专业基础课-《物理化学》课程教学大纲

1 《物理化学》课程教学大纲

适用对象：本科二年级、三年级学生，已经学习了普通化学、无机化学、分析化学和有机化学的普通高校本科生（学分：3 学时： 54 ）

课程属性：学科基础课 开课单位：华侨大学生物医学学院

先修课程：无机化学、分析化学、有机化学等课程

一、课程的性质和任务：

物理化学是化学学科的一个重要分支，以物理的原理和实验技术为基础，并借助数学研究化学体系的性质和行为，发现并建立化学体系中特殊规律的学科。物理化学是化学、药学、材料科学等专业的一门基础理论课程。物理化学是学生在具备了必要的高等数学、物理、无机化学、分析化学等基础知识之后必修的理论基础课，同时也是后继化学类、药剂学课程的基础。根据我们学院专业要求和授课学时，该课程的内容包括化学热力学、化学动力学和表面化学，通过该课程的学习使学生掌握化学热力学、相平衡和化学动力学的基本原理、普遍规律和研究及实验方法，领会、理解化学反应发生的可能性、提高反应速度的途径、产品精制的原理，既复习巩固无机、有机等课程所学知识，也为进一步的专业学习奠定理论基础。

二、教学内容和要求（含每章教学目的、基本教学内容和教学要求）：

第一章 绪论

教学目的和要求：

1、明确物理化学整体课程的学习目标。

2、明确物理化学学科各主要分支及其应用部份的主要内容与基础要求。

3、掌握自然科学一般的研究方法与物理化学学科独特的研究方法。

4、熟悉物理化学课程的学习向导与行之有效的教学方法。

教学内容：

1、物理化学学科的基本内容。 2 2、物理化学学科的研究方法。

3、物理化学课程的教学方法。

第二章 气体

教学目的和要求：

1、掌握理想气体三定律，熟知pVT 变化过程的类型特征，混合理想气体及道尔顿分压定律与阿玛格分体积定律。

2、掌握理想气体（包括其混合物）状态方程式，并能熟练的、灵活的应用。

3、熟悉范德华方程的应用条件，并了解其他实际气体状态方程式的类型与特点。

4、了解对应态原理和压缩因子图，明确实际气体液化条件性质、临界状态及临界量的表述。

教学内容：

1、理想气体三定律，混合理想气体及道尔顿分压定律与阿玛格分体积定律。

2、理想气体状态方程式。

3、实际气体及其液化和临界状态。

4、范德华方程式，对比态与压缩因子图。

第三章 热力学第一定律：

教学目的和要求：

1、掌握热力学基本术语意义特点及其规范条件，特别是系统的宏观性质与热力学平衡态、状态函数及其数学性质。

2、理解热力学第零定律，掌握温度、温标的定义及其摄氏温标、绝对温标的制定。

3、理解掌握热力学能的定义及对它的微观解释，理解掌握热力学第一定律的文字表述及数学表述。

4、理解热与功的概念并掌握其正、负号的规定，掌握体积功的定义及其在等容、等压、等温、绝热等过程的计算，同时理解平衡过程和可逆过程的意义特点。

5、熟悉热容的定义及等压热容、等容热容的概念，掌握热力学第一定律对理想气体和实际气体的运用，即熟知理想气体的热力学性质并了解焦尔－汤姆生效应的原理特点及实际用途。

6、掌握热力学第一定律在热化学中的应用，即深刻理解反应进度、热化学方程式、热力学标准态、盖斯定律诸概念，并掌握相变、化学变化时的和的意义，计算及其彼此间关系。

7、掌握以各种标准摩尔热力学量变（如相变焓、生成焓、燃烧焓等）数据和克希荷甫方程进行“298K 3 下、非298K下及非等温下”诸过程热的计算。

教学内容：

1、热力学概论：热力学的内容、方法和局限性，体系与环境，平衡状态与状态函数，过程与途径。

2、热平衡、热力学第零定律和温标定义。

3、热量与功：热量、功的定义，热量、功的简单计算。

4、热力学第一定律：内能，准静态、可逆过程，热力学第一定律的定义及数学表达式，应用热力学第一定律计算自由膨胀过程、等温过程、等压过程、等容过程、绝热过程这些过程的热和功。

