物理化学教学大纲

第第页物理化学教学大纲物理化学教学大纲

〔PhysicalChemistry〕

课程编号：总学时数：96(48/48)学分数：3/3开课单位：化学化工学院

课程的性质与任务

物理化学是四年制环境科学本科专业必修的一门学科基础必修课程。其目的是要求同学系统地掌控物理化学的基本原理和方法，得到一般科学方法的训练和规律思维技能的培育，初步具有分析和解决一些实际问题的技能。本课程的任务是学习化学热力学、化学动力学、电化学、统计热力学、界面现象和胶体化学等方面的基本知识、原理和方法。通过课堂讲授、自学、争论、习题课、考试等教学环节达到学习本课程的目的。

教学中执行教学大纲时，应依据本专业人才培育方案，结合所选教材以及同学的实际状况，拟定符合教学大纲的教学进度；大纲中规定的课时安排仅供参考，内容次序也可适当变动；教学大纲的基本内容需要仔细执行，但在深度、广度上可依据同学的实际状况作恰当的处理；教学内容上要重点突出，留意联系生产、生活实际，介绍本学科的最新讨论成果；习题和习题课中选取的内容应既全面又有重点，重点放在对基本概念和基本理论的理解上；需要演算足够数量的习题，完成规定的作业，进行肯定的综合练习。本课程为考试科目，建议采纳闭卷笔试的方式进行考核。

大纲内容与基本要求

绪论

第一节物理化学的建立与进展第二节物理化学的目的和内容第三节物理化学的讨论方法第四节物理化学课程的学习方法第五节物理量的表示及运算教学要求：

明确物理化学的目的和内容，了解物理化学课程的学习方法和物理量表示及运算。

第一章气体的PVT关系

第一节抱负气体状态方程第二节抱负气体混合物

第三节真实气体的液化及临界参数

1.液体的饱和蒸气压2.临界参数

3.真实气体的P－Vm图及气体的液化第四节真实气体状态方程

1.真实气体的PVm－P图及波义尔温度2.范德华方程

*第五节对应状态原理及普遍化压缩因子图

1.压缩因子2.对应状态原理3.普遍化压缩因子图教学要求：

1.进一步复习巩固无机化学中所学的抱负气体状态方程和抱负气体混合物相关定律，并娴熟地进行有关计算；

2.明确真实气体与抱负气体的不同，熟识液体饱和蒸气压和临界参数的概念，熟知真实气体的范德华方程；

3.了解压缩因子的定义及压缩因子图。

第二章热力学第肯定律

第一节热力学概论第二节热力学第肯定律第三节准静态过程与可逆过程

1.功与过程2.准静态过程3.可逆过程

第四节恒容热、恒压热、焓第五节热容

第六节热力学第肯定律对抱负气体的应用

1.抱负气体的热力学能与焓—盖吕萨克-

焦耳试验2.

绝热过程的功和过程方程式第七节节流膨胀与焦耳-汤姆逊试验第八节

化学反应焓

1.

反应进度

2.

摩尔反应焓和标准摩尔反应焓第九节

几种热效应

1.

标准摩尔生成焓2.

标准摩尔燃烧焓

3.离子的标准摩尔生成焓*4.

溶解焓与稀释焓

第十节反应焓变与温度的关系--

基尔霍夫定律*第十一节绝热反应--非等温反应教学要求：

1.

明确状态函数的全微分性质；2.

明确“热”和“功”的过程属性；4.

能进行实际气体在等温过程中的△H和△

U

3.

明确内能是状态函数，掌控热力学第肯定律的数学表达式及意义；

5.娴熟掌控抱负气体在等温、等容、等压与绝热等过程中ΔU、ΔH、Q与W的计算，6.

