物理化学(physical chemistry)

物理化学（physical chemistry）撰写人：王玉春审核人：陈泳，冯辉霞一、课程编号： 203128-9二、学时学分：120学时，7.5学分三、先修课程：高等数学，普通物理，无机及分析化学，有机化学四、适合专业：应用化学专业五、课程性质和任务《物理化学》是化学专业四大主干课程之一，是化学专业学生的必修课。

物理化学是用物理学的原理和实验手段来研究解决化学变化基本规律的一门科学，对化学的基础理论和实践研究起着指导性的作用。

物理化学重点解决化学反应方向和限度、化学反应速率、化学反应机理，以及物理化学基础理论在溶液、相平衡、化学平衡、电化学、表面、胶体等领域的进一步理论开发和应用问题，是化学和相关学科工作者必须熟练掌握的一门理论科学。

本课程的目的是要求系统地掌握有关化学变化与物理变化的一些基本原理和研究方法，并初步具有分析和解决一些化学方面实际问题的能力。

通过物理化学的教学，使学生掌握物理化学的基本概念、定义、定律和主要公式；了解重要理论的实验基础；理解重要公式的导出、物理意义及适用范围；区别易混淆的概念；并能初步运用演绎、归纳、计算等方法分析、论证有关具体问题。

六、主要教学内容1、绪论：物理化学的内容，特点，物理化学的研究方法，学习物理化学的方法与要求，物理量的表示及运算2、气体：理想气体的状态方程，理想气体混合物，气体的液化和临界参数，真实气体方程，对应状态原理及普遍化压缩因子图3、热力学第一定律：热力学的基本概念和术语，热力学第一定律:功和热,体系的内能,第一定律的数学表达式，恒容热，恒压热及焓，热容，理想气体的热力学能及焓，热力学第一定律对理想气体的应用，热化学：物质的标准态及标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓，反应焓与温度的关系—基尔霍夫方程式，节流膨胀4、热力学第二定律：自发过程的共同特征-不可逆性，热力学第二定律的文字表述，熵的引出，第二定律的数学表达式，熵增加原理，熵变的计算，热力学第三定律，规定熵，Helmoltz 函数和Gibbs函数，热力学基本方程及Malxewell关系式5、多组分系统热力学：偏摩尔量，化学势，理想气体和真实气体的化学势，化学势判据，拉乌尔定律，亨利定律，理想液态混合物，理想稀溶液，分配定律，稀溶液的依数性，逸度和逸度因子，活度与活度因子6、化学平衡：化学反应的等温方程，理想气体化学反应的标准平衡常数，温度对平衡常数的影响，其它因素对理想气体化学平衡的影响，真实气体反应化学平衡，混合物及溶液中的化学平衡7、相平衡：相律，单组分系统相图，二组分理想液态混合物的气-液平衡相图，二组分真实液态混合物的气-液平衡相图，精馏原理，二组分液态部分互溶及完全不互溶系统的气-液平衡相图，二组分固态不互溶系统液-固平衡相图，二组分固态部分互溶与完全互溶系统的液-固相图，二组分生成化合物的凝聚系统相图。

8、电化学：电解质溶液的导电机理及法拉第定律，离子的迁移数，电导，电导率和摩尔电导率，电解质离子的平均离子活度及德拜-休克尔极限公式，可逆电池（定义，符号，电动势及其测定），原电池热力学，Nernst方程式，电极电势与电池电动势，电极的种类，原电池的设计，不可逆电极过程，分解电压，极化现象与过电位，9、界面现象：界面张力，弯曲液面的附加压力和毛细现象，固体表面，液-固界面，溶液表面，表面活性剂10、化学动力学：化学反应的反应速率及速率方程，简单反应速率方程的积分形式，速率方程的确定，温度对反应速率的影响，活化能，典型复合反应的速率方程的积分形式，复合反应速率方程的近似处理方法，链反应，反应速率理论：碰撞理论，过渡状态理论，溶液中的反应，光化反应，催化反应11、胶体化学：分散体系的分类，溶胶的制备和净化，胶体的光学性质，胶体的动力性质，胶体的电学性质，溶胶的稳定与聚沉，高分子溶液12、统计热力学基础：概论，玻兹曼统计，配分函数，各配分函数的求法及其对热力学函数的贡献，分子的全配分函数七、教学基本要求1．绪论了解物理化学的内容，特点,物理化学的研究方法, 学习物理化学的方法与要求,熟悉物理量的表示及运算2. 气体2.1 能熟练地应用理想气体状态方程。

