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厦门大学物理化学电子教案3

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第五章 相平衡
物理化学电子教案
(2) S 种物质存在化学反应
① 存在R个独立的化学平衡式, 则平衡常数联 系了反应物质的浓度关系, 相应物质变量数目减少.
如: 5 = 3 + 2 知其2就可以了.
注意: 体系中化学平衡数目必须是”独立” 如: 由的、.2、H2O、H2、O2 构成的体系, 存在 三个化学平衡：
其中“2”是温度、压力两个变量, 若考虑其它力场, 则有
f +Φ = C + n (n ≥2 )
条件自由度: 指系统指定了某些限制条件剩 下的自由度.
第五章 相平衡
物理化学电子教案
注意几个问题
① 相律推导中, 我们假定在每一相中均含有S 种物质, 若某一相中不含某种物质, 不影响相律的形 式.
物理化学电子教案
§5.3 相律及其应用
相律则是各种相平衡系统所遵守的共同规律，它体现出 各种相平衡系统所具有的共性，根据相律可以确定对相平衡 系统有影响的因素有几个，在一定条件下相平衡系统中最多 可以有几个相存在等。绘制相图时是以实验数据为依据，以 相律为指导。
相律( )
f = C -Φ + 2
相律是相平衡体系中揭示相数 , 独立组分数C 和自 由度 f 之间关系的规律, 可用上式表示. 式中 2 通常指 T, p 两个变量. 相律最早由提出,所以又称为相律。 如果除T, p
第五章 相平衡
物理化学电子教案
2 物种数( ) 系统中所有能单独存在的化学物质数目成为物 种数, 用 S 表示.
3 组分数( ) 能够表示相平衡系统中各相组成所需要的最少 的独立物质数目, 用C 表示.
即 C SR R '
R — 表示独立的化学平衡数目.

物理化学电子教案绪论

物理化学电子教案绪论

物理化学电子教案绪论一、教学目标1. 使学生了解物理化学的基本概念、研究对象和内容。

2. 让学生理解物理化学在自然科学和工程技术领域的重要性。

3. 培养学生对物理化学学习的兴趣和热情。

二、教学内容1. 物理化学的基本概念解释物理化学的定义，说明物理化学是研究物质的物理性质和化学变化规律的科学。

2. 物理化学的研究对象介绍物理化学研究的对象，包括固体、液体、气体和溶液等。

3. 物理化学的内容概述物理化学的主要研究领域，如热力学、动力学、电化学、光学、磁学等。

4. 物理化学的重要性强调物理化学在自然科学和工程技术领域中的应用和重要性，如材料科学、能源转换、环境污染控制等。

三、教学方法1. 讲授法通过讲解物理化学的基本概念、研究对象和内容，使学生了解和掌握相关知识。

2. 案例分析法通过举例说明物理化学在实际应用中的重要性，激发学生的学习兴趣。

3. 互动教学法鼓励学生提问和参与讨论，促进学生对物理化学知识的理解和掌握。

四、教学评估1. 课堂问答通过提问了解学生对物理化学基本概念的理解程度。

2. 小组讨论评估学生在小组讨论中的参与情况和思考问题的能力。

3. 课后作业布置相关习题，检验学生对物理化学知识的掌握情况。

五、教学资源1. 教案、PPT课件提供详细的教学内容和图文并茂的课件，帮助学生理解和记忆。

2. 参考书籍推荐学生阅读物理化学相关书籍，丰富学生的知识体系。

3. 网络资源引导学生利用网络资源，了解物理化学的最新研究进展和应用领域。

六、教学安排1. 课时：本章共计2课时。

2. 教学过程：a) 第1课时：介绍物理化学的基本概念、研究对象和内容。

b) 第2课时：讲解物理化学的重要性及其在实际应用中的例子。

七、教学注意事项1. 确保学生掌握物理化学的基本概念，为其后续学习打下基础。

2. 通过案例分析法，让学生了解物理化学在实际生活中的应用，提高其学习兴趣。

3. 注重培养学生的逻辑思维能力和分析问题的能力。

八、课后作业1. 复习本章所学内容，重点掌握物理化学的基本概念和研究对象。

《物理化学》电子教案上册

《物理化学》电子教案上册

《物理化学》电子教案上册第一章：引言1.1 课程介绍1.2 物理化学的基本概念1.3 物理化学的研究方法1.4 学习目标与要求第二章：气体2.1 气体的性质2.2 气体的压力与体积2.3 气体的温度与热量2.4 气体的化学反应第三章：溶液3.1 溶液的定义与组成3.2 溶液的浓度与稀释3.3 溶液的蒸馏与沸腾3.4 溶液的离子平衡第四章：固体4.1 固体的结构与性质4.2 固体的相变与相图4.3 固体的溶解与熔点4.4 固体的电导与磁性第五章：液体5.1 液体的性质与表面现象5.2 液体的蒸发与凝结5.3 液体的扩散与对流5.4 液体的相变与相图第六章：热力学第一定律6.1 能量守恒定律6.2 内能与热量6.3 功与热传递6.4 热力学第一定律的应用第七章：热力学第二定律7.1 熵与无序度7.2 可逆与不可逆过程7.3 热力学第二定律的表述7.4 热力学第二定律的应用第八章：化学平衡8.1 平衡常数与反应方向8.2 酸碱平衡与pH值8.3 沉淀平衡与溶解度积8.4 化学平衡的计算与应用第九章：动力学9.1 反应速率与速率常数9.2 零级、一级和二级反应9.3 反应机理与速率定律9.4 化学动力学的应用第十章：电化学10.1 电解质与离子传导10.2 电极与电极反应10.3 电池与电势10.4 电化学的应用重点和难点解析一、气体的化学反应补充和说明：气体之间的化学反应是物理化学中的重要内容，例如气体的合成、分解、置换等反应。

