2015物理化学教学大纲

《物理化学》课程教学大纲

第一部分 课程简介

【课程名称】：物理化学 【课程代码】：

【课程属性】：学科基础课

【授课对象】：（生科院食品和生物专业、药学院药学专业等,大学二年级） 【学时/学分】：48/3

一、课程性质与教学目的 （一）课程性质

物理化学是学生在具备了必要的高等数学、普通物理、无机化学、分析化学等基础知识之后必修的理论基础课，是生科院食品和生物专业、药学院药学专业等等专业的一门主干基础理论课程，同时也是后继化学专业课程的基础。

（二）教学目的

通过本课程的学习使学生建立一个系统、完整的物理化学基本理论和方法的框架，掌握热力学、动力学、表面化学中的普遍规律和实验方法；在强化基础的同时，逐步培养学生的思维能力和创造能力。

二、课程基本内容

本课程有：热力学三大定律、多组分系统热力学、化学平衡、相平衡、化学动力学、表面现象、胶体分散系统。本课程重点在于化学基础理论、基本知识的教学，在阐述基本原理时应着重讲清整个问题的思路、介绍问题的提出背景和形成理论的思维方法，使学生学到有关知识的同时能学到探索问题的思路和方法，培养解决问题的能力；在基础层次上选择有代表性的科学研究成果和实际，着眼于前沿涉及的新思想和新方法。

三、先修课程及后续课程 （一）先修课程

高等数学、普通物理学、无机化学、分析化学和有机化学。

（二）后续课程

生物化学、食品化学、药物化学等。

第二部分 教学总体安排

一、学时分配

章节 绪论 主要内容 各教学环节学时分配 讲授 1 10 10 7 2 4 8 3 3 实验 讨论 48学时 习题 课外 其他 小计 第一章 热力学第一定律 第二章 热力学第二定律 第三章 第四章 第五章 第六章 溶液理论 化学平衡 相平衡 化学反应动力学 第七章 界面现象 第八章 合计 胶体化学

二、教学重点与难点 （一）教学重点

1、掌握热力学基本概念、掌握Q、W、△U、△H、△S、△F和△G的计算；基尔霍夫定律。

2、理想溶液的通性；稀溶液的依数性。 3、化学反应热力学。 4、相律；单组份系统的相图。 5、简单级数反应、阿累尼乌斯公式。 6、表面张力、附加压力、溶液吸附。 7、胶体的电学性质；胶体的稳定性和聚沉。

（二）教学难点

1、Q、W、△U、△H、△S、△F和△G的计算，可逆过程和状态函数的概念。 2、化学势和偏摩尔量。 3、相律中的独立组分数的确定。 4、反应机理的探索。 5、表面张力。

三、教学材料 （一）推荐教材

物理化学核心教程，沈文霞，科学出版社，2009（第二版）

（二）推荐参考书

1.物理化学，傅献彩，沈文霞，姚天杨，北京：高等教育出版社，2005（第五版） 2.物理化学，天津大学物理化学教研室，北京：高等教育出版社，1992（第三版） 3.物理化学简明教程，印永嘉，奚正楷，李天珍，北京：高等教育出版社，1992

（三）推荐网站（包括课程网站、专业网站等） 四、本课程开设需要的教学环境和设备条件

本课程用较多的数学和物理学的方法，所以建议板书教学和多媒体教学结合的方式授

课。

五、考核方法及成绩评定（包括考核方式及所占比例）

该科目为考试课

1.成绩评定总则：以百分制计算总成绩，其中平时成绩最多占总成绩的30%，期末考试成绩占70%。总成绩满分100分，60分即获得该课程学分；

2.平时成绩评定：分作业、出勤、课堂表现、三部分，每部分各占10分（其中旷课率超过该课程教学时数1/4的，取消考试资格等实行一票否决制）；

3.期末考核方式：闭卷笔试。

第三部分 课程教学内容及教学要求

第一章 绪论 学时：1

【教学目的及要求】

一、熟练掌握物理化学的研究内容。 二、了解物理化学的研究方法。

【教学重点与难点】

教学重点：物理化学的研究内容。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、物理化学的学科特点和发展史 二、物理化学的研究内容和研究方法 三、物理化学的学习方法和学习要求

【思考题】

一、物理化学的概念和研究内容是什么？

第一章 热力学第一定律 10 学时

第一节热力学概论

【教学目的及要求】

一、熟练掌握热力学的基本概念。 二、掌握热力学的特点和局限性。

【教学重点与难点】

一、教学重点：常见过程概念、状态函数、可逆过程。 二、教学难点：状态函数、可逆过程。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、热力学的特点和局限性 二、基本概念

