物理化学课程教案

酶在植物进行光合作用中的作用

光合作用（Photosynthesis），即光能合成作用，是指含有叶绿体绿色植物、动物和某些细菌，在可见光的照射下，经过光反应和碳反应（旧称暗反应），利用光合色素，将二氧化碳（或硫化氢）和水转化为有机物，并释放出氧气（或氢气）的生化过程。同时也有将光能转变为有机物中化学能的能量转化过程。

酶、光照、叶绿体

12H2O + 6CO2C6H12O6（葡萄糖） + 6O2+ 6H2O

在图中，我们可以看到，在多步反应中均出现了各种酶，起到了催化剂的作用。在化学反应中，加入少量物质就能明显加速反应，而物质本身在反应前后无数量上和化学性质的改变，则该物质成为催化剂。酶是具有催化作用的非生命的蛋白质，具有催化效率高、选择性好、反应条件温和等优点。

S（底物）+ E（酶）⇄ES（中间络合物）→E+P（产物）

从式中可以看出，反应物和产物中均有酶，即酶在反应前后没有变化。

ATP转化为ADP时需要水解酶，ATP分子中远离腺苷(A)的高能磷酸键水解,磷酸基团(P)离开,形成游离的磷酸(Pi),同时,储存于其中的能量释放出来,为接下来的暗反应阶段提供能量。暗反应起到了固定二氧化碳的作用，固碳作用实质上是一系列的酶促反应。循环可分为三个阶段：羧化、还原和二磷酸核酮糖的再生。大部分植物会将吸收到的一分子二氧化碳通过一种叫二磷酸核酮糖羧化酶的作用整合到一个五碳糖分子1，5-二磷酸核酮糖的第二位碳原子上。但这种六碳化合物极不稳定，会立刻分解为两分子的三碳化合物3-磷酸甘油酸。后者被在光反应中生成的NADPH+H还原，此过程需要消耗ATP。产物是3-磷酸丙糖。后来经过一系列复杂的生化反应，一个碳原子将会被用于合成葡萄糖而离开循环。剩下的五个碳原子经一些列变化，最后在生成一个1，5-二磷酸核酮糖，循环重新开始。循环运行六次，生成一分子的葡萄糖。