这些反应在工业生产、环境保护等领域具有重要的应用价值。

教案中应详细介绍气体化学反应的基本原理、反应类型及其应用实例，并通过实际案例分析，使学生能够深入理解和掌握这一部分内容。

二、溶液的离子平衡补充和说明：溶液中的离子平衡是物理化学中的关键概念，对于理解电解质溶液的性质和行为具有重要意义。

教案中应详细讲解离子平衡的基本原理、离子平衡常数的计算及其在实际应用中的作用，如酸碱平衡、溶解度积等。

物理化学电子教案.doc

物理化学电子教案.doc

物理化学电子教案第七章统计热力学基础物理化学教研室【基本概念·基本知识】1、统计热力学系统的分类：独立/非独立粒子系统、可别/不可别粒子系统2、独立粒子系统的分布、最可几分布、平衡态分布3、系统的微观状态4、粒子的配分函数5、转动特征温度，振动特征温度6、焓函数、吉布斯自由能函数7、统计熵、量热熵【基本定律与基本理论】1、等几率假设2、玻兹曼分布定律（推导和表达式的意义）3、Maxwall 速率分布的意义及与平动有关的各种统计平均值4、粒子配分函数与热力学函数的关系5、最低能级能量数值的选取对配分函数的影响6、双原子分子转动、振动、平动的能级公式7、波兹曼公式：ln S k =Ω8、热力学定律的统计解释【基本计算与基本方法】1、独立可别与不可别粒子系统Ω的计算2、用波兹曼分布定律计算简单系统的粒子分布3、单原子分子、双原子分子各种运动形式的配分函数4、单原子及双原子分子各种运动形式对热力学性质的贡献5、分别用配分函数和自由能函数计算简单理想气体反应的平衡常数第一讲：统计热力学概论·Boltzmann 统计一、统计热力学概论（一）、统计热力学的基本任务1、统计热力学的基本任务回 顾：A 、 经典热力学的任务：a ）解决某一过程的能量衡算；b ）过程的方向判断据； 基础：热力学三定律；优点：着眼与系统的状态而不依赖系统的微观结构，高度可靠； 缺点：无法描述系统的微观结构和微观运动规律B 、统计热力学的任务：用统计学的原理，从系统的微观结构和运动状态出发，揭示系统宏观性质的本质。

物质的宏观性质本质上是微观粒子不停地运动的客观反映，虽然每个粒子都遵守力学定律，但是无法用力学中的微分方程去描述整个系统的运动状态，所以必须用统计学的方法。

根据对物质结构的某些基本假定，以及实验所得的光谱数据，求得物质结构的一些基本常数，如核间距、键角、振动频率等。

利用这些数据可以计算分子配分函数，再根据配分函数求出物质的热力学性质，这就是统计热力学的基本任务。

物理化学下册电子教案.ppt

物理化学下册电子教案.ppt

1.20 197.0 g
g mol1
6.09 103 mol
(1) Q zF 3 965 00 C mol1 6.09103 mol 1 763 C
(2)
t
Q I
176 0.025
3C C s1
7.05104
s
(3)
m(O2 )
6.09 103
mol
3 4
M (O2 )
6.09103 mol 3 32.0 g mol1 0.146 g
2Cl aq Cl2(g) 2e
阴极上发生还原作用
Cu2 aq 2e Cu(s)
在原电池中
负
负载电阻
正
极
e-
Zn
极
Cu e-
e-
阳 Zn2+ Cu2+ 阴
极 SO24-
SO24- 极
ZnSO4溶液 CuSO4溶液
Danill电池
阳离子迁向阴极 在阴极上发生还原的是
Cu2 aq 2e Cu(s)
Nernst方程
1905 Tafel(德）
Tafel方程
1923 Debey(荷兰-Huckel(德)）离子互吸理论
4、电化学的用途 (1)电解 精炼和冶炼有色金属和稀有金属 电解法制备各种化工原料、金属复 合材料和表面特种材料 电镀法保护和精饰金属 阳极钝化和氧化着色等
(2) 电池 汽车、宇宙飞船、照明、通讯、生化
例题：
通电于 Au(NO3 )3 溶液，电流强度 I 0.025 A
阴极上析出 Au(s)=1.20 g
已知 M (Au)=197.0 g mol1, M (O2 ) 32.0 g mol1
求：⑴ 通入电荷量 Q

