物理化学教学大纲
- 格式：doc
- 大小：56.00 KB
- 文档页数：10
百度文库 - 让每个人平等地提升自我
1 物理化学教学大纲
三）教学的重点、难点
1. 重点：化学热力学、化学动力学、电化学、统计热力学。
2. 难点：状态函数间的关系及特定条件下的意义；如何用化学势解决物理及化学变化；可逆电池的理解。
（四）知识范围及与相关课程的关系
物理化学主要解决：① 化学变化的方向和限度问题。② 化学反应的速率和机理问题。为能够定性解释和通过定量计算解决上述问题，必须有一定的无机化学、有机化学、分析化学、高等数学、普通物理的基础知识，通过本课程的学习可提高对前面知识的认识，从而提高分析问题和解决问题的能力。
（五）教材及教学参考书的选用
1、《物理化学》（上、下），傅献彩、沈文霞、姚天扬（南京大学物理化学教研室），高等教育出版社,1990。
2、《物理化学简明教程》，印永嘉、奚正楷（山东大学），李大珍（北京师范大学），高等教育出版社,1992。
3、《物理化学》，韩德刚、高执棣、高盘良，高等教育出版社，2001。
4、《物理化学电子教案》，南京大学，高等教育出版社、高等教育电子音像出版社。
5、《物理化学—概念辨析·解题方法》，范崇正、杭瑚、蒋淮渭，中国科学技术大学出版社，2002。
6、《物理化学解题指导》，孙德坤、沈文霞、姚天扬（南京大学化学化工学院），江苏教育出版社，1997。
二、课程内容
绪论
主要内容：
1. 物理化学的内容、特点及学习方法。
2. 物理化学的发展趋势。
3. 物理化学在国民经济中的作用。
学时：1
第一章：热力学第一定律
教学目的和要求：
1. 明确热力学中最基本的概念，如体系与环境、平衡状态、过程与途径、状态函数、功和热、内能、焓及标准生成热等。
2. 掌握各种过程的Q和W计算方法。
3. 根据状态函数的特点，掌握ΔU 、ΔH的计算方法及化学反应热的计算。
4. *了解气体液化的原理。
主要内容：
1. 热力学概论
热力学的内容、方法和特点。
2. 热力学的基本概念
体系和环境、热力学平衡态、状态与状态函数、强度性质与广度性质、过程与途径、热百度文库 - 让每个人平等地提升自我
2 量和功、可逆过程。
3. 热力学第一定律
热力学第一定律—内能的概念、焓、热容和能量均分原理、第一定律对理想气体的应用、*第一定律对实际气体的应用—焦耳•汤姆逊效应，实际气体的△H 和 △U。
4. 热化学
反应进度ξ的定义、热化学反应方程式、等压反应热与等容反应热、赫斯定律、生成热、燃烧热、
*溶解热与稀释热、*自键焓估计生成热、反应热与温度的关系—基尔霍夫定律。
5. *热力学第一定律的微观说明
内能、功、热、热容—能量均分原理。
学时：11
主要教学环节的组织：课堂讲授、习题、讨论、答疑。
思考题：
1. 如何理解可逆过程？
2. 为什么要定义状态函数H？意义何在？
第二章：热力学第二定律
教学目的和要求：
1. 明确第二定律的意义。
2. 明确如何用第二定律引出熵函数。
3. 明确熵和吉布斯自由能变化的物理意义，如何在一定条件下利用它们来判断变化的方向和进度。
4. 掌握热力学基本关系式和吉布斯—亥姆霍兹公式的应用以及ΔG、ΔS的计算。
5. 掌握克拉贝龙方程及其应用。
6. 掌握偏摩尔量及化学势的概念。
主要内容：
1. 热力学第二定律
自发变化的特征、第二定律的克劳修斯和开尔文的说法。
2. 熵
熵的引出、熵增原理、变化方向的判断、各种过程中熵变的计算。
*热力学第二定律的本质和熵的统计意义。
3. 亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能定义及变化方向的判断。
4. ΔG的计算
等温物理过程变化中的ΔG、化学变化中的ΔG。
5. 几个热力学函数之间的关系
基本公式、特性函数、麦克斯韦关系式、吉布斯自由能与温度的关系—Gibbs—Helmholtz方程、吉布斯自由能与压力的关系。
6. 单组分体系的二相平衡—热力学对单组分体系的应用
克拉贝龙方程、*外压与蒸汽压的关系。
7. 多组分体系中物质的偏摩尔量及化学势
偏摩尔量的定义、偏摩尔量的集合式，*吉布斯—杜亥姆公式。
化学势的定义、化学势与温度、压力的关系、化学势在相平衡中的应用。 百度文库 - 让每个人平等地提升自我
3 8. 热力学第三定律—规定熵。
9. *不可逆过程热力学简介。
学时：14
主要教学环节的组织：课堂讲授、习题、讨论、答疑。
思考题：
1. 对热力学第二定律如何理解？
2. 一些变化过程中各状态函数的改变值特点如何？
第三章统计热力学*
教学目的和要求：
1． 理解统计热力学的一些基本概念
2． 理解最可几分布的实质
3． 掌握配分函数概念，能利用配分函数计算热力学函数
4． 第三定律的统计意义
主要内容：
1． 概念
统计热力学的研究方法和目的，微观量的统计平均、定位体系和非定位体系、独立子和非独立子、统计热力学的基本假设和基本公式（等几率原理和玻兹曼公式）。
