物理化学及试验课程教学大纲.docx

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物理化学及试验课程教学大纲

楚雄师范学院化学与生命科学学院

生技技术、葡萄与葡萄酒工程专业《物理化学及实验》教学大纲

课程基本信息

课程编码：

因课程不开了,无编码。

课程名称：

物理化学及实验

课程英文名称：

PhysicalChemistryandexperiment

课程性质：

专业限选课程（化学方向课程）

使用专业：

生物技术、葡萄与葡萄酒工程专业

开课学期：

第四学期

总学分：

4学分

预修课程：

无机及分析化学。

课程性质、目的及总体要求：

第一部分：

理论课程部分，共54学时

（一）、课程的基本特性

《物理化学及实验》是四年制师范院校生物技术、葡萄葡萄酒工程专业的必修课程，共81学时，其中理论学时为54，实验学时为27，共4学分。

它是从物理现象和化学现象的联系入手，运用物理学的基本原理和方法研究化学现象和化学过程的一门学科。

（二）、《物理化学及实验》课程的教学目的：

要求学生在掌握基础的无机、有机、分析等化学基础知识的基础上，从宏观上进一步掌握热力学原理，动力学的的基本内容，表面现象的基本特征等；培养学生辩证物主义世界观，科学的方法论；培养学生理论联系实际，分析问题和解决问题的能力，进行辩证唯物主义和爱国主义的教育。

（三）、《物理化学及实验》课程教学要求：

1．理解热力学的基本原理和热力学研究的方法特点，并运用热力学原理处理相平衡和化学平衡中较基本的问题。

2．理解化学反应动力学的意义，初步掌握动力学的基本内容。

了解影响反应进度的各种因素和反应速度理论的大意；了解催化作用的特性。

3．理解电化学中电能与化学能之间的相互转化及转化过程中的规律，掌握可逆电池的热力学基本内容和不可逆电极过程的一些情况。

4．了解表面化学现象和胶体分散体系的基本特性，讨论有关性质。

5．在教学中应贯穿该学科的新成就、新动向。

教学建议

根据教学目的和要求，教学实际情况及学生的接受能力确定教学内容。

（一）教学内容要保证学生理解和掌握物理化学的基本理论、方法及特点。

1．精选教学内容。

教学内容要有代表性。

做到少而精的原则。

2．对所选内容分清主次，在注意系统性的前提下，着重讲解重点、难点，指出知识的内在联系与区别，培养学生自学能力。

（二）注意理论联系实际

1．在教学内容的安排和讲授过程中，要引导学生联系无机化学、有机化学的一些基本知识和规律。

提高认识，加深理解和指导学生运用物理化学理论知识。

2．联系科研生产实际，适当介绍现代科研成果及其应用的发展前景，从中学习科学研究方法，介绍用物理化学理论解决生产实际的例子，培养学生分析和解决实际问题的能力。

几点说明

1．本课程教学用到较多的数学知识，但耍弄清数学仅仅是物理模型的表达式，要为物理概念服务。

正确估计数学在教学中的地位又要重视物理概念的重要性，处理好二者的关系。

2．选用教材见后面。

章节教学内容的安排

本课程总学时为54学，一学期完成，具体分配如下。

章节内容讲授学时习题及讨论学时

绪论1

第一章热力学第一定律（补充气体）52

第二章热力学第二定律52

第三章多组分系统热力学及其在溶液中的应用2

第四章相平衡4

第五章化学平衡4

第七章电解质溶液4

第八章可逆电池的电动势及其应用4

第九章电解与极化作用4

第十章化学动力学基础52

第十一章表面物理化学4

第十二章胶体分散体系和大分子溶液4

机动2

绪论（1课时）

本章介绍物理化学研究对象及意义、方法和学习目的，物理化学学科发展情况，物理化学学习方法。

主要内容：

0.1物理化学研究对象及其重要意义

0.2物理化学研究方法

0.3.学习物理化学的方法

各节内容的教学要求

第一节物理化学研究对象及其重要意义（0.5课时）

[教学要求]

了解：

物理化学研究对象，研究目的。

物理化学与其它学科的相互关系。

[主要内容]

1.1物理化学研究对象及其重要意义

第二节物理化学研究方法（0.25课时）

[教学要求]

了解：

物理化学研究方法、手段，物理化学学科的发展历史。

[主要内容]

