《物理化学》课程教学大纲

物理化学课程教学大纲

课程名称：物理化学

英文名称：PhysicalChemistry

课程编号：x2030672

学时数：80

其中实践学时数：0课外学时数：0

学分数：5.0

适用专业：能源化工

一、课程简介物理化学课程是能源化工专业的一门重要专业基础课程。课程内容包括化学热力学基础、化学动力学基础、多组分系统热力学、相平衡热力学、化学平衡热力学、界面层的热力学和动力学以及电化学系统的热力学和动力学等；其基础理论包括热力学、统计力学和量子力学；研究系统的状态及状态变化过程的方向与限度、速率和机理；为后续能源化工专业课的学习以及科学研究提供基础理论和研究方法。

通过物理化学课程的学习，使学生了解物理化学的研究内容、研究方法和发展现状，掌握物理化学中化学热力学、化学动力学的基本知识、基本原理和基本方法。掌握有关物质变化过程的平衡与速率的基础理论和知识。掌握物理化学基本原理和方法在化学平衡系统，相平衡系统，界面层以及电化学系统等方面的应用。理解物理化学的理论知识在能源化工中的实际应用，获得应用物理化学的基本原理和方法分析能源化工相关问题的能力。

二、课程目标与毕业要求关系表

课程目标 毕业要求

课程目标1:.掌握物理化学中化学热力学、化学动力学的基本知识、基本原理和基本方法。掌握有关物质变化过程的平衡与速率的基础理论和知识，了解物理化学的研究内容、研究方法和发展现状。 1-2掌握相关自然科学的基础原理和思维方法，并能将其应用于解决工程科学和技术问题

课程目标2：掌握物理化学基本原理和方法在化学平衡系统，相平衡系统，界面层，电化学系统以及胶体分散系统等方面的应用。理解物理化学的理论知识在能源化学工程的实际应用，获得应用物理化学的基本原理和方法分析能源化工相关问2-2能够应用工程基础知识对研究对象进行正确的表达、分析工程问题。

三、课程教学内容、基本要求、重点和难点

（一）绪论 1、教学内容：物理化学发展历史，物理化学的研究内容、研究对象及研究方法。

2、基本要求

了解物理化学发展历史，掌握物理化学的研究内容、研究对象及研究方法。

3、重点：物理化学的研究内容。

4、难点：物理化学的研究内容。

（二）化学热力学基础

1、教学内容：热力学基本概念，热力学第一定律、热力学第二定律，热力学第三定律，掌握其原理和热力学方法及在物理化学过程中的应用，两个途径函数（W、Q）、五个状态函数（U、H、S、A、G）的性质、物理意义及增量值的计算，热力学基本方程、麦克斯韦关系式及状态方程式的导出及应用，偏摩尔量、化学势的定义及化学势作为判据在相变化、化学变化中的应用。

2、基本要求

（1）熟练掌握热力学基本概念、术语。

（2）熟练掌握热力学第一定律、热力学第二定律，热力学第三定律，掌握其原理和热力学方法及在物理化学过程中的应用。

（3）掌握两个途径函数（W、Q）、五个状态函数（U、H、S、A、G）的性质、物理意义及增量值的计算。

（4）掌握热力学基本方程、麦克斯韦关系式及状态方程式的导出及应用。

（5）熟练掌握偏摩尔量、化学势的定义及化学势作为判据在相变化、化学变化中的应用。

3、重点

（1）热力学第一定律、热力学第二定律，热力学第三定律及原理，热力学方法及在物理化学过程中的应用；掌握两个途径函数（W、Q）、五个状态函数（U、H、S、A、G）的性质及增量值的计算。

（2）偏摩尔量化学势的定义及化学势作为判据在相变化、化学变化中的应用。

（3）热力学基本方程及麦克斯韦关系式和状态方程式的应用。

4、难点

（1）热力学基本概念的理解。

（2）途径函数、状态函数的性质及增量值的计算方法。

（3）熵的导出，热力学基本方程及麦克斯韦关系式的推导。

（三）相平衡热力学

1、教学内容：相律、克-克方程的应用，拉-亨定律的应用，理想液态混合物的性质，理想稀溶液的性质，真实混合物和溶液的活度概念和应用。

2、基本要求

（1）熟练掌握相律、克-克方程的应用。

（2）熟练掌握拉-亨定律的应用。

（3）熟练掌握理想液态混合物的性质。

（4）熟练掌握理想稀溶液的性质。

（5）掌握真实混合物和溶液的活度概念和应用。

3、重点

（1）相律、克-克方程的应用。

（2）拉-亨定律的应用。

（3）理想稀溶液的性质及应用。

（4）真实混合物和溶液的活度概念和应用。

4、难点 （1）相律的推导；

（2）活度的概念及应用；

（四）相平衡强度状态图

1、教学内容：单组份系统相图的绘制原理、绘制方法和解析方法，相律、克-克方程的在单组分系统相图中的应用，二组分系统的气-液、液-液、固-液平衡相图的绘制原理、绘制方法和解析方法，相律、拉-亨定律在二组分系统相图中的应用，杠杆规则。

