新疆大学：《物理化学》课程教学大纲 Physical chemistry（48学时）.doc_大学文库

新疆大学“物理化学”课程教学大纲 Physical chemistry 课程编号：B094503B073704 课程类型：必修总学时：64（理论课48学时，实验课16学时）学分：3.5 适用对象：化工机械类、轻工类、资源环境类，生命科学类等需要学习物理化学课程的本科各专业先修课程：普通物理，高等数学，大学化学、无机化学，分析化学，有机化学理论课使用散材：沈文霞等编，物理化学简明教程，科学出版社。理论课主要参考书：天津大学物理化学教研室编，物理化学（四版），高等教育出版社。李吕辉，吴翔等编，物理化学，高等教育出版社。胡英，吕瑞东等编，物理化学（第四版，上中下）高等教有出版社。金义范，金玳等编，物理化学，高等教育出版社。实验课使用教材：物理化学实验新疆大学化学化工学院自编实验参考书：参考教材：物理化学实验复旦大学编（第二版）高等教育出版社1998年6月一、课程性质、目的和任务物理化学是化工、冶金等专业及轻工、机械等部分专业的一门必修基础课，它包括理论教学及实验教学。通过本门课程的学习，一方面加深了对先行课（无机及分析化学、有机化学）内容的理解：另一方面培养学生系统地掌握物理化学基本原理和方法，具有分析问题、解决问题的能力，对化学运动的一般规律性，能从理论上给予更深刻、更本质的说明：培养学生理论思维能力，能定量地描述和处理化学运动的规律与问题：使学生了解物理化学一般研究方法与特有研究方法，树立正确的自然观，掌握和应用科学方法论，并结合具体条件应用理论解决实际问愿的方法。通过课堂讲授，辅导课，自习，习题的讨论，演算习题，实验等各个教学环节达到本课程的教学目的。二、教学基本要求理论教学：按化学热力学、电化学、化学动力学、三大部分列出基本内容及基本要求。基本要求按深入程度分“了解”、“理解”（或“明了”）和“掌握”（或“会用”）三个层次。实践教学：通过实验加深学生对物理化学原理的认识，培养学生理论联系实际的能力。使学生学会常用的物理化学实验方法和测试技术，提高学生的实验操作技能和独立工作能力。培养学生查阅手册、处理实验数据和撰写实验报告的能力，使学生受到初步的实验研究方法的训练

1 新疆大学“物理化学”课程教学大纲 Physical chemistry 课程编号： B094503 B073704 课程类型：必修总学时：64（理论课48学时，实验课16学时）学分：3.5 适用对象：化工机械类、轻工类、资源环境类，生命科学类等需要学习物理化学课程的本科各专业先修课程：普通物理，高等数学，大学化学、无机化学，分析化学，有机化学理论课使用教材: 沈文霞等编，物理化学简明教程，科学出版社。理论课主要参考书：天津大学物理化学教研室编，物理化学（四版），高等教育出版社。李吕辉，吴翔等编，物理化学，高等教育出版社。胡英，吕瑞东等编，物理化学（第四版，上中下）高等教育出版社。金义范，金玳等编，物理化学，高等教育出版社。实验课使用教材：物理化学实验新疆大学化学化工学院自编实验参考书：参考教材：物理化学实验复旦大学编（第二版）高等教育出版社 1998年6月一、课程性质、目的和任务物理化学是化工、冶金等专业及轻工、机械等部分专业的一门必修基础课，它包括理论教学及实验教学。通过本门课程的学习，一方面加深了对先行课（无机及分析化学、有机化学）内容的理解；另一方面培养学生系统地掌握物理化学基本原理和方法，具有分析问题、解决问题的能力，对化学运动的一般规律性，能从理论上给予更深刻、更本质的说明；培养学生理论思维能力，能定量地描述和处理化学运动的规律与问题；使学生了解物理化学一般研究方法与特有研究方法，树立正确的自然观，掌握和应用科学方法论，并结合具体条件应用理论解决实际问题的方法。