求指標點1.4]能夠綜合運用數(shù)學、自然科學、計算、工程基礎與材料物理知識，用于太陽能光伏和鋰離子電池等新能源材料制備、加工、服役過程中相關復雜工程問題解決方案的比較與綜合，并體現(xiàn)本專業(yè)領域先進的技術。[畢業(yè)要求指標點4.3]能夠合理選用材料研究與檢測設備，并采用科學、合理的試驗方法和步驟，安全地開展試驗研究，并正確地采集試驗數(shù)據(jù)。2.課程教學目標教學目標1：能夠掌握物理化學的基本概念、化學熱力學三大定律、能量計算相關內(nèi)容和相平衡等基本知識。（支撐畢業(yè)要求指標點1.3）教學目標2：能夠掌握化學動力學中化學反應速率的計算和影響反應速率的各個因素，電化學基礎知識和界面現(xiàn)象等相關理論，并能解決實際應用問題。（支撐畢業(yè)要求指標點1.4）教學目標3：培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，使學生能夠用物理化學理論知識，設計和開展物理化學實驗，并能對實驗數(shù)據(jù)進行分析與解釋，得到合理有效的結論。（支撐畢業(yè)要求指標點4.3）3.主要教學內(nèi)容與課程教學目標之間的對應關系課程教學目標教學內(nèi)容教學方法目標1：能夠掌握物理化學的基本概念、化學熱力學三大定律和相平衡等基本知識。氣體的PVT關系，熱力學三個定律，熱、功、熱力學能、焓、熵、亥姆霍茲函數(shù)、吉布斯函數(shù)的計算、自由度、相圖分析的學習。1.授課2.啟發(fā)式教學3.小組研討4.翻轉課堂與討論5.動畫視頻目標2：能夠掌握化學動力學中化學反應速率的計算和影響反應速率的各個因素，電化學基礎知識和界面現(xiàn)象等相關理論，并能解決實際應用問題。反應速率，簡單級數(shù)的反應速率方程的計算，反應物濃度、溫度和催化劑對反應速率的影響以及應用；電導、電導的應用、可逆電池的熱力學Faraday定律、電導率、摩爾電導率的定義及其主要應用；電極反應、電池反應，會計算電極電勢和電池的電動表面Gibbs自由能和表面張力的概念。彎曲表面下附加壓力、固體表面吸附的基本原理吸附等溫式。1.授課2.啟發(fā)式教學3.小組研討4.翻轉課堂與討論目標3：培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，使學生能夠用物理化學理論知識，設計和開展物理化學實驗，并能對實驗數(shù)據(jù)進行分析與解釋，得到合理有效的結論。二組分氣液平衡相圖的繪制、凝固點降低測定摩爾質(zhì)量、電導法測定弱電解質(zhì)的解離常數(shù)、蔗糖水解速率常數(shù)的測定、活性炭吸附水中有機污染物實驗教學實驗報告四、教學課時安排（一）學時分配主題或知識點教學內(nèi)容總學時學時完成課程教學目標講課實驗實踐主題或知識點1氣體的pVT性質(zhì)22001主題或知識點2熱力學第一定律66001主題或知識點3熱力學第二定律66001主題或知識點4多組分系統(tǒng)熱力學5231主題或知識點5相平衡84401主題或知識點6化學動力學74302主題或知識點7電化學7432主題或知識點8界面現(xiàn)象7432合計4832160（二）實踐教學安排（指含有實驗或實踐內(nèi)容的課程）序號實驗/實踐項目名稱實驗/實踐學時實驗/實類型實驗/實要求每組人數(shù)備注1雙液系平衡相圖的繪制4綜合性必做22蔗糖的轉化反應速率常數(shù)的測定3綜合性必做23電導法測定弱電解質(zhì)解離常數(shù)及難溶鹽的溶解度3綜合性必做24凝固點降低測定摩爾質(zhì)量3綜合性必做25固體在溶液中的吸附3綜合性必做2合計16五、教學內(nèi)容及教學設計主題1氣體的pVT性質(zhì)《物理化學》基本內(nèi)容簡介，法定計量單位介紹，微積分知識回顧。