理解基尔霍夫定律的意义，掌控化学反应热效应的计算方法。

第三章热力学第二定律

第一节热力学第二定律

1.自发过程及其共同特征2.热力学第二定律

第二节Carnot循环与Carnot定理第三节熵与Clausius不等式1.熵的导出2.熵的物理意义

3.克劳修斯不等式4.熵增原理第四节熵变的计算

1.单纯PVT改变过程熵变计算2.相变过程熵变计算3.环境熵变计算

第五节热力学第三定律和化学改变过程的熵变1.能斯特定律

2.热力学第三定律3.规定熵与标准熵4.标准摩尔反应熵的计算第六节Helmholtz函数和Gibbs函数

1.亥姆霍兹函数2.吉布斯函数3.△A及△G的计算

第七节几个热力学函数间的关系

1.基本公式2.特性函数

3.麦克斯韦关系式及其应用

*4.吉布斯自由能与温度的关系-吉布斯-亥姆霍斯方程式*5.吉布斯自由能与压力的关系第八节单组分系统的两相平衡

1.克拉贝龙方程

2.克劳修斯-克拉贝龙方程*3.外压对液体饱和蒸气压的影响教学要求：

1.理解热力学第二定律的几种说法的全都性；

2.理解克劳修斯不等式的重要性，了解热力学第二定律与卡诺定理的联系；3.掌控有关过程熵变的计算；

4.坚固掌控亥姆霍兹和吉布斯判据的运用条件，特定条件下△A、△G的物理意义及有关计算；

5.熟记热力学基本关系式，掌控麦克斯韦关系式及其应用；

6.了解热力学第三定律，明确规定熵、标准熵的概念及其计算和应用；7.娴熟运用克拉贝龙方程和克劳修斯-克拉贝龙方程。

第四章多组分系统热力学及其在溶液中的应用

第一节偏摩尔量

1.偏摩尔量的定义2.偏摩尔量的加和公式

3.Gibbs-Duhem公式——系统中偏摩尔量之间的关系第二节化学势

1.化学势的定义

2.化学势在相平衡中的应用3.化学势与温度、压力的关系第三节气体组分的化学势

1.抱负气体及其混合物的化学势

2.非抱负气体混合物的化学势-逸度的概念第四节稀溶液中的两个阅历定律

1.拉乌尔定律2.亨利定律

第五节抱负液态混合物

1.抱负液态混合物

2.抱负液态混合物中任一组分的化学势3.抱负液态混合物的通性第六节抱负稀溶液第七节稀溶液的依数性

第八节非抱负液态混合物和非抱负稀溶液

1.非抱负液态混合物中各组分的化学势--活度的概念2.非抱负稀溶液

*3.活度和活度因子的求法*第九节杜亥姆－马居尔公式教学要求：

1.明确偏摩尔量和化学势的概念；2.掌控稀溶液中的两个阅历定律；

3.掌控混合气体中各组分化学势的表示式，了解气体逸度的概念；

4.掌控抱负液态混合物及抱负稀溶液中各组分化学势的表示式，明确标准态的选择及其含义；

5.理解稀溶液的依数性并能进行相关的计算；

6.了解非抱负液态混合物和非抱负稀溶液中各组分的化学势，了解活度的概念。

第五章化学平衡

第一节化学反应的方向及平衡条件第二节抱负气体化学反应的标准平衡常数

1.抱负气体反应的标准平衡常数2.抱负气体反应的等温方程

3.有纯凝集态物质参与的抱负气体化学反应4.有关化学反应标准平衡常数之间的关系5.标准平衡常数的测定及平衡组成的计算6.其它平衡常数

第三节温度对标准平衡常数的影响

第四节其他因素对抱负气体反应平衡移动的影响

1.压力对抱负气体反应平衡转化率的影响2.惰性组分对平衡转化率的影响*3.反应物配比对平衡转化率的影响第五节同时反应平衡组成的计算第六节真实气体反应的化学平衡第七节混合物和溶液中的化学平衡

教学要求：

1.明确化学平衡的热力学条件、化学反应等温方程式的意义及应用，明确ΔrGm与Δ

r

Gmθ的区分和联系；

2.明确标准平衡常数的意义，熟识Kpθ、Kp、Kc和K*之间的关系，会计算平衡组成；3.理解标准摩尔生成吉布斯自由能△fGmθ的意义以及有关计算；

4.了解平衡常数与温度、压力的关系以及惰性气体对平衡组成的影响，并掌控其计

算方法。

5.了解同时平衡的处理方法。

第六章相平衡

第一节引言

第二节多相系统平衡的一般条件第三节相律

第四节单组分系统的相图

1.水的相图*2.硫的相图

第五节二组分系统的相图及其应用

1.抱负的二组分液态混合物2.非抱负的二组分液态混合物3.部分互溶的双液系4.不互溶的双液系-蒸气蒸馏5.简约的低共熔二元相图6.形成化合物的系统7.完全互溶固溶体的相图8.固态部分互溶的二组分相图*9.区域熔炼

