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1、物理化学物理化学 G2G2课程教学大纲课程教学大纲课程代码：080531017 课程英文名称：Physical Chemistry G2 课程总学时：56 讲课：56 实验：0 上机：0 适用专业：化学专业 大纲编写（修订）时间：2011.5一、大纲使用说明（一）课程地位及教学目标物理化学 G2是工程院校化学专业一门必修的主干基础理论课，主要讲授电化学、界面 化学及动力学部分的基础知识、基本理论和基本方法，为后续的专业课奠定理论基础，进行一 般科学方法的训练和逻辑推理能力的培养，使学生初步具备运用物理化学原理解决实际问题的 能力。 本课通过教学的各个环节使学生达到各节中所提出的基本要求，具有初
2、步的分析问题和解 决问题的能力。讲授内容应分清主次，在注意系统性的原则下，针对本学科解决问题的思想和 方法，着重讲解教材的重点与难点，重视习题课，课外辅导和批改作业等各个重要教学环节。 为学生成为高级化学人才打下坚实的理论基础。（二）知识、能力及技能方面的基本要求作为理科专业物理化学的教学以掌握基础理论，基本方法为主要内容，教学中学生必须掌 握的知识如下：1.相平衡 掌握相、相数、自由度等概念；会应用相律进行有关计算；掌握单组分系统的相图；掌握 杠杆规则；掌握二组分系统理想液态混合物和真实液态混合物的气-液平衡相图；掌握二组分液 态部分互溶及完全不互溶系统的气-液平衡相图；掌握二组分固态不互溶
3、和固态互溶系统液-固 平衡相图；掌握生成化合物的二组分凝聚系统相图。 2.电化学熟练掌握电解质溶液中的基本概念和基本理论，电解质溶液的导电能力及法拉第定律，熟 练掌握可逆电池的相关知识，电极电势和电池电动势的计算，了解极化、超电势、电解时的电 极反应等内容。 3. 界面现象 掌握表面吉布斯自由能、表面张力的概念及其应用；了解拉普拉斯方程、开尔文公式及其 应用；掌握朗缪尔吸附理论及吸附等温式的应用；掌握接触角、润湿、铺展等概念及杨氏方程 的应用。了解吸附的概念及吉布斯吸附等温式的应用；掌握表面活性剂的结构特点、基本性质 和实际应用。4.与胶体化学 了解溶胶的基本特征：光学、动力学和电学性质，掌握
4、溶胶的溶团结构，溶胶的稳定和聚 沉。 5.化学动力学掌握化学动力学中的一些基本概念、化学反应的速率常数；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，活化能的测定方法和计算方法；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。通过学习使学生逐步具有理论分析能力、建立理论模型的意识、逻辑推理能力和结合实际 解决问题的能力。 （三）实施说明1教学方法：课堂讲授中重点对基本概念、基本理论和分析方法进行讲解；采用启发式教 学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知 识，
5、 培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；注意培养学生逻辑思维和理 论 推导能力。讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。2教学手段：本课程属于专业基础课，在教学中采用电子教案、CAI 课件及多媒体教学系 统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。 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 本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。本课程主要的先修课程有高等数学、无机化 学、有机化学等。本课程将为结构化学、工业分析等专业课、综合实验以及毕业设计的学习打 下良好基础。 （五）对习题、实验环