通过课堂讲授，辅导课，自习，习题的讨论，演算习题，实验等各个教学环节达到本课程的教学目的。二、教学基本要求理论教学：按化学热力学、电化学、化学动力学、三大部分列出基本内容及基本要求。基本要求按深入程度分“了解”、“理解”（或“明了”）和“掌握”（或“会用”）三个层次。实践教学：通过实验加深学生对物理化学原理的认识，培养学生理论联系实际的能力。使学生学会常用的物理化学实验方法和测试技术，提高学生的实验操作技能和独立工作能力。培养学生查阅手册、处理实验数据和撰写实验报告的能力，使学生受到初步的实验研究方法的训练

三、教学内容及要求第一章气体的PVT性质(4学时) 本章讲解基本内容和要求：1理想气体状态方程：2道尔顿定律及阿马格定律：3真实气体状态方程：4临界状态和对应状态原理第二章热力学第一定律(8学时)) 本章讲解基本内容可要求：体系和环境，状态，平衡状态，状态函数，过程和途径，可逆过程，功和热，热力学标准态等。理解热力学第一定律的叙述及数学表达式。明了热力学能、格、等热力学函数以及标准燃烧焓、标准生成焓以及反应进度等概念。掌握在物质的VT变化、相变化、化学变化过程中计算热、功和各种状态函数变化值的原理和方法。在将热力学一般关系式应用于特定系统的时候，会应用理想气体状态方程和物性数据（热容、相变热、蒸气压等）进行计算。第三章热力学第二定律(8学时) 通过热力学第二定律的讲解应达到的基本要求为：理解热力学第二、第三定律的叙述及数学表达式。明了熵、Helmholtz函数和Gibbsi函数等热力学函数以及标准摩尔熵和标准生成Gibbs 函数等概念。掌握在物质的VT变化、相变化、化学变化过程中状态函数的计算。掌握熵增原理和各种平衡判据。明了热力学公式的适用条件。理解热力学基本方程和xweI1关系式。了解用热力学基本方程和axwel1关系式推导重要热力学公式的演绎方法。了解从相平衡条件推导 Clapeyron和Clapeyron-一Clausius方程的方法，掌握Clapeyron和Clapeyron-一Clausius方程并能应用这些方程进行有关的计算。第四章化学反应平衡(6学时) 通过化学平衡部分的讲解应达到的基本要求为：明了标准平衡常数的定义。了解等温方程的推导。掌握用等温方程判断化学反应的方向和限度的方法。会用热力学数据计算标准平衡常数了解等压方程的推导。理解温度对标准平衡常数的影响。会用等压方程计算不同温度下的标准平衡常数。熟练几种平衡常数间的关系。了解压力和惰性气体对化学反应平衡组成的影响。第五章多组分系统热力学及相平衡(6学时) 通过多组分系统热力学及相平衡部分的讲解应达到的基本要求为：理解偏摩尔量和化学势的概念。熟悉溶液组成的各种表示方法及其相互关系。掌握Raoulti定律和Henry?定律以及它们的区别及应用。理解理想液态混合物及理想稀溶液及其通性。理解理想液态混合物及理想稀溶液中各组分化学势的表达式。了解逸度和活度的标准态和对组分活度系数的简单计算方法。理解相律的推导和意义。了解单组分系统和二组分系统典型相图的特点和应用。了解杠杆规则和用相律分析 2

