华东理工大学物理化学考试大纲

工科专业《物理化学》教学大纲 课程编号：D1013156 英文译名：Physical Chemistry 课程性质：核心课程 适用专业、年级：化工、材料、生工、环境等专业，2年级下学期、3年级上学期 开课系及教研室：化学系物理化学教研室 学分数：6-8学分 总学时数：90-128学时 理论课学时：90-128学时 要求先修课程：高等数学、大学物理、现代基础化学 教材：《物理化学》（第四版），胡英主编，高等教育出版社，1999年 参考书： 1. 教材中所列参考书 2.《物理化学教学指南》,吕瑞东等编，华东理工大学出版社，1999年

一、本课程的地位、作用和任务 物理化学是化学科学中的一个学科，是整个化学科学和化学工艺学的理论基础。它运用数学、物理学等基础科学的理论和实验方法，研究化学变化包括相变化和 pVT 变化中的平衡规律和速率规律，以及这些规律与物质微观结构的关系。为后继专业课程如化工原理、分离工程、反应工程、化学工艺学等提供更直接的理论基础，起着承上启下的枢纽作用。

学习物理化学的目的有两个：一是掌握物理化学的基本知识，加强对自然现象本质的认识，并为与化学有关的技术科学的发展提供基础；二是学习物理化学的科学思维方法，培养获得知识及用所学知识解决实际问题的能力。

二、教学基本要求 第1章 物质的pVT关系和热性质（8学时）：1.理解pVT关系和热性质是物质的两类基本的宏观平衡性质。它们是分子的热运动和分子间的相互作用在宏观上的反映。2.掌握系统、环境、状态、平衡态、状态函数、强度性质、广延性质等基本概念，以及反映物质pVT关系的状态方程。3.对于pVT关系的实验规律：要求掌握流体的pVT状态图、pV图和压缩因子图的特点，气液相变和气液临界现象的特征，以及饱和蒸气压、沸点和临界参数的物理意义。要求理解包括气液固三相的pVT状态图，掌握pT相图的特点以及三相点的意义，理解稳定平衡和亚稳平衡的区别和联系。4.对于pVT关系的半经验方法：先复习范德华方程。进而理解它对气液相变的应用。了解什么是双节线，什么是旋节线。理解普遍化范德华方程。掌握pVT关系的普遍化计算方法。理解对应状态原理。5.复习热力学第一定律。掌握功、热、热力学能、焓等的定义和相互关系，理解QUV=∆、QHp=∆的适用条件和应用，及热力学

标准状态的概念和意义。6.复习各类热性质。掌握标准摩尔定容热容、标准摩尔定压热容、标准摩尔相变焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓和标准熵的定义和应用。7.了解热性质的实验测定原理和方法以及一些半经验方法，主要是基团加和法。8.知道研究pVT关系和热性质的理论方法，要涉及统计力学和量子力学内容。

第2章 热力学定律和热力学基本方程（10学时）：1.理解热力学第二定律的建立过程。理解由热力学第二定律演绎得出的三个结论，即热力学温标、存在一个状态函数熵、以及熵增原理。理解引入亥姆霍兹函数和吉布斯函数的意义。2.掌握在克劳修斯不等式基础上得出的可逆性判据或不可逆程度的度量。3.掌握热力学基本方程，理解由此得出的各种偏导数关系式。理解热力学基本方程是化学热力学理论框架的中心。4.理解在解决实际问题时，既需要热力学理论所提供的普遍规律，也需要物质的特性，即pVT关系和热性质。5.掌握理想气体pVT变化中热力学函数变化的计算。了解非理想气体包括液体和固体pVT变化中热力学函数变化的计算。6.掌握可逆相变化和不可逆相变化中热力学函数变化的计算。7.理解热力学第三定律的建立过程，理解标准熵的含义。了解得到标准熵的方法。8.掌握化学变化中热力学函数变化的计算。9.理解可逆性判据与平衡判据的联系，并用它们判断过程的方向和限度。10.掌握克拉佩龙–克劳修斯方程的推导和应用。11.了解能量有效利用的概念。了解能量衡算原理，以及从可逆性判据引伸得出的有效能概念。

第3章 多组分系统的热力学，逸度和活度（6学时）：理解偏摩尔量的定义与物理意义，理解集合公式和吉布斯–杜亥姆方程，了解偏摩尔量的实验测定。2.理解化学势的定义，掌握组成可变的均相多组分系统和多相多组分系统的热力学基本方程，理解它们是多组分系统热力学的中心。3.理解用化学势表达的适用于相变化和化学变化的平衡判据，掌握热平衡条件、力平衡条件、相平衡条件和化学平衡条件。4.理解相律的推导，掌握相律的内容及其应用。5.理解逸度和逸度参考状态的概念，能用逸度表示混合物中组分的化学势。了解逸度因子的求法。6. 理解理想混合物和理想稀溶液的概念，掌握拉乌尔定律、亨利定律及其应用。7.理解活度的概念，掌握选取活度参考状态的惯例Ⅰ和惯例Ⅱ，能用活度表示液态(固态)混合物中组分以及溶液中溶剂和溶质的化学势，能用混合物或溶液的蒸气压数据求组分的活度因子。8.了解选择活度参考状态的惯例Ⅲ和惯例Ⅳ。9.知道混合性质和超额函数的概念。

