6已替换级制药专业物理化学教学大纲.docx
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6已替换级制药专业物理化学教学大纲
《物理化学》教学大纲
课程编码：
0413101103、0413101203
课程名称：
物理化学
学时/学分：
98/6
先修课程：
无机化学、高等数学、大学物理
适用专业：
制药工程
开课教研室：
物理化学教研室
一、课程性质与任务
1．课程性质：
物理化学主要研究物质变化及与化学变化相关的物理变化中所遵循的规律和基本原理，是工科（制药工程、化学工程与工艺）专业的一门必修基础课。
2．课程任务：
通过本课程的学习进一步了解物理化学研究问题的一些特殊方法（热力学方法、动力学方法、统计热力学方法等）及其中包括的一般科学方法；使学生具备和掌握针对问题建立假设和模型上升到理论，并结合具体问题分析、解决的能力。
重点掌握利用热力学原理处理化工生产中常见的问题。
为后续课程的学习和进一步掌握新的科技成果打下必要的基础。
二、课程教学基本要求
本课程共计98课时，教学周期为两个学期，采用3/3教学模式，包括讨论、习题课5课时，以闭卷考试为主，期终成绩由30%的平时成绩和70%的期末成绩组成。
三、课程教学内容
（注：
标题前加※号的为重点掌握内容，标题后加*号的为选学内容）
绪论
（一）主要内容
1.物理化学的建立和发展
2.物理化学课程的目的和内容
3.学习物理化学的研究方法
4.物理化学课程的学习方法
（二）基本要求
1.了解物理化学课程的研究内容及学习目的。
2.熟悉物理化学课程的研究方法及学习方法。
3.了解课程内容的框架结构及相互关系。
第一章气体的pVT关系
（一）（）一（）（ 主要内容
1.※理想气体状态方程
理想气体状态方程，理想气体模型，摩尔气体常数。
2.※理想气体混合物
理想气体混合物的组成，道尔顿定律，阿马加定律。
3.真实气体的液化及临界参数
液体的饱和蒸气压，临界参数，真实气体的p-Vm图及气体的液化。
4.真实气体状态方程
真实气体的pVm-p图及波义尔温度，范德华方程，维里方程，其它重要方程举例。
5.对应状态原理及普遍化压缩因子图
压缩因子，对应状态原理，普遍化压缩因子图。
（二）基本要求
1.掌握理想气体状态方程。
2.掌握理想气体的宏观定义及微观模型。
3.掌握分压、分体积概念及计算。
4.理解真实气体与理想气体的偏差、临界现象。
5.掌握饱和蒸气压概念。
6.理解范德华状态方程、对应状态原理和压缩因子图，了解对比状态方程及其它真实气体方程。
第二章热力学第一定律
（一）主要内容
1.※基本概念及术语
系统、环境、性质、状态、状态函数、平衡态、过程、途径、功、热、热力学能。
2.※热力学第一定律
热力学第一定律，焦耳实验。
3.※恒容热、恒压热及焓
恒容热，恒压热及焓，QV=ΔU,QP=ΔH关系式的意义。
4.摩尔热容
摩尔定容热容，摩尔定压热容，摩尔定容热容与摩尔定压热容的关系，摩尔定压热容随T的变化，平均摩尔热容。
5.相变焓
摩尔相变焓，摩尔相变焓随温度的变化。
6.溶解焓与稀释焓*
摩尔溶解焓，摩尔稀释焓。
7.化学反应焓
反应进度，摩尔反应焓，标准摩尔反应焓，QV，m与Qp,m的关系。
8.※标准摩尔反应焓的计算
标准摩尔生成焓，标准摩尔燃烧焓，基希霍夫公式，非恒温反应过程热的计算举例。
9.离子的标准摩尔生成焓*
10.可逆过程与可逆体积功
