物理化学教学大纲_物理化学课程教学大纲

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物理化学教学大纲

物理化学是化学系各专业的一门重要基础课程。物理化学的基本原理被广泛地运用到其它分支学科。学好本课程, 可加深对无机化学、有机化学、分析化学等相关课程的理解。基础物理化学课程的重点在于掌握热力学处理问题的方法和化学动力学的基本知识，掌握统计热力学的基本原理和了解本学科的新进展。

热力学第一定律

热力学的基本概念：体系、环境、状态、热力学平衡态、功、热及其符号、孤立体系、封闭体系、开放体系等

热力学第一定律；内能U的概念；状态函数与过程量

可逆过程、不可逆过程、准静过程、自发过程

焓H的定义；等压过程的热效应与焓变的关系

理想气体的定义与性质；各种过程的Q、W、U、H的计算

实际气体的性质；等焓过程，焦－汤效应及焦汤系数

赫斯定律；反应焓的计算；物质的生成焓、燃烧焓、离子生成焓、溶解热和稀释热

基尔霍夫定律；绝热反应*

热化学的现代进展*；生物热化学及其应用*

热力学第二定律

热力学第二定律；自发过程的共同性质

卡诺循环；卡诺定理；熵函数的定义及物理意义

熵增原理；热力学第二定律的微观意义

赫氏自由能F；吉布斯自由能G

热力学的熵判据、赫氏自由能判据、吉布斯自由能判据及适用条件

热力学基本关系式；麦克斯韦关系式

常见过程的热力学函数改变值的计算；吉布斯－赫姆霍兹公式

偏摩尔量；偏摩尔量集合公式

化学势的定义和物理意义

多组分体系热力学；复相多组分体系热力学

热力学第三定律；物质的规定熵

热力学非平衡态热力学简介；耗散体系知识简介

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溶 液

理想气体化学势；理想气体混合物

实际气体；范德华状态方程；气体逸度的概念和计算

物质的临界状态和对比态；对比态原理；牛顿图

溶液浓度的各种表示法及其相互间的关系

拉乌尔定律；亨利定律

理想溶液的定义；理想溶液的化学势；理想溶液的性质

理想稀溶液；溶剂化学势；溶质化学势；各种标准状态和标态化学势的物理意义

稀溶液的依数性：沸点上升；凝固点下降；渗透压

非理想溶液；活度及活度系数；溶液活度的测定；活度的计算

渗透系数；超额函数

吉布斯－杜亥姆公式；杜亥姆－马居尔公式*

分配定律*

相 律

相律；体系的物种数、相数、独立组份数和自由度之间的关系

单组份相图；克拉贝龙方程、克拉贝龙－克劳修斯方程；水的相图；硫的相图

二组份相图；二元理想溶液的T－x图和p-x图；非理想二元溶液的相图；精馏原理；互不相溶的二元液体体系相图；水蒸汽蒸馏原理；各类二元凝聚体系相图；步冷曲线；二级相变；氦的相图；金属的居里点

三组份的等边三角形相图*；三元盐水体系相图*；三元液体体系相图*；杠杆原理在相图中的运用*

利用相图分离提纯物质的基本原理*

化 学 平 衡

化学反应进行的进度；反应的条件；化学反应等温式

气相反应的热力学平衡常数；平衡常数与反应rGm的关系

溶液中的化学反应的平衡常数；复相反应的平衡常数

热力学平衡常数与各种经验平衡常数之间的关系

物质的标准生成吉布斯自由能；物质的规定吉布斯自由能；化学反应rGm的计算

温度、压力、惰性气体对反应平衡的影响

化学反应的同时平衡；绝热反应的平衡*；反应方向的判断

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电化学

溶液电导率；摩尔电导率；离子独立移动定理 离子的迁移数；迁移数的测定

电解质的活度理论；强电解质的溶液理论；德拜－休克尔极限定律

电池表示法；电极电势的规定和计算；能斯特方程；电池电动势与电极电势的关系

电池电动势与rGm0、rHm0、rSm0的关系

电动势产生的机理；电池电动势的计算及应用

热力学体系的电势－pH图

电极过程动力学：分解电压；极化作用产生的原理 超电势的产生原因；超电势的计算；超电势在电解中的应用 金属的腐蚀；金属防腐的方法* 化学电源的类型和应用*

统计热力学

统计力学的基本方法；宏观态和微观态；相空间*；相体积*；微观态的几率；等几率原理

统计系综原理*；体系的配分函数*；热力学函数的统计力学表达式

玻色－爱因斯坦统计*；费米－狄拉克统计*；玻尔兹曼统计

最可几分布；玻尔兹曼分布律；熵的统计力学解释

理想气体的统计理论；分子的配分函数；由分子配分函数求热力学函数的表达式

分子的核配分函数；电子配分函数；平动配分函数、转动配分函数、振动配分函数及其对热力学函数的贡献

气体的热容理论；固体的热容理论

理想气体化学势的统计力学表达式*；理想气体反应的平衡常数

由自由能函数和热焓函数求反应平衡常数

化学动力学

反应进度的概念；化学反应速率的表示法

一级反应、二级反应、零级反应、三级反应的速率方程、动力学方程及其特征

简单反应级数的确定；速率常数的意义、测定方法和计算

对峙反应、平行反应、连续反应的动力学速率方程式及其特点；

温度对反应速率的影响；反应的活化能及其物理意义

反应的历程和反应机理；反应机理的拟定；用稳态法、平衡近似法推导反应的速率方程式

化学反应速率的碰撞理论

过渡态理论；反应活化焓、反应活化熵、反应活化吉布斯自由能

链式反应；光化学反应

分子反应动力学理论简介*

快速反应动力学理论简介*

振荡反应理论简介*

催化反应动力学

催化反应的特点；催化剂的催化原理；催化剂的中毒和特点

气固相催化反应的一般历程和速率方程式

溶液相中的催化反应；溶剂的影响

酸碱催化反应；络合催化反应

酶催化反应及米氏常数*

界面及胶体化学

表面张力、表面吉布斯自由能；表面张力与温度的关系

弯曲表面的附加压力；弯曲表面的蒸汽压

吉布斯等温吸附式；各项的物理意义、公式的应用和简单计算

表面活性物质的性质及其作用机理

表面活性剂的分类

液－液、液－固界面的铺展、接触角和润湿

气－固表面的吸附；吸附等温线的主要类型

胶体分散体系的基本特征；胶体的热力学和动力学性质；

胶体的稳定性；电解质对溶胶稳定性的影响；电解质的聚沉能力

聚合物分子量的测定方法；天然大分子、凝胶的初步概念

纳米材料知识简介*

*：打星号内容不作要求