某高校数学物理化学

《物理化学》教学大纲

课程名称： 物理化学 英文名称： Physical Chemistry 课程编号： 课程类别： 专业必修课

学时/学分：119学时/7学分；理论学时：119学时 开设学期：四、五 开设单位：化学化工学院 适用专业： 化学、应用化学

说 明

一、课程性质与说明 1．课程性质 专业基础课 2．课程说明

物理化学是高等院校化工专业的一门基础理论课。本课程的目的是在已学过的一些先行课程的基础上，从化学现象与物理现象的联系寻找化学变化规律，运用物理和数学的有关理论和方法进一步研究物理化学运动形式的普遍规律。

在教学大纲中贯彻理论联系实际和少而精的原则，使学生了解并掌握物理化学的基本理论，以提高分析和解决实际问题的能力。

本课程主要讲述化学热力学、电化学、化学动力学、表面化学等。胶体化学由教师讲授重点内容，学生自学完成。讲授内容应分清主次，在注意系统性的原则下，着重讲解教材的重点与难点。通过多种现代教学手段的应用，增强学生对物理化学理论的理解，更好地培养学生独立解决问题能力。

二、教学目标

物理化学是化学学科的一个重要分支，是高等师范院校化学类专业本科生的一门主干基础课。本课程的目的是在已学过一

现代远程教育

《物理化学》

课 程 学 习 指 导 书

作者：郭新红 2006年 9月

1

第一章 热力学第一定律

一.学习目标

了解热力学的一些基本概念，明确状态函数与可逆过程的概念和特点

明确热力学第一定律的数学表达式；热与功只在体系与环境有能量交换时才有意义 掌握两个热力学状态函数即内能和焓的概念

较熟练应用热力学第一定律计算各种过程的ΔU，ΔH，Q和W。 明确热效应的含义和盖斯定律的内容

能熟练应用生成热，燃烧热计算反应热；会应用盖斯定律 了解基尔霍夫定律 二.重点和难点

重点：1.热力学第一定律及其应用 2．盖斯定律及其应用

三.练习题及答案 (一).填空题

1．应用热力学第一定律来计算化学变化中的 ，应用热力学第二定律来解决化学变化的 。

2．一切自发过程都是 过程。其本质是 转换的不可逆性。

3.物理化学是从研究物理变化和化学变化的 入手以探求 的基本规律的一门科学。

4．能量交换和传递的方式有 和 。

5.已知298.15K时，下列反应的热效应：

（1） CO（g）+ (1/2)O2 (g)=CO2 (g) ?rH= –283KJ (

一、选择题

1、298 K时，当H2SO4溶液的质量摩尔浓度从0.01 mol·kg-1增加到0.1 mol·kg-1时，其电导率κ和摩尔电导率Λm将（ D ）

A 、κ减小，Λm增加 B 、κ增加，Λm增加 C 、κ减小，Λm减小 D、 κ增加，Λm减小

2、298 K时，有质量摩尔浓度均为0.001 mol·kg-1的下列电解质溶液，其离子平均活度因子γ±最大的是（ D ）

A、 CuSO4 B、 CaCl2 C 、LaCl3 D、 NaCl

3、强电解质MgCl2水溶液，其离子平均活度a±与电解质活度aB之间的关系为（ D ） A、 a± = aB B、 a± = aB3 C 、a± = aB1/2 D、 a± = aB1/3 4、下列两反应所对应电池的标准电动势分别为E1和E2 （1）

??11H2(p?)?Cl2(p?)?HCl(a?1) 22（2）2HCl(a?1)?H2(p?)?Cl2(p?) 则两个E的关系为（ B ）

A、 E2?2E1 B 、E2??E1 C、 E2??2E1 D、 E2?E1 5、

首 页

第一章 热力学第一定律 难题解析 学生自测题 学生自测答案 难题解析 [TOP]

例 1-1

某会场开会有1000人参加，若每人平均每小时向周围散发出400kJ的热量。试求： (1) 如果以礼堂中空气和椅子等为系统，则在开会时的30分钟内系统的热力学能增加了多少？

(2) 如果以礼堂中的空气、人和其他所有的东西为系统，则其热力学能的增加又为多少？

解：(1)开会30分钟时产生的热量为：

30Q?1000?400?103??2.0?108?J?

60 此为恒容系统，故W?0 根据热力学第一定律：

?U?Q?W?2.0?108?J?

(2) 因为此为孤立系统，所以：?U?0

例 1-2

mol单原子理想气体在298K时，分别按下列三种方式从15.00dm3膨胀到40.00 dm3： （1）自由膨胀； （2）恒温可逆膨胀；

（3）恒温对抗100kPa外压下膨胀。 求上述三种过程的Q、W、ΔU和ΔH。

W＝?pe(V2?V1)＝0?(V2?V1)＝0

解：（1）自由膨胀过程，

因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数，而理想气体自由膨胀过程温度不变，所以：ΔU=ΔH=f(T)＝0

Q??U?W?0

（2）因为理想气

一、选择题

1. 下列说法中不正确的是：( C ) (A) 生成的新鲜液面都有表面张力 (B) 平面液体没有附加压力 (C) 弯曲液面的表面张力的方向指向曲率中心 (D) 弯曲液面的附加压力指向曲率中心 2. 水在临界温度时的表面Gibbs自由能： （ C ）

(A) (A) 大于零 (B) 小于零 (C) 等于零 (D) 无法确定

-3 -3

3. 一个 U 型管的两臂直径不同，一端为 1×10m，另一端为 3×10m，水的表

-1

面张力为 0.072 N·m。如用

一 判断题（请在括号内打×或√）:

