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1、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：80/3；理论学时：68; 实验学时：12开设学期：3开设单位：农业与生物技术学院适用专业：生物工程说明一、课程性质与说明1课程性质通识课、专业基础课2课程说明物理化学是生物工程专业的一门专业基础课程，是学生在具备了必需的数学、物理、无机化学、有机化学和分析化学等基础知识之后必修的课程。它是从物质的物理现象和化学现象的联系入手来探求化学变化基本规律的一门科学。学习本门课程，能为以后学习生物化学、化工原理等专业课程以及将来从事工程研究工作奠定良好的化学理论基础。 物理化学的
2、内容非常广泛。根据本专业对本课程的要求及我校具体情况，本着系统和重点相结合的原则，选定化学热力学、相平衡、电化学、化学动力学、化学平衡等作为讲课和实验的基本内容。 在教学过程中，要注意贯彻理论联系实际的原则，用启发式、直观教学等方法，以培养提高学生分析问题、解决问题的能力。要求适当结合工科方面的实际事例进行讲授，并能针对性的反映本门学科的现代发展和最新成果。二、教学目标本课程的目的是运用物理和数学的有关理论和方法进一步研究物质化学运动形式的普遍规律。主要目的有两个：（1）在大纲中贯彻理论联系实际与少而精的原则，使学生能系统地掌握物理化学的基本知识和基本原理，加深对自然现象本质的认识，为后续专业
3、课程的学习奠定必要的基础；（2）使学生学会物理化学的科学思维方法，培养学生提出问题、研究问题、分析问题的能力，培养他们获取知识并用来解决实际问题的能力。三、学时分配表章章题讲授学时实验学时辅导学时自学学时小计绪论100011热力学第一定律11421182热力学第二定律11021143溶液与相平衡8400124化学平衡500055电化学800086化学动力学10400147表面化学600068胶体分散系统40004合计64124282四、教学教法建议1. 在课堂学习之余，学生可以通过Internet 访问“物理化学”网络多媒体课件，进一步学习，扩充自己的知识和视野。2. 可安排热力学、动力学、电
4、化学、表面物理化学方面的学科前沿讲座2-3次。五、课程考核及要求1考核方式：考试（）；考查（ ）2成绩评定：计分制：百分制（）成绩构成：总成绩=平时考核（10）+中期考核（20）+期末考核（70）六、参考书目1. 傅献彩,沈文霞,姚天扬. 物理化学(第五版). 北京: 高等教育出版社,2005. 2. 朱文涛. 物理化学. 北京: 清华大学出版社,1995.3. 印永嘉，奚正楷，李大珍.物理化学简明教程（第三版）.北京：高等教育出版社,1992.4. 万洪文等编. 物理化学. 北京: 高等教育出版社,2002.5. 孙德坤 沈文霞 姚天扬. 物理化学学习指导. 北京: 高等教育出版社,2005
5、.6. 胡英主编，吕瑞东，刘国杰，叶汝强等编. 物理化学（上、中、下，第四版）. 北京：高等教育出版社，1999.7. P. W. Atkins. Physical Chemistry. 7th ed., Oxford University Press, 2002.8. IRA. N. Levine. Physical Chemistry. 5th ed., McGraw-Hill, 2001.9. 邓景发，范康年编著. 物理化学. 北京：高等教育出版社，1993.10. 姚允斌等编. 物理化学教程（修订本）.长沙：湖南教育出版社，1991.11. G. M. Barrow. Physical
6、 Chemistry. 6th ed., McGraw-Hill, 1996.12. 高月英,戴乐蓉,程虎民. 物理化学(第2版). 北京大学出版社,2007.本文绪 言教学目标：物理化学的研究对象、方法及其在生命科学中的应用。教学时数：1教学内容：0.1 物理化学研究的对象及其方法0.2 物理化学在生命科学中的应用考核要点：只作为了解内容，不做考核要点。第1章 热力学第一定律教学目标：1掌握 热力学的一些基本概念，如体系、环境、状态与性质、热和功及过程与途径等；热力学第一定律及内能的概念，热和功只有在体系和环境进行能量交换时才有意义；状态函数的概念和特性，内能和焓是状态函数；热力学第一定律的
7、各种计算，及理想气体在恒温、恒压、绝热过程的Q、W、DU、DH的计算；应用赫斯定律、生成焓、燃烧焓来计算反应热的方法；2熟悉 准静态过程和可逆过程的意义和特点；溶解热及稀释热的定义和概念；反应热和温度的关系，并能应用基尔霍夫定律求算各种温度下的反应热。 3了解 节流膨胀的概念和意义教学时数：11教学内容：1.1 热力学研究的对象、限度及其发展 1.2 热力学的一些基本概念1.2.1 热力学体系和环境1.2.2 热力学状态和状态函数1.2.3 热力学过程和途径1.3 热力学第一定律1.3.1 热力学能、热与功1.3.2 热力学第一定律及其数学表达式1.4 功与过程1.4.1 体积功1.4.2 可
