第三章 化学势(物理化学-印永嘉)

上海师范大学本科课程教学大纲课程名称：物理化学(Physical Chemistry)学分：6 总学时：108开课专业：化学师范一、课程性质与目的（一）课程性质《物理化学》是化学师范专业的一门专业必修课。

本课程是应用物理的和化学的方法研究探索化学运动的普遍性规律。

本课程主要包括热力学第一、二定律、化学势、相平衡、化学平衡、电化学、化学动力学、表面与胶体化学等内容。

（二）课程设置目的本课程的作用是使学生掌握物理化学的基本概念，理解化学现象的原理。

掌握课程的逻辑框架，学会学习方法和解决问题的方法，将实验化学现象提高到理论上加以认识。

为学习后续课和将来从事化学教学和应用化学等领域的各项工作打下基础。

（三）适用对象：化学师范专业本科用二、预修课程大学基础化学、高等数学、大学物理三、教学内容绪论0.1物理化学的目的和内容0.2 物理化学的研究方法0.3 物理化学的建立与发展0.4 物理化学课程的学习方法第一章热力学第一定律1.1 热力学概论1.2 热力学第一定律1.3 准静态过程与可逆过程1.4 焓1.5 热容1.6 热力学第一定律对理想气体的应用1.7 实际气体1.8 热化学1.9 赫斯定律1.10 几种热效应1.11 反应热与温度的关系—基尔霍夫定律1.12 绝热反应—非等温反应1.13 *热力学第一定律的微观说明第二章热力学第二定律2.1 自发变化的共同特征—不可逆性2.2 热力学第二定律2.3 卡诺定理2.4 熵的概念2.5 克劳修斯不等式与熵增加原理2.6 熵变的计算2.7 热力学第二定律的本质和熵的统计意义2.8 亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能2.9 变化的方向和平衡条件2.10 ΔG的计算示例2.11 几个热力学函数间的关系2.12 单组分体系的两相平衡—热力学对单组分体系的应用2.13 热力学第三定律与规定熵2.14 *不可逆过程热力学简介第三章多组分系统热力学及其在溶液中的应用3.1 引言3.2 溶液组成的表示法3.3 多组分体系中物质的偏摩尔量和化学势3.4 稀溶液中的两个经验定律3.5 混合气体中各组分的化学势3.6 理想溶液的定义、通性及各组分的化学势3.7 稀溶液中各组分的化学势3.8 *理想溶液和稀溶液的微观说明3.9 稀溶液的依数性3.10 吉布斯–杜亥姆公式和杜亥姆–马居耳公式3.11 非理想溶液3.12 分配定律—溶质在两互不相溶液相中的分配第四章相平衡4.1 引言4.2 多相体系平衡的一般条件4.3 相律4.4 单组分体系的相图4.5 二组分体系的相图及其应用4.6 *三组分体系的相图及其应用4.7 *二级相变第五章化学平衡5.1 化学反应的平衡条件和化学反应的亲和势5.2 化学反应的平衡常数和等温方程式5.3 平衡常数的表示式5.4 复相化学平衡5.5 平衡常数的测定和平衡转化率的计算5.6 标准生成吉布斯自由能5.7 *用配分函数计算和反应的平衡常数5.8 温度、压力及惰性气体对化学平衡的影响5.9 同时平衡5.10 反应的耦合5.11 *近似计算5.12 *生物能力学简介第六章电解质溶液6.1 电化学的基本概念和法拉第定律6.2 离子的电迁移和迁移数6.3 电导6.4 强电解质溶液理论简介第七章可逆电池的电动势及其应用7.1 可逆电池和可逆电极7.2 电动势的测定7.3 可逆电池的书写方法及电动势的取号7.4 可逆电池的热力学7.5 电动势产生的机理7.6 电极电势和电池的电动势7.7 浓差电池和液体接界电势的计算公式7.8 电动势测定的应用7.9 *生物电化学第八章电解与极化作用8.1 分解电压8.2 极化作用8.3 电解时电极上的反应8.4 金属的电化学腐蚀、防腐与金属的钝化8.5 化学电源第九章化学动力学基础（一）9.1 化学动力学的任务和目的9.2 化学反应速率表示法9.3 化学反应的速率方程9.4 具有简单级数的反应9.5 几种典型的复杂反应9.6 温度对反应速率的影响—阿仑尼乌斯经验式9.7 活化能Ea对反应速率的影响9.8 链反应9.9 拟定反应历程的一般方法第十章化学动力学基础（二）10.1 碰撞理论10.2 过渡态理论10.3 *单分子反应理论10.4 *分子反应动态学10.5 在溶液中进行的反应10.6 快速反应的测试10.7 光化学反应10.8 *催化反应动力学第十一章表面物理化学11.1 表面吉布斯自由能和表面张力11.2 弯曲表面下的附加压力和蒸气压11.3 液体界面的性质11.4 不溶性表面膜11.5 液-固界面现象11.6 *表面活性剂及其作用11.7 固体表面的吸附11.8 *吸附速率—吸附和解吸速率方程式11.9 *气-固相表面催化反应第十二章胶体分散体系和大分子溶液12.1 胶体和胶体的基本特性12.2 *溶胶的制备和净化12.3 溶胶的动力性质12.4 溶胶的光学性质12.5 溶胶的电学性质12.6 溶胶的稳定性和聚沉作用12.7 乳状液12.8 *大分子概说12.9 *加聚和缩聚作用的机理和动力学方程12.10 大分子的相对分子质量12.11 唐南平衡12.12 *天然大分子12.13 *流变学简介12.14 *凝胶四、使用教材及参考书目1、使用教材傅献彩，沈文霞，姚天扬，侯文华编，《物理化学》第五版，高等教育出版社，2006 2、参考书目（1）朱传征，褚莹，许海涵编，《物理化学》，科学出版社，2008（2）天津大学物理化学教研室编，《物理化学》第四版，高等教育出版社，2008（3）印永嘉，奚正楷，张树永编，《物理化学简明教程》第四版，高等教育出版社，2007 （4）万洪文，詹正坤编《物理化学》第二版，高等教育出版社2010（5）孙德坤，沈文霞，姚天扬，侯文华编，《物理化学学习指导》，高等教育出版社，2007 （6）印永嘉，王雪琳，奚正楷编，《物理化学简明教程例题与习题集》第二版，高等教育出版社，2009五、课外学习要求为了实现教学目标，要求学生做到课堂理论教学和课外预复习的时间比例为1：2，要求学生做到课前预习，每章节内容上课后布置复习思考题和作业题，便于学生课后复习。