1 当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值，当系统 的状态发生变化时所有的状态函数的数值也随之发生变化。（ × ） 2 状态函数改变后，状态一定改变。 （ √） 3 状态改变后，状态函数一定都改变。 （ ×） 4 体积是广度性质的状态函数。 （√ ）

5 温度是广度性质的状态函数。 （× ） 6

7 一定量理想气体的热力学能只是温度的函数。（ √） 8 将50g冰加热后全部变成80℃的水；另将50g高温水蒸气冷却至 80℃，这两种来源不同的50g水热力学能是相同的。（ √） 9

10

11 熵增加的过程一定是自发过程。 （× ） 孤立系统 12 平衡态熵最大。 （×）孤立系统

13 自发过程的熵变?S > 0。 （× ） 孤立系统 14 自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。 （ ×）孤立系统 15 为计算绝热不可逆过程的

读书报告

摘要：通过阅读参考书籍，了解了水处理工艺中的混凝和沉淀理论。应用胶体双电层理论

分析了混凝剂的作用原理。总结了理想沉淀池和浅池沉淀理论要点，分析了斜板（管）沉淀池的设计原理。通过比较不同形式的沉淀池，总结了平流式，辐流式，竖流式，旋流式，斜板（管）沉淀的池的优缺点，适用条件及设计参数。

关键词：混凝；沉淀；胶体

一、混凝

1.胶体双电子层理论

胶体由胶核、密实层及扩散层所组成，故称为双电层结构。由于胶核带负电荷（其表面电位ф称为总电位或表面电位或热力学电位），故在其表面将吸附并控制一层较密实且排列整齐的正电荷离子（该层表面称为滑动面，ф =0，其电位称为电位）组成胶粒，与其外的扩散层（被热运动扰乱其排列）中的正

电荷共同形成电性中和并组成胶团。扩散层外边缘的电位为零。

滑动面上的电位决定了憎水胶体的聚集稳定性。也决定亲水胶体的水化膜的阻碍，当ξ电位降低，水化膜减薄及至消失。 2.混凝机理

混凝剂对水中胶体颗粒的混凝作用有三种：电性中和、吸附架桥和卷扫作用。根据DLVO理论，要使胶粒通过布朗运动相撞聚集，必须降低或消除排斥能峰。吸引势能与胶粒电荷无关，它主要取决于构成胶体的物质种类、尺寸和密度。对于一定水质，胶粒的这些特性是不变的。因此，

第十三章 表面物理化学

[本章要点]

1.明确表面张力和表面吉布斯自由能的概念，了解表面张力与温度的关系。

2.明确弯曲表面附加压力产生的原因及与曲率半径的关系，会使用杨——拉普拉斯公式。

3.掌握吉布斯吸附等温式的表示形式及各项的物理意义，并能做简单计算。

4.了解表面活性剂及分类和集中重要用途。

5.了解润湿和铺展，了解气固吸附的本质及吸附等温式的主要要求。

6.了解化学吸附和物理吸附的区别，以及化学吸附与多相催化反应的关系。

截面科学是化学，物理，生物，材料和信息等学科之间相互交叉和渗透的一门重要边缘科学，是当前三大科学技术（生命科学、材料科学和信息科学）前沿领域的桥梁，是在原子或分子尺度上探讨两相界面是激昂发生的化学过程，以及化学过程前驱的一些物理过程。

研究对象：气-液，气—固，液—液，液—固和固—固等宏观截面和一些微观界面。

研究表面层上的行为或研究多相的高分散系统的性质时，必

须考虑物质的分散度。

比表面（A0)：表示多相系统的分散尺度。 A0 def Asm 或 A0=

ASV

As:物质的总表面积，m物质的质量，则比表面表示单位质量物质的表面积。其单位是m·g

2

-1

V:物质的体

第一章 热力学第一定律

基 本 要 求

1．理解体系与环境、状态与状态函数等基本概念。了解可逆过程的概念。

2．理解功、热、热力学能、焓、热容、摩尔相变焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓、反应焓变等概念。掌握相变过程、化学变化过程热效应的计算。

内 容 提 要

一．热力学第一定律

封闭系第一定律： ?U = Q+W

或： dU??Q??W (1-1)

U：热力学能，即体系内质点各能量之和，包括分子的动能、势能和分子内部能量。热力学能是状态函数（广延性质）。

对于物质的量、组成一定的均相系，热力学能是任意两个独立状态参量的函数，如： U=f (T、V) 或U=f (T、P)

Q：热。规定系统吸热为正，放热为负。

W：功。规定环境对系统做功为正，系统对环境做功为负。 二．体积功

体积功的计算： W??P环dV (1-2)

?V1V2 1．气体向真空膨胀（自由膨胀）过程： ∵P外=0，∴W=0 （1-3） 2．恒外压过程： W??P环(V2?V1) (1-

中国科学院大学

2013年招收攻读硕士学位研究生入学统一考试试题

科目名称：物理化学（乙）

考生须知：

1．本试卷满分为150分，全部考试时间总计180分钟。

2．所有答案必须写在答题纸上，写在试题纸上或草稿纸上一律无效。 3．可以使用无字典存储和编程功能的电子计算器。

下列一些基本常数供解题时参考：

普朗克常数h = 6.626 × 10-34 J·s；玻兹曼常数kB = 1.381× 10-23 J·K-1； 摩尔气体常数R = 8.314 J·mol-1·K-1；法拉第常数 F = 96500 C·mol-1 1标准大气压p? = 101325 Pa

一. 是非题（每小题1分，共15分）（判断下列各题是否正确，正确用“?”表示，

错误用“?”表示） 1. 卡诺循环包含了两个恒内能过程和两个恒熵过程。 2. 近独立定域粒子体系和经典极限下的非定域粒子体系的最概然分布公式不同。 3. 理想气体的混合物属于独立粒子体系。

4. 理想溶液混合热效