2、基本要求

（1）熟练掌握单组份系统相图的绘制原理、绘制方法和解析方法。

（2）熟练掌握相律、克-克方程的在单组分系统相图中的应用。

（3）熟练掌握二组分系统的气-液、液-液、固-液平衡相图的绘制原理、绘制方法和解析方法。

（4）熟练掌握相律、拉-亨定律在二组分系统相图中的应用。

（5）熟练掌握杠杆规则。

3、重点

（1）单组份系统相图的绘制和解析。

（2）二组分系统的气-液、液-液、固-液平衡相图的绘制和解析。

（3）熟练掌握杠杆规则。

4、难点

（1）二组分系统的气-液、液-液、固-液平衡相图的绘制和解析。

（2）活度在二组分系统相图中的应用。

（五）化学平衡热力学

1、教学内容：化学反应标准平衡常数的定义及计算方法，化学反应标准平衡常数与温度的关系，理想气体混合物反应的化学平衡，范特霍夫定温方程、化学反应方向的判断，各种因素对平衡转化率的影响。

2、基本要求

（1）熟练掌握化学反应标准平衡常数的定义及计算方法。

（2）熟练掌握化学反应标准平衡常数与温度的关系。

（3）熟练掌握理想气体混合物反应的化学平衡。

（4）熟练掌握范特霍夫定温方程、化学反应方向的判断。

（5）掌握各种因素对平衡转化率的影响。

3、重点

（1）化学反应标准平衡常数的定义及计算方法。

（2）化学反应标准平衡常数与温度的关系。

（3）范特霍夫定温方程、化学反应方向的判断。

（4）各种因素对平衡转化率的影响。

4、难点

（1）化学反应标准平衡常数的定义。

（2）各种因素对平衡转化率的影响。

（六）化学动力学基础

1、教学内容：化学反应速率的定义、速率方程的建立，化学反应机理、基元反应和质量作用定律，化学反应速率与温度关系的经验方程、活化能，基本型的复合反应、复合反应速率方程的近似处理法，催化剂、催化作用及催化剂的主要类型，简单碰撞理论、活化络合物理论。

2、基本要求

（1）熟练掌握化学反应速率的定义、速率方程的建立。

（2）熟练掌握化学反应机理、基元反应和质量作用定律。

（3）熟练掌握化学反应速率与温度关系的经验方程、活化能。 （4）熟练掌握基本型的复合反应、复合反应速率方程的近似处理法。

（5）了解催化剂、催化作用及催化剂的主要类型。

（6）了解简单碰撞理论、活化络合物理论。

3、重点

（1）化学反应速率的定义、速率方程的建立。

（2）化学反应机理、基元反应和质量作用定律。

（3）化学反应速率与温度关系的经验方程、活化能。

（4）复合反应速率方程的近似处理法。

（5）催化剂、催化作用及催化剂的主要类型。

4、难点

（1）化学反应机理、基元反应及质量作用定律。

（2）复合反应速率方程的近似处理法。

（3）碰撞理论、活化络合物理论。

（七）界面层的热力学及动力学

1、教学内容：表面张力、高度分散系统的表面能的定义及影响因素，掌握弯曲液面的附加压力、弯曲液面的饱和蒸汽压、润湿及其类型、毛细现象，新相生成与亚稳状态及其热力学原理，溶液界面层的吸附、表面活性剂、固体表面对气体的吸附。

2、基本要求

（1）熟练掌握表面张力、高度分散系统的表面能的定义及影响因素。

（2）熟练掌握弯曲液面的附加压力、弯曲液面的饱和蒸汽压、润湿及其类型、毛细现象。

（3）熟练掌握新相生成与亚稳状态及其热力学原理。

（4）熟练掌握溶液界面层的吸附、表面活性剂、固体表面对气体的吸附。

3、重点

（1）表面张力、高度分散系统的表面能、影响表面张力的因素。

（2）弯曲液面的附加压力、弯曲液面的饱和蒸汽压、润湿及其类型、毛细现象。

（3）溶液界面层的吸附、表面活性剂、固体表面对气体的吸附。

4、难点

溶液界面层的吸附、表面活性剂、固体表面对气体的吸附。

（八）电化学反应的热力学及动力学

1、教学内容：电解质的类型、电导、电导率、摩尔电导率的定义及计算，离子电迁移率、离子独立运动定律、离子迁移数，离子的平均活度、平均活度因子，电解质溶液的离子强度、离子互吸理论，电化学系统及其相间电势差、原电池电动势的定义、能斯特方程，极化、超电势、电催化反应动力学，电解池、电极反应的竞争。

2、基本要求

（1）熟练掌握电解质的类型、电导、电导率、摩尔电导率的定义及计算。

（2）熟练掌握离子电迁移率、离子独立运动定律、离子迁移数。

（3）熟练掌握离子的平均活度、平均活度因子。

（4）熟练掌握电解质溶液的离子强度、离子互吸理论。

（5）熟练掌握电化学系统及其相间电势差、原电池电动势的定义、能斯特方程。

（6）掌握极化、超电势、电催化反应动力学。

（7）理解电解池、电极反应的竞争。

3、重点

（1）电导，电导率、摩尔电导率的定义及计算。（2）离子的平均活度、平均活度因子。

（3）电化学系统及其相间点势差、电池、原电池电动势的定义、能斯特方程

（4）极化、超电势。