掌握分压力、分体积的概念2.2 了解液体的饱和蒸气压和气体的液化过程2.3 掌握范德华方程及校正项的意义2.4 了解对应态原理，学会使用压缩因子图3. 化学热力学3.1 掌握热力学的基本概念，着重理解状态函数的特点3.2 掌握热力学第一定律内容，数学表达式，熟练应用热力学第一定律计算理想气体在等温，等压，等容及绝热等典型过程中的△U，△H，Q及W。

3.3了解几种热效应形式如相变热，化学反应热，离子生成焓,掌握利用标准摩尔生成焓，标准摩尔燃烧焓数据计算化学反应的标准摩尔反应焓的方法.学会应用Kirchhoff定律计算在不同温度下标准摩尔反应焓3.4 了解自发过程的共同特征，明确热力学第二定律的表述3.5 理解熵的引出过程和初步理解熵的物理意义，理解克劳修斯不等式的重要性，注意导出熵函数逻辑性，了解热力学第二定律与卡诺定律的联系。

掌握熵判据的适用条件及其应用，学会计算一些特定过程的熵变3.6 明确吉布斯函数和亥姆霍兹函数的定义及其在特定条件下的物理意义,掌握如何使用△G判断过程的方向和限度及△G的计算方法，了解如何用△A判断过程方向和限度及计算方法。

3.7 掌握热力学函数间的基本关系式，麦克斯韦关系式及其应用，了解用热力学基本方程和麦克斯韦关系式推导重要热力学公式的演绎方法。

3.8 掌握热力学第三定律，掌握标准摩尔反应熵的计算3.9 理解Clapeyron方程与Clapeyron-Clausius方程的推导过程，并掌握其应用。

4. 多组分系统热力学4.1 理解偏摩尔量和化学势的概念4.2 掌握Raoalt定律和Henry定律，了解其适用范围4.3 掌握理想液态混合物和理想稀溶液中各组分化学势的表达式4.4 掌握稀溶液的依数性4.5 理解逸度与逸度因子、活度与活度系数的概念，掌握真实液态混合物和真实溶液中各组分化学势的表达式5. 化学平衡5.1 掌握化学反应自发、平衡的条件，熟练应用化学反应等温方程式判断化学进行的方向5.2 理解标准平衡常数的概念，熟练掌握理想气体反应的标准摩尔吉布斯函数变与标准平衡常数的计算5.3 掌握各种因素对于平衡的影响。

5.4 了解真实气体反应、混合物及溶液中的化学平衡。

6. 相平衡6.1 理解相律的推导、物理意义，掌握相律的应用6.2 熟悉单组分体系和贰组分体系相图, 相图部分要求会填写相图中各区域存在的物质，能用相律分析相图和计算自由度数，能从实验数据绘制相图，会叙述变化过程及绘制步冷曲线。

并能应用杠杆规则进行计算。

7. 电化学7.1 理解离子迁移数、电导、电导率、离子强度、平均离子活度等概念，掌握法拉第定律、离子独立运动定律、离子迁移数的计算、电导的应用，了解电解质溶液的导电机理、离子氛的概念，学会使用德拜-修克尔极限公式。

7.2 明确可逆电池与不可逆电池的概念，掌握电池图式的表示方法。

熟悉电极类型、电极反应、电池反应，理解标准电极电势。

7.3 学会利用给定化学反应设计原电池，掌握Nernst方程，计算电池的电动势与有关热力学函数，液体接界电势7.4明确电解和分解电压的意义，理解超电势和极化曲线，了解影响电极极化的因素，了解塔菲尔公式，掌握电解时电极反应的一般规律，学会判断给定电解池在给定电压下的电极反应8. 界面现象8.1 明确表面张力，表面吉布斯函数的基本概念，了解表面张力与温度的关系。