印永嘉物理化学化学动力学基础对于一个化学反应，主要需要考虑两个方面的问题主是要了解化学反应进行的方向和最大限度以及外界条件对化学平衡的影响因素是要知道化学反应进行的速率相反应的历程(即机理)。

人们利用化学热力学解决了第一个问题，而第二个问题的解决则需耍依靠化学动力学的研究。

化学动力学也称为反应动力学，是研究化学反应速率和化学反应机理的学科，它有四个主要任务，一是研究化学反应进行的速率和外部条件如温度、压力、介质、催化剂以及各种场如电场、磁场、光辐射等因素对速率的影响，从而找到合适的化学反应条件：一是揭示化学反应的历程(也叫反应机理)，即一个化学反应是经过怎样的中间步骤和中间物而生成产物的；三是研究物质的结构和反应能力之间的关系。

四是研究反应体系的化学动力学行为，自从非线性动力学行为的发现，它的丰富性引起了人们的注意，研究化学反应的动力学行为(包括行为的种类、稳定性、演变、调控)，也就成了化学动力学学科的一个新的生长点。

它的最终目的是揭示化学反应的本质，使人们更好地控制化学反应过程，以满足科学研究和实际生产的需要。

如果一个化学反应在热力学上判断是可能发生的，则如何使可能性转变为现实性，并使这个反应能以一定的速率进行，就成为主要矛盾了。

如在298K时，H2(g)十O2(g)＝H2O(1)G＝一23719kJ·mol-1与化学热力学相比，化学动力学是一门比较年轻的学科，它的发展大体上可以分为如下几个阶段，即19世纪后半叶的宏观动力学阶段、20世纪50年代以后的微观反应动力学阶段及20世纪前叶由宏观反应动力学向微观反应动力学的过渡阶段。

在宏观动力学阶段中，研究对象是总包反应，主要的成就是质量作用定律和阿伦尼乌斯公式的确立，并由此提出了活化能的概念。

在两者的过渡阶段中，研究对象是基元反应、主要成就是对反应速率从理论上作了讨沦，提出了碰撞理论和过渡态理论，并借助量子力学计算了反应体系的势能面，指出所谓过渡态(或活化络合物)乃是势能面上的鞍点；并发现了一些重要的链反应，链反应的发现使化学动力学的研究从总包反应深入到基元反应，即实现了由宏观反应动力学向微观反应功力学的过渡在微观反应动力学阶段，研究对象是态—态反应，由于分子束和激光技术的发展和应用，开创了深入到研究态—态反应层次的分子反应动态学(或称微观反应动力学)，即研究由不同量子态的反应物转化为不同量子态的产物的速率及反应的细节，这也是当今化学动力学研究的前沿领域。