2 三、教学内容及要求第一章气体的PVT性质（4学时）本章讲解基本内容和要求：1 理想气体状态方程；2 道尔顿定律及阿马格定律；3 真实气体状态方程；4 临界状态和对应状态原理第二章热力学第一定律（8学时））本章讲解基本内容可要求：体系和环境，状态，平衡状态，状态函数，过程和途径，可逆过程，功和热，热力学标准态等。理解热力学第一定律的叙述及数学表达式。明了热力学能、焓、等热力学函数以及标准燃烧焓、标准生成焓以及反应进度等概念。掌握在物质的PVT变化、相变化、化学变化过程中计算热、功和各种状态函数变化值的原理和方法。在将热力学一般关系式应用于特定系统的时候，会应用理想气体状态方程和物性数据（热容、相变热、蒸气压等）进行计算。第三章热力学第二定律（8学时）通过热力学第二定律的讲解应达到的基本要求为：理解热力学第二、第三定律的叙述及数学表达式。明了熵、Helmholtz函数和Gibbs函数等热力学函数以及标准摩尔熵和标准生成Gibbs 函数等概念。掌握在物质的PVT变化、相变化、化学变化过程中状态函数的计算。掌握熵增原理和各种平衡判据。明了热力学公式的适用条件。理解热力学基本方程和Maxwell关系式。了解用热力学基本方程和Maxwell关系式推导重要热力学公式的演绎方法。了解从相平衡条件推导 Clapeyron和Clapeyron一Clausius方程的方法，掌握Clapeyron和Clapeyron一Clausius方程并能应用这些方程进行有关的计算。第四章化学反应平衡（6学时）通过化学平衡部分的讲解应达到的基本要求为：明了标准平衡常数的定义。了解等温方程的推导。掌握用等温方程判断化学反应的方向和限度的方法。会用热力学数据计算标准平衡常数。了解等压方程的推导。理解温度对标准平衡常数的影响。会用等压方程计算不同温度下的标准平衡常数。熟练几种平衡常数间的关系。了解压力和惰性气体对化学反应平衡组成的影响。第五章多组分系统热力学及相平衡（6学时）通过多组分系统热力学及相平衡部分的讲解应达到的基本要求为：理解偏摩尔量和化学势的概念。熟悉溶液组成的各种表示方法及其相互关系。掌握Raoult定律和Henry定律以及它们的区别及应用。理解理想液态混合物及理想稀溶液及其通性。理解理想液态混合物及理想稀溶液中各组分化学势的表达式。了解逸度和活度的标准态和对组分活度系数的简单计算方法。理解相律的推导和意义。了解单组分系统和二组分系统典型相图的特点和应用。了解杠杆规则和用相律分析

相图。了解同时平衡。第六章电化学(8学时) 通过电化学部分的学习应达到的基本要求为：了解电解质溶液的导电机理。理解离子的电迁移、离子迁移数。理解表征电解质溶液导电能力的物理量（电导、电导率、摩尔电导率）及电导测定的一些应用。理解离子强度及Debye-一uckel极限公式并会使用。了解可逆电池和可逆电极，熟悉标淮电极电势表的应用，对于所给的电池能熟练正确地写出电极反应和电池反应。掌握可逆电池的设计。理解原电池电动势与热力学函数的关系。掌握erst方程及其计算。掌握各种类型电极的特征和电动势测定的主要应用。理解产生电极极化的原因和超电势的概念。第七章化学动力学(8学时) 通过化学动力学的学习应达到的基本要求为：明了化学反应速率、反应速率常数及反应级数的概念。掌握通过实验建立速率方程的方法。理解基元反应及反应分子数的概念。掌握零级、一级和二级反应的速率方程及其应用：理解对行反应、连串反应和平行反应的动力学特征。掌握由反应机理建立速率方程的近似方法（稳定态近似法、平衡态近似法、选取控制步骤法)。了解链反应机理的特点及支链反应与爆炸的关系。了解多相反应的步骤。掌捏Arrhennius方程及其应用。明了活化能及指前因子的定义和物理意义。