第六节三组分系统的相图及其应用

1.等边三角形坐标表示法2.部分互溶的三液体系统3.二固体和一液体的水盐系统教学要求：

1.明确相、组分数和自由度的概念，了解相律的推导过程，掌控其应用；2.能看懂相图，并能用相律来说明相图中点、线、面的意义及物系在不怜悯况下的相变过程；

3.了解绘制相图的常用几种方法，能由热分析数据绘制步冷曲线进而绘出相图或由相图绘出步冷曲线；

4.学会运用杠杆规章；

5.熟识三组分系统相图组成的表示方法，掌控部分互溶的三液系统相图和二固一液的水盐系统相图；了解它们在实际中的应用。

第七章电化学

第一节电解质溶液的导电机理及法拉第定律

1.电解池和原电池2.电解质溶液和法拉第定律第二节离子的迁移数

1.离子的电迁移与迁移数的定义2.离子迁移数的测定方法第三节电导、电导率和摩尔电导率

1.定义2.电导的测定

3.摩尔电导率与浓度的关系

4.离子独立运动定律与离子的摩尔电导率5.电导测定的应用

第四节电解质溶液的平均离子活度因子及德拜-休克尔极限公式

1.平均离子活度和平均离子活度因子2.离子强度

3.德拜-休克尔极限公式第五节电池及其电动势的测定

1.可逆电池

2.电池电动势的测定第六节原电池热力学

第七节电极电势和液体接界电势

1.电极电势

2.原电池电动势的计算3.液体接界电势及其清除第八节电极的种类第九节原电池的设计第十节分解电压第十一节极化作用

1.电极的极化2.测定极化曲线的方法3.电解池与原电池极化的差别

第十二节电解时的电极反应教学要求：

1.理解电解质溶液的导电机理，强调法拉弟电解定律中电解质的基本单元问题；2.明确离子的迁移数和电迁移率的概念，了解迁移数的测定方法；

3.明确电导、电导率、摩尔电导率、极限摩尔电导率等概念及其与电解质溶液浓度之间的关系，掌控离子独立运动定律及电导测定的一些应用；

4.掌控电解质的活度、平均离子活度和平均离子活度因子的概念及其计算，会运用德拜-休克尔极限公式；

5.了解可逆电池的条件及讨论意义，掌控可逆电极的几种类型，娴熟地由电池反应设计电池；

6.掌控Nernst方程和电动势与各热力学函数的关系，并能娴熟地进行有关计算；7.了解电动势的产生气理；

8.了解标准氢电极及几种参比电极的组成和用途，熟识电极电势的符号惯例，娴熟书写电极反应并计算电极电势和电池电动势；

9.明确浓差电池的特性，了解液接电势的计算方法；

10.了解电池电动势测定的原理和方法，掌控电动势测定的假设干主要应用；11.明确分解电压的意义及确定理论分解电压的方法；12.了解极化作用的产生缘由以及超电势在电解中的作用；13.了解电解时电极反应的一般规律。

第八章统计热力学

第一节概论

1.统计热力学的讨论方法和任务2.统计系统的分类3.统计热力学的基本假定第二节玻兹曼统计

1.定位系统的最概然分布*2.α、β值推导*3.玻兹曼公式的其它形式

4.玻兹曼公式的争论-非定位系统的最概然分布*5.摘取最大项法及其原理第三节配分函数

1.配分函数的定义

2.配分函数与热力学函数的关系3.配分函数的分别

第四节各配分函数的求法和对热力学函数的贡献

1.原子核配分函数2.电子配分函数3.平动配分函数

4.单原子抱负气体的热力学函数5.转动配分函数6.振动配分函数第五节分子的全配分函数教学要求：

1.理解统计热力学的一些基本概念；

2.明确配分函数的定义及其与热力学函数间的关系；

3.了解平动、转动、振动对热力学函数的贡献，会一些简约的计算；4.能由各种配分函数求分子的全配分函数。

第九章化学动力学

第一节化学反应的反应速率及速率方程

1.反应速率的定义2.基元反应与非基元反应

3.基元反应的速率方程-质量作用定律4.化学反应速率方程的一般形式，反应级数第二节速率方程的积分形式

1.零级反应2.一级反应3.二级反应4.n级反应

第三节速率方程的确定

1.微分法2.积分法3.半衰期法4.孤立法

第四节温度对反应速率的影响，活化能

1.阿伦尼乌斯方程2.活化能

3.活化能与反应热的关系第五节典型复合反应

1.对行反应2.平行反应

3.连串反应

第六节复合反应速率的近似处理法

1.选取掌握步骤法2.平衡态近似法3.稳态近似法

4.非基元反应的表观活化能与基元反应活化能之间的关系第七节气体反应的碰撞理论第八节过渡态理论第九节光化学反应

1.光化学反应的初级过程、次级过程和猝灭2.光化学基本定律

3.光化学反应的机理与速率方程4.温度对光化学反应速率的影响5.光化学平衡第十节催化反应

1.催化作用的通性2.单相催化反应3.多相催化反应教学要求：

1.掌控反应速率表示方法，明确基元反应、反应级数、反应分子数等概念；2.掌控反应速率方程的表示方法以及零级、一级、二级反应动力学方程各种形式、特征及相关计算；熟识确定反应级数和速率方程的方法；

