化学化工学院《物理化学》教学大纲

熟悉电报电势和电动势测定的应用11、了解电极极化的原因12、了解电解时电极反应与过电势在由解中的作用13、了解电化学腐蚀机理和防腐原理主要教学内容Ⅰ电解质溶液一、电解质溶液的导电机理及法拉第定律二、离子的迁移(定义及其测定)三、电解质溶液的电导1、电导、电导率、摩尔电导率2、电导测定3、电导率、摩尔、电导率随浓度的变化四、离子独立移动定律与离子当量电导五、电导测定的应用示例1、计算弱电解质的电离度和电离平衡常数2、计算难溶盐的溶解度和溶度积3、电导滴定六、强电解质的活度和活度系数1、离子的平均活动与平均活系数2、强电解质的离子平均活度系与浓度的关系七、强电解质溶液理论简介1、强电解质溶液的离子互吸理论概述2、德拜—休克尔极限公式3、翁萨格电导理论Ⅱ可逆电池八、可逆电池的构成及其电动势的实验测定1、可逆电池必须具备的条件2、可逆电极的种类3、电池电动势的实验测定法九、电池的书写方式及电池所对应的化学反应1、电池书写方式的惯例2、电池表示式与电池反应“互译”的一般方法十、可逆电池的热力学十一、电动势产生的机理十二、电极电势1、标准氢电极2、任意电极的电板电势的数值和符号的确定3、电极电势的能斯特公式4、标准电极电势5、参比电极十三、由电极电势计算电池电动势1、单液电池2、双液电池3、浓差电池十四、标准电极电势数据及电池电动势测定的应用1、判断反应趋势2、求微溶盐的活度积3、求化学反应的平衡常数4、pH的测定5、电势—pH图Ⅲ不可逆电极过程十五、不可逆电极过程中电极的极化1、电极的极化2、过电势的定义、分类及其测定3、不可逆情况下电池的端电压及电解池的分析电压十六、电解时的电极反应1、阴板反应2、阳板反应十七、金属的电化学腐蚀和防腐蚀十八、化学电源简介。  
化学化工学院《物理化学》教学大纲
 
物理化学是高等师范院校化学系的一门基础理论课。本课程的目的是使学生在已学过一些先行课的基础上,运用物理和数学的有关理论和方法进一步研究化学运动形式的普遍规律。以增强分析问题和解决问题的能力,为后续专业理论和技术课程的学习打下基础。
本课程主要包括:化学热力学、统计热力学、化学动力学初步、电化学和分散体系五个部分。
(一)  说明
本课程开设对象:化学系大学本科生
本课程开设时间:第三学年(第5、6学期)
本课程属师范院校大学本科必修基础专业理论课
学分:7
总学时:126(4:3)
各章学时分配数

章数

教学内容

讲授

习题课

 

绪论

2

 

1

热力学第一定律

12

2

2

热力学第二定律

10

2

3

溶液

6

2

4

化学平衡

8

2

5

相平衡

10

2

6

统计热力学初步

10

2

7

电化学

20

4

8

表面现象与分散系统

10

 

9

化学动力学基本原理和催化作用

18

4

总计

126




二、教学内容
绪论
要求:着重阐明物理化学的意义,介绍物理化学的方法。
主要教学内容:1物理化学基本内容简介
2物理化学发展简介
3学习物理化学的意义
4怎样学习物理化学
5数学预备知识
 
第一章     热力学第一定律
基本要求:
1、掌握热力学的一些基本概念着重理解状态函数的特点。
2、明确内能(U)和焓(H)都状态函数,热(Q)和功(W)都是与过程相联系的物理量。
3、掌握可逆过程的特点和最大功(重点、难点)。
4、掌握热力学第一定律的表述法与数学表达式,并能较熟练地计算理想气体在等温、等压等容及绝热过程中的ΔU、ΔH、Q、W。
5、热化学部分:掌握第一定律与盖斯定律、基尔霍夫定律及其应用。熟练运用生成焓、燃烧热的数据计算化学反应热效应的方法。
主要教学内容:
一、热力学基本概念
1、 热力学的内容、方法与局限性
2、 几个基本概念(系统和环境;状态和状态性质;过程和途径、热力学平衡等)
二、热力学第一定律
1、 热和功
2、 内能
3、 热力学第一定律的表述法与数学表达式
三、体积功与可逆过程
1、 等温过程的体积功
2、 可逆过程的意义与特征
四、焓
五、热容
六、热力学第一定律对理想气体的应用
1、 理想气体的内能和焓
2、 理想气体的         初关系
3、 统热过程
七、实际气体的节流膨胀
1、 焦耳—汤姆逊实验
2、 焦耳—汤姆逊系数及其倒转温度
3、 气体的液化
八、化学应热效应
1、 等压热效应与等容热效应
2、 热化学方程式
九、热化学基本定律及反应热效应的计算
1、 盖斯定律
2、 由热化学数据(生成热、燃烧热、离子在水溶液中的生成热)计算反应热效应
3、 键焓估算标准生成热
十、反应热与温度的关系
1、 基尔霍夫定律
2、     关于热效应计算的应用
 