四、教学重点与难点物理化学课程的教学重点与难点：第一章、气体 ★重点：理想气体模型：临界状态 ◆难点：实际气体PVT行为对理想气体行为的偏差及范德华方程中修正项的物理意义第二章、热力学第一定律 ★重点：体系热力学性质、过程的特点：状态函数与全微分、常用偏微分关系式；各类过程的热与功计算：内能与焓的性质：△U与QV、△H与QP的关系：可逆过程与最大体积功：焦耳一汤姆逊效应反应进度与反应热效应：利用生成热、燃烧热等计算反应热效应， ◆难点：状态函数与全微分、偏微分关系式：△U与W、△与QP的关系：可逆过程概念：理想气体绝热可逆、绝热不可逆过程计算：焦耳一汤姆逊效应：反应进度与反应热效应。第三章、热力学第二定律 ★重点：自发过程的共同特征：热力学第二定律表述：卡诺原理与克劳修斯原理：熵函数引出、定义、热温商与熵变：热力学第二定律数学表达式、过程方向与限度判据：熵增加原理、熵的微观本质：热力学第三定律与反应熵变计算：吉布斯自由能与亥姆霍兹功函

3 相图。了解同时平衡。第六章电化学（8学时）通过电化学部分的学习应达到的基本要求为：了解电解质溶液的导电机理。理解离子的电迁移、离子迁移数。理解表征电解质溶液导电能力的物理量（电导、电导率、摩尔电导率）及电导测定的一些应用。理解离子强度及Debye一Huckel极限公式并会使用。了解可逆电池和可逆电极，熟悉标准电极电势表的应用，对于所给的电池能熟练正确地写出电极反应和电池反应。掌握可逆电池的设计。理解原电池电动势与热力学函数的关系。掌握Nernst方程及其计算。掌握各种类型电极的特征和电动势测定的主要应用。理解产生电极极化的原因和超电势的概念。第七章化学动力学（8学时）通过化学动力学的学习应达到的基本要求为：明了化学反应速率、反应速率常数及反应级数的概念。掌握通过实验建立速率方程的方法。理解基元反应及反应分子数的概念。掌握零级、一级和二级反应的速率方程及其应用；理解对行反应、连串反应和平行反应的动力学特征。掌握由反应机理建立速率方程的近似方法（稳定态近似法、平衡态近似法、选取控制步骤法）。了解链反应机理的特点及支链反应与爆炸的关系。了解多相反应的步骤。掌握Arrhennius方程及其应用。明了活化能及指前因子的定义和物理意义。四、教学重点与难点物理化学课程的教学重点与难点：第一章、气体 ★重点：理想气体模型；临界状态 ◆难点：实际气体PVT行为对理想气体行为的偏差及范德华方程中修正项的物理意义第二章、热力学第一定律 ★重点：体系热力学性质、过程的特点；状态函数与全微分、常用偏微分关系式；各类过程的热与功计算；内能与焓的性质；ΔU与QV、ΔH与QP的关系；可逆过程与最大体积功；焦耳－汤姆逊效应反应进度与反应热效应；利用生成热、燃烧热等计算反应热效应。 ◆难点：状态函数与全微分、偏微分关系式；ΔU与QV、ΔH与QP的关系；可逆过程概念；理想气体绝热可逆、绝热不可逆过程计算；焦耳－汤姆逊效应；反应进度与反应热效应。第三章、热力学第二定律 ★重点：自发过程的共同特征；热力学第二定律表述；卡诺原理与克劳修斯原理；熵函数引出、定义、热温商与熵变；热力学第二定律数学表达式、过程方向与限度判据；熵增加原理、熵的微观本质；热力学第三定律与反应熵变计算；吉布斯自由能与亥姆霍兹功函