6、节的要求1对重点、难点章节安排习题课，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，解决实际 问题为目的。2课后作业要少而精，内容要多样化，作业要能起到巩固理论，掌握计算方法，提高分析 问题、解决问题能力的作用，对作业中的重点、难点，课上应做必要的提示，并适当安排课内 讲评作业。学生作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。 3本课程的实验课程单独设课，单独考核，具体要求参见相应的实验课程教学大纲。 （六）考核方式及成绩评定方式1. 考核方式：考试。2. 考核目标：在考核学生对物理化学基本知识和基本原理的基础上，重点考核学生的分析 能力、应用能力和解决物化问题的能力。3. 成绩构成：最终理论考试占
7、70%、平时考核（包括中期考试、作业、小测验、提问等） 占 30%。 （七）参考书目:1.物理化学简明教程第三版，印永嘉等编，高等教育出版社，19922.物理化学第四版，天津大学物理化学教研室编，高等教育出版社，2005 3.物理化学第五版，天津大学物理化学教研室编，高等教育出版社，2009 4.物理化学第二版，沈文霞编，科学出版社，2009 5.物理化学第二版，朱传征等编，科学出版社，2010二、中文摘要二、中文摘要本课程是化学类专业一门必修的主干基础理论课，通过本课程的学习，使学生系统地掌握 物理化学的基本知识、基本理论和基本方法，初步具有应用热力学、动力学等原理分析和解决 实际问题的能力
8、；课程内容主要包括相平衡、电化学、界面现象和胶体化学、化学动力学知识。 本课程将为后续课程的学习以及相关课程设计、毕业设计等奠定重要的基础。三、课程学时分配表三、课程学时分配表序号教学内容学时讲课实验上机1 1相平衡相平衡121212121.1相律21.2单组分系统相图 21.3二组分理想/真实液态混合物的气液平衡相图21.4二组分液态部分互溶及完全不互溶系统的气- 液平衡相图21.5二组分固态不互溶系统液-固平衡相图21.6生成化合物的二组分凝聚系统相图22 2电化学电化学141414142.1电解质溶液及法拉第定律22.2电导、电导率和摩尔电导22.3电解质溶液的活度及德拜-休克尔极限公式
9、22.4可逆电池及电动势的测定 原电池热力学22.5电极电势和液体接界电势 电极的种类22.6原电池的设计 分解电压22.7极化作用 电解时的电极反应23 3界面现象界面现象8 88 83.1界面张力 弯曲液面的附加压力及后果23.2固体表面23.3固液界面23.4溶液表面24 4胶体化学胶体化学8 88 84.1溶胶的制备 溶胶的光学性质24.2溶胶的动力学、电学性质24.3溶胶的稳定与聚沉 乳状液24.4悬浮液 气溶胶885 5化学动力学化学动力学141414145.1化学反应的反应速率及速率方程25.2速率方程的积分形式25.3速率方程的确定25.4温度对反应速率的影响25.5典型复合反
10、应25.6链反应 25.7催化作用的通性2合计合计56565656四、教学内容及基本要求第第 1 1 部分部分 相平衡相平衡 总学时(单位：学时):12 讲课:12 实验:0 上机:0 第 1.1 部分 相律（讲课 2 学时） 具体内容:1）掌握相、相数、自由度等基本概念；2）了解相律表达式的推导；3）掌握相律及其应用。 重 点:相律及其应用。 习 题: 相律应用的计算 第 1.2 部分 单组分系统相图（讲课 2 学时） 具体内容:1）掌握水的相图中各区域、曲线及点的含义和自由度； 2）区别水的三相点和冰点； 重 点:水的相图中各区域、曲线及点的相态和自由度。 第 1.3 部分 二组分理想/真