第二章     热力学第二定律
基本要求:
1、了解一切自发过程的共同特征,明确热力学第二定律的意义。
2、明确从卡诺循环引出熵的逻辑性质和从卡诺热机得出克劳修斯原理从而理解克劳修斯不等式的重要性与熵函数的概念。
   3、熟记并理解热力学函数S、A、G的定义与各热力学函数间的关系。
   4、明确每一热力学函数,只是在各自特定条件下才能作为过程进行方向与限度的判据,熟练ΔS和ΔG的计算与应用。
5、熵的统计意义和热力学第三定律只作一般性了解。
主要教学内容:
一、自发过程的共同特征
二、热力学第二定律的经典表述
三、卡诺特循环与卡诺定理
四、过程的热温商与熵函数
1、 克劳修斯原理
2、 可逆过程的热温商和熵的概念
3、 不可逆过程的热温商与熵变
五、过程方向与限度的判据
1、 热力学第二定律的数学表达式
2、 熵增加原理
六、熵的统计意义
1、 过程自发进行的微观本质
2、 微观状态数与最可几分布
3、 熵与微观状态数的关系(玻尔兹曼关系式)
4、 热力学第三定律及规定熵的计算
七、熵变的计算与熵判据的应用
1、 无相变化与无化学变化的等温及变温过程
2、 相变过程
3、 等温下的化学反应过程
八、亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能
1、 亥姆霍兹自由能(A)和吉布斯自由能(G)的导出
2、 亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能判断过程的方向和限度
九、等温过程ΔG的计算与应用
1、 无相变无化化学变化的等温过程
2、 纯物质的相变过程
3、 化学反应的ΔG
十、热力学函数间的基本关系式与吉布斯、亥姆霍兹方程
1、 基本关系式
2、 对应关系式
3、 麦克斯韦关系式及其简单应用
4、 吉布斯—亥姆霍兹方程
 
第三章     溶液
基本要求:
1、初步理解偏摩尔量和化学势的意义,掌握气体化学势的表示法及其标准态的概念,对于逸度只要了解其概念。
   2、熟悉拉乌尔定律和亨利定律的应用
   3、了解理想溶液、稀溶液和实际涉及三者的区别
   4、掌握溶液中各组分化学热的表示法,明确标准态的概念
   5、了解稀溶液依数性公式的热力学推导方法
   6、活度的概念与标准态的选用是本章的难点,只作了解。
主要教学内容
一、概述溶液的组成表示法
二、偏摩尔量
1、 偏摩尔量的定义
2、 偏摩尔量的集合公式
三、化学势
1、 化学势的定义
2、 化学势在相平衡中和在化学平衡中的应用
3、 气体的化学热与逸度
四、理想溶液
1、 拉乌尔定律与亨利定律
2、 理想溶液及其特征
3、 组成理想溶液过程中,系统各热力学函数的改变。
五、实验溶液
1、 组成实际溶液过程中,系统各热力学的改变
2、 活度
3、 标准态
六、稀溶液的依数性
 
第四章     化学平衡
基本要求:
1、 能够从化学势的角度理解化学平衡的意义。
2、 理解并掌握化学反应等温方程的意义与应用;掌握标准生成吉布斯自由能的概念,并能用以计算标准平衡常数。
3、 熟悉理想气体反应的K、KP、KC、KX与Kn的相互关系
4、 熟练平衡组成的计算
5、 学会使用牛顿图,从而计算实际气体反应的Kf。
6、 了解等压方程的推导过程及其有关计算,并熟悉浓度、压力及惰性气体对化学平衡的影响。
7、 一些热力学分析的实例除氨的合成外,其余三例要求能在课外看懂。
主要教学内容:
一、平衡常数与反应等温方程
二、标准摩尔生成吉布斯自由能
1、 标准摩尔生成吉布斯ΔfGm定义
2、 ΔfGm的用途
三、有关平衡常数的计算与应用
1、 平衡常数的实验测定法
2、 理想气体反应K、KP、KC、KX与Kn之间的关系。
3、 实际气体反应的平衡常数(逸度的求算)
4、 液相反应的平衡常数
5、 复相反应的日平衡常数及分解压力的概念
四、温度对化学平衡的影响
1、 等压方程的推导及应用
2、 分解温度及其计算
五、浓度、压力及惰性气体对化学平衡的影响
六、一些化学工艺应用热力学分析实例
 