引出及其应用：封闭体系简单状态变化、相变化、化学反应过程△S、△A、△G的计算与判据：热力学基本方程与热力学函数之间的基木关系式，吉布斯一亥姆霍兹(G 一)公式：偏摩尔量与化学势定义：化学势判据。 ◆难点：箱函数引出意义：可逆过程设计与△S计算：吉布斯自由能的概念与应用：热力学函数关系式及其证明：偏摩尔量与标准态。第四章、化学平衡 ★重点：化学平衡等温式与标准平衡常数：理想气体各类平衡常数的关系及计算：复相反应平衡常数及计算、分解压力与平衡常数关系：外界因素对平衡常数影响及定量计算。 ◆难点：对△G,=一RTLK的理解：为什么会存在化学平衡：范特霍夫等压方程式使用条件及计算：化学平衡与其他章节内容的综合运用与计算。第五章、多组分系统热力学与相平衡 ★重点：拉乌尔定律、亨利定律的意义及计算：理想液态混合物、理想稀溶液的定义及特性：吉布斯一杜亥姆公式：稀溶液依数性、分配定律与萃取：相、组分、自由度概念及相律：克拉贝龙方程与克拉贝龙一克劳修斯方程应用：单组分体系P一T相图分析与应用 ◆难点：偏摩尔量与偏摩尔体积：理想稀溶液、非理想溶液中各组分化学势表达式及其标准态选择：稀溶液依数性：独立组分数确定与相律计算：物系点与相点的关系第六章、电化学：电解质溶液： ★重点：电导、电导率、摩尔电导率的意义及其与浓度的关系：柯尔劳施方程与离子独立移动定律：电导测量应用与计算：离子迁移数测量与计算 ◆难点：电导率、摩尔电导率、迁移数等的关系：离子迁移数的测量（希托夫法、界面移动法）. 原电池： ★重点：可逆电池条件：电极反应与电池反应、电池电动势测量：电池电动势与电池反应热力学计算：标准电极电位与能斯特方程：电池电动势测量的应用。 ◆难点：电池电动势与电极电势符号：由化学反应设计可逆电池：电极一溶液界面电势差与标准电极电势：液体接界电势及消除：电池电动势测量的应用：电池热力学与化学热力学的综合与计算。极化作用： ★重点：分解电压：极化现象与不同电极的极化曲线形状：电化学极化。￥

4 引出及其应用；封闭体系简单状态变化、相变化、化学反应过程ΔS、ΔA、ΔG的计算与判据；热力学基本方程与热力学函数之间的基本关系式，吉布斯－亥姆霍兹（G －H）公式；偏摩尔量与化学势定义；化学势判据。 ◆难点：熵函数引出意义；可逆过程设计与ΔS计算；吉布斯自由能的概念与应用；热力学函数关系式及其证明；偏摩尔量与标准态。第四章、化学平衡 ★重点：化学平衡等温式与标准平衡常数；理想气体各类平衡常数的关系及计算；复相反应平衡常数及计算、分解压力与平衡常数关系；外界因素对平衡常数影响及定量计算。 ◆难点：对ΔG m =－RTLnK 的理解；为什么会存在化学平衡；范特霍夫等压方程式使用条件及计算；化学平衡与其他章节内容的综合运用与计算。第五章、多组分系统热力学与相平衡 ★重点：拉乌尔定律、亨利定律的意义及计算；理想液态混合物、理想稀溶液的定义及特性；吉布斯－杜亥姆公式；稀溶液依数性、分配定律与萃取；相、组分、自由度概念及相律；克拉贝龙方程与克拉贝龙－克劳修斯方程应用；单组分体系P－T相图分析与应用 ◆难点：偏摩尔量与偏摩尔体积；理想稀溶液、非理想溶液中各组分化学势表达式及其标准态选择；稀溶液依数性；独立组分数确定与相律计算；物系点与相点的关系第六章、电化学：电解质溶液： ★重点：电导、电导率、摩尔电导率的意义及其与浓度的关系；柯尔劳施方程与离子独立移动定律；电导测量应用与计算；离子迁移数测量与计算. ◆难点：电导率、摩尔电导率、迁移数等的关系；离子迁移数的测量（希托夫法、界面移动法）. 原电池： ★重点：可逆电池条件；电极反应与电池反应、电池电动势测量；电池电动势与电池反应热力学计算；标准电极电位与能斯特方程；电池电动势测量的应用。 ◆难点：电池电动势与电极电势符号；由化学反应设计可逆电池；电极－溶液界面电势差与标准电极电势；液体接界电势及消除；电池电动势测量的应用；电池热力学与化学热力学的综合与计算。极化作用： ★重点：分解电压；极化现象与不同电极的极化曲线形状；电化学极化