11、实液态混合物的气液平衡相图（讲课 2 学时）具体内容:1)掌握二组分理想液态混合物的气-液平衡组成的计算； 2)掌握二组分理想液态混合物 P-x 图、T-x 图中各区域、曲线及点的相态和自由度； 3)掌握杠杆规则及应用；3)了解真实液态混合物气-液平衡相图的类型及应用。 重 点: 二组分理想液态混合物 P-x 图、T-x 图中各区域、曲线及点的相态和自由度 习 题: 理想液态混合物的气-液平衡组成的计算等 第 1.4 部分 二组分液态部分互溶及完全不互溶系统的气-液平衡相图（讲课 2 学时）具体内容: 1)了解部分互溶、完全不互溶液体的 T-x 图；2)掌握共轭溶液、高会熔点的概念； 3)掌握
12、相图中各区域、曲线及点的相态和自由度； 重 点: 相图中各区域、曲线及点的相态和自由度及系统点在相图中的变化情况。 习 题: 相图的应用等 第 1.5 部分 二组分固态不互溶系统液-固平衡相图（讲课 2 学时）具体内容: 1)掌握二组分固态不互溶系统液-固相图的分析； 2)掌握热分析法、溶解度法绘制相图。 重 点: 二组分固态不互溶系统液-固相图的分析。 习 题: 相图的分析。 第 1.6 部分 生成化合物的二组分凝聚系统相图（讲课 2 学时）具体内容:1)掌握生成稳定和不稳定化合物的二组分凝聚系统相图及分析； 2)掌握系统点降温过程步冷曲线的绘制和标注。 重 点: 系统点降温过程步冷曲线的绘
13、制和标注。习 题: 相图的分析及步冷曲线的绘制和标注。 第第 2 2 部分部分 电化学电化学 总学时(单位：学时):14 讲课:14 实验:0 上机:0 第 2.1 部分 电解质溶液及法拉第定律（讲课 2 学时）具体内容: 1)掌握电解质溶液导电机理； 2） 掌握法拉第定律及应用。 重 点:电解质溶液导电机理；法拉第定律及应用。 习 题:法拉第定律应用计算等 第 2.2 部分 电导、电导率和摩尔电导（讲课 2 学时）具体内容: 1)掌握电导、电导率、摩尔电导等概念； 2）了解摩尔电导与浓度的关系；3)掌握离子独立运动定律及电导测定的应用。 重 点:离子独立运动定律及电导测定的应用。 习 题:电
14、导测定应用的有关计算等 第 2.3 部分 电解质溶液的活度及德拜-休克尔极限公式（讲课 2 学时）具体内容: 1)掌握离子活度、离子活度系数、离子强度等概念； 2） 掌握德拜-休克尔极限公式及应用计算； 重 点:德拜-休克尔极限公式及应用。 难 点: 离子强度概念、德拜-休克尔极限公式 习 题:德拜-休克尔极限公式及应用计算 第 2.4 部分 可逆电池及电动势的测定 原电池热力学（讲课 2 学时）具体内容: 1)掌握可逆电池、标准电池的概念； 2） 掌握电池电动势的测定方法；3)掌握原电池热力学的计算。 重 点:可逆电池、电池电动势的测定方法。 难 点:可逆电池的含义。 习 题:原电池热力学的
15、计算等 第 2.5 部分 电极电势和液体接界电势 电极的种类（讲课 2 学时）具体内容:1)掌握电极电势和电池电动势的计算； 2）了解液体接界电势及其消除；3)掌握三类可逆电极、相应的电极反应和电极电势的计算。 重 点:三类可逆电极的电极反应、电极电势和电动势的计算 习 题:电极反应和电极电势的计算等。 第 2.6 部分 原电池的设计 分解电压（讲课 2 学时） 具体内容: 1）掌握氧化还原、中和、沉淀及浓差反应原电池的设计。 2）掌握分解电压的概念； 重 点:几种不同反应原电池的设计 难 点:非氧化还原反应原电池的设计 习 题: 原电池的设计 第 2.7 部分 极化作用 电解时的电极反应（讲
16、课 2 学时） 具体内容:1)掌握极化作用、超电势的概念； 2)了解极化曲线的测定方法及电解池与原电池极化的差别。3)掌握电解时分解电压与极化产物的关系及应用计算。 重 点: 电解时分解电压与极化产物的关系及应用计算。 习 题: 分解电压与阴阳极析出产物的有关计算等 第第 3 3 部分部分 界面现象界面现象 总学时(单位：学时):8 讲课:8 实验:0 上机:0 具体内容:1)掌握表面吉布斯自由能、表面张力的概念及其应用；2)了解拉普拉斯方程、开尔文公式及其应用；3)掌握朗缪尔吸附理论及吸附等温式的应用； 4)掌握接触角、润湿、铺展等概念及杨氏方程的应用。 5） 了解吸附的概念及吉布斯吸附等温式的应用； 6） 掌握表面活性剂的结构特点、基本性质和实际应用。 重 点: 表