5、焓，热容，热力学第一定律对理想气体的应用-Cp.m与Cv.m的关系。

6、焦耳——汤姆逊效应。

7 热化学：化学进度，热化学方程式，等压反应热和等容反应热，盖斯定律，生成热，燃烧热，反应热与温度的关系-Kirchhoff定律。

第四章 热力学第二定律

教学目的和要求：

1、理解自发过程的共同特征及可逆过程、不可逆过程概念，理解热力学第二定律的经典表述及其等效性。

2、理解热力学第二定律与卡诺定理的联系，注意熵函数导出的严谨逻辑推理，掌握克劳修斯不等式与熵增定理及熵判据与应用条件。

3、掌握从熵定义式和全微分关系式计算简单体系变化过程的熵变 ΔS。

4、了解熵的统计意义及波尔兹曼关系表述，了解影响熵的因素与熵补偿原理。

5、熟悉热力学第三定律文字表述与数学式表述，掌握规定熵和标准摩尔熵的概念，会从数据表中查阅 ，并计算化学反应的。

6、理解亥姆霍兹函数 A 和吉布斯函数 G 的定义及其减少原理的判据和条件，能熟练计算简单过程的 ΔA 和 ΔG。

7、理解热力学基本关系式，掌握四个热力学基本方程，尤其是及其应用条件，熟悉麦克斯威关系，热力学状态方程及吉布斯－亥姆霍兹方程。

教学内容：

1、引言：自然界过程的方向和限度。 4 2、热力学第二定律的文字表述。

3、卡诺循环与卡诺定理 。

4、熵及熵增加定理 。

5、熵变计算 。

6、熵的统计意义，热力学第三定律。

7、亥姆霍兹函数和吉布斯函数的定义、推演，亥姆霍兹函数和吉布斯函数的有关性质 。

8、ΔG在各种变化中的计算，热力学基本关系式。

9、熵、亥姆霍兹自由能，和吉布斯自由能作为过程判据的适用条件及其具体应用。

10、热力学基本关系式：麦 克斯韦关系式，Gibbs-Helmholtz方程-自由能与温度、压力的关系。

第五章 多组分体系热力学

教学目地和要求：

1、理解并掌握偏摩尔量的定义与物理意义，理解偏摩尔量的集合公式和 Gibbs-Duhem 方程，了解偏摩尔数量的实验测定。了解同一组份不同偏摩尔数量之间的关系。

2、理解并掌握化学势的定义及其与偏摩尔数量的区别，理解组成可变的均相多组份系统的热力学基本方程及其应用，特别是。

3、掌握物质平衡判据的一般形式及相平衡和化学平衡条件。

4、了解纯理想气体及其混合物任意组份 B 的化学势等温式，了解化学势的标准态意义。

5、了解真实气体化学势等温式及逸度、逸度因子的引出定义与计算方法。理解实际气体的标准态意义。

6、掌握拉乌尔定律表达式及其应用。理解理想液态混合物的概念及其混合过程性质。熟悉理想液态混合物任一组份B的化学势等温式及其化学势的标准态。

7、掌握享利定律及其各种表达形式的应用对象条件。理解理想稀溶液概念及其溶剂、溶质的化学势等温式与标准态意义。

8、了解稀溶液依数性及其应用条件，理解以化学势等温式和相平衡原理来推演依数性的方法。

9、理解实际溶液对理想溶液、理想稀溶液的偏差，理解实际溶液的溶剂和溶质的化学势等温式及其活度、活度因子的概念与计算方法。 5 教学内容：

1、引言：溶液组成的表示法，溶液分类。

2、偏摩尔量定义，集合公式，吉 布斯-杜亥姆公式。

3、化学势 ，理想气体的化学势 ，实际气体的化学势与逸度。

4、稀溶液中的两个经验定律：拉乌尔定律、亨利定律。

5、理想溶液、理想稀溶液的定义、通性及各组分的化学势。

6、稀溶液的依数性

第六章 相平衡

教学目的和要求：

1、掌握克拉贝龙—克劳修斯方程的推演与应用。掌握单组份系统相图的阅读。了解特鲁顿规则及外压对蒸气压的变化关系。

2、理解相律的推导，掌握相律的内容及其应用。

3、对二组份系统的气液平衡相图，要求掌握恒温相图和恒压相图中点线面的意义，会应用相律分析相图，熟悉杠杆规则计算各相的量，理解精馏原理和结果。

4、对二组份的气液液平衡相图和双液体系相图，要求掌握恒压相图中点线面意义，会应用相律和杠杆规则，了解水蒸馏原理。

5、对二组份系统的液固平衡相图，要求了解如何用溶解度法和热分析法制作相图，掌握典型相图的点线面和步冷曲线的意义及特征与用途，熟悉相律应用和杠杆规则及辨认相图的相区交错相连规则。

6、了解二组份气固平衡相图含义与应用。

7、对三组份系统液液平衡相图，掌握用等边三角形表示组成的方法，掌握液液和液固平衡的相图特点及其实际应用，了解萃取和结晶分离的原理以及分配定律。

教学内容：

1、单组分体系的相平衡，克拉佩龙方程。应用克拉配龙方程研究水的相图。

2、相律。

3、 二组分体系的相图及其应用：二组份系统的气－液平衡既理想的完全互溶双液系，杠杆规则，蒸馏原理，精馏原理。非理想的完全互溶液双液系。部分互溶液双液系。不互溶的双液系：水蒸汽蒸馏。 6 4、二组分体系的相图及其应用：二组份系统的固－液平衡 ：简单的低共熔混合物相图，形成化合物的体系相图。完全互溶固溶体的相图。

5、三组分相图。

第七章 化学平衡

教学目的和要求：

1、明确化学反应平衡面临的问题以及应用热力学方法解决问题的优越性与局限性。

2、理解判据化学反应方向限度所涉及的物理量；如等的由来、意义及其彼此间的联系。

3、掌握化学反应平衡的条件和化学反应等温方程在判据反应方向限度上的具体应用。

4、掌握各种理想系统的平衡常数表达形式与演化。

5、掌握平衡等温式之意义，尤其应区别与的实质状态，并熟悉测定方法。

6、熟悉标准平衡常数、实验平衡常数及平衡组成的定义、计算及它们相互间的逻辑关联。

7、理解非理想体系（高压气体或混合物，液态混合物及溶液）之化学平衡常数的表达以及逸度、活度的意义与求法。

8、掌握化学反应标准平衡常数与温度的关系－Van't Hoff 方程的不定积分式、定积分式及其应用。 9、理解温度、压力、惰性气体存在及物料配比等因素对化学平衡移动的影响规律，并掌握固体化合物分解压概念与计算。

10、了解耦合反应平衡和同时反应平衡的意义与处理方法。

11、理解生化标准态〔符号⊕〕意义以及生化标准态的摩尔反应 Gibbs 函数变与标准平衡常数 的概念和应用。

教学内容:

1、化学反应的方向与限度。

2、理想体系的化学平衡。

3、平衡常数的测定和平衡组成的计算。