物理化学电子教案

物理化学电子教案

一、教案基本信息物理化学电子教案课时安排：每章约45分钟教学目标：1. 让学生理解物理化学的基本概念和原理；2. 培养学生运用物理化学知识解决实际问题的能力；3. 提高学生对电子教案的使用和掌握能力。

教学工具：电子教案、PPT、实验器材等。

二、第一章绪论教学内容：1. 物理化学的定义和发展历程；2. 物理化学的研究对象和内容；3. 物理化学的学习方法和注意事项。

教学步骤：1. 介绍物理化学的定义和发展历程，引导学生了解物理化学的重要性；2. 讲解物理化学的研究对象和内容，让学生明确学习的目标；教学评估：1. 课后布置相关作业，检查学生对绪论部分的理解程度；2. 在下一节课开始时，简要回顾上节课的内容，了解学生的掌握情况。

三、第二章物质的量与状态教学内容：1. 物质的量的概念和单位；2. 摩尔的概念和计算；3. 常见的状态及其转变。

教学步骤：1. 讲解物质的量的概念和单位，让学生掌握基本的计量单位；2. 介绍摩尔的概念和计算方法，注意与物质的量的区别；3. 讲解常见的状态（固态、液态、气态）及其转变，引导学生理解状态变化的本质。

教学评估：1. 课后布置有关物质的量、摩尔计算的练习题，巩固学生对知识点的掌握；2. 在课堂上，通过提问等方式检查学生对状态转变的理解。

四、第三章化学平衡教学内容：1. 化学平衡的概念和条件；2. 平衡常数的含义和计算；3. 影响化学平衡的因素。

教学步骤：1. 讲解化学平衡的概念和条件，让学生明白平衡状态的特点；2. 介绍平衡常数的含义和计算方法，注意与反应速率常数的区别；3. 分析影响化学平衡的因素，如浓度、温度、压强等，引导学生理解平衡移动的原理。

教学评估：1. 课后布置有关化学平衡计算的练习题，巩固学生对知识点的掌握；2. 在课堂上，通过提问等方式检查学生对平衡常数和平衡移动的理解。

五、第四章化学动力学教学内容：1. 化学动力学的定义和研究对象；2. 反应速率的概念和计算；3. 反应速率定律的含义和应用。

物理化学电子教案第三章

物理化学电子教案第三章
例如，某宏观体系的总微态数为 ，则每
一种微观状态 P出现的数学概率都相等，即：
P 1
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3.2 Boltzmann 统计
定位体系的微态数 定位体系的最概然分布 简并度 有简并度时定位体系的微态数 非定位体系的最概然分布 Boltzmann公式的其它形式 熵和亥氏自由能的表示式
独立粒子体系和相依粒子体系
独立粒子体系（assembly of independent particles） 粒子之间的相互作用非常微弱，因此可以忽
略不计，所以独立粒子体系严格讲应称为近独立 粒子体系。这种体系的总能量应等于各个粒子能 量之和，即：
U n 11 n 22 n i i i
独立粒子体系是本章主要的研究对象
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统计体系的分类
1924年以后有了量子力学，使统计力学中力 学的基础发生改变，随之统计的方法也有改进， 从而形成了Bose-Einstein统计和Fermi-Dirac统计， 分别适用于不同体系。
但这两种统计在一定条件下通过适当的近似， 可与Boltzmann统计得到相同结果。
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3.1 概论
统计热力学的研究方法 统计热力学的基本任务 定位体系和非定位体系 独立粒子体系和相依粒子体系 统计体系的分类 统计热力学的基本假定
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统计热力学的研究方法
物质的宏观性质本质上是微观粒子不停地运 动的客观反应。虽然每个粒子都遵守力学定律， 但是无法用力学中的微分方程去描述整个体系的 运动状态，所以必须用统计学的方法。
量子数，当i
h2 8mV3/2
3则
nx1,ny1,nz1,

物理化学电子教案第三章物理化学电子教案——第二章

物理化学电子教案第三章物理化学电子教案——第二章
电子教案——第二章
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
任意可逆循环分为小Carnot循环
物理化学电子教案第三章物理化学 电子教案——第二章
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
任意可逆循环分为小Carnot循环
Q2 Q1 0
T2
T1
Q4 Q3 0
T4
T3
任意可逆过程
物理化学电子教案第三章物理化学 电子教案——第二章
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熵的定义
Clausius根据可逆过程的热温商值决定于始终态而
与可逆过程无关这一事实定义了“熵”（entropy）
这个函数，用符号“S”表示，单位J 为K：1
设始、终态A，B的熵分别为S A 和 S B ，则：
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
§3.2 热力学第二定律
Clausius 的说法： “不可能把热从低温物体传到高温物体，而不 引起其他变化”
Kelvin 的说法：
“不可能从单一热源取出热使之完全变为功， 而不发生其他的变化”
后来被Ostward表述为：“第二类永动机是不可 能造成的”。
电子教案——第二章
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
熵的特点
（1）熵是系统的状态函数，是容量性质。
（2）可以用Clausius不等式来判别过程的可逆性 （3）在绝热过程中，若过程是可逆的，则系统的 熵不变。若过程是不可逆的，则系统的熵增加。 绝热不可逆过程向熵增加的方向进行，当达到平 衡时，熵达到最大值。 （4）在任何一个隔离系统中，若进行了不可逆过
Carnot定理推论：
所有工作于同温热源与同温冷源之间的可逆热机， 其热机效率都相等，即与热机的工作物质无关。