8、逆过程1.4.3 相变过程中的体积功1.5 热与焓1.5.1 简单变温过程1.5.2 相变过程1.5.3焓1.6热力学第一定律对理想气体的应用1.6.1理想气体的热力学能和焓-GayLussac- Joule实验1.6.2 理想气体的Cp与Cv之差1.6.3 绝热过程1.7热化学1.7.1 化学反应的热效应1.7.2反应进度1.7.3 热化学方程式1.8 Hess定律1.9几种热效应1.9.1 生成焓1.9.2 燃烧焓1.9.3溶解焓和稀释焓1.9.4 离子生成焓1.10 反应热与温度的关系-Kirchhoff定律1.11 新陈代谢与热力学教学重点、难点：热力学基本概念及热力学能的概念；热力学
9、（可逆、不可逆）过程热、功、焓的计算；化学反应热的定义和计算方法。考核要点：了解热力学第一定律中的基本概念与基本理论；掌握盖斯定律和理想气体的热力学特征；能够利用热力学第一定律对简单状态变化过程、相变过程、化学变化过程分析并进行相关计算。第2章 热力学第二定律教学目标：1掌握 在克劳修斯不等式基础上得出的对某变化可逆性判断或不可逆性程度的度量；熵、亥姆霍兹能、吉布斯能等热力学函数的定义及物理意义；在等温、等压条件下DG的物理意义，及如何用来判断自发变化的方向和限度；理想气体在变化中状态函数及过程函数的计算；单组分、多组分体系中四个热力学基本公式的物理意义；掌握化学势的意义和应用。2熟悉 热力学
10、第二定律的建立过程及熵函数的引入；自发变化的共同性质；热力学第三定律及规定熵的意义；如何从不可逆判据衍变为特定条件下的平衡判据，并用以确定过程的方向和限度；多组分偏摩尔量的意义。3了解 非平衡态热力学。教学时数：11教学内容：2.1 自发变化的共同特征不可逆性2.2 热力学第二定律2.3熵2.3.1 Carnot循环和熵函数的发现2.3.2 过程方向的判断2.3.3 熵增加原理2.4 熵变的计算2.4.1 等温过程中熵变2.4.2 非等温过程中熵变2.4.3 环境的熵变2.5热力学第二定律的本质熵的统计意义2.6 热力学第三定律和规定熵2.6.1热力学第三定律2.6.2标准熵2.6.3 化学反
11、应标准熵变的计算2.7 Helmholtz自由能和Gibbs自由能2.7.1 Helmholtz自由能2.7.2 Gibbs自由能2.8热力学函数之间的一些重要关系式2.8.1封闭体系的热力学基本公式2.8.2 对应系数关系式2.8.3 Maxwell关系式2.9 DG的计算2.9.1 简单状态等温变化过程中的DG2.9.2等温等压下相变过程中DG2.9.3化学反应过程中DG2.10 温度和压力对的DG影响2.10.1 温度对DG的影响Gibbs-Helmholtz公式2.10.2 压力对DG 的影响2.11 不可逆过程热力学与耗散结构简介2.11.1 开放体系的熵变2.11.2 最小熵产生原
12、理2.11.3 自然科学中的自组织现象2.11.4耗散结构形成的条件2.11.5 应用教学重点、难点：系统变化过程的设计，熵S、亥姆兹自由能F、吉布斯函数G的计算，热力学基本关系。考核要点：了解热力学第二定律的基本概念与基本理论；掌握热力学第二定律对简单状态变化和相变、化学变化过程的分析；能够熟练应用热力学基本关系式、Maxwell关系式进行相关计算。第3章 溶液与相平衡教学目标：1掌握 多组分系统热力学性质和应用热力学方法讨论相平衡体系的一般规律；相律的推导过程及其在相图中的应用；克劳修斯克拉珀龙方程及其在单组分两相平衡中的应用及各种计算；杠杆规则及其在相图中的应用。2熟悉 理想溶液、Rou
13、lt定律及Henry定律的意义；相、组分数和自由度的意义；蒸馏和精馏的原理；部分互溶三液体系相图及其在萃取过程中的应用；双液体系的p-x和T-x图。3了解 克劳修斯克拉珀龙方程式的推导；恒沸体系的特点。教学时数：8教学内容：3.1 偏摩尔量3.1.1 偏摩尔量的定义3.1.2 偏摩尔量的集合公式3.2 化学势3.2.1 化学势的定义3.2.2 化学势在相平衡中的应用3.2.3 化学势与温度、压力的关系3.3 理想气体的化学势3.4 实际气体的化学势3.5 理想溶液各组分的化学势3.5.1 Roult（拉乌尔）定律及理想溶液的定义3.5.2理想溶液各组分的化学势3.6 稀溶液及其各组分的化学势3
14、.6.1 Henry（亨利）定律与稀溶液3.6.2 稀溶液中溶剂的化学势3.6.3 稀溶液中溶质的化学势3.7稀溶液的依数性3.7.1 蒸气压降低3.7.2 凝固点降低3.7.3 沸点升高3.7.4 渗透压3.7.5 生物体内的渗透功3.8非理想溶液及其各组分的化学势3.8.1 非理想溶液中溶剂的化学势3.8.2 非理想溶液中溶质的化学势3.8.3活度和活度系数的测定3.9 电解质溶液3.9.1 电解质溶液中各组分的化学势、活度与活度系数3.9.2 离子平均活度系数的理论计算3.10 大分子溶液及其渗透压3.10.1 大分子溶液的非理想性3.10.2 大分子溶液的渗透压3.10.3 Donnan(唐楠)平衡3.11 相律3.11.1 相平衡中的几个重要概念3.11.2 相律的推导3.12 单组分体系的相平衡3.12.1 Clapeyron（克拉伯龙）方程3.12.2 单组分体系的相图水和CO2的相图3.13 二组分体系的相图及其应用3.13.1二组分理想体系的p-x图和T-x 图3.13.2 二组分非理想溶液的p-x图和T-x 图3.13.