在整个光合作用中，酶一直贯穿整个过程，可见酶在植物光合作用中不可替代的作用。

1 《物理化学A》教案 Physical chemistry 教案说明： 1．本教案内容参照傅献彩主编《物理化学》（高教第五版，2005）确定。 2．本教案适用于应化和化工本科各专业。 3．根据本学科发展的前沿和专业方向，介绍本学科的最新成就和发展动态。 4．除绪论外，每一部分结束后进行归纳总结，并安排2学时习题课。 5．本课程授课采用板书与多媒体课件相结合的方式进行。 2第0章 绪 论（1学时） 教学目的与要求： 了解物理化学课程的内容、任务、研究方法、特点和学习方法。 本章主要内容： 0.1 物理化学的建立与发展 0.2 物理化学课程的内容与任务 0.3 理化学课程的研究方法 0.4 理化学课程的特点和学习方法 本章重点： 1. 物理化学课程的内容与任务 2. 理化学课程的研究方法 3. 理化学课程的特点和学习方法 本章难点： 1. 物理化学课程的内容与任务 2. 理化学课程的研究方法 第1章 气 体（7学时） 教学目的与要求： 1. 了解气体分子动理论、及其有关计算； 2. 掌握对比状态和对比状态定律。 本章主要内容： 1.1气体分子动理论 1.2 实际气体 1.3 压缩因子图 本章重点： 1. 气体分子动理论的基本公式。 2. 实际气体的行为。 3. 对比状态和对比状态定律。 本章难点： 1．对比状态和对比状态定律； 2. 压缩因子图的应用。 第2章 热力学第一定律（12学时） 教学目的与要求： 1. 理解并掌握状态与状态函数、热力学平衡态、热力学能、热与功、热容、焓、可逆过程等热力学基本概念。 2. 熟练掌握热力学第一定律的叙述及数学表达式；体积功和过程热的计算；热力学第一定律对理想气体及相变过程的应用。 33. 熟练掌握标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓，Hess定律。 4. 了解用基希霍夫定律处理问题的方法。 本章主要内容： 2.1 热力学总论及热力学基本概念 2.2 热力学第一定律 2.3 等容过程热、等压过程热与焓 2.4 可逆过程和最大功 2.5 热容 2.6 热力学第一定律对理想气体及相变过程的应用 2.7 热力学第一定律对实际气体的应用 2.8 热化学 2.9 绝热反应 本章重点： 1．理解状态函数、可逆过程、焓、标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓五个基本概念； 2．热力学第一定律对理想气体及相变过程的应用。 3. 反应热的计算方法 本章难点： 1．对状态函数、焓和热力学可逆过程的理解； 2．热力学第一定律对不可逆相变过程的应用 第3章 热力学第二定律（14学时） 教学目的与要求： 1. 了解热力学第二定律的语言表述方法。 2. 理解并掌握熵函数、吉布斯函数和亥姆霍兹函数及其判据。 3. 掌握热力学第二定律的数学表达式、克劳修斯不等式、熵增原理、热力学第三定律和克拉佩龙－克劳修斯方程。 4. 掌握熵变的计算方法。 5. 了解熵的统计意义。 6. 掌握各种热力学关系式，。 本章主要内容： 3.1 自发过程的共同特征 3.2 热力学第二定律 3.3 克劳休斯不等式与熵增加原理 3.4 熵函数与熵变的计算 3.5 热力学第三定律与化学反应熵变的计算 3.6 亥姆霍兹函数及吉布斯函数 3.7 热力学函数之间的关系 3.8 吉布斯函数变的计算 4本章重点： 1．理解熵函数、吉布斯函数和亥姆霍兹函数及其判据。 2．掌握熵变、吉布斯函数变和亥姆霍兹函数变的计算方法。 3. 判断各类过程的方向和限度。 4. 掌握热力学函数之间的关系 本章难点： 1．对熵函数、吉布斯函数和亥姆霍兹函数及其判据的理解。 2．不可逆相变过程的熵变、吉布斯函数变和亥姆霍兹函数变的计算方法。 3. 熟悉热力学函数之间的关系 第4章 多组分系统热力学及其在溶液中的应用（6学时） 教学目的与要求： 1. 掌握拉乌尔定律和亨利定律。 2. 掌握偏摩尔量和化学势的定义及表达式。 3. 掌握理想溶液的通性和稀溶液的依数性。 4. 掌握活度及活度系数。 5. 了解处理实际溶液问题的方法。 本章主要内容： 4.1 偏摩尔量和化学势 4.2 稀溶液中的两个经验定律 4.3 气体混合物中任一组分的化学势 4.4 理想液体混合物的性质及各组分的化学势 4.5 理想稀溶液的性质及各组分的化学势 4.6 实际溶液、活度及活度系数 4.5 溶液的扩散 本章重点： 1．掌握拉乌尔定律和亨利定律异同点。 2．掌握理想溶液的通性和稀溶液的依数性。 3. 掌握活度及活度系数。 本章难点： 1．对偏摩尔量和化学势的理解。 2．理想溶液的通性和稀溶液的依数性的推导方法。 3. 活度及活度系数的应用。 第5章 相平衡（8学时） 教学目的与要求： 1.了解相律的推导方法并掌握相律的数学表达式。 2.掌握单组分系统相图的分析方法。 53.掌握二组分凝聚系统相图的分析方法及应用。 本章主要内容： 5.1 相律 5.2 单组分系统相图 5.3 二组分凝聚系统相图 5.4二组分凝聚系统复杂相图的分析 本章重点： 1．掌握相律的数学表达式。 2. 掌握单组分系统相图的分析方法。 3. 掌握二组分凝聚系统相图的分析方法。 本章难点： 1．相律的应用 2．二组分凝聚系统复杂相图的分析方法。 第6章 化学平衡（6学时） 教学目的与要求： 1. 掌握标准平衡常数和实验平衡常数的定义与区别。 2. 掌握等温方程、标准平衡常数及有关的计算方法。 3. 掌握各种因素对平衡的影响。 4. 了解化学平衡的应用及平衡组成的计算方法。 本章主要内容： 6.1 化学反应的平衡条件 6.2 化学反应的平衡常数和等温方程 6.3 标准平衡常数与温度的关系 6.4复相化学平衡 6.5 影响平衡的其它因素 6.6 同时化学平衡 本章重点： 1．