【思考题】

一、判断书中热力学第一、第二定律习题中的过程特点。 二、状态函数的特点是什么？

第二节 热和功

【教学目的及要求】

一、明确热和功只在体系与环境有能量交换时才有意义，熟知功和热正、负号的取号惯例；明确准静态过程与可逆过程的意义。 二、掌握各种常见过程热和功的计算。

【教学重点与难点】

一、教学重点：热和功等概念。 二、教学难点：可逆过程的概念。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、热 （一）定义

（二）常见过程热的计算 二、功 （一）定义

（二）常见过程功的计算

【思考题】

一、能否说系统含有多少热或功？为什么？

第三节 热力学第一定律

【教学目的及要求】

一、熟练掌握热力学第一定律。 二、掌握内能及其性质。

三、了解热力学第一定律的应用。

【教学重点与难点】

一、教学重点：热力学第一定律经典说法和数学表达式。 二、教学难点：内能。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、热力学第一定律的经典说法 二、热力学第一定律的数学表达式 三、内能的性质

【思考题】

一、什么是第一类永动机？

二、判断：根据热力学第一定律，因为能量不能无中生有，所以一个系统若要对 外做功，必须从外界吸收热量。

第四节 等容热、等压热及焓

【教学目的及要求】

熟练掌握理想气体的热力学能及焓只是温度的函数，常见过程?U，?H的计算。

【教学重点与难点】

一、教学重点：掌握理想气体的热力学能及焓只是温度的函数，计算理想气体在等温、等压、绝热过程中的△U、△H、Q和W的计算。 二、教学难点：焓的性质。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、焦耳实验 二、等容热

三、等压热 四、绝热过程

【思考题】

一、判断下列说法是否正确，并简述判断的依据。

（一）因为△U=QV、△H=Qp，所以QV、Qp是特定条件下的状态函数。

（二）在等压下，用机械搅拌某绝热容器中的液体，使液体的温度上升，这时△H=Qp=0。

第五节 热化学

【教学目的及要求】

一、熟练掌握会应用赫斯定律、物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓计算化学反应热效应。

二、掌握等容热效应和等压热效应之间的关系，基尔霍夫定律。

【教学重点与难点】

一、教学重点：等容热效应和等压热效应之间的关系；用赫斯定律、物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓计算化学反应热效应。 二、教学难点：基尔霍夫定律。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、等容热效应和等压热效应之间的关系 二、热化学方程 三、赫斯定律 四、标准摩尔生成焓 五、标准摩尔燃烧焓 六、基尔霍夫定律

【思考题】

一、某一化学反应在烧杯中进行，热效应为Q1，焓变为△H1。若将化学反应安排成相同的可逆电池，使化学反应和可逆电池反应的始态和终态都相同，这时热效应为Q2，焓变为△H2，△H1=△H2。这种说法对吗？

二、基尔霍夫定律的使用条件是什么？ 三、总结反应热的几种求法。

第二章 热力学第二定律 10学时

第一节 引言

【教学目的及要求】

一、熟练掌握自发过程概念。 二、掌握自发过程的共同特点。

【教学重点与难点】

一、教学重点：自发过程。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、自发过程

二、自发过程的共同特点

【思考题】

一、自发过程是不可逆过程，不可逆过程也是自发过程。这种说法对吗？

第二节 热力学第二定律的经典说法

【教学目的及要求】

一、熟练掌握热力学第二定律的经典说法。

【教学重点与难点】

一、教学重点：热力学第二定律的经典说法。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、热力学第二定律的开尔文说法 二、热力学第二定律的克劳修斯说法

【思考题】

一、空调、冰箱可以将热从低温热源吸出并放给高温热源，这是否与热力学第二定律矛盾？

二、不可能从单一热源吸收热量使其全部转化为功，这种说法对吗？

第三节 热力学第二定律的数学表达式

【教学目的及要求】

一、熟练掌握热力学第二定律的数学表达式；熵增加原理；熵变的计算。 二、掌握热力学第三定律。 三、了解标准熵。

【教学重点与难点】

一、教学重点：熵增加原理；各种常见过程熵变的计算。 二、教学难点：系统熵变和环境熵变的计算。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、熵的概念

二、热力学第二定律的数学表达式 三、孤立系统熵增加原理 四、熵变的计算 （一）简单状态变化 （二）相变 （三）化学变化

【思考题】

一、某系统从始态出发，经一个绝热不可逆过程到达终态。为了计算熵变，能否设计一个绝热可逆过程来计算？

二、总结各个常见过程熵变的计算公式。

第五节 亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能

【教学目的及要求】

一、熟练掌握吉布斯自由能的概念、性质及方向性判据。 二、掌握亥姆霍兹自由能的概念和性质。

三、了解为什么定义亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能，它们的用处及适用条件。

【教学重点与难点】

一、教学重点：吉布斯自由能的方向性判据

二、教学难点：吉布斯自由能的方向性判据条件的理解。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、热力学第一定律和热力学第二定律的数学表达式 二、亥姆霍兹自由能 三、吉布斯自由能

