沈阳理工大学 化学-物理化学G2教学大纲

《物理化学G2》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，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，1992

2.《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

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；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

四、教学内容及基本要求

第1部分相平衡

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制和标注。

习题:

相图的分析及步冷曲线的绘制和标注。

第2部分电化学

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3部分界面现象

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:

表面吉布斯自由能、表面张力的概念及其应用；朗缪尔吸附理论及吸附等温式的应用；表面活性剂的结构特点、基本性质和实际应用。

难点:

表面吉布斯自由能、表面张力的概念；朗缪尔吸附理论及吸附等温式的应用。

习题:

表面张力、吸附量的计算等。

第4部分胶体化学

总学时(单位：学时):8 讲课:8 实验:0 上机:0

具体内容:

1) 了解溶胶制备的常用方法；；

2) 掌握溶胶的光学性质；

3) 掌握溶胶的动力学性质；

4) 掌握溶胶的电学性质，会表示胶团结构；

5）了解吸附的概念及吉布斯吸附等温式的应用；

6）了解溶胶稳定理论——DLVO理论及溶胶稳定聚沉的原因及影响因素；

了解溶胶的基本特征：光学、动力学和电学性质，掌握溶胶的溶团结构，溶胶的稳定和聚沉。重点:

溶胶的基本特征：光学、动力学和电学性质。

难点:

溶胶的电学性质。

习题:

溶胶的光学、动力学和电学性质等，

第5部分化学动力学

总学时(单位：学时):14 讲课:14 实验:0 上机:0

第5.1部分化学反应的反应速率及速率方程（讲课2学时）

具体内容：

1) 掌握基元反应、质量作用定律及应用；

2) 掌握反应分子数、反应级数的概念；

3) 掌握速率方程的一般形式。

重点:

基元反应、质量作用定律及应用；速率方程的一般形式。。

第5.2部分速率方程的积分形式（讲课2学时）

具体内容：

掌握零级、一级、二级反应速率方程的积分形式及应用。

重点:

零级、一级、二级反应速率方程的积分形式及应用计算。

习题:

零级、一级、二级反应速率常数及半衰期的计算。

第5.3部分速率方程的确定（讲课2学时）

具体内容：

了解尝试法、半衰期法、初始速率法、隔离法确定速率方程。

重点:

尝试法、半衰期法、初始速率法确定速率方程

第5.4部分温度对反应速率的影响（讲课2学时）

具体内容：

1) 掌握阿伦尼乌斯方程及其应用；

2) 掌握活化能及其与反应热的关系；

重点:

阿伦尼乌斯方程及其应用。

习题:

不同温度速率尝试的有关计算等；

第5.5部分典型复合反应（讲课2学时）

具体内容:

掌握对行反应、平行反应、连串反应的速率方程及应用计算。

重点:

对行反应、平行反应、连串反应的速率方程及应用计算。

习题:

典型复合反应速率常数的有关计算。

第5.6部分链反应（讲课2学时）

具体内容:

1) 掌握单链反应的特征及速率方程；

2) 了解支链反应的特征及其爆炸机理。

重点:

单链反应的特征及速率方程。

难点:

支链反应的特征及其爆炸机理。

第5.7部分光化学（讲课2学时）

具体内容:

1) 掌握光化学的过程及光化学定律；

2) 掌握光化学反应的机理与速率方程；

3) 掌握温度对光化学反应速率的影响。

重点:

光化学的过程及光化学定律；温度对光化学反应速率的影响。

难点:

光化学反应的机理与速率方程。

习题:

光子能量和量子效率的计算。

编写人:毕韶丹

王昕

王雷

审核人:唐祝兴

批准人:赵平