可逆过程，可逆体积功的计算。
11.节流膨胀与焦耳-汤姆逊实验
焦耳-汤姆逊实验，节流膨胀的热力学特征。
12.稳流过程的热力学第一定律及其应用*
（二）基本要求
1.理解系统与环境、状态、过程、状态函数与途径函数等基本概念，了解可逆过程的概念。
2.掌握热力学第一定律文字表述和数学表达式。
3.理解功、热、热力学能、焓、热容、摩尔相变焓、标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓等概念。
4.掌握热力学第一定律在单纯pVT变化、相变化及化学变化中的应用，掌握各种过程的功、热、热力学能变、焓变的计算方法。
第三章热力学第二定律
（一）主要内容
1.※热力学第二定律
自发过程的共同特征，热力学第二定律的文字表述。
2.卡诺循环及卡诺定理
3.※熵与克劳修斯不等式
熵的导出，热力学第二定律的数学表达式，熵增原理及熵判据。
4.※熵变的计算
环境熵变的计算，单纯pVT变化过程熵变计算,可逆相变与不可逆相变，相变过程熵变计算。
5.热力学第三定律及化学变化过程熵变的计算
热力学第三定律，规定熵、标准熵，标准摩尔反应熵变。
6.※亥姆霍兹函数和吉布斯函数
亥姆霍兹函数和吉布斯函数的定义，恒温恒容过程与恒温恒压过程方向的判据，亥姆霍兹函数与吉布斯函数变化的计算。
7.热力学基本方程及麦克斯韦关系式
热力学基本方程，对应系数关系式，麦克斯韦关系式。
了解用它们推导重要热力学公式的演绎方法*
8.热力学第二定律在单组份系统相平衡中的应用
克拉佩龙方程和克劳修斯-克拉佩龙方程
外压对液体饱和蒸气压的影响*
（二）基本要求
1.理解自发过程、卡诺循环、卡诺定理
2.掌握热力学第二定律的文字表述和数学表达式。
3.理解熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数定义；掌握熵增原理、熵判据、亥姆霍兹函数判据、吉布斯函数判据。
4.掌握物质在pVT变化、相变化中熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数的计算及热力学第二定律的应用。
5.了解热力学第三定律，规定熵、标准熵，理解标准摩尔反应熵定义及计算。
6.掌握主要热力学公式的推导和适用条件。
7.掌握热力学基本方程和麦克斯韦关系式；理解推导热力学公式的演绎方法。
8.理解克拉佩龙方程、克劳修斯――克拉佩龙方程，掌握其计算。
第四章多组分系统热力学
（一）主要内容
1.※偏摩尔量
偏摩尔量定义，偏摩尔量的测定法举例，偏摩尔量与摩尔量的差别，吉布斯-杜亥姆方程，偏摩尔量之间的函数关系。
2.※化学势
化学势定义，多相多组分系统的热力学基本方程，化学势判据及应用举例。
3.气体组分的化学势
理想气体的化学势（纯态和混合物），真实气体的化学势（纯态和混合物）。
4.逸度及逸度因子
逸度及逸度因子定义式，逸度因子的计算及普遍化逸度因子图，路易斯-兰德尔逸度规则。
5.※拉乌尔定律和亨利定律
拉乌尔定律，亨利定律，*微观解释，拉乌尔定律与亨利定律的对比。
6.理想液态混合物
理想液态混合物中任一组分的化学势，理想液态混合物的混合性质。
7.理想稀溶液
溶剂、溶质的化学势，分配定律。
8.活度及活度因子
真实液态混合物，真实溶液。
9.稀溶液的依数性
溶剂蒸气压下降，凝固点降低，沸点升高，渗透压。
（二）基本要求
1.了解混合物与溶液的区别，会各种组成表示之间的换算。