物理化学第四版答案印永嘉物理化学第四版答案印永嘉【篇一：2、《物理化学》教学大纲(化学专业)】xt>一、课程基本信息（一）课程中文名称：物理化学（二）课程英文名称：physical chemistry （三）课程代码：15030100 15030101 （四）课程属性及模块：专业必修课（五）授课学院：理学院（六）开课学院：理学院（七）教材及参考书目教材：《物理化学》（第五版）上册，傅献彩，沈文霞等编，高等教育出版社，2005年《物理化学》（第五版）下册，傅献彩，沈文霞等编，高等教育出版社，2006年参考书：《物理化学核心教程》（第二版），沈文霞编，科学出版社，2009年《物理化学》，万洪文，詹正坤主编，高等教育出版社，2009年《物理化学简明教程》（第四版），印永嘉等编，高等教育出版社，2009年《物理化学学习指导》，孙德坤沈文霞等编，高等教育出版社，2009年《物理化学核心教程学习指导》，沈文霞等编，科学出版社，2009年《化学热力学基础》，李大珍编，北京师范大学出版社，1982年《物理化学》，朱文涛编，清华大学出版社，1995年《物理化学教程》（修订版），姚允斌，朱志昂编，湖南科技出版社,1995年（八）课程定位及课程简介《物理化学》是化学及相关学科的理论基础。

是化学、化工、冶金、材料等专业本科生必修的专业主干基础课之一。

它是从化学现象与物理现象的联系入手，借助数学、物理学等基础科学的理论及其提供的实验手段，来探求化学变化中最具普遍性的基本规律的一门学科。

它是先行课程无机化学、分析化学、有机化学普适规律的理论归纳和定量探讨，是后续专业知识深造和科研工作的理论基础，也是连接化学与其它学科的桥梁。

（九）课程设计基本理念依据“以学生为中心”的教育教学理念，本课程的教学目的主要是：（1）使学生在已学过的一些先行课程（无机化学、有机化学、分析化学、高等数学、普通物理学）的基础上，对化学运动作理论和定量探讨。

第三章 化学势第一次课：课程名称：物理化学本课内容：§3.1 偏摩尔量；§3.2 化学势；§3.3 气体物质的化学势授课时间： 90 分钟一、教学目的通过本次课的学习，使学生初步理解偏摩尔量和化学势的概念，掌握化学势的具体应用，了解气体物质化学势的表示式。

二、教学意义通过本次授课，使学生明确提出偏摩尔量和化学势概念的意义，掌握化学势的具体应用。

三、教学重点偏摩尔量和化学势的定义及物理意义；偏摩尔量集合公式；气体物质化学势的表示式。

四、教学难点气体的化学势的表示五、教学方式以电子课件为主，辅以少量板书的课堂讲授。

六、讲授内容§3.1 偏摩尔量(1) 偏摩尔量的定义(2) 偏摩尔量的集合公式§3.2 化学势(3) 化学势的定义(4) 化学势在多相平衡中的应用(5) 化学势在化学平衡中的应用§3.3 气体物质的化学势(6) 纯组分理想气体的化学势(7) 理想气体混合物的化学势(8) 实际气体的化学势—逸度的概念七、讲授方法§3.1 偏摩尔量前两章所讨论的热力学系统多数都是纯物质，称为单组分系统。

描述单组分密闭系统的状态，只需要两个状态性质就可以了。

但要描述一多组分均相系统的状态，除指明系统的温度和压力以外，还必须指明系统中每种物质的量（或浓度）。

为此，还需要引入一个新的概念——偏摩尔量。

（1）偏摩尔量的定义多组分系统的任一种容量性质X可以看作是温度T、压力p及各物质的量的函数，X = ƒ(T ，p ，n B ，n C ，n D ，…) 在定温定压条件下，dT =0，dp =0，并令BC ,,B B ≠⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂=n p T n X X 则 dX = ΣX B dn B X B 称为物质B 的“偏摩尔量”。

偏摩尔量的物理意义是，在定温定压条件下，往无限大的系统中（可以看作其浓度不变）加入1mol 物质B 所引起的系统中某个热力学量X 的变化，实际上是一偏微商的概念。