理想氣體模型，理想氣體狀態(tài)方程，理想氣體混合物的道爾頓分壓定律，臨界參數(shù)，液態(tài)的飽和蒸氣壓。理想氣體狀態(tài)方程，理想氣體混合物的道爾頓分壓定律。理想氣體混合物的道爾頓分壓定律。課堂/現(xiàn)場講授、啟發(fā)式教學、小組研討、翻轉課堂與討論。主題2熱力學第一定律課堂/現(xiàn)場講授、小組研討、動畫視頻、翻轉課堂與討論。主題3熱力學第二定律第二定律的克勞修斯說法，開爾文說法，卡諾循環(huán)和卡諾定理、狀態(tài)函數(shù)的基本性質(zhì)，三種變化類型的熵變，吉布斯函數(shù)的計算，克拉佩龍方程，克勞修斯-克拉佩龍方程，吉布斯-亥姆霍茲方程，熱力學基本方程等。的計算。熱力學第二定律的概念，熵變的計算。課堂/現(xiàn)場講授、小組研討、動畫視頻、翻轉課堂與討論。主題4多組分系統(tǒng)熱力學多組分系統(tǒng)的組成表示法和偏摩爾量、化學勢，稀溶液的兩個經(jīng)驗定律，氣體及其混合物中各組分的化學勢，液態(tài)混合物及稀溶液的化學勢，稀溶液的依數(shù)性多組分系統(tǒng)的熱力學的基本概念，稀溶液的兩個經(jīng)驗定律。多組分系統(tǒng)的熱力學的基本概念，熱力學方程和各體系的化學勢的表達式課堂/現(xiàn)場講授、啟發(fā)式教學、小組研討、翻轉課堂與討論。主題5相平衡自由度、相律、二組分液態(tài)混合物的氣液相圖、二組分固態(tài)混合物的液固相圖。二組分液態(tài)混合物的氣液相圖、二組分固態(tài)混合物的液固相圖。二組分固態(tài)混合物的液固相圖。課堂/現(xiàn)場講授、翻轉課堂、小組研討。主題6化學動力學速率方程的定義式、基元反應、質(zhì)量作用定律、化學反應速率方程的微分式和積分式，半衰期，零級、一級、二級反應的速率計算，阿倫尼烏斯方程；蔗糖水解反應速率常數(shù)的測定實驗。零級、一級、二級反應的速率計算，阿倫尼烏斯方程；旋光儀的使用，測定數(shù)據(jù)的處理方法。簡單級數(shù)反應速率的計算，旋光儀的使用，實驗數(shù)據(jù)的處理。課堂/現(xiàn)場講授、小組研討。主題7電化學電解質(zhì)溶液的導電機理及法拉第定律，電導、電導率、摩爾電導率及其應用，電解質(zhì)溶液的平均離子活度及德拜-休克爾極限公式，可逆電池熱力學電化學的基本知識和理論，能夠運用電化學的理論理解電化學腐蝕合防腐電導、電導率、摩爾電導率及其應用，可逆電池熱力學。課堂/現(xiàn)場講授、小組研討。主題8界面化學界面張力和表面吉布斯函數(shù)，彎曲液面的附加壓力及其后果潤濕和接觸角，表面活性劑及其應用固體表面的吸附動力學。彎曲液面的附加壓力及其后果潤濕和接觸角，固體表面的吸附動力學。彎曲液面的附加壓力及其后果潤濕和接觸角。課堂/現(xiàn)場講授、小組研討。六、學生成績評定1.課程考核方式及比例本課程考核由形成性評價（40%）和結果性評價（60%）構成，其中形成性評價包括課堂討論、習題作業(yè)和實驗兩個部分，分別占總成績的20%和20%，結果性評價以期末考試為主。學生成績評定樣表考核方式平時成績期中考試期末考試出勤作業(yè)課堂表現(xiàn)階段測驗答辯項目小論文實驗報告√√√成績比例%41620602.課程考核方式評價權重本課程教學目標與考核方式評價權重如表所示：課程教學目標支撐畢業(yè)要求指標點考核評價方式權重（%）過程性考核實驗期末考試合計出勤及課堂表現(xiàn)作業(yè)及階段測驗教學目標1指標點1.328030~4040~50教學目標2指標點1.428020~3030~40教學目標3指標點4.30020020合計41620601003.