【思考题】

一、能否说系统达平衡时熵值最大，Gibbs自由能最小？ 二、叙述亥姆霍兹自由能与吉布斯自由能的方向性判据的条件。

第五节 △F、△G的计算

【教学目的及要求】

一、熟练掌握常见过程的△F、△G计算，并用以判断过程方向，学会设计简单的可逆过程。

【教学重点与难点】

一、教学重点：常见过程的△G的计算 二、教学难点：相变过程△G的计算

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、等温简单状态变化 二、相变 三、化学变化

【思考题】

一、总结常见过程中△F、△G的计算。

第六节 热力学基本方程

【教学目的及要求】

一、熟练掌握四个热力学基本方程。

二、掌握掌握四个热力学基本方程的偏微商关系式。 三、了解麦克斯韦关系式。

【教学重点与难点】

一、教学重点：四个热力学基本方程及其偏微商关系式。 二、教学难点：麦克斯韦关系式。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、热力学基本方程

二、热力学基本方程的偏微商关系式 三、麦克斯韦关系式

【思考题】

一、写出四个热力学基本公式的表达式，并说出它们的适用条件。

第三章 溶液理论 7学时

第一节 偏摩尔量和化学势

【教学目的及要求】

一、了解偏摩尔量和化学势的概念及它们之间的区别和相同点。

【教学重点与难点】

一、教学重点：化学势的概念及其方向性判据。 二、教学难点：偏摩尔量和化学势概念的确立和理解。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、偏摩尔量 （一）定义 （二）集合共识 二、化学势 （一）定义

（二）变化方向性判据

【思考题】

一、偏摩尔量与摩尔量有什么异同？ 二、什么是化学势？与偏摩尔量有什么异同？

第二节 气体的化学势

【教学目的及要求】

一、熟练掌握理想气体的化学势等温式。

三、了解标准态的概念，实际气体的化学势等温式。

【教学重点与难点】

一、教学重点：理想气体的化学势等温式。 二、教学难点：确立气体的化学势等温式。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、纯理想气体的化学势等温式 二、混合理想气体的化学势等温式 三、实际气体的化学势等温式

【思考题】

一、写出理想气体的化学势等温式。

第三节 拉乌尔（Raoult）定律和亨利（Henry）定律

【教学目的及要求】

一、熟练掌握拉乌尔（Raoult）定律和亨利（Henry）定律的内容。 二、掌握拉乌尔（Raoult）定律和亨利（Henry）定律以及它们的应用。

【教学重点与难点】

一、教学重点：利用拉乌尔定律和亨利定律的简单计算。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、拉乌尔（Raoult）定律 （一）内容 （二）表达式 （三）应用

二、亨利（Henry）定律 （一）内容 （二）表达式 （三）应用

【思考题】

一、拉乌尔（Raoult）定律和亨利（Henry）定律的表达式和适用条件分别是什么？

第四节 理想溶液

【教学目的及要求】

一、熟练掌握理想溶液和理想稀溶液的气、液两相的平衡组成计算。 二、掌握理想溶液的通性

三、了解理想溶液中各组分化学势的表达式。

【教学重点与难点】

一、教学重点：理想溶液的气、液两相的平衡组成计算；理想溶液的通性。 二、教学难点：理想溶液中各组分化学势的表达式。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、理想溶液的定义

二、理想溶液的气、液两相的平衡组成 三、理想溶液的通性

四、理想溶液中各组分化学势的表达式

【思考题】

一、溶液的化学势等于溶剂的化学势和溶液的化学势之和，这种说法对吗？ 二、对于纯组分，它的化学势等于其Gibbs自由能，这种说法对吗？

三、二组分理想溶液的总蒸气压一定大于任一组分的蒸气份压，这种说法对吗？ 四、什么是理想溶液？其通性有哪些？

第六节 理想稀溶液

【教学目的及要求】

一、熟练掌握理想稀溶液的气、液两相的平衡组成计算， 二、了解稀溶液中溶质的假想态。

【教学重点与难点】

一、教学重点：理想稀溶液的气、液两相的平衡组成计算。 二、教学难点：稀溶液中溶质的假想态。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、稀溶液的定义