第五章     相平衡
基本要求:
1、 理解克劳修斯—克拉贝龙方程的推导过程,并掌握其应用。
2、 明确相、组分数和自由度的概念,了解相律的推导、物理意义与用途。
3、 熟悉杠杆规则的应用
4、 了解绘制相图的常用方法
5、 能应用相律来说明相图中区、线及点的意义,并能根据相图来说明系统在不同过程中所发生相变化的情况。
主要教学内容:
一、相律
1、 相、组分数与自由度的概念
2、 相律的推导
二、单组分系统
1、 水的相图
2、 克劳修斯—克拉贝龙方程
三、二组分双液系统
1、 完全互溶双液系统(P—X图、T—X图、杠杆规则,精馏)
2、 部分互溶双液系统(T—X图)
3、 完全不互溶的双液系统—水蒸气蒸馏
四、二组分固液系统
1、 有简单低共溶混合物的系统(合金系统、盐水系统)
2、 有化合物生成的系统(稳定化合物,不稳定化合物)
3、 固相完全互溶的系统
4、 固相部分互溶的系统
五、三组分系统
1、 三组分系统的组成表示法
2、 部分互溶三液系
3、 三组分盐水系统
4、 分配定律与萃取
 
第六章     统计热力学初步
基本要求:
1、 从最可几分布引出配分函数的概念,得出配分函数与热力学函数的关系。
2、 掌握由配分函数的分离与计算可求得简单分子热力学函数与理想气体简单反应的平衡常数。
3、 使学生了解系统的热力学宏观性质可以通过微观性质计算出来。
主要教学内容:
一、粒子系统的统计分布
1、 经典统计法
2、 最可几分布
3、 配分函数与麦克斯韦—玻尔兹曼分布定律
4、 最可几分布与平衡分布
5、 粒子系统的量子统计分布法
6、 三种统计分布的关系
二、配分函数与热力学函数的关系
1、 熵与配分函数的关系
2、 亥姆霍兹自由能与配分函数的关系
3、 其它热力学函数与配分函数的关系
4、 最低能级数值的选取对配分函数的影响
三、配分函数的计算
1、 各种配分函数
2、 各种配分函数的计算
四、热力学函数的计算
1、 单原子气体
2、 双原子分子
3、 晶体的热容
五、平衡常数的计算
1、 平衡常数的配分函数的表达式
2、 自由能函数及焓函数
3、 平衡常数计算举例
 
第七章     电化学
基本要求:
1、 理解电解质溶液的导电机理及离子迁移数的意义
2、 明确电导、电导率及摩尔电导率的概念
3、 掌握电导测定和离子独立移动定律的一些应用
4、 掌握电解质的活度、离子平均活度和离子平均活度系数的概念及其计算
5、 了解强电解质溶液理论,熟练使用德拜—休克尔的极限公式
6、 掌握可逆电池的定义和电动势的测量原理
7、 理解电池电动势及其温度系与电池反应过程中的ΔrGmΔrHm和ΔrSm的关系
8、 能熟练地写出电池的化学反应方程式并能根据所给化学反应设计原电池
9、 了解电动势产生的机理
10、了解能斯特公式的推导过程,熟悉电报电势和电动势测定的应用
11、了解电极极化的原因
12、了解电解时电极反应与过电势在由解中的作用
13、了解电化学腐蚀机理和防腐原理
主要教学内容
Ⅰ电解质溶液
一、电解质溶液的导电机理及法拉第定律
二、离子的迁移(定义及其测定)
三、电解质溶液的电导
1、 电导、电导率、摩尔电导率
2、 电导测定
3、 电导率、摩尔、电导率随浓度的变化
四、离子独立移动定律与离子当量电导
五、电导测定的应用示例
1、 计算弱电解质的电离度和电离平衡常数
2、 计算难溶盐的溶解度和溶度积
3、 电导滴定
六、强电解质的活度和活度系数
1、 离子的平均活动与平均活系数
2、 强电解质的离子平均活度系与浓度的关系
七、强电解质溶液理论简介
1、 强电解质溶液的离子互吸理论概述
2、 德拜—休克尔极限公式
3、 翁萨格电导理论
Ⅱ可逆电池
八、可逆电池的构成及其电动势的实验测定
1、 可逆电池必须具备的条件
2、 可逆电极的种类
3、 电池电动势的实验测定法
九、电池的书写方式及电池所对应的化学反应
1、 电池书写方式的惯例
2、 电池表示式与电池反应“互译”的一般方法
十、可逆电池的热力学
十一、电动势产生的机理
十二、电极电势
1、 标准氢电极
2、 任意电极的电板电势的数值和符号的确定
3、 电极电势的能斯特公式
4、 标准电极电势
5、 参比电极
十三、由电极电势计算电池电动势
1、 单液电池
2、 双液电池
3、 浓差电池
十四、标准电极电势数据及电池电动势测定的应用
1、 判断反应趋势
2、 求微溶盐的活度积
3、 求化学反应的平衡常数
4、 pH的测定
5、 电势—pH图
Ⅲ不可逆电极过程
十五、不可逆电极过程中电极的极化
1、 电极的极化
2、 过电势的定义、分类及其测定
3、 不可逆情况下电池的端电压及电解池的分析电压
十六、电解时的电极反应
1、 阴板反应
2、 阳板反应
十七、金属的电化学腐蚀和防腐蚀
十八、化学电源简介
 
