特种能源技术专业《电化学与界面化学》课程教学大纲

《电化学与界面化学》课程教学大纲

课程代码：110731005

课程英文名称：Electrochemistry and Interface Chemistry

课程总学时：48 讲课：48 实验：0 上机：0

适用专业：特种能源技术与工程

大纲编写（修订）时间：2017年10月

一、大纲使用说明

（一）课程的地位及教学目标

电化学与界面化学是化工、材料、制药、含能材料等专业必修的主干基础课程之一，它是研究物质体系行为最一般规律的学科，也是培养学生逻辑思维和空间想象力的重要课程。电化学与界面化学是后续专业知识深造和科研工作的理论基础，也是连接化学与其它学科的桥梁，其中许多分析问题、解决问题的方法是人们科学地认识自然界规律的典范，通过本课程学习，使学生学会科学思维方法，培养学生提出问题、研究问题的能力，培养他们获取知识并用来解决实际问题的能力。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求

教学中学生必须掌握的知识内容如下：（1）化学平衡。掌握化学平衡的基本原理及平衡计算在实际中的应用。（2）电化学。熟练掌握电解质溶液中的基本概念和基本理论，电导及其应用，熟练掌握可逆电池热力学及其应用，了解极化概念，超电势，电解时的电极反应及应用。（3）界面现象与胶体。掌握表面吉布斯自由能、表面张力的概念及其应用，了解开尔文公式及其应用，了解吸附基本概念，表面活性剂及其应用，掌握朗缪尔吸附公式及其应用，了解溶胶的力学、光学和电学性质，掌握溶胶的溶团结构、溶胶聚沉和絮凝作用。（4）化学动力学基础。掌握化学动力学中的一些基本概念，化学反应的速率常数，活化能的测定方法和计算方法，掌握推导速率方程和反应机理的基本方法，了解基元反应速率理论，熟练掌握简单级数反应的计算和阿累尼乌斯公式的应用，了解典型复合反应的特征，会运用稳态法及速度控制步骤推导总反应的速率公式。通过本课程的学习，使学生掌握相关基本知识和原理，进而可以培养学生科学地分析问题、提出问题和解决实际问题的能力。

（三）实施说明

由于教学内容较多，学时有限，面面俱到的讲显然不能突出重点，因此教师先提出问题，学生带着问题自学。然后教师针对问题精讲。即锻炼学生的自学能力，又可较好的完成知识的学习。讲授中结合生产实例和问题，可增加学生的兴趣。采用课堂教学与习题相结合，在教师的引导下，充分发挥学生的潜在能力；并努力培养学生的创新能力。根据教学需要以及选用教材不同，教学内容可适当增减，各部分学时数可调整2学时。

（四）对先修课的要求

要求先修完《高等数学》、《大学物理》、《分析化学》、《无机化学》、《化学热力学》等。

（五）对习题课、实验环节的要求

在教学中，一是注意培养学生运用知识的能力，掌握宏观处理问题的方法，习题少而精；二是要注意培养学生动手能力，使其理论与实践相结合，能很好处理一些实验数据，实验环节独立开课，可参见《物理化学实验》实验课程教学大纲。

（六）课程考核方式

1.考核方式：考试。

2. 考核目标：在了解和掌握化学平衡、电化学、表面化学及动力学原理和基本公式的基础上，重点考核学生运用知识解决具体问题的能力。

3. 成绩评定：按百分制评定总成绩。其中最终理论考试占80%、平时考核（包括出勤、课堂表现、作业、小测验、提问等）占20%。

（七）主要参考书目:

1.《物理化学》第六版，天津大学主编，高等教育出版社，2017

2.《物理化学》第五版，天津大学主编，高等教育出版社，2008

二、中文摘要

本课程是特种能源技术与工程专业必修的一门专业基础课。本课程讲授的内容主要包括：化学平衡原理、相关计算及其平衡移动原理；电解质溶液、电化学系统；界面和胶体化学、化学动力学基本原理。本课程的基本教学目标是：使学生掌握化学平衡、电化学、动力学、界面和胶体化学的基本知识、基本原理和基本方法，并具有解决相关问题的基本能力。

三、课程学时分配表

教学

内容

及基本要求

第1章化学平衡

总学时(单位：学时):8 讲课:8 实验:0 上机:0

具体内容：

第一节化学反应的方向和限度

第二节化学反应的标准吉布斯自由能变化

第三节范特霍夫等温方程式

第四节温度对平衡常数的影响

重点：

范特霍夫方程式的推导，应用温度对平衡常数的影响进行平衡常数及平衡组成的计算。

难点：

范特霍夫方程式的的推导应用。

习题：

化学反应的方向和限度计算２道题，平衡组成计算２道题，温度对平衡常数的影响计算２道题。

第2章电化学

总学时(单位：学时):14讲课:14 实验:0上机:0

具体内容：

第一节电解质溶液

第二节可逆电池电动势

第三节不可逆电极过程

重点：

法拉第定律及有关电解质溶液相关知识，可逆电池电动势及可逆电池热力学，不可逆电极过程

难点：

可逆电池电动势的计算及应用，极化概念及相关计算

习题：

电离平衡常数计算１道题，可逆电池电动势计算３道题，设计电池２道题，不可逆电极过程计算２道题。

第3章界面现象与胶体

总学时(单位：学时):12讲课:12 实验:0 上机:0

具体内容：

第一节表面吉布斯自由能与表面张力

第二节Laplace公式与Kelvin公式

第三节Langmuir单分子层吸附等温式

第五节溶胶力学、光学和电学性质

第六节胶团的结构、溶胶的聚沉和絮凝

重点：

表面吉布斯自由能、表面张力概念。朗格缪尔吸附理论及其应用。溶胶的性质，胶团结构及溶胶的稳定和聚沉。

难点：

表面张力概念的理解，溶液表面吸附。

习题：

表面张力概念的理解2道题，胶团结构书写2道题，溶胶的稳定和聚沉判断题2道题。

第4章化学动力学

总学时(单位：学时):14 讲课:14 实验:0 上机:0

具体内容：

第一节反应速率方程

第二节简单级数反应的速率公式

第三节活化能与阿伦尼乌斯公式

第四节碰撞理论简介

第五节典型复合反应

第六节链反应

第七节习题课

重点：

简单级数反应的计算和阿累尼乌斯公式的应用，会用稳态法及速度控制步骤推导总反应速率公式。

难点：

推导总反应速率公式。

习题：

简单级数反应的速率计算４道题，阿累尼乌斯公式的应用计算２道题。