2.理解拉乌尔定律、享利定律，掌握其有关计算。
3.了解稀溶液的依数性，并理解其应用。
4.理解偏摩尔量及化学势的概念。
了解化学势判据的使用。
5.理解理想液态混合物的定义，理解混合性质。
6.了解理想气体、真实气体、理想液态混合物、理想稀溶液中各组分化学势的表达式。
7.理解逸度的定义，了解逸度的计算。
8.理解活度及活度系数的概念。
了解真实液态混合物、真实溶液中各组分化学势的表达式。
第五章化学平衡
（一）主要内容
1.化学反应的方向及平衡条件
反应的吉布斯函数变化，化学反应平衡的条件。
2.※理想气体反应的等温方程及标准平衡常数
理想气体反应等温方程式，标准平衡常数，有纯凝聚态物质参加的理想气体化学反应，理想气体反应平衡常数的不同表示法。
3.※平衡常数及平衡组成的计算
标准摩尔反应吉布斯函数ΔrGm、K的计算，K的实验测定及平衡组成的计算。
4.※温度对标准平衡常数的影响
范特霍夫方程，不同温度下平衡常数的求算。
5.其它因素对理想气体反应平衡移动的影响
压力，惰性组分，反应物配比。
6.同时反应平衡组成的计算*
7.真实气体反应的化学平衡
8.混合物及溶液中的化学平衡*
常压下的化学平衡，高压下的化学平衡。
（二）基本要求
1.理解摩尔反应吉布斯函数、标准摩尔反应吉布斯函数、标准摩尔生成吉布斯函数定义及应用。
2.掌握标准平衡常数的定义，理解等温方程和范特霍夫方程的推导及应用。
3.掌握用热力学数据计算平衡常数及平衡组成的方法，判断在一定条件下化学反应可能进行的方向,会分析温度、压力、组成等因素对平衡的影响。
4.了解真实气体化学平衡及溶液中的化学平衡。
第六章相平衡
（一）主要内容
1.※相律
相、组分数、自由度数，相律的推导，几点说明。
2.单组分系统相平衡
水的相图，硫的相图。
3.※二组分系统理想液态混合物的气-液平衡相图
理想液态混合物的p-x图,T-x图，杠杆规则。
4.二组分系统真实液态混合物的气-液平衡相图
真实液态混合物的p-x图、T-x图，恒沸混合物。
5.精馏原理*
6.二组分液态部分互溶及完全不互溶系统的气-液平衡相图
部分互溶系统的温度-溶解度图，共轭溶液的饱和蒸气压，部分互溶系统的T-x图，完全不互溶系统的T-x图。
7.※二组分固态不互溶系统液一固平衡相图
相图分析，热分析法，溶解度法。
8.生成化合物的二组分凝聚系统相图
生成稳定化合物系统，生成不稳定化合物相图。
9.二组分固态互溶系统液一固平衡相图
固态完全互溶系统，固态部分互溶系统。
10.三组分系统液-液平衡相图
三组分系统的图解表示法，温度对相平衡影响的表示法*，恒温液-液相图举例*。
11.二级相变简介*
二级相变的热力学特征，二级相变相平衡关系。
（二）基本要求
1.理解相律的意义、推导，掌握其应用。
2.掌握单组分系统、二组分气――液平衡系统和二组分凝聚系统典型相图的分析和应用。
3.掌握用杠杆规则进行分析与计算。
4.了解由实验数据绘制简单相图的方法。
5.了解三组分系统的图解表示法
第七章电化学
（一）主要内容
1.电极过程、电解质溶液及法拉第定律
电解池和原电池，电解质溶液的导电机理，法拉弟定律。
2.离子的迁移数
离子的电迁移与迁移数的定义、离子迁移数的实验测定。
3.※电导、电导率和摩尔电导率
定义，电导的测定，摩尔电导率与浓度的关系，离子独立运动定律和离子的摩尔电导率，电导测定的应用。
4.电解质溶液的活度、活度因子及德拜-休克尔极限公式