3.掌控对行反应、平行反应和连串反应的特点，能写出其中较简约反应的反应速率和浓度关系的微分式、积分式；

4.掌控阿伦尼乌斯方程和活化能的意义，了解活化能的计算方法；5.掌控温度、表观活化能Ea对反应速率的影响；

6.会用稳态近似法和平衡态近似法导出速率方程，明确探究反应机理的一般方法；7.掌控碰撞理论和过渡状态理论的基本要点，弄清Ea、Eb、Ec及Ea与A的关系，能进行反应速率理论方面的一些简约计算；

8.了解光化反应的基本规律以及光化反应动力学方程的推导，能进行量子产率的计算；

9.熟识催化作用的基本特征，了解催化反应的常见类型及特点。

第十章界面现象

第一节表面吉布斯函数和表面张力

1.表面吉布斯函数和表面张力

2.热力学公式

3.表面张力及其影响因素

第二节弯曲液面的附加压力及蒸气压

1.弯曲液面的附加压力2.微小液滴的饱和蒸气压第三节固体表面

1.物理吸附与化学吸附2.等温吸附

3.弗伦德利希等温式4.朗缪尔等温式5.BET公式*6.吸附热力学第四节固-液界面

1.接触角与杨氏方程2.润湿现象

3.固体自溶液中的吸附第五节溶液表面

1.溶液表面的吸附现象2.表面过剩与吉布斯吸附等温式3.表面活性物质在吸附层的定向排列4.表面活性剂教学要求：

1.明确表面吉布斯函数、表面张力的概念，了解表面张力与温度的关系；2.理解弯曲液面的附加压力产生的缘由及其与曲率半径的关系，能运用杨-拉普拉斯公式及开尔文公式，并会说明一些常见的表面现象；

3.理解吉布斯吸附等温式的表示形式和各项的物理意义，并能应用作简约计算；4.了解表面活性剂的结构特点和表面活性剂的分类；

5.了解吸附等温线的主要类型，会简约应用朗缪尔等温式〔非解离〕及BET公式。

第十一章胶体化学

第一节胶体及其基本特性第二节溶胶的制备和净化第三节溶胶的光学性质

1.丁铎尔效应2.瑞利公式

第四节溶胶的动力学性质

1.布朗运动2.沉降和沉降平衡第五节溶胶的电学性质

1.电动现象

2.双电层和电动电势第六节溶胶的稳定与聚沉

1.溶胶的稳定性

2.影响聚沉作用的一些因素第七节高分子溶液的渗透压与唐南平衡

1.高分子溶液的特征

2.高分子溶液的渗透平衡和唐南平衡教学要求：

1.了解胶体分散系统的基本特征，了解溶胶的制备和净化方法；

2.了解布朗运动特点和布朗运动公式，能应用丁达尔现象和瑞利公式说明一些日常现象，能用双电层结构说明电动现象；

3.明确胶团结构的组成部分及其表示方法，了解溶胶稳定性的诸影响因素，会判断电解质聚沉技能的大小；

4.了解大分子溶液的性质和唐南平衡及其意义。

教材及参考书目：

[1]天津高校物理化学教研室.物理化学.第五版.北京:高等教育出版社,2022年[2]印永嘉,奚正楷,张树永,李大珍.简明物理化学教程.第四版.北京:高等教育出版社,2022年

[3]傅献彩,沈文霞,姚天扬,侯文华.物理化学.第五版.北京:高等教育出版社,2022年

[4]孙德坤,沈文霞,姚天扬,侯文华.物理化学学习指导.北京:高等教育出版社,2022年

[5]桑希勤,马淑清.物理化学知识要点与习题解析.哈尔滨:哈尔滨工程高校出版社,2022年

[6]傅玉普.物理化学考研重点热点导引与综合技能训练.第五版.大连:大连理工大学出版社,2022年

[7]朱