課程成績評價標準平時成績評定及考核標準考核環(huán)節(jié)考核結果及標準評估項目及權重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）出勤及課堂表現(xiàn)（4%）無遲到、早退、曠課現(xiàn)象。積極參加課堂討論，并有自己獨到的見解，能夠準確回答問題，并有自己獨到的見解。偶爾有遲到、早退現(xiàn)象。較為積極參加課堂討論，能夠準確回答問題，并提出自己的見解。有遲到、早退現(xiàn)象。能夠主動參加課堂討論，能夠回答問題。有遲到、早退、偶爾有曠課現(xiàn)象。參與課堂討論，基本能回答相關問題。遲到、早退、曠課較多。不能有效參加課堂討論，回答不出所有問題。作業(yè)（16%）能夠獨立完成作業(yè)，作業(yè)完成質(zhì)量優(yōu)秀，能夠靈活運用所學知識和理論解決問題，并獲得正確結論。能夠獨立完成作業(yè)，完成質(zhì)量較高，能夠運用所學知識和理論解決問題，并獲得正確結論。能夠獨立完成作業(yè)，完成質(zhì)量符合要求，能夠運用所學知識和理論解決問題，并獲得有效結論?；灸軌颡毩⑼瓿勺鳂I(yè)，部分題目解答存在抄襲現(xiàn)象，運用所學知識和理論解決問題的能力基本符合要求。不能獨立完成作業(yè)，存在明顯抄襲現(xiàn)象，不具備運用所學知識和理論解決問題的能力。實驗（20分%）實驗報告能夠獨立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表規(guī)范。能夠正確完成實驗報告中提出的問題，并對實驗中遇到的問題進行深入的討論，提出自己的見解。實驗報告能夠獨立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表基本規(guī)范。能夠完成實驗報告中提出的問題，并對實驗中遇到的問題進行討論，提出意見。實驗報告能夠完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)基本合理，能夠進行數(shù)據(jù)處理，圖表基本規(guī)范。能夠基本完成實驗報告中提出的問題，對實驗中遇到的問題進行討論。實驗報告基本能夠獨立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)圖表齊全，基本完成實驗報告中提出的問題。實驗報告不能獨立完成，存在抄襲現(xiàn)象，報告中提出的問題沒有或基本沒有回答。課程教學目標評價標準考核環(huán)節(jié)考核結果及標準評估項目及權重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）教學目標1熟練掌握物理化學的基本概念、化學熱力學三大定律和相平衡等基本知識，并能夠解決實際應用問題。準確掌握物理化學的基本概念、化學熱力學三大定律和相平衡等基本知識，并能較好地解決實際應用問題。掌握物理化學的基本概念、化學熱力學三大定律和相平衡等基本知識，并能解決實際應用問題?；菊莆瘴锢砘瘜W的基本概念、化學熱力學三大定律和相平衡等基本知識，基本解決實際應用問題。不能掌握物理化學的基本概念、化學熱力學三大定律和相平衡等基本知識，不能解決實際應用問題。教學目標2能熟練掌握化學動力學中化學反應速率的計算和影響反應速率的各個因素等相關理論，電化學和界面現(xiàn)象基礎知識并能夠解決實際應用問題。準確掌握化學動力學中化學反應速率的計算和影響反應速率的各個因素等相關理論，電化學和界面現(xiàn)象基礎知識，并能夠較好解決實際應用問題。掌握化學動力學中化學反應速率的計算和影響反應速率的各個因素等相關理論，電化學和界面現(xiàn)象基礎知識，并能夠解決實際應用問題。基本掌握化學動力學中化學反應速率的計算和影響反應速率的各個因素等相關理論，電化學和界面現(xiàn)象基礎知識，并基本能夠解決實際應用問題。不能掌握化學動力學中化學反應速率的計算和影響反應速率的各個因素等相關理論，