物理化学1-绪论

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。

物理化学Physical Chemistry一、课程基本情况课程类别：学科基础课课程学分：3学分课程总学时：48 学时，其中讲课：48 学时课程性质：必修开课学期：第3学期先修课程：高等数学、大学物理、材料化学适用专业：应用化学，材料物理等教材：沈文霞编，《物理化学核心教程》，科学出版社，2009年。

开课单位：物理与光电工程学院材料物理系二、课程性质、教学目标和任务本课程是适用于应用化学，材料物理等相关专业的学科基础课，本课程主要解决化学反应的方向和限度、化学反应的速率和机理等方面的问题，着重研究学科内更具普遍性的、更本质的化学运动内在规律，研究化学中的物质运动基本规律。

通过本课程的学习，要求学生了解和理解物理化学中重要的基本概念和基本知识，掌握各基本原理、定律、规则，并能进行计算和综合运用，解决一些实际问题，使学生在今后的实际工作中能有意识的运用化学观点去思考、认识和解决问题。

该课程的任务是激发学生学习化学的兴趣，将化学知识体系和思维方法传授给学生，培养学生分析和解决一般化学问题的能力，提高学生的化学素质，从而为后继课程以及今后从事生产和科研打下一定的化学基础。

三、教学内容和要求第1章绪论（1学时）（1）明确为什么要学习物理化学，了解物理化学课程内容；（2）掌握物理化学研究与学习的方法；（3）掌握物理量的表示与运算。

重点：物理量的表示难点：物理量的表示与运算第2章气体（2学时）（1）了解低压气体的经验定律、真实气体的状态方程；（2）理解液体的饱和蒸汽压和临界状态；（3）理解道尔顿分压定律和阿马格分体积定律（4）掌握理想气体的状态方程、混合物组成表示法；重点：混合物组成表示法；难点：液体的饱和蒸汽压和临界状态；道尔顿分压定律和阿马格分体积定律；第3章热力学第一定律（7学时）3.1 热力学概论（0.5学时）（1）了解热力学的研究对象；热力学的研究方法和（2）理解热力学研究方法的局限性；（3）掌握热力学研究方法；重点：热力学研究方法；难点：热力学研究方法的局限性；3.2 热力学的一些基本概念（0.5学时）（1）掌握热力学的一些基本概念；（2）掌握状态函数的特点；重点：热力学的一些基本概念；难点：状态函数的特点；3.3 热力学第一定律（1学时）（1）理解内能（U ）和焓（H）都是状态函数、热（Q）和功（W ）都是与途径有关的过程量。

第一节：课程名称：物理化学本课内容：物理化学的研究对象及其重要意义，物理化学的研究方法，有关数学与气体知识的复习授课对象：高分子材料授课时间：90分钟本课习题：无一、教学目的物理化学又称为理论化学。

研究物理化学的目的，是为了解决生产实际和科学实验向化学提出的理论问题，从而使化学能更好地为生产实际服务。

二、教学意义物理化学与化学中的其它学科(如无机化学、分析化学、有机化学等)之间有着密切的联系，物理化学则着重研究更具有普遍性的、更本质的化学运动的内在规律性。

物理化学所研究的基本问题亦正是其它化学学科最关心的问题。

物理化学与无机化学、分析化学、有机化学等学科相互交叉融合，形成了诸如无机物理化学、有机物理化学、高分子物理化学、生物物理化学、材料物理化学等新兴交叉学科。

三、教学重点物理化学的研究方法，除必须遵循一般的科学方法以外，由于研究对象的特殊性，还有其特殊的研究方法。

四、教学难点物理化学是化学类专业的一门重要基础课，通过学习物理化学课程，应当培养一种理论思维的能力，或者说是用物理化学的观点和方法来看待化学中问题的能力；亦就是说要用热力学观点分析其有无可能，用动力学观点分析其能否实现，用分子和原子内部结构的观点分析其内在原因；这种能力的培养只有通过物理化学(包括结构化学)课程的学习才能培养。

五、教学方式以电子课件为依托、辅以板书的课堂讲授方式。

六、讲授内容1. 物理化学的研究对象及其重要意义2. 物理化学的研究方法3. 学习物理化学的方法(1) 要注意逻辑推理的思维方法。

(2) 必须注意要自己动手推导公式。

(3) 重视多做习题。

(4) 勤于思考。

4. 有关数学知识的复习(1) 函数：Z = f (x,y)(2) 偏微分(3) 全微分的物理意义(4) 全微分的性质5. 有关气体知识的复习(1) 三个经验定律(2) 理想气体状态方程(3) 混合理想气体(4) 实际气体和理想气体的比较(5) 物质的pVT关系和相变七、讲授方法1. 物理化学的研究对象及其重要意义用锂离子电池、石油化工分馏塔、功能高分子材料等实例，说明物理化学课程的重要意义。

