《物理化学》(专)教学大纲

《物理化学》（专）教学大纲

英文译名：Physical Chemistry

课程性质：核心课程

学分数：4学分（其中理论课程3学分）

学时数：64学时（其中理论课程48学时）

要求先修课程：高等数学、大学物理、基础化学

教材：《物理化学》（第五版），胡英主编，高等教育出版社，2007年

参考书： 1. 教材中所列参考书

2.《物理化学教学与学习指南》黑恩成等编，高等教育出版社，2010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（7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。3.对于pVT 关系的实验规律：要求掌握流体的pV 图的特点和压缩因子的概念，气液相变和气液临界现象的特征，以及饱和蒸气压、沸点的物理意义。要求掌握水的相图的特点以及三相点的意义。4.对于pVT 关系，掌握理想气体状态方程、分压定律、分容定律，及范德华方程的建立、形式及各修正项的物理含义。5.对于热力学第一定律，掌握功、热、热力学能、焓等的定义和相互关系，理解Q U V =∆、Q H p =∆的适用条件和应用，及热力学标准状态的概念和意义。6.对于各类热性质。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。掌握利用状态函数的特征设计过程的技巧。7.了解一些热性质的实验测定原理和方法。

第2章 热力学定律和热力学基本方程（8学时）：1.了解热力学第二定律的建立过程。理解熵及熵增原理。理解亥姆霍兹函数和吉布斯函数的定义及引入的意义。2.掌握在克劳修斯不等式基础上得出的恒温恒压和只做体积功及恒温恒容和只做体积功条件下的可逆性判

据。3.了解热力学基本方程的基本概念。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方法。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方法。7.了解热力学第三定律，理解标准熵的含义。了解得到标准熵的方法。8.了解化学变化中热力学函数变化的计算方法。9.掌握克拉佩龙–克劳修斯方程和应用。

第3章多组分系统的热力学，逸度和活度（4学时）：1.了解热平衡条件、力平衡条件、相平衡条件和化学平衡条件。2.了解相律的内容及其应用。3. 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。

第4章相平衡（6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，了解精馏的原理。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。3.对两组分系统的液固平衡相图，了解用热分析法制作相图的方法，掌握固相完全不互溶系统液固相图的点、线、面的物理意义。

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。了解以分压、浓度表示的平衡常数的形式及其与标准平衡常数的关系。2.理解化学反应等温方程及用等温方程判断化学反应方向与限度的方法。3.理解范特荷甫方程及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。4.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（不要求）

第7章化学动力学（6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定义。3.理解反应级数、速率常数和速率系数的概念和含义。4.掌握零级、一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。6.掌握阿仑尼乌斯方程及其应用，理解阿仑尼乌斯活化能的含义。7. 掌握利用实验数据求动力学参数的积分法。

第8章各类反应的动力学（不要求）

第9章量子力学基础（不要求））

第10章化学键和分子间力的理论（不要求）

第11章波谱的基本原理（不要求）

第12章独立子系统的统计热力学（不要求）

第13章相倚子系统的统计热力学（不要求）

第14章速率理论（不要求）

第15章界面现象（4学时）：1.理解界面张力的定义。2.了解一些界面现象。3.了解有界面相系统的平衡条件。4.掌握拉普拉斯方程、开尔文方程，理解其物理含义，并能应用它们计算弯曲界面两边的压差、微小液滴的饱和蒸气压。4.了解铺展和润湿等界面现象的原因。

5.理解气体在固体表面的物理吸附和化学吸附概念。

第16章电解质溶液（3学时）：1.了解电解质活度、离子活度、离子平均活度、溶剂活度的概念。2.理解离子互吸理论的要点。3.理解电解质溶液的导电机理。理解迁移数、电导率、摩尔电导率和离子摩尔电导率的定义和物理意义，以及它们间的相互关系。4.了解电导测定对离解平衡的应用。.

第17章电化学（4学时）：1.理解电化学反应与一般化学反应的区别和联系。2.理解电动势、电池电势、电池反应电势、电池反应标准电势的区别；理解电极电势、电极反应电势、电极反应标准电势的区别；了解电池、电极和电极反应的书写惯例，以及电极正负极性的确定、电极和电极反应的写法。3.掌握电池反应和电极反应的能斯特方程，掌握采用标准氢电极定义电极反应电势和标准电势的原理，掌握电池反应电势和电极反应电势的计算方法及应用。

第18章胶体（不要求）

三、习题课（2学时）

四、本课程教学中需注意的问题

1.在理工科的大学教学计划中，自然科学理论教学大致上有两个层次：一是通用理论层次，有数学、物理学、化学（含化学原理、无机化学、有机化学、分析化学、生物化学）、生物学、计算机科学等；二是专业理论层次。对于化学化工类来说，物理化学正处于两个层次之间，它在通用层次的基础上，进一步系统地阐述化学的理论，为后继专业课程如高等无机、高等有机、高等物化、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。因此可以说，在化学化工类教学计划的各种自然科学理论课程中，物理化学课程居于承上启下的枢纽地位。首先应对这样的地位和作用有一个明确的认识。

2. 物理化学的整个内容框架可以用“三个层次，两个部分，三种方法”来概括。为使学生在整体框架上把握物理化学学科内涵，并具有向纵深和前沿发展的扎实基础，框架结构必须完整清晰，教学内容可适当删减或调节。

3.物理化学作为化学的理论基础，虽然其内容是相对稳定的，但是仍在不断发展。教学过程中，应贯彻“少而精、博而通”的教学原则，不断进行内容的更新，突出知识的应用。

六、考核方式

考核以开卷为主。对于优秀学生，也可以采用专题小论文或答辩的形式进行考核。

2011．2.