平均离子活度和平均离子活度因子，离子强度，德拜-休克尔极限公式。
5.※可逆电池及其电动势的测定
可逆电池，电池电动势的测定。
6.※原电池热力学
可逆电池的电动势与电池反应的ΔrGm，ΔrHm，ΔrSm之间的关系，计算原电池可逆放电时的反应热，能斯特方程。
7.电极电势和液体接界电势
标准氢电极、电极电势，原电池电动势的计算，液体接界电势及其消除。
8.电极的种类
第一类电极，第二类电极，第三类电极，离子选择性电极*。
9.※原电池的设计
氧化还原反应，中和反应，沉淀反应，扩散过程——浓差电池，化学电源*
10.分解电压
11.极化作用
电极的极化，超电势，测定极化曲线的方法，电解池与原电池极化的差别。
12.电解时的电极反应
（二）基本要求
1.了解表征电解质溶液导电性质的物理量（电导、电导率、摩尔电导率、电迁移率，迁移数），掌握法拉第定律、电导率和摩尔电导率的应用及计算。
2.理解离子平均活度及平均活度系数定义并掌握其计算。
了解离子强度的定义。
3.了解德拜－休克尔极限公式计算离子平均活度系数的方法。
4.理解可逆电池的概念，理解能斯特方程的推导掌握其应用。
5.掌握电池电动势与热力学函数的关系及其计算。
6.掌握常用电极符号、电极反应及其电极电势的计算,掌握电池电动势的计算及其应用。
7.理解原电池的设计原理。
8.了解极化作用和超电势的概念。
第八章界面现象
（一）主要内容
1.※界面张力
液体的表面张力，表面功及表面吉布斯函数，热力学公式，界面张力及其影响因素。
2.弯曲液面的附近压力及其后果
拉普拉斯（Laplace）方程，开尔文（Kelvin）公式，亚稳状态和新相的生成。
3.※固体的表面
物理吸附与化学吸附，等温吸附，弗罗因德利希公式，朗缪尔单分子层吸附理论及吸附等温式，多分子层吸附理论——BET公式*，吸附热力学。
4.固-液界面
接触角与杨氏（Yong）方程，润湿现象，润湿与辅展，固体自溶液中的吸附。
5.溶液表面
溶液表面的吸附现象，表面过剩浓度与吉布斯吸附等温式，表面单分子膜，表面活性剂
（二）基本要求
1.理解表面张力及表面吉布斯函数的概念。
2.理解接触角、润湿、附加压力的概念及其与表面张力的关系。
3.理解拉普拉斯公式及开尔文公式的应用。
4.理解亚稳状态与新相生成的关系。
5.理解物理吸附与化学吸附的含义和区别。
6.了解兰格缪尔单分子层吸附理论，理解兰格缪尔吸附等温式。
7.了解溶液界面的吸附及表面活性物质的作用与应用。
8.了解吉布斯吸附公式的含义和应用。
第九章化学动力学
（一）主要内容
1.化学反应的反应速率及速率方程
反应速率的定义，基元反应和非基元反应，基元反应的速率方程--质量作用定律、反应分子数，速率方程的一般形式、反应级数，反应速率的实验测定。
2.※速率方程的积分形式
零级、一级、二级、n级反应。
3.速率方程的确定
微分方法，积分法，半衰期法，初始浓度法，隔离法。
4.※温度对反应速率的影响，活化能
阿累尼乌斯方程，活化能，活化能与反应热的关系。
5.典型复合反应
对行反应，平行反应、连串反应。
6.※复合反应速率的近似处理法。
选取控制步骤法，平衡态近似法，稳定态近似法。
7.链反应
链反应机理，单链反应的动力学方程，支链反应与爆炸界限。
8.气体反应的碰撞理论
气体反应的碰撞理论，*碰撞理论与阿伦尼乌斯方程的比较。
9.势能面与过渡状态理论
势能面，反应途径，活化络合物，艾林方程。
10.溶液中反应