物理化学教案完整版

物理化学教案完整版

物理化学教案完整版一、教学内容本节课选自物理化学教材第四章第一节，主题为“化学反应速率”。

详细内容包括化学反应速率的定义、表达式、影响因素以及实际应用。

二、教学目标1. 让学生理解化学反应速率的概念，掌握计算化学反应速率的方法。

2. 使学生了解影响化学反应速率的因素，并能运用这些知识解释生活中的化学现象。

3. 培养学生的实验操作能力和科学思维。

三、教学难点与重点难点：影响化学反应速率的因素及其作用原理。

重点：化学反应速率的定义、表达式及计算方法。

四、教具与学具准备教具：化学反应速率实验装置、演示文稿、黑板。

学具：计算器、笔记本、实验报告单。

五、教学过程1. 导入：通过展示生活中的化学现象，如燃烧、腐蚀等，引发学生对化学反应速率的思考。

2. 基本概念：介绍化学反应速率的定义，引导学生学习计算化学反应速率的方法。

3. 实践情景引入：进行化学反应速率实验，让学生观察并记录实验数据。

4. 例题讲解：分析影响化学反应速率的因素，讲解计算方法。

5. 随堂练习：布置相关练习题，让学生巩固所学知识。

6. 影响因素探究：引导学生分析实验结果，探讨影响化学反应速率的因素。

7. 知识拓展：介绍化学反应速率在生活中的应用，如制药、环保等。

六、板书设计1. 化学反应速率2. 定义：化学反应速率 = 反应物浓度变化量 / 时间3. 影响因素：浓度、温度、催化剂等4. 实验结果：记录实验数据，分析影响化学反应速率的因素七、作业设计1. 作业题目：（1）计算题：根据实验数据，计算化学反应速率。

（2）分析题：分析影响化学反应速率的因素，并举例说明。

2. 答案：（1）根据实验数据计算得出化学反应速率。

（2）影响化学反应速率的因素有浓度、温度、催化剂等。

例如，增加反应物浓度、提高温度、加入催化剂等，均可提高化学反应速率。

八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课通过实验和讲解，使学生掌握了化学反应速率的概念、计算方法和影响因素。

但部分学生对实验操作不够熟练，需要在课后加强练习。

物理化学电子教案(2024)

物理化学电子教案(2024)

压力
对于有气体参与的 反应，压力越大， 反应速率越快。
碰撞理论与活化能概念
碰撞理论
01
分子间发生有效碰撞才能发生化学反应，有效碰撞需满足能量
和方向两个条件。
活化能概念
02
活化分子具有的最低能量与反应物分子的平均能量之差，是化
学反应发生的能量障碍。
活化能与反应速率的关系
03
活化能越低，反应速率越快。
热力学第一定律及应用
热力学第一定律的表述
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转 换过程中，能量的总值保持不变。
热力学第一定律的应用
用于计算系统在等温、等压、等容等过程中的热量交换和功的转换，以及热机、制冷机等 设备的效率。
热力学第一定律与能量守恒定律的关系
热力学第一定律是能量守恒定律在热力学系统中的具体应用。
物理化学电子教案
目 录
• 课程介绍与教学目标 • 热力学基础 • 化学动力学基础 • 电化学原理及应用 • 表面现象与胶体化学简介 • 物质结构与性质关系探讨 • 总结回顾与拓展延伸
01
课程介绍与教学目标
物理化学定义及研究内容
物理化学定义
物理化学是研究物质的物理现象和化 学变化之间关系的科学，探讨物质的 结构、性质、能量转化以及化学反应 的速率和机理等问题。
呈现无序状态。
非晶体的特点
非晶体具有各向同性、无固定熔点 、无规则外形等特点。
非晶体的应用
非晶体材料在电子、光学、磁学等 领域具有广泛的应用前景。
物质性质预测方法
基于物质结构的预测
基于量子化学的预测
通过分析物质的晶体结构或分子结构，可 以预测其物理和化学性质，如熔点、硬度 、导电性等。

厦门大学物理化学：胶体与界面化学(第3课时)

厦门大学物理化学：胶体与界面化学(第3课时)