第4章 相平衡（8学时）：1.对两组分系统的气液平衡相图，要求掌握恒温相图和恒压相图中点、线、面的物理意义，会使用杠杆规则计算平衡时各相的量，理解精馏的原理。初步了解两组分系统的高压气液平衡相图。2.对两组分系统的液液气平衡相图，要求掌握恒压相图中点、线、面的物理意义，会使用相律和杠杆规则，理解液相部分互溶系统的精馏。3.对两组分系统的液固平衡相图，了解用热分析法和溶解度法制作相图的方法，掌握几种典型液固相图的点、线、面的物理意义，会使用相律和杠杆规则，了解液固平衡相图的一些实际应用。4.对于三组分系统的相图，会用正三角形的组成表示法，了解三组分系统液液平衡相图或三组分系统液固平衡相图的特点，知道投影图的概念。了解萃取和结晶分离的依据和原理，了解分配定律。5.掌握相平衡计算的原理，了解各类型相平衡计算的内容和方法。6.了解稀溶液依数性的热力学原理以及一些重要应用。7.知道一些高级相变的常识。

第5章 化学平衡（4学时）：1.了解标准平衡常数的定义和特性。了解以逸度、分压、浓度、活度、摩尔分数表示的平衡常数的形式和特性，及与标准平衡常数的关系。2.了解化学反应等温方程的推导，掌握用等温方程判断化学反应方向与限度的方法。3.了解同时平衡和反应耦合的概念。4.了解范特荷甫方程的推导，理解温度对标准平衡常数的影响规律，掌握使用范特荷甫方程计算不同温度下标准平衡常数的方法。5.熟练掌握用热性质数据计算标准平衡常数的方法。

第6章 传递现象（4学时）：1.理解浓度梯度、温度梯度和流速梯度是物质传递、热量传递和动量传递的推动力。理解费克定律、富里叶定律、牛顿定律和扩散系数、热导率、粘度的物理意义。2.掌握费克定律对恒稳态传质过程的应用和计算。3.理解费克定律对非恒稳态传质过程的应用和公式推导。理解费克第二定律。4.了解布朗运动的原因和规律，了解爱因斯坦-斯莫鲁霍夫斯基方程和斯托克斯-爱因斯坦方程。5.了解热扩散现象和达福尔效应。6.理解不可逆程度与熵产生率的关系。理解离散系统的熵产生率方程，了解连续系统的熵产生率方程。7.了解联系广义通量与广义推动力的线性唯象关系，了解昂色格倒易关系及其意义。8.初步了解不可逆过程热力学对传递现象的应用。9.了解扩散系数的实验测定方法。10.知道一些有关传递性质的理论和半经验方法。

第7章 化学动力学（10学时）：1.理解基元反应、复合反应，以及它们之间的关系。2.掌握化学反应速率的各种定义以及相互间的关系。3.理解反应分子数、级数、速率常数和速率系数的概念和含义。4.掌握零级、一级、二级、n 级反应速率方程的特点以及它们的积分形式，了解它们的应用。5.掌握一级对峙反应、一级连串反应和一级平行反应的基本特点以及它们的积分形式，了解它们的应用。6.掌握不同形式的阿仑尼乌斯方程及其应用，理解阿仑尼乌斯活化能和指前因子的含义。7.掌握利用实验数据获得动力学特征参数的积分法和微分法。8.了解快速反应的实验方法。9.掌握由反应机理求速率方程的近似方法——平衡态处理法和恒稳态处理法。10.了解基元反应的三个速率理论即碰撞理论、过渡状态理论和分子动态学的概要。11.了解求动力学特性参数的半经验方法。

第8章 各类反应的动力学（4学时）：1.理解溶液中反应速率方程的特点，区别扩散控制与反应控制。了解溶剂与溶质的相互作用和扩散对溶液中反应的影响。2.理解分子聚合反应和自由基聚合反应速率方程的特点，了解链反应机理的基本特点。3.了解支链反应机理与燃烧和爆炸的原因，了解爆炸极限的概念。4.理解酸碱催化反应速率方程的特点，知道一些络合催化反应的概念。5.了解酶催化反应的特点。6.理解光化学反应的基本定律以及速率方程的特点。7.了解连续管式反应器和连续釜式反应器中反应的特点。8.了解产生化学振荡的条件以及化学振荡与反应稳定性的关系。知道化学中有关混沌现象的一些知识。

第9章 量子力学基础（8学时）：1.理解构成量子力学基础的几个重要实验的含义，理解经典理论的局限性。2.理解微观粒子运动的基本特征，理解波粒二象性、波粒二象性的统计性、以及测不准原理。3.理解量子力学的基本假定。知道描述微观粒子系统的状态、可测量的力学量与状态的关系、微观粒子系统运动方程的特点。4.掌握薛定谔方程。了解根据边界条件和归一化条件求解薛定谔方程的原理，了解波函数和能级的物理意义。5.掌握薛定谔方程对势箱中粒子平动的求解。理解平动波函数、平动能级和平动量子数的意义。6.了解薛定谔方程对线型刚性转子转动和对谐振子振动的求解。理解转动和振动波函数、转动和振动能级以及转动和振动量子数的意义。7.了解薛定谔方程对氢原子和类氢离子中电子运动的求解。理解电子波函数、原子轨道以及主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数的意义。8.初步了解多电子原子薛定谔方程求解的自洽场方法，了解保里原理的意义。知道一些有关光谱项和多电子原子量子数的知识。