第八章     表面现象和胶体
基本要求:
1、 掌握表面能(表面张力)的概念
2、 理解表面曲率与蒸气压的关系
3、 掌握气固吸附(特别是朗格缪尔)等温方程
4、 明确吉布斯公式的推导过程及其意义与计算
5、 了解表面活性剂的性质与应用
6、 了解溶胶的一般制备与净化的方法
7、 了解溶胶的光学性质、动力性质和电学性质
8、 了解胶团的结构及胶体的稳定与聚沉作用
9、 了解膜平衡的机理及离子交换膜的应用
主要教学内容:
Ⅰ表面现象
一、表面吉布斯自由能与表面张力
二、弯曲表面现象
1、 弯曲液面下的附加压力
2、 蒸气压与表面曲率关系
三、气体在固体表面上的吸附
1、 朗格缪尔单分子层吸附等温式
2、 BET多分子层吸附等温式
四、溶液表面的吸附现象
1、 溶液表面的吸附现象
2、 吉布斯吸附公式
3、 表面活性物质的吸附层结构
五、表面活性物质的性质及其应用
1、 表面活性物质的性质及分类
2、 表面活性物质的应用(润湿作用、增溶作用)
Ⅱ胶体
六、溶胶的制备与净化
七、溶胶的光学性质
八、溶胶的动力性质
九、溶胶的电学性质
1、 电动现象
2、 胶体粒子带电原因
3、 胶体粒子的双电层和结构
十、溶体的稳定性和聚沉
十一、大分子溶液性质及分子量测定
1、 大分子溶液性质及分子量测量
2、 膜平衡及离子交换膜的应用—电渗透
 
第九章     化学动力学与催化作用
基本要求:
1、 明确反应分子数与反应级数的区别与联系
2、 熟悉反应速率表示法以及简单反应的浓度与时间的关系式
3、 了解反应级数的实验测定法
4、 对于对峙反应,平行反应和连串反应的动力学公式应着重了解速率方程的建立以及时间浓度关系式
5、 了解稳态法与平衡浓度法处理速率方程的意义
6、 了解链反应的特征与爆炸反应的机理
7、 理解活化能的概念与过渡状态理论的基本论点,弄清公式的推导思路,并能对所述二理论作出一些比较
8、 光化学反应的基本规律只要求一般性了解
9、 明确有关催化反应的一些术语的意义
10、了解化学吸咐与催化作用的关系
主要教学内容:
Ⅰ化学动力学
一、反应速率及其测定
二、反应物浓度对反应速率的影响
1、 反应速率方程式
2、 速率常数的意义
3、 基元反应
4、 反应分子数
5、 反应级数
三、简单级数反应的速率公式
四、反应级数的测定
五、温度对反应速率的影响(表现活化能)
六、对峙反应,平行反应与连串反应
七、链反应
八、化学反应机理的确定
1、 确定反应机理的步骤
2、 快速反应研究方法的简介
九、化学反应速率理论
1、 碰撞理论
2、 过渡状态理论
十、光化学反应
Ⅱ催化作用
十一、催化作用的基本特征
十二、均相催化作用的基本特征
十三、多相催化作用