超低界面张力
1)油相组成(表面活性剂和盐的配方固定) )油相组成(表面活性剂和盐的配方固定) 改变油相成分,发现界面张力随烃的碳原子数而变, 改变油相成分,发现界面张力随烃的碳原子数而变, 在某一碳原子数时界面张力出现最低值, 在某一碳原子数时界面张力出现最低值,此时的碳 原子数称为最适宜碳数n 原子数称为最适宜碳数 min,表示该同系物油相对 表面活性剂配方的最合适碳数,对各种同系物均存 表面活性剂配方的最合适碳数, 在这种关系. 在这种关系. (2)等当碳原子数 ) 固定表面活性剂和盐的配方, 固定表面活性剂和盐的配方,各同系物的最适宜 碳数不同,但存在一定关系,其中,烷烃,烷基苯, 碳数不同,但存在一定关系,其中,烷烃,烷基苯, 烷基环乙烷的nmin间有如下关系. 烷基环乙烷的 间有如下
超低界面张力
该表面活性剂溶液的组成是 : 水 , 表面活性剂 , 盐 , 该表面活性剂溶液的组成是: 表面活性剂, 加入油相后,便产生由油, 表面活性剂, 加入油相后 , 便产生由油 , 水 , 表面活性剂 , 盐组 成的低界面张力体系,其中油相包括各种烃类, 成的低界面张力体系 , 其中油相包括各种烃类 , 如 烷烃, 不饱和烃, 芳香烃, 环烷烃及其混合物, 烷烃 , 不饱和烃 , 芳香烃 , 环烷烃及其混合物 , 表 面活性剂可以是单一组分或混合物, 面活性剂可以是单一组分或混合物 , 盐类包括各种 水溶性无机盐, 研究最多的是氯化钠, 水溶性无机盐 , 研究最多的是氯化钠 , 体系的界面 张力对各组分的性质和含量十分敏感,盐浓度, 张力对各组分的性质和含量十分敏感 , 盐浓度 , 表 面活性剂分子量及油相成分的变化都可能使超低表 面张力特性消失, 面张力特性消失 , 针对以石油磺酸钠为活性剂的低 界面张力体系,摸索出了一些经验规律. 界面张力体系,摸索出了一些经验规律.

物理化学教案完整版

物理化学教案完整版

物理化学教案完整版一、教学内容本节课选自《物理化学》教材第四章“化学平衡”，具体内容为反应速率与化学平衡的相互关系，包括勒沙特列原理、平衡常数的概念及其应用。

二、教学目标1. 让学生理解并掌握化学反应速率与化学平衡的基本概念，以及二者之间的相互关系。

2. 使学生能够运用勒沙特列原理和平衡常数解决实际问题。

3. 培养学生的实验操作能力，提高他们观察、分析和解决问题的能力。

三、教学难点与重点教学难点：勒沙特列原理的理解与应用、平衡常数的计算。

教学重点：化学反应速率与化学平衡的相互关系，实验操作技巧。

四、教具与学具准备1. 教具：多媒体课件、实验器材、演示用化学反应装置。

2. 学具：笔记本、笔、计算器。

五、教学过程1. 实践情景引入（5分钟）通过展示一个简单的化学反应实验，让学生观察并思考反应速率与化学平衡的关系。

2. 理论讲解（15分钟）讲解化学反应速率、化学平衡的定义，引入勒沙特列原理和平衡常数，阐述它们在化学反应中的应用。

3. 例题讲解（15分钟）选取一道具有代表性的例题，详细讲解解题思路和步骤。

4. 随堂练习（10分钟）学生独立完成随堂练习，巩固所学知识。

5. 实验演示与操作（20分钟）演示实验操作步骤，引导学生观察实验现象，并解释原因。

六、板书设计1. 化学反应速率与化学平衡的关系2. 勒沙特列原理3. 平衡常数4. 例题及解答5. 实验操作步骤及注意事项七、作业设计1. 作业题目：（1）计算某化学反应的平衡常数。

（2）根据勒沙特列原理，分析实验现象。

2. 答案：（1）平衡常数 K = [C][D] / [A][B]（2）根据勒沙特列原理，当温度、压力等条件改变时，系统会自动调整，以达到新的平衡状态。

八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸：引导学生关注化学反应在实际生活中的应用，激发他们的学习兴趣。

重点和难点解析1. 勒沙特列原理的理解与应用2. 平衡常数的计算3. 实践情景引入的设计4. 例题讲解的深度和广度5. 作业设计的针对性和拓展性一、勒沙特列原理的理解与应用1. 解释勒沙特列原理的基本原理，即系统在受到外界条件影响时，会自动调整反应方向，以达到新的平衡状态。