物理化学网络课堂第一章气体的pVT性质（田宜灵主讲）1-1 绪论1-2 理想气体状态方程及其混合物1-3 气体的液化及临界参数1-4 真实气体的状态方程1-5 对应状态及压缩因子第二章热力学第一定律（田宜灵主讲）2-1 热力学基本概念和术语2-2 热力学第一定律2-3 恒容热、恒压热与焓2-4 热容及过程热的计算2-5 可逆体积功的计算2-6 相变化过程2-7 溶解焓及混合焓2-8 生成焓、燃烧焓、反应焓2-9 节流膨胀—焦耳-汤姆逊效应第三章热力学第二定律（周亚平主讲）3-1 卡诺热机与卡诺循环3-2 熵，熵增原理3-3 pVT过程熵变的计算3-4 相变过程熵变的计算3-5 热力学第三定律与化学反应熵变的计算3-6 亥姆霍兹函数和吉布斯函数3-7 热力学基本方程及Maxwell关系式3-8 克拉佩龙(Clapeyron)方程第四章多组分系统热力学（刘俊吉主讲）4-1 偏摩尔量4-2 化学势4-3 气体组分的化学势4-4 逸度与逸度因子4-5 拉乌尔定律和亨利定律4-6 理想液态混合物4-7 理想稀溶液4-8 活度及活度因子4-9 稀溶液的依数性第五章化学平衡（高正虹主讲）5-1 化学反应的等温方程5-2 理想气体反应的标准平衡常数5-3 温度对标准平衡常数的影响5-4 其它因素对理想气体化学平衡的影响5-5 同时反应平衡组成的计算5-6 真实气体反应的化学平衡第六章相平衡（高正虹主讲）6-1 相律6-3 单组分系统相图6-4 二组分理想液态混合物气液平衡相图6-5 二组分真实液态混合物气液平衡相图6-6 精馏原理6-7 二组分液态部分互溶及完全不互溶系统相图6-8 固态完全不互溶系统液-固平衡相图6-9 生成化合物的二组分凝聚系统相图6-10二组分固态互溶系统液固平衡相图第七章电化学（刘俊吉主讲）7-1 电解质溶液导电机理及法拉第定律7-2 离子的迁移数7-3 电导、电导率和摩尔电导率7-4 电解质的平均离子活度因子及德拜-许克尔公式7-5 可逆电池及其电动势的测定7-6 原电池热力学7-7 电极电势和液体接界电势7-8 电极的种类7-9 原电池设计举例7-10 分解电压7-11 极化作用7-12 电解时的电极反应—极化应用举例第八章量子力学基础（李松林主讲）8-1 量子力学基本假定8-2 势箱粒子8-3 一维谐振子8-4 二体刚性转子8-5 类氢原子和多电子原子的结构第九章统计热力学初步（李松林主讲）9-1 系综与假设9-2 正则系综9-3 独立定域子系统和离域子系统9-4 粒子配分函数的计算9-5 不可区分分子的热力学函数9-6 熵和热力学第二定律9-7 理想气体反应平衡常数第十章界面现象（冯霞主讲）10-1 界面张力10-2 液面的附加压力10-3 固体表面10-4 液-固界面10-5 溶液表面第十一章化学动力学（冯霞主讲）11-1 化学反应的速率及速率方程11-2 速率方程的积分形式11-3 速率方程的确定11-4 温度对反应速率的影响11-5 典型复合反应11-6 复合反应速率的近似处理法11-7 链反应11-8 气体反应的碰撞理论11-9 势能面与过渡状态理论11-10 溶液中反应11-12 光化反应11-13 催化作用通性11-15 多相催化反应第十二章胶体化学（周亚平主讲）12-1 胶体分散系统及其基本性质12-2 胶体系统的光学性质12-3 胶体系统的动力性质12-4 胶体系统的电学性质12-5溶胶的稳定与聚沉12-6 乳状液。

第0章绪论§0.1 物理化学的定义、形成和发展1. 物理化学的定义化学变化种类繁多，但从本质上说都是原子或原子团的重新组合。

在原子或原子团重新组合的过程中，总是伴随着温度、压力、体积等物理性质的变化和热效应、光效应、电效应等物理现象的发生；反过来，物理性质的变化和物理效应对化学反应发生、进行和限度均可产生重要的影响。

科学发展的经验证明，深入探讨化学现象和物理现象之间的关系，是揭示化学变化规律的重要途径。

物理化学便是借助化学现象和物理现象之间的联系，利用物理学原理和数学手段研究化学现象基本规律的学科。

2. 物理化学的形成和发展俄国科学家罗蒙诺索夫(M. V. Lomomnocov,1771~1765)在十八世纪中叶首先使用了“物理化学”这个名词，但物理化学学科是在1804年道尔顿（J. Dalton, 1766~1844）提出原子论、1811年阿佛伽德罗（A. A vogadro，1776~1886）建立分子论、以及热力学第一定律、第二定律建立并应用于化学过程之后才得以形成。