掌握标准平衡常数和实验平衡常数的定义与区别。 2. 掌握等温方程、标准平衡常数及有关的计算方法。 3. 掌握各种因素对平衡的影响。 本章难点： 1．标准平衡常数和实验平衡常数的关系 2．标准平衡常数的计算方法 3. 同时平衡组成的计算 第7章 统计热力学基础（8学时） 教学目的与要求： 61. 了解统计热力学的研究方法及其基本假定。 2. 了解玻兹曼统计方法。 3. 掌握最概然分布的计算公式。 4. 掌握配分函数的定义、配分函数的分离、配分函数与热力学函数之间的关系。 本章主要内容： 7.1 统计热力学的研究方法及其基本假定 7.2 玻兹曼统计 7.3 配分函数 7.5 各配分函数的求法及其对热力学函数的贡献 本章重点： 1. 玻兹曼统计方法 2. 最概然分布的计算公式 3. 配分函数的定义、配分函数的分离、配分函数与热力学函数之间的关系 本章难点： 1．玻兹曼统计和最概然分布 2. 配分函数对各热力学函数之间的贡献 第8章 电解质溶液（4学时） 教学目的与要求： 1. 掌握电化学中的基本概念和Faraday定律。 2. 了解强电解质溶液理论。 3. 掌握电解质的离子平均活度和平均活度系数的计算方法。 本章主要内容： 8.1 电化学中的基本概念和Faraday定律 8.2 离子的电迁移 8.3 电解质的离子平均活度和平均活度系数 8.4 强电解质溶液理论 本章重点： 1. 电化学中的基本概念和Faraday定律 2. 电解质的离子平均活度和平均活度系数 3. 强电解质溶液理论 本章难点： 1. 离子的电迁移 2. 强电解质溶液理论 第9章 可逆电池的电动势及其应用（6学时） 教学目的与要求： 1. 掌握可逆电极及其电极反应、可逆电池及其电池反应的表示方法。 72. 掌握可逆电池的热力学原理。 3. 了解电动势产生的机理 4. 掌握电极电势和电动势的Nernst方程。 5. 掌握电池电动势的测定及应用。 本章主要内容： 9.1 可逆电极和可逆电池 9.2 可逆电池热力学 9.3 电动势产生的机理 9.4 电极电势和电动势的Nernst方程 9.5 电池电动势测定的应用 本章重点： 1. 可逆电池热力学 2. 电池电动势测定的应用 本章难点： 1. 电池电动势测定的应用 第10章 电解与极化（4学时） 教学目的与要求： 1. 理解分解电压和极化作用。 2. 掌握电解时电极反应的基本规律。 3. 了解金属的电化学腐蚀及腐蚀与防护的方法。 本章主要内容： 10.1 分解电压 10.2 极化作用 10.3 电解时电极上的竞争反应 10.4 金属的电化学腐蚀及腐蚀与防护的方法 本章重点： 1. 极化作用 2. 电解时电极上的竞争反应 本章难点： 1. 分解电压和极化作用 2. 电解时电极上的竞争反应 第11章 化学动力学基础（8学时） 教学目的与要求： 1.了解化学反应速率的定义及测定。 2. 掌握化学反应速率方程的确定方法。 3. 掌握简单级数反应的速率方程及其动力学特点。 84. 掌握典型复杂反应的动力学特点及复合反应速率方程的近似处理方法。 5. 掌握温度对反应速率的影响。 6. 了解催化作用的通性。 本章主要内容： 11.1 化学反应速率的表示法 11.2 化学反应的速率方程 11.3 具有简单级数的反应 11.4 典型复杂反应 11.5 温度对反应速率的影响 11.6 复合反应速率方程的近似处理方法 11.7催化反应动力学 本章重点： 1. 简单级数反应的速率方程及其动力学特点 2. 化学反应速率方程的确定方法 3. 典型复杂反应的动力学特点及复合反应速率方程的近似处理方法 4. 温度对反应速率的影响 本章难点： 1. 化学反应速率方程的确定方法 2. 复合反应速率方程的近似处理方法 第12章 表面物理化学（6学时） 教学目的与要求： 1. 掌握表面张力的定义及其影响因素。 2. 掌握弯曲液面的附加压力和蒸气压。 3. 了解溶液表面的吸附。 4. 掌握润湿与铺展现象。 5. 了解表面活性剂及其作用。 6. 掌握固体表面的吸附理论及吸附现象的本质。 本章主要内容： 12.1 表面张力及表面Gibbs自由能 12.2 弯曲液面的附加压力和蒸气压 12.3 溶液表面的吸附 12.4 液-液界面的性质 12.5润湿现象 12.6表面活性剂 12.7固体表面的吸附 本章重点： 1. 对表面张力的理解 92. 弯曲液面的附加压力和蒸气压 3. 润湿现象 4. 固体表面的吸附理论及吸附现象的本质 本章难点： 1. 弯曲液面的附加压力和蒸气压 2. 固体表面的吸附理论 第13章 胶体分散系统和大分子溶液（6学时） 教学目的与要求： 1. 了解胶体的分类、胶体的通性、胶体的制备和净化。 2. 掌握胶体的动力性质、光学性质和电学性质等通性。 3. 掌握胶体的稳定性和聚沉作用。 4. 了解乳状液和凝胶的分类及其作用 本章主要内容： 13.1胶体的分类和胶体的通性 13.2胶体的制备和净化 13.3 溶胶的动力性质 13.4 溶胶的光学性质 13.5 溶胶的电学性质 13.6 稳定性和聚沉作用 13.7 乳状液 13.8 凝胶 本章重点： 1. 胶体的动力性质、光学性质和电学性质等通性 2. 胶体的稳定性和聚沉作用 本章难点： 1. 胶体的通性 2. 胶体的稳定性 课程习题课（讨论课）的要求 本课程习题的基本要求是：巩固课堂讲授的理论知识和基本概念。掌握公式的使用条件，掌握物理化学解决问题的方法。锻炼独立思考和分析问题的能力。习题课仍是大课，习题课的课时约占授课时间的四分之一到五分之一，具体情况视习题难易程度而定。 课程教材及主要参考书 《物理化学》（第五版）傅献彩等 高等教育出版社 2005 《物理化学》（第四版）天津大学 高等教育出版社 2003 《物理化学》（第五版）胡 英等 高等教育出版社 2007