【大学课件】物理化学电子教案

【大学课件】物理化学电子教案

一、教案简介【大学课件】物理化学电子教案是一份综合性的教学计划，旨在帮助学生掌握物理化学的基本概念、原理和实验技能。

本教案涵盖了物理化学的核心内容，包括物质的量的概念、化学反应的基本规律、物质的结构与性质、相平衡、化学动力学、电化学、热化学等方面。

通过学习本教案，学生将能够理解并应用物理化学的基本原理，为后续相关专业课程打下坚实的基础。

二、第一章：物质的量的概念及计算1.1 物质的量的定义与单位1.2 摩尔概念与阿伏伽德罗常数1.3 物质的量的计算与应用1.4 练习题与解答三、第二章：化学反应的基本规律2.1 化学反应与化学方程式2.2 化学反应的计量学2.3 化学反应的限度和化学平衡2.4 练习题与解答四、第三章：物质的结构与性质3.1 原子结构与元素周期表3.2 分子结构与化学键3.3 物质的性质与相互作用3.4 练习题与解答五、第四章：相平衡4.1 相与相律4.2 单相体系与相图4.3 多相体系与相平衡条件4.4 练习题与解答六、第五章：化学动力学6.1 化学反应速率与速率常数6.2 反应速率方程与动力学曲线6.3 反应机理与基元反应6.4 练习题与解答六、第六章：电化学6.1 电化学基本概念与电解质6.2 电极与电极反应6.3 电池与电势6.4 电化学系列与原电池6.5 练习题与解答七、第七章：热化学7.1 热力学基本概念与能量守恒7.2 热量的测定与焓7.3 热化学方程式与反应热7.4 热力学第一定律与第二定律7.5 练习题与解答八、第八章：溶液与溶解度8.1 溶液的基本概念与浓度表示8.2 溶液的稀释与浓度计算8.3 溶解度与溶解平衡8.4 溶度积与溶度积规则8.5 练习题与解答九、第九章：化学平衡与反应速率9.1 化学平衡的基本概念与勒夏特列原理9.2 平衡常数与平衡移动9.3 反应速率与化学动力学9.4 内外因素对平衡与速率的影响9.5 练习题与解答十、第十章：实验技能与数据分析10.1 物理化学实验基本操作与安全10.2 实验数据采集与处理10.4 常见物理化学实验技术与原理10.5 练习题与解答十一、第十一章：表面现象与吸附11.1 表面张力与表面能11.2 吸附与表面吸附等温式11.3 Langmuir 吸附模型与Freundlich 吸附模型11.4 表面活性剂与界面现象11.5 练习题与解答十二、第十二章：胶体与分散系统12.1 胶体的基本概念与性质12.2 分散系与分散度12.3 胶体的稳定性与聚沉12.4 溶胶、凝胶与浊液的区别12.5 练习题与解答十三、第十三章：非平衡热力学13.1 非平衡热力学基本概念13.2 熵与信息熵13.3 非平衡态热力学方程与过程13.4 近平衡态与远离平衡态的行为13.5 练习题与解答十四、第十四章：现代物理化学方法14.1 红外光谱与拉曼光谱14.2 核磁共振与质谱14.3 X射线衍射与紫外光谱14.4 电子显微镜与扫描探针显微镜14.5 练习题与解答十五、第十五章：物理化学在工程与应用15.1 物理化学在材料科学中的应用15.2 物理化学在生物医学领域中的应用15.3 物理化学在环境科学中的应用15.4 物理化学在能源转换与储存中的应用15.5 练习题与解答重点和难点解析重点：1. 物质的量的概念及计算：理解物质的量的定义与单位，掌握摩尔概念和阿伏伽德罗常数，学会物质的量的计算与应用。

【大学课件】物理化学电子教案

【大学课件】物理化学电子教案

一、教案基本信息【大学课件】物理化学电子教案课时安排：每章45分钟教学目标：使学生掌握物理化学的基本概念、原理和方法，培养学生的实验技能和科学研究能力。

教学方法：采用多媒体课件辅助教学，结合板书和实验演示，引导学生主动思考和探索。

二、第一章绪论1. 物理化学的概念与发展历程2. 物理化学的研究方法与学科分支3. 物理化学在实际应用中的重要性教学内容：(1) 介绍物理化学的定义，让学生了解物理化学的研究对象和内容。

(2) 讲解物理化学的发展历程，使学生了解物理化学的历史背景和重要人物。

(3) 介绍物理化学的研究方法，如实验、理论分析和计算等，让学生了解物理化学的研究手段。

(4) 阐述物理化学在实际应用中的重要性，如材料科学、生物科学和环境科学等领域。

教学活动：(1) 教师通过多媒体课件展示相关图片和实例，引起学生对物理化学的兴趣。

(2) 教师引导学生思考物理化学在实际生活中的应用，激发学生的学习热情。

(3) 教师组织学生进行小组讨论，探讨物理化学的研究方法和学科分支。

(4) 教师进行总结，强调物理化学在实际应用中的重要性。

三、第二章测量学基础1. 测量学的基本概念2. 测量误差与数据处理3. 实验设计与优化教学内容：(1) 介绍测量学的基本概念，如测量、计量和单位等，让学生了解测量学的基本知识。

(2) 讲解测量误差的概念和分类，以及减小误差的方法，使学生掌握测量数据处理的基本技能。

(3) 介绍实验设计与优化的方法，如对照实验、析因实验和正交实验等，让学生了解实验设计的基本原则。

教学活动：(1) 教师通过多媒体课件讲解测量学的基本概念，引导学生了解测量学的基本知识。

(2) 教师进行实验演示，让学生直观地了解测量误差的存在和影响。

(3) 教师组织学生进行小组讨论，探讨减小误差的方法和实验设计的基本原则。

(4) 教师引导学生进行实验设计与优化，培养学生的实验设计和数据分析能力。

四、第三章物质的量与状态1. 物质的量的概念与计算2. 状态方程与相图3. 物质的量的变化与平衡(1) 介绍物质的量的概念，如摩尔、物质的量浓度等，让学生了解物质的量的基本知识。