2． 玻兹曼统计
最概率分布，α、β值的推导。
玻兹曼公式的讨论—简并度和粒子等同性修正。
摘取最大项法及其原理。
*费米—狄拉克统计和玻色—爱因斯坦统计简介。
3． 配分函数
配分函数的定义、配分函数与热力学函数的关系、分子配分函数的分离。
4． 各配分函数的求法及其对热力学函数的贡献
原子核、电子、平动、转动、振动配分函数的求法。平动配分函数与理想气体的热力学性质。
*原子晶体热容。分子的全配分函数。
学时：4
主要教学环节的组织：课堂讲授、习题、讨论、答疑、自学。
思考题：
1．波尔兹曼统计的基本假设如何？
2．由统计热力学计算结果与实际相差的原因何在？
第四章：溶液—多组分体系在热力学中应用
教学目的和要求：
1． 明确气体、纯溶剂、稀溶液中各组分标准态的选择，了解活度和逸度的意义及求法*。
2． 从化学势推导出冰点下降、沸点升高、渗透压及分配系数。
3． *会用牛顿图计算逸度系数
4． *会用蒸汽压数据计算活度
主要内容：
1． 稀溶液中的两个经验定律—拉乌尔定律、亨利定律。
2． 混合气体中各组分的化学势
理想气体的化学势—气体的标准态。
非理想气体的化学势—逸度的概念。
*逸度系数的求法。
3． 理想溶液和稀溶液 百度文库 - 让每个人平等地提升自我
4 理想溶液中各组分的化学势、理想溶液的通性。
稀溶液中各组分的化学势—溶剂和溶质的标准态选定，稀溶液的依数性。
4． *理想溶液和稀溶液的微观说明
5． 非理想溶液
非理想溶液的化学势—活度、*活度的测定、*渗透系数、*超额函数。
6． *杜亥姆—马居耳公式。
7． *分配定律—溶质在互不相溶的两相中的分配。
学时：8
主要教学环节的组织：课堂讲授、习题、讨论、答疑。
思考题：
1. 理想溶液和理想气体的模型有何不同？
2. 各组分化学势的表示式如何？其物理意义是什么?
第五章：相平衡
教学目的和要求：
1． 明确相、组分数，自由度和相律的意义。
2． 明确物系点与相点及其关系。
3． 能用化学势讨论相平衡问题。
4． 能看懂不太复杂的相图并能用相律进行分析。
5． 了解相图的绘制及应用，能解决提纯和萃取的一些实际问题。
主要内容：
1． 多组分体系平衡的一般条件。
2． 基本概念
相、组分、自由度、相律及其推导。
3． 单组分体系
水的相图、*硫的相图、*超临界态萃取的应用简介。
4． 二组分气—液体系的相图及其应用—蒸馏原理
理想的完全互溶双液系，杠杆规则，非理想的完全互溶双液系，部分互溶双液系，不互溶双液系—水蒸气蒸馏原理。
5． 二组分固—液体系的相图及其应用
热分析法和溶解度法绘制具有低共熔点的相图。
形成化合物，完全互熔的固熔体，部分互熔的固熔体，*重结晶、*区域熔炼。
6． *三组分体系的相图及其应用
等边三角形坐标，部分互溶的三液体体系，二盐—水体系，盐类的提纯、萃取过程及应用实例。
学时：8
主要教学环节的组织：课堂讲授、习题、讨论、答疑。
思考题：
1. 相律的关系式如何？n的意义如何？
2. 如何用相律分析相图？
第六章：化学平衡
教学目的和要求： 百度文库 - 让每个人平等地提升自我
5 1． 能用化学势导出平衡常数的热力学表达式。
2． 能用化学反应等温方程判断化学反应的方向。
3． 能用标准生成吉布斯自由能求算平衡常数。
4． 掌握各种因素（温度、压力、惰性气体）对平衡的影响。
5． 了解非电解质溶液反应的ΔG 的意义及其计算。
6． 了解统计热力学中学到的方法计算简单的平衡常数。
主要内容：
1． 化学反应的平衡条件和化学反应的亲和势。
2． 化学反应的平衡常数和化学反应的等温方程式。
气相反应的平衡常数—化学反应的等温方程式，溶液中反应的平衡常数。
3． 平衡常数及其应用
化学平衡常数的热力学表达式及与经验平衡常数的关系（包括气体、复相体系）
*平衡常数的测定及平衡转化率的计算。
4． 平衡常数的计算
标准生成吉布斯自由能法。
*配分函数和自由能函数。
5． 平衡常数与温度的关系。
6． 外界条件对平衡的影响
温度的影响、压力的影响、惰性气体的影响。
7． *同时平衡。
8． *反应的耦合。
9． *生物能力学简介。
学时：8
主要教学环节的组织：课堂讲授、习题、讨论、答疑。
思考题：
1. 根据公式 △rGm°=-RT㏑Ka , △rGm°是否为平衡状态下吉布斯自由能的变化值？
2. 若选取不同的标准态，则µ0(T)值就不同,则△rGm°、Ka也不同，计算出来的△rGm值会改变吗?
第七章：电解质溶液
教学目的和要求：
1. 掌握离子在溶液中的导电行为。
2. 明确离子迁移数的意义及常用的测定方法。
3. 了解迁移数与摩尔电导率，离子迁移率之间的关系。
4. 弄清楚电解质的离子平均活度系数的意义及其计算方法。
5. *了解强电解质溶液理论（主要是离子氛的概念）并会使用德拜—休克尔极限公式。
主要内容：
1. 电解质溶液的导电
电导、电导率，摩尔电导率。
离子独立移动定律和离子电导。
*电导率的测定。
2. 离子的电迁移和迁移数