《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。通过实际案例分析，帮助学生深入理解溶液中离子平衡的重要性。

物理化学教案简明教程第五版

一、清晰教学目标

物理化学这门课对于学生来说，既充满挑战又非常重要。咱这门课的教学目标主要有以下几个方面。

首先呢，让学生掌握物理化学的基本概念和原理。这可不是一句空话哈！比如说像热力学第一定律、热力学第二定律、化学平衡这些重要的概念，学生得清楚它们是啥意思，能在不同的情境下准确地运用这些概念来分析问题。咱得让学生明白，能量是不能凭空产生也不能凭空消失的，这就是热力学第一定律的核心嘛。还有热力学第二定律告诉我们啥呢？就是能量的转化是有方向的，不是随便咋转都行。这些概念都是物理化学的基础，学生要是不掌握好，后面的学习可就难喽。

其次呢，要培养学生的计算能力。物理化学里面有很多公式和计算，像焓变、熵变、吉布斯自由能这些的计算，学生得会算。咱不能光让他们知道概念，还得会用公式去算实际的问题。比如说给一个化学反应，让学生算这个反应的焓变是多少，能不能自发进行。这就需要学生熟练掌握那些公式，会用正确的方法去计算。

再一个呢，就是要提高学生的实验技能。物理化学有很多实验，学生得通过做实验来加深对理论知识的理解。比如说做个燃烧热的测定实验，学生就能更直观地理解热力学第一定律。做实验的时候，学生得学会正确使用实验仪器，准确记录数据，分析实验结果。咱得让学生知道，实验可不是瞎做的，得有目的、有方法。

最后呢，要培养学生的科学思维和创新能力。物理化学是一门很有深度的学科，学生在学习的过程中，要学会用科学的方法去思考问题，分析问题，解决问题。咱不能让学生死记硬背那些知识，得让他们学会思考，学会创新。比如说给一个实际的问题，让学生用物理化学的知识去分析，提出解决问题的方法。这就需要学生有科学思维和创新能力，能把学到的知识灵活运用。

二、明确教学重点与难点

咱这门课的教学重点和难点还是挺多的，下面咱就来好好说一说。

教学重点：

一是热力学的基本概念和定律。这可是物理化学的核心内容啊！热力学第一定律和第二定律是重中之重。学生得明白能量的守恒和转化，以及熵增原理这些基本的概念和定律。这部分内容不仅是理论基础，也是后面很多计算和分析的依据。咱在教学的时候，要多举例子，让学生通过实际的例子来理解这些概念和定律。