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3.1 自发变化的共同特征
例如： (1) 水往低处流；（有势差存在） (2) (3) (4) 气体向真空膨胀；（有压力差存在） 热量从高温物体传入低温物体；（有温差存在） 浓度不等的溶液混合均匀；（存在着浓差）
(5) 锌片与硫酸铜的置换反应等，（存在着化学势差） 它们的逆过程都不能自动进行。当借助外力，体系恢复 原状后，会给环境留下不可磨灭的影响。（后果不可消 除）
3.2 热力学第二定律（The Second LawofThermodynamics） 热力学第二定律的几种说法是在总结众多自发过 程的特点之后提出来的。 后果不可消除原理 它是自发过程不可逆性的一种较为形象的描述， 其内容是： 任意挑选一自发过程，指明它所产生的后果不论用什 么方法都不能令其消除，即不能使得发生变化的体 系和环境在不留下任何痕迹的情况下恢复原状。
Qc ' Tc β= = W Th Tc
式中W表示环境对体系所作的功。
热泵
热泵 热泵的工作原理与冷机相同，但其目的不是 制冷，而是将低温热源的热（如大气、大海）用泵 传至高温场所利用。例如要将温度为0℃室外大气 中1kJ的热“泵”至温度为20℃的室内使用，则所 需功 Q2 273.2 为 W + Q1 W = = , β = 20 = 13.67 β β W = 0.068kJ 只相当于直接用电热器加热所耗电量的十三分之一。
B
δQ SB S A = S = ∫ ( ) R A T δQi δQi S = ∑ ( )R S ∑ ( )R = 0 或 Ti Ti i i δQ 对微小变化 dS = ∫ CV ,m dT
Th Tc
所作功如BC曲线下的面积所示。
卡诺循环（Carnot cycle）
过程3：等温(TC)可逆压缩由 p3V3 到 p4V4 (C → D)
U 3 = 0 V4 W3 = nRTc ln V3
Qc = W3
环境对体系所作功如DC曲线下的面积所示
物理化学电子教案—第三章
第三章 热力学第二定律
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 37 3.8 自发变化的共同特征 热力学第二定律 卡诺循环与卡诺定理 熵的概念 克劳修斯不等式与熵增加原理 熵变的计算 热力学第二定律的本质和熵的统计意义 亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能
第三章 热力学第二定律
η (R 2 ) ≥ η (R 1 )
要同时满足上述两式,必然要求 要同时满足上述两式 必然要求
η (R 1 ) = η (R 2 )
3.4 熵的概念
从卡诺循环得到的结论 任意可逆循环的热温商 熵的引出 熵的定义
从卡诺循环得到的结论
W Qh + Qc Th Tc η= = = Qh Qh Th
B δQ δQ ( )R1 = ∫ ( )R 2 ∫A T A T B
说明任意可逆过程的热温 商的值决定于始终状态，而 与可逆途径无关，这个热温 商具有状态函数的性质。
任意可逆过程
熵的定义
Clausius根据可逆过程的热温商值决定于始终态而 与可逆过程无关这一事实定义了“熵”（entropy） 这个函数，用符号“S”表示，单位为： J K 1 设始、终态A，B的熵分别为 SA 和 SB ，则：
Q h 是体系从高温热源所吸的热，为正值，
Qc 是体系放给低温热源的热，为负值。
(W2和W4对消）
即ABCD曲线所围面积为 热机所作的功。
卡诺循环（Carnot cycle）
根据绝热可逆过程方程式 过程2： ThV2γ 1 = TcV3γ 1
ThV1γ 1 = TcV4γ 1 过程4：
V2 V3 = 相除得 V1 V4
卡诺循环（Carnot cycle）
过程4：绝热可逆压缩由 p4V4Tc 到 p1V1Th (D → A)
Q4 = 0 W4 = U 4 = ∫ CV ,m dT
Th
环境对体系所作的功如DA曲线下的面积所示。
Tc
卡诺循环（Carnot cycle）
整个循环：
U = 0 Q = Qh + Qc
W = W1 + W3
W Qh + Qc η= = (Qc < 0) Qh Qh V2 nR(Th Tc ) ln( ) V1 Th Tc η= = V2 Th nRTh ln( ) V1
或
Tc = 1 Th
η <1
冷冻系数
如果将卡诺机倒开,就变成了致冷机.这时环境 对体系做功W,体系从低温 (Tc ) 热源吸热 Qc' ,而放 给高温 (Th ) 热源 Qh' 的热量，将所吸的热与所作的 功之比值称为冷冻系数，用 β 表示。
所以
V2 V4 W1 + W3 = nRTh ln nRTc ln V1 V3
V2 = nR(Th Tc )ln V1