溶剂对反应组分无明显作用的情况，溶剂对反应速率的影响*，离子强度对反应速率的影响。
11.多相反应
12.光化学
光化学反应的过程，光化学定律，光化学反应的机理与速率方程，温度对光化学反应速率的影响，光化学平衡，激光化学*。
13.催化作用的通性
概述，催化剂的基本特征，催化反应的一般机理及速率常数，催化反应的活化能。
14.单相催化反应
气相催化*，酸碱催化*，络合催化*，酶催化。
15.多相催化反应
催化剂在固体表面上的吸附，多相催化反应的步骤，表面反应控制的气-固催化反应动力学，温度对表面反应速率的影响*，活性中心理论*。
16.分子动态学*
（二）基本要求
1.理解化学反应速率、基元反应及反应分子数的概念。
2.理解反应速率常数以及反应级数的概念。
3.掌握通过实验确立速率方程的方法。
4.掌握简单级数反应的速率方程及其应用。
5.了解典型复杂反应的特征。
6.了解处理对行反应、平行反应和连串反应的动力学方法。
7.理解定态近似法、平衡态近似法及速率决定步骤等处理复杂反应的近似方法。
8.理解阿累尼乌斯方程的意义，并掌握其应用。
理解活化能及指前因子的意义。
9.了解基元反应速率理论的基本思想。
了解气相双分子碰撞理论和过渡状态理论的基本公式及有关概念。
10.了解链反应动力学的特点。
11.了解多相反应的基本步骤。
12.了解催化作用、光化学反应及溶液中反应的特征。
第十章胶体化学
（一）主要内容
1.溶胶的制备
分散法，凝聚法，溶胶的净化。
2.溶胶的光学性质
丁铎尔效应，瑞利公式，超显微镜及粒子大小的近似测定。
3.溶胶的动力学性质
布朗运动，扩散，沉降与沉降平衡。
4.※溶胶的电学性质
电动现象，扩散双电层理论，溶胶的胶团结构。
5.※溶胶的稳定与聚沉
溶胶的经典稳定理论——DLVO理论，溶胶的聚沉。
6.乳状液
乳状液的分类及鉴别，乳状液的稳定，去乳化作用。
7.泡沫
8.悬浮液
9.气溶胶
粉尘的分类，粉尘的性质，气体除尘。
10.高分子化合物的渗透压和黏度
高分子溶液是渗透压，唐南平衡，高分子溶液的黏度。
11.高分子溶液的盐析、胶凝作用于凝胶的溶胀*
盐析作用，胶凝作用、触变现象和脱水收缩，凝胶的溶胀。
（二）基本要求
1.了解分散系统的分类及溶胶的制备。
2.理解溶胶的光学性质、动力性质和电学性质。
3.理解胶团的结构和溶胶的稳定性与聚沉作用。
4.了解乳状液的分类、鉴别，乳状液的稳定与去乳化作用。
5.了解其他粗分散系统及高分子溶液的性质。
四、学时分配表
章序
内容
课时
备注
绪论
2
1
气体的PVT关系
6
2
热力学第一定律
8
3
热力学第二定律
10
4
多组分系统热力学
9
5
化学平衡
6
6
相平衡
9
7
电化学
14
含讨论课、习题课1课时
8
界面现象
10
含讨论课、习题课1课时
9
化学动力学
16
含讨论课、习题课2课时
10
胶体化学
8
含讨论课、习题课1课时
总学时
98
五、教材及参考书
教材：
《物理化学》主编：
李松林等
出版社：
高等教育出版社2009年，第5版
参考书：
《物理化学简明教程》主编：
印永嘉等
出版社：
高等教育出版社2007年，第4版
《物理化学》主编：
傅献彩等
出版社：
高等教育出版社2006，第5版
《物理化学》主编：
江琳才
出版社：
高等教育出版社2007，第3版
审定：
张心宽徐绍红
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