物理化学教学大纲

物理<>化学--教学大纲

说明

物理<>化学是高校化学专业本科学生的一门主要基础理论课.其目的是要求学生系统地掌握物理<>化学的基本原理和方法,并初步具有分析和解决一些实际问题的能力.本课程的任务是学习化学热力学,统计热力学,电化学,化学动力学,表面现象和胶体化学的基本知识,原理和方法.通过课堂讲授,自学,课堂讨论,习题课,考试等教学环节达到目的.本课程总学时数为144学时.

教学内容

绪论1学时

基本要求:

1, 介绍物理<>化学学科,阐明物理<>化学课程的内容和任务.

2, 介绍物理<>化学课程的学习方法.

教学内容:

1, 物理<>化学课程的目的和内容

2, *物理<>化学发展简史

3, *物理<>化学的研究方法

4, 物理<>化学课程的学习方法

说明:注"*"的内容可根据具体情况取舍或由学生自学为主.以下同.

第一章热力学第一定律10+2学时

基本要求:

1,

明确体系与环境,强度性质与容量性质,状态函数,过程与途径,热力学平衡态,可逆过程与不可逆过程,反应进度,内能与标准摩尔生成焓等概念,掌握功,热,焓,恒压热容,恒容热容,焦耳—汤姆逊系数等定义.

2,明确功和热都是与过程相联系的物理<>量.掌握状态函数的全微分性质及其应用.

3,掌握热力学第一定律,并能熟练地计算体系在相变过程,理想气体在自由膨胀过程,等温过程,等容过程,绝热过程,循环过程中的△U,△H及Q,W的值.

4,掌握计算化学反应热效应的方法.

5,了解热力学第一定律对实际气体的应用.

6,了解卡诺循环的意义.

教学内容:

1,热力学的任务,方法及局限性.

2,基本概念:体系与环境,强度性质与容量性质,状态与状态函数,过程与途径,热力学的平衡态.

3,状态函数及其全微分的性质.

4,功和热:功的定义,计算.热和热容的定义,热量的计算.

5,可逆过程与不可逆过程的概念.

6,热力学第一定律:第一定律,内能,焓,Cp与Cv的关系.

7,第一定律对理想气体的应用.

理想气体的内能和焓及Cp与Cv的关系,理想气体在等温过程,等压过程,等容过程,绝热过程,循环过程中△U,△H,Q,W的计算.理想气体绝热可逆过程的过程方程式.

8,第一定律对实际气体的应用

实际气体的几种状态方程式——范德华方程,*贝塞罗方程,*维里方程.

焦耳—汤姆逊效应,实际气体在等温过程中△U,△H的计算公式.

9,热化学

等压反应热Qp,等容反应热Qv及与△U,△H的关系,Qp与Qv的相互关系.

反应进度,热化学反应方程式,化学反应热效应的单位,盖斯定律.

生成焓,用键焓估计生成焓,离子生成焓,*溶解热和稀释热.

反应热效应的计算,基尔霍夫定律,等压绝热反应.

10,卡诺循环.

11,热力学第一定律的微观解释.

第二章热力学第二定律12+2学时

基本要求:

1,了解自发过程的共同特征,正确理解第二定律的几种说法,明确热力学第二定律的意义.

2,明确从卡诺热机得出克劳修斯原理和熵函数的逻辑性,从而理解克劳修斯不等式的重要性与熵函数概念. 3,熟记并理解亥姆霍兹自由能F,吉布斯自由能G的定义,熟记热力学基本关系式.

4,明确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,并掌握熵判据和吉布斯自由能判据的使用条件.

5,能熟练地计算一些简单过程的△S,△G与△F值并正确理解△G与△F在特定条件下的物理<>意义.

6,能较熟练地运用吉布斯——亥姆霍兹公式,克拉贝龙方程及克拉贝龙—克劳修斯方程.

7,运用范霍夫等温方程式判别化学变化的方向.

8,明确偏摩尔量与化学势的的要领与意义,了解它们之间的区别.

9,了解热力学第三定律的内容,明确规定熵,标准熵的概念及其计算,应用.

10,了解熵的统计意义.

11,*初步了解不可逆过程热力学中关于熵流,熵产生的概念.

教学内容:

1,自发过程的共同特征.

2,热力学第二定律的克劳修斯说法与开尔文说法.

3,卡诺原理.

4,熵

克劳修斯原理.

可逆过程热温商和熵变.

热力学第二定律的数学表达式

熵增原理

熵变的计算及熵判据的应用

熵的统计意义

5,亥姆霍兹自由能与吉布斯自由能

定义,等温等容和等温等压下过程方向与限度的判据

△C的计算示例

6,热力学基本关系式及其应用

基本关系式,对应系数关系式,麦克斯韦关系式以及它们的简单应用

7,吉布斯—亥姆霍兹公式

8,热力学对单组分体系的应用

克拉贝龙方程式和克拉贝龙—克劳修斯方程式的推导与应用

楚顿规则

9,偏摩尔量

定义,偏摩尔量的集合公式,吉布斯—杜亥姆公式,*偏摩尔量的求法

10,化学势

化学势的定义及其在相平衡体系中的应用,化学势与温度,压力的关系

11,热力学第三定律

热力学第三定律,规定熵,标准熵

第四章多组分体系热力学在溶液中的应用8+2学时

基本要求:

1,掌握理想气体,非理想气体的化学势.

2,明确气体逸度的定义并了解逸度的几种求法,掌握状态方程式法求逸度的方法.

3,明确混合物与溶液的区别,掌握液态混合物,溶液理想溶液,理想稀溶液中各组分的化学势公式,明确标准态的选择.

4,掌握理想溶液的通性和稀溶液的依数性

5,*理想溶液通性的微观解释

6,通过相平衡条件讨论稀溶液依数性公式及分配定律的证明,初步了解用热力学解决溶液问题的方法.

7,掌握活度的概念,掌握蒸气压法求活度的方法.

教学内容:

1,理想气体,非理想气体的化学势及气体的标准态和标准态选择

2,液态混合物和液中组分的化学势

溶液浓度的各种表示方法及相互关系

理想溶液中各组分的化学势,理想溶液的通性,拉乌尔定律与享利定律.

理想稀溶液中各组分的化学势及依数性

实际溶液中各组分的化学势及活度的概念

实际溶液中各组分的标准态和标准态的选择

活度的测定

渗透系数,超额函数

3,杜亥姆一马居耳公式

4,分配定律与萃取效率

5,理想溶液通性的微观解释

第五章相平衡10+2学时

基本要求:

1,明确相,组分数和自由度的概念,理解相律的推导过程及相律在相图中的应用.

2,了解相图绘制的常用几种方法,要求能根据热分析数据绘出步冷曲线进而绘出相图或由相图绘出步冷曲线. 3,掌握单组份,二组份,三组份体系的一些典型相图,并会应用相律来说明相图中点,线,区的意义及体系在不同过程中发生的相变化.

4,学会使用杠杆规则.

5,了解杜亥姆—马居耳公式的应用.

6,了解相图在实际生产中的一些应用.

教学内容:

1,相律

相,组分数,自由度的概念,相律的推导.

2,单组份体系的相图

水的相图,*硫的相图

3,二组分液—液体系相图

完全互溶双液系(P-X图,T-X图,杠杆规则,蒸馏与精馏原理)

杜亥姆—马居耳公式的应用

部分互溶双液系,不互溶双液系及水蒸汽蒸镏原理.

4,二组分固—液体系相图

形成简单低共熔混合物的固—液体系(热分析法,溶解度法绘制相图)相图.