热机效率(efficiency of the engine )
任何热机从高温 (Th ) 热源吸热 Qh ,一部分转化 为功W,另一部分 Qc 传给低温 (Tc ) 热源.将热机所作 的功与所吸的热之比值称为热机效率,或称为热机 转换系数，用 η 表示。 η 恒小于1。
3.2 热力学第二定律（The Second Law of Thermodynamics）
克劳修斯（Clausius）的说法：“不可能把热从低 温物体传到高温物体，而不引起其它变化。” 开尔文（Kelvin）的说法：“不可能从单一热源取出 热使之完全变为功，而不发生其它的变化。” 后来 被奥斯特瓦德(Ostward)表述为：“第二类永动机是 不可能造成的”。 第二类永动机：是一种热机，它只是从单一热源吸热 使之完全变为功而不留下任何影响。
任意可逆循环的热温商
熵的引出
用一闭合曲线代表任意可逆循环。 在曲线上任意取A，B两点，把循环分成A→B和 B→A两个可逆过程。 根据任意可逆循环热温商的公式：
δQ ∫ ( T )R = 0
可分成两项的加和
A δQ δQ ∫A ( T )R1 + ∫B ( T )R 2 = 0 B
熵的引出
移项得：
Qc Tc 1+ =1 Qh Th
或：
Qc Qh = Tc Th
Qc Qh + =0 Tc Th
即卡诺循环中，热效应与温度商值的加和等于零。
任意可逆循环的热温商
任意可逆循环热温商的加和等于零,即：
δQi )R = 0 ∑( i Ti
或
δQ ∫ ( T )R = 0
证明如下：(1)在如图所示的任意可逆 循环的曲线上取很靠近的PQ过程； (2)通过P，Q点分别作RS和TU两条可逆绝热膨胀线， (3)在P，Q之间通过O点作等温可逆膨胀线VW，使两个 三角形PVO和OWQ的面积相等， 这样使PQ过程与PVOWQ过程所作的功相同。 同理，对MN过程作相同处理，使MXO’YN折线所经过程 作的功与MN过程相同。VWYX就构成了一个卡诺循环。
3.0问题的提出
应也能自动进行，如众所周知的水煤气反应
C(s)+H 2 O(g) → CO(g)+H 2 (g)
就是一例。这就宣告了此结论的失败。可见，要 判断化学反应的方向，必须另外寻找新的判据。 自发变化 在一定条件下，某种变化有自动发生 的趋势，一旦发生就无需借助外力，可以自动进 行，这种变化称为自发变化。 其特征在于过程中无须外力干预即能自动进行。 自发变化的共同特征—不可逆性（即一去不复 还） 任何自发变化的逆过程是不能自动进行的。
3.9 3.10
变化的方向和平衡条件 几个热力学函数间的关系
3.0问题的提出
热力学第一定律主要解决能量转化及在转化过程 中各种能量具有的当量关系，但热力学第一定律无法 确定过程的方向和平衡点，这是被历史经验所证实的 结论。 十九世纪，汤姆荪（Thomsom）和贝塞罗特 （Berthlot）就曾经企图用△H的符号作为化学反应 方向的判据。他们认为自发化学反应的方向总是与放 热的方向一致，而吸热反应是不能自动进行的。虽然 这能符合一部分反应，但后来人们发现有不少吸热反
卡诺定理
证明： 证明： 1.η R ≥ η IR , 2.η R ( 理 ）= η（ 实际） R 实际） 1.设有一任意热机 和一可逆热机 ，其热机效率分别为 （I） 设有一任意热机I和一可逆热机 设有一任意热机 和一可逆热机R，其热机效率分别为η（ ） ），且有 和η（R），且有 （I）＞ η（R） （ ），且有η（ ）＞ （ ） 现将两热机同置于两个热源之间，让热机I从高温热源吸热 现将两热机同置于两个热源之间，让热机 从高温热源吸热 Q（h），做功 （I），并放热 QI (C) 给低温热源。随后从 W ），做功 ），并放热 给低温热源。 （ ），做功W（ ）， 反转。 从低温热源吸热Q （I）中取出 （R）驱动 反转。这样，R从低温热源吸热 ）中取出W（ ）驱动R反转 这样， 从低温热源吸热 （C）并将 （h）传给高温热源。 ）并将Q（ ）传给高温热源。 综合上述结果，高温热源复原， 综合上述结果，高温热源复原，而低温热源失热 QI (C)+Q(C) 而环境得功W（ ）－ （ ）， ），这相当于从单一热源吸热转 而环境得功 （I）－ W（R），这相当于从单一热源吸热转 变为功而没有引起任何其它变化，它与开氏说法相矛盾。 变为功而没有引起任何其它变化，它与开氏说法相矛盾。
卡诺循环（Carnot cycle）
1mol 理想气体的卡诺循环在pV图上可以分为四步： 过程1：等温(Th ) 可逆膨胀由 p1V1 到 p2V2 (A → B)
V2 W1 = nRTh ln V1
U 1 = 0
Qh = W1
所作功如AB曲线下的面积所示。
卡诺循环（Carnot cycle）
过程2：绝热可逆膨胀由 p2V2Th 到 p3V3Tc (B → C)
3.3卡诺循环（Carnot cycle）