8.2 明确润湿,铺展,弯曲液面附加压强，并会解释一些现象8.3 掌握朗格缪尔吸附理论和BET吸附理论的要点及朗格缪尔吸附等温式与BET公式的应用。

8.4了解吉布斯吸附公式的推导过程及理解Gibbs吸附公式、表面超量的意义，掌握有关计算。

明确什么是表面活性物质，了解它在表面上定向排列及降低体系表面能的情况，了解表面活性剂的大致分类及它的几种重要作用。

9. 化学动力学9.1 理解反应速率、反应级数、基元反应和反应分子数的概念，熟悉反应速率表示方法。

9.2 掌握零级、一级、二级、三级反应的微分式、积分式、动力学特征及计算。

9.3 掌握反应级数的测定方法9.4 掌握阿累尼乌斯经验公式并能从实验数据计算表观活化能，理解活化能的意义。

9.5 掌握几种典型复合反应的速率方程、动力学特征及计算。

9.6 掌握由反应机理建立速率方程的近似方法(稳态近似法，平衡态近似法)。

9.7 了解反应速率碰撞理论和过渡态理论。

9.8 了解链反应、溶液反应、光化反应的基本规律。

掌握量子效率的概念及计算方法。

9.9 明确有关催化反应一些术语的意义(如单相催化、多相催化、催化剂及其活性、选择性等)掌握催化作用的通性与催化剂的基本特征。

10. 胶体溶液10.1 理解分散系统、分散相、分散介质等概念。

了解分散系统的分类，胶体体系的制备与净化。

10.2 了解胶体的光学性质、动力性质、电学性质，掌握胶体粒子带电原因、胶团结构、双电层结构，理解电动电势的概念。

10.3了解憎液溶胶的DLVO理论。

理解电解质和高分子化合物对溶胶的聚沉作用。

10.4 理解唐南平衡，学会用渗透压法测定电离大分子物质的相对分子量，了解大分子溶液性质及分子量的测定方法。

11. 统计热力学基础11.1 理解统计热力学中的一些基本概念（如：定位体系与非定位体系、独立粒子体系与相依粒子体系、微观状态、分布、最可几分布与平衡分布、配分函数）11.2了解平动、转动、振动对热力学函数的贡献，了解公式的推导过程。

11.3 明确Boltzmann分布律，掌握粒子配分函数11.4了解热力学函数与配分函数的关系11.5了解理想气体统计热力学性质八、参考学时分配与考核方式1. 参考学时分配序号 课程主要内容学时1 绪论 22 气体的P-V-T性质 63 热力学第一定律 154 热力学第二定律 155 多组分系统热力学 116 化学平衡 87 相平衡 138 电化学 149 表面现象 810 化学动力学 1411 胶体化学 612 统计热力学基础 8合计 1202. 考核方式：闭卷考试。

成绩评定：综合平时成绩和考试成绩。

九、大纲说明1、本大纲依据《兰州理工大学2004年本科指导性培养计划》编写。

2、教材与主要参考书1.天津大学物理化学教研室.《物理化学》[M]，第四版，北京：高等教育出版社，2001年2.傅献彩、沈文霞、姚天扬编：《物理化学》[M]，第四版，北京：高等教育出版社，1990年3、教学方式：以课堂讲授为主，通过课堂讨论、习题课和课后作业、答疑等教学环节，达到本课程目的。

物理化学 A（physical chemistry A）撰写人：王玉春审核人：赵新红冯辉霞一、课程编号： 203109(A1) 203110 (A2)二、学时学分：112，学分 7三、学时分配：理论课88学时，实验课24学时四、先修课程：高等数学，普通物理，无机及分析化学，有机化学五、适合专业：化学工程与工艺专业六、课程性质和任务本课程是化学工程与工艺专业的学位主干课。