一般认为，1887年德国科学家奥斯瓦尔德（W. Ostwald,1853~1932)和荷兰科学家范霍夫（J. H. van't Hoff, 1852~1911）创办《物理化学杂志》是物理化学成为一个学科的标志。

进入二十世纪后，随着现代物理学、数学、计算机科学的进展和现代测试方法的大量涌现，物理化学的各个领域均取得了突飞猛进的发展。

量子力学的创立和发展，使物理化学的研究由宏观进入微观领域；飞秒激光技术和交叉分子束技术的出现，使化学动力学的研究由静态扩展到动态；不可逆过程热力学理论、耗散结构理论、协同理论及突变理论的提出，使化学热力学的研究由平衡态转向非平衡态；低能离子散射、离子质谱、X-射线、紫外光电子能谱等技术的发展，促进了界面化学、催化科学的研究；而共振电离光谱、原子力显微镜和扫描隧道显微镜等技术的发展，促进了纳米材料和纳米结构的研究。

《物理化学》复习资料物理化学》课程期末复习资料《XXX〉课程讲稿章节⽬录：绪论第⼀章热⼒学第⼀定律第⼀节热⼒学概论第⼆节热⼒学基本概念第三节热⼒学第⼀定律第四节体积功与可逆过程第五节热、热容与焓第六节热⼒学第⼀定律应⽤第七节热化学第⼋节化学反应热效应计算第⼆章热⼒学第⼆定律第⼀节卡诺循环与卡诺定律第⼆节热⼒学第⼆定律的表述第三节熵函数第四节熵变的计算第五节熵函数的物理意义第六节热⼒学第三定律第七节吉布斯能和亥姆霍兹能第⼋节热⼒学函数间关系第九节吉布斯能和亥姆霍兹能计算第三章多组分系统热⼒学第⼀节多组分系统组成表⽰法第⼆节偏摩尔量第三节化学势第四节液相多组分体系两个经验定律第五节⽓体化学势第六节液体混合物和稀溶液组分化学势第七节稀溶液的依数性第⼋节分配定律第四章化学平衡第⼀节化学反应等温⽅程第⼆节化学反应平衡常数第三节平衡常数计算和化学转化率第四节反应标准吉布斯⾃由能和化合物标准⽣成吉布斯⾃由能第五节温度对平衡常数的影响第六节其他因素对平衡常数的影响第七节反应耦合第五章相平衡第⼀节相率第⼆节单组份系统第三节双组份系统（1）第四节双组份系统（2）第五节双组份系统（3）第六章电化学第⼀节电化学基本概念第⼆节电解质溶液电导测定与应⽤第三节电解质溶液活度与活度系数第四节可逆电池第五节电极电势和电池电动势第六节可逆电池热⼒学第七节电池种类第⼋节电池电动势测量与应⽤第九节电极极化和过点位第七章化学动⼒学第⼀节反应速率的表⽰与测量第⼆节反应速率⽅程第三节简单级数反应的速率⽅程第四节反应速率的确定第五节温度对反应速率的影响第六节典型的复杂反应第七节溶液中的反应第⼋节催化反应动⼒学第九节光化学反应动⼒学第⼋章表⾯物理化学第⼀节表⾯积与表⾯吉布斯能第⼆节弯曲表⾯的性质第三节铺展与湿润第四节溶液的表⾯吸附第五节不溶性表⾯膜第六节表⾯活性剂第七节固体表⾯对⽓体的吸附第九章胶体分散系统第⼀节溶胶的分类和基本特征第⼆节溶胶的制备和净化第三节动⼒学性质第四节光学性质第五节电学性质第六节胶体的稳定性第七节乳状液、泡沫和⽓溶胶第⼗章⼤分⼦溶液第⼀节⼤分⼦溶解结构和平均摩尔质量第⼆节⼤分⼦的溶解特征及在溶液中的形态第三节⼤分⼦溶液的渗透压第四节⼤分⼦溶液的光散射第五节⼤分⼦溶液的流变性第六节⼤分⼦溶液的超离⼼沉降第七节⼤分⼦电解质溶液第⼋节凝胶⼀、客观部分：（单项选择、多项选择、不定项选择、判断）（⼀）、选择部分1. 下列哪些属于热⼒学的研究范畴（B,C ）A.体系变化的速率B.体系变化的⽅向判断C.体系与环境间的能量交换D.体系分⼦的微观结构★考核知识点：热⼒学研究范畴参见绪论热⼒学研究的是体系的状态、变化⽅向与限度（通过体系与环境间的能量交换能判断），不考虑体系变化速率和分⼦微观结构。