二、稀溶液的气、液两相的平衡组成 三、稀溶液中各组分化学势的表达式

【思考题】

一、什么是理想稀溶液？

二、在同一稀溶液中，溶质B的浓度可用xB、mB、cB表示，则其标准态的选择也就不同，相应的化学势也不同，这种说法对不对？

第七节 稀溶液的依数性

【教学目的及要求】

一、熟练掌握稀溶液依数性的有关计算。

【教学重点与难点】

一、教学重点：稀溶液依数性。

二、教学难点：渗透压。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、蒸气压降低定律 二、凝固点降低定律 三、沸点升高定律 四、渗透压定律

【思考题】

一、什么是稀溶液的依数性？稀溶液有哪些依数性？

二、在室温下，物质的量浓度相同的蔗糖溶液与食盐水溶液的渗透压是否相等？

三、农田中施肥太浓时植物会被烧死。农碱地的农作物长势不良，甚至枯萎，试解释其原因。 四、北方人冬天吃冻梨前，将冻梨放入凉水中浸泡，过一段时间后冻梨内部解冻了，但表面结了一层薄冰 。试解释原因。

第八节 实际溶液

【教学目的及要求】

一、理解逸度和活度的概念及标准态。

【教学重点与难点】

一、教学重点：非理想溶液。 二、教学难点：溶质的标准态。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、非理想溶液 （一）正偏差 （二）负偏差 二、非理想稀溶液

【思考题】

一、非理想溶液有几种类型？

第四章 化学平衡 2学时

第一节 平衡常数

【教学目的及要求】

一、熟练掌握理解对任何反应系统的标准平衡常数都只是温度的函数。 二、理想气体反应的掌握Kp、Kp、KX和KC间的关系。 三、了解实际气体反应的标准平衡常数。

?【教学重点与难点】

一、教学重点：理想气体反应、溶液反应、复相反应的标准平衡常数。 二、教学难点：实际气体反应的标准平衡常数。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、气体反应 （一）理想气体 （二）实际反映 二、溶液反应 （一）理想溶液 （二）理想稀溶液 （三）实际溶液 三、复相反应

【思考题】

一、写出理想气体反应的Kp、Kp、KX和KC间的关系。

二、什么是复相化学反应？其反应平衡常数有何特征？什么是解离压力？ 三、什么是标准摩尔生成Gibbs自由能？

θ第二节 ?rGm 与?rGm

?【教学目的及要求】

一、熟练掌握标准生成吉布斯自由能的意义及标准反应吉布斯自由能的计算方法；范特霍夫等温式的有关计算。

【教学重点与难点】

一、教学重点：?rGm的求法和范特霍夫等温式的有关计算。

θ【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、?rGm

θ二、?rGm

【思考题】

θθ一、根据公式?rGm=－RTlnKθ，所以说?rGm是在平衡状态时的Gibbs自由能的变化值这种

说法对吗？

二、在一定的温度、压力且不做非膨胀功的条件下，若某反应的?rGm>0，能否研制出一种催化剂使反应正向进行？

θ三、总结?rGm的求法。

第三节 平衡组成的计算

【教学目的及要求】

一、熟练掌握利用标准平衡常数计算平衡转化率、平衡组成。

【教学重点与难点】

一、教学重点：利用标准平衡常数计算平衡转化率、平衡组成。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、平衡转化率 二、平衡组成的计算

【思考题】

一、平衡转化率和转化率有何区别？

第三节 各种因素对化学平衡的影响

【教学目的及要求】

一、熟练掌握温度对化学平衡的影响。 二、掌握压力和惰性组分对化学平衡的影响。

【教学重点与难点】

一、教学重点：温度对化学平衡的影响。 二、教学难点：惰性组分对化学平衡的影响。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、胶粒带电的原因 二、胶团结构 三、电泳和电渗 四、沉降电势和流动电势 五、双电层结构

【思考题】

一、有稳定剂存在时胶粒优先吸附哪种离子？

二、什么是ζ电势？ζ电势与憎液溶胶的稳定性有什么关系？ 三、为什么输油管和运送有机液体的管道都要接地？

第六节 溶胶的稳定性和聚沉

【教学目的及要求】

一、掌握溶胶在稳定性方面的特点及电解质对溶胶稳定性的影响。

【教学重点与难点】

一、教学重点：溶胶在稳定性方面的特点及电解质对溶胶稳定性的影响。

【教学手段及方式方法】

板书与多媒体结合，启发式教学讲授。

【教学内容】

一、溶胶稳定存在的原因 二、溶胶的聚沉 （一）电解质的聚沉作用

（二）有机化合物都具有很强的聚沉作用 （三）溶胶之间的相互聚沉

（四）高分子化合物的保护和敏化作用

【思考题】

一、为什么明矾能使浑浊的水很快澄清？

二、用电解质将豆浆点成豆腐，如果有三种电解质：NaCl、MgCl2和CaSO4·2H2O，哪种电解质的聚沉能力最强？

三、江河入海口为什么会形成三角洲？

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7jc8.html