4交2013级化学专业物理化学教学大纲

《物理化学》教学大纲

课程编码：0411100903、0411101004

课程名称：物理化学

学时/学分：122/7

先修课程：无机化学、高等数学、大学物理

适用专业：化学

开课教研室：物理化学教研室

一、课程性质与任务

1．课程性质：物理化学主要研究物质变化及与化学变化相关的物理变化中所遵循的规律和基本原理，是化学类专业的一门必修基础课。

2．课程任务：通过本课程的学习进一步了解物理化学研究问题的一些特殊方法（热力学方法、动力学方法、量子力学方法和统计热力学方法等）及其中包括的一般科学方法；使学生具备和掌握针对问题建立假设和模型上升到理论，并结合具体问题分析、解决的能力。重点掌握利用热力学原理处理化工生产中常见的问题。为后续课程的学习和进一步掌握新的科技成果打下必要的基础。

二、课程教学基本要求

本课程共计122课时，教学周期为两个学期，采用3/4教学模式，包括讨论、习题课12课时，成绩以闭卷考试为主，结合平时课堂提问、作业、期中考试成绩综合评定。

三、课程主要内容

（注：标题前加※号的为重点掌握内容，标题后加*号的为选学内容）

绪论

（一）主要内容

1.物理化学的建立和发展

2.物理化学课程的目的和内容

3.物理化学课程的研究方法

4.物理化学课程的学习方法

（二）基本要求

1.了解物理化学课程的研究内容及学习目的

2.熟悉物理化学课程的研究方法及学习方法

3.了解课程内容的框架结构及相互关系

第一章热力学第一定律

（一）主要内容

1.※基本概念及术语

系统、环境、性质、状态、状态函数、平衡态、过程、途径、功、热、热力学能。

2.※热力学第一定律

热力学第一定律文字表述，焦耳实验。

3.※定容热、定压热及焓

定容热，定压热及焓，Q V=ΔU, Q P=ΔH关系式的意义。

4.摩尔热容

摩尔定容热容，摩尔定压热容，摩尔定容热容与摩尔定压热容的关系，摩尔定压热容随T的变化，平均摩尔热容。

5.相变焓

摩尔相变焓，摩尔相变焓随温度的变化。

6.溶解焓与稀释焓*

摩尔溶解焓，摩尔稀释焓。

7.化学反应焓

反应进度，摩尔反应焓，标准摩尔反应焓，Q V，m与Q p,m的关系。

8.※标准摩尔反应焓的计算

标准摩尔生成焓，标准摩尔燃烧焓，基尔霍夫公式，非恒温反应过程热的计算举例。

9.※可逆过程与可逆体积功

可逆过程，可逆体积功的计算。

10.节流膨胀与焦耳-汤姆逊实验

焦耳-汤姆逊实验，节流膨胀的热力学特征。

11.稳流过程的热力学第一定律及其应用*

（二）基本要求

1.理解系统与环境、状态、过程、状态函数与途径函数等基本概念，了解可逆过程的概念。

2.掌握热力学第一定律文字表述和数学表达式。

3.理解功、热、热力学能、焓、热容、摩尔相变焓、标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓等概念。

4.掌握热力学第一定律在单纯p V T变化、相变化及化学变化中的应用，掌握各种过程的功、热、热力学能变、焓变的计算方法。

第二章热力学第二定律

（一）主要内容

1.※热力学第二定律

自发过程的共同特征，热力学第二定律的文字表述。

2.※卡诺循环及卡诺定理

3.熵与克劳修斯不等式

熵的导出，热力学第二定律的数学表达式，熵增原理及熵判据。

4.※熵变的计算

环境熵变的计算，单纯pVT变化过程熵变计算,可逆相变与不可逆相变，相变过程熵变计算。

5.热力学第三定律及化学变化过程熵变的计算

热力学第三定律，规定熵、标准熵，标准摩尔反应熵变。

6.※亥姆霍兹函数和吉布斯函数

亥姆霍兹函数和吉布斯函数的定义，恒温恒容过程与恒温恒压过程方向的判据，亥姆霍兹函数与吉布斯函数变化的计算。

7.热力学基本方程及麦克斯韦关系式

热力学基本方程，对应系数关系式，麦克斯韦关系式。了解用它们推导重要热力学公式的演绎方法。

8.非平衡态热力学简介*

（二）基本要求

1.理解自发过程、卡诺循环、卡诺定理。

2.掌握热力学第二定律的文字表述和数学表达式。

3.理解熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数定义；掌握熵增原理、熵判据、亥姆霍兹函数判据、吉布斯函数判据。

4.掌握物质在pVT变化、相变化中熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数的计算及热力学第二定律的应用。

5.了解热力学第三定律，规定熵、标准熵，理解标准摩尔反应熵定义及计算。

6.掌握主要热力学公式的推导和适用条件。

7.掌握热力学基本方程和麦克斯韦关系式；理解推导热力学公式的演绎方法。

8.理解克拉佩龙方程，克劳修斯――克拉佩龙方程，掌握其计算。

第三章多组分系统热力学

（一）主要内容

1.※偏摩尔量

偏摩尔量定义，偏摩尔量的测定法举例，偏摩尔量与摩尔量的差别，吉布斯-杜亥姆方程，偏摩尔量之间的函数关系。

2.※化学势

化学势定义，多相多组分系统的热力学基本方程，化学势判据及应用举例。

3.气体组分的化学势

理想气体的化学势（纯态和混合物），真实气体的化学势（纯态和混合物）。

4.逸度及逸度因子

逸度及逸度因子定义式，逸度因子的计算。

5.※拉乌尔定律和亨利定律

拉乌尔定律，亨利定律，微观解释*，拉乌尔定律与亨利定律的对比。

6.※理想液态混合物

理想液态混合物中任一组分的化学势，理想液态混合物的混合性质。

7.理想稀溶液

溶剂、溶质的化学势，分配定律。

8.活度及活度因子

真实液态混合物，真实溶液。

9.稀溶液的依数性

溶剂蒸气压下降，凝固点降低，沸点升高，渗透压。

（二）基本要求

1.了解混合物与溶液的区别，会各种组成表示之间的换算。

2.理解拉乌尔定律、享利定律，掌握其有关计算。

3.了解稀溶液的依数性，并理解其应用。

4.理解偏摩尔量及化学势的概念。了解化学势判据的使用。

5.理解理想液态混合物的定义，理解混合性质。

6.了解理想气体、真实气体、理想液态混合物、理想稀溶液中各组分化学势的表达式。

7.理解逸度的定义，了解逸度的计算。

8.理解活度及活度系数的概念。了解真实液态混合物、真实溶液中各组分化学势的表达式。

第四章化学平衡

（一）主要内容

1.化学反应的方向及平衡条件

反应的吉布斯函数变化，化学反应平衡的条件。

2.※理想气体反应的等温方程及标准平衡常数

理想气体反应等温方程式，标准平衡常数，有纯凝聚态物质参加的理想气体化学反应，理想气体反应平衡常数的不同表示法。

3.平衡常数及平衡组成的计算