0.2物理化学研究方法

第三节学习物理化学的方法（0.25课时）

了解：

物理化学的学习方法简介，参考书。

主要内容：

0.3学习物理化学的方法

第一章热力学第一定律（6课时）

本章介绍热力学概论、热力学第一定律、热化学。

重点掌握系统和环境、状态和状态性质、过程和途径，热力学平衡等基本概念；理解内能和焓是温度的状态函数，熟知功与热正负号的取号惯例；准静态过程与可逆过程的意义；熟练应用热力学第一定律计算理想气体在等温、等压、绝热等过程中的ΔU、ΔH、Q及W，能熟练地应用生成焓、燃烧焓等数据求算常温下的反应热。

了解实际气体的节流膨胀。

主要内容：

（一）热力学概论

1.1热力学的研究对象

1.2几个基本概念

（二）热力学第一定律

1.3能量守恒——热力学第一定律

1.4体积功

1.5定容及定压下的热

1.6理想气体的内能和焓

1.7热容

1.8理想气体的绝热过程

1.9*实际气体的节流膨胀

（三）热化学

1.10化学反应的热效应

1.11生成焓及燃烧焓

1.12反应热与温度的关系——基尔霍夫方程

第一节热力学的研究对象（0.5课时）

[教学要求]

了解：

热力学研究对象，研究目的和方法。

[主要内容]

1.热力学的研究对象

第二节几个基本概念（1课时）

[教学要求]

理解：

系统和环境、状态和状态性质、过程和途径等基本概念。

掌握：

会判定热力学系统，那些量是容量性质或强度性质

[主要内容]

1.系统和环境

2.状态和状态性质

3.过程和途径

4.热力学平衡

第三节热力学第一定律（2课时）

[教学要求]

了解：

热力学第一定律与热功当量的关系。

理解：

内能、功和热基本概念。

掌握：

热力学第一定律的定义、数学表达式；功与热正负号的取号。

[主要内容]

1.内能

2.功和热

3.热力学第一定律的数学表达式

第四节体积功（1课时）

[教学要求]

了解：

可逆过程与不可逆过程的区别，可逆过程的特征。

理解：

内能、功和热、热容等基本概念。

掌握：

各种过程体积功的计算式。

灵活应用：

等温情况下真空膨胀、恒外压、可逆过程体积功、可逆相变的体积功的计算；

[主要内容]

1.体积功

2.可逆过程与不可逆过程

3.可逆相变的体积功

第五节定容及定压下的热（0.5课时）

[教学要求]

理解：

定容及定压下的热。

掌握：

定容及定压下的热与内能和焓关系的计算式。

[主要内容]

1.定容及定压下的热

第六节理想气体的内能和焓（0.5课时）

[教学要求]

了解：

焦尔实验。

理解：

内能和焓是温度的状态函数。

[主要内容]

1.理想气体的内能和焓

第七节热容（0.5课时）

[教学要求]

了解：

定容热容和定压热容的定义与表示，热容与温度的关系。

理解：

理想气体双原子分子和多原子分子的摩尔热容。

掌握：

定容热容和定压热容之间的关系

[主要内容]

1.定容热容和定压热容

2.理想气体的热容

3.热容与温度的关系

第八节理想气体的绝热过程（1课时）

[教学要求]

了解：

绝热过程与等温过程的比较。

掌握：

绝热可逆过程的三个方程，绝热过程功的计算式。

[主要内容]

1.理想气体的绝热过程

第九节实际气体的节流膨胀（选讲）

第十节化学反应的热效应（1课时）

[教学要求]

了解：

热化学方程式的写法。

理解：

定容反应热和定压反应热、反应进度等基本概念。

掌握：

反应进度的计算，反应热的测量。

[主要内容]

1．化学反应的热效应

2．定容反应热和定压反应热

3．反应进度

4．热化学方程式的写法

5．反应热的测量

第十一节生成焓及燃烧焓（1课时）

[教学要求]

理解：

标准生成热及燃烧热等基本概念。

掌握：

利用标准生成热及燃烧热计算反应热公式。

[主要内容]

1．标准摩尔生成焓

2．标准摩尔燃烧焓

第十二节反应热与温度的关系——基尔霍夫方程（0.5课时）

[教学要求]

了解：

基尔霍夫方程推导及应用

[主要内容]

1．基尔霍夫方程

第二章热力学第二定律（9课时）

本章介绍热力学第二定律的应用、熵、功函、自由能等概念的引入，熵、功函和自由能的计算。

重点掌握热力学函数ΔU、ΔH、ΔS、ΔG、ΔA的计算方法，并学会利用它们来判断变化的方向和平衡条件。

理解热力学第二定律的表述及意义，熵、功函、自由能等函数，克劳修斯不等式的重要性；了解自发过程的共同特征，热力学第三定律和熵的统计意义。

难点是各种过程中热力学函数的计算方法及方向判断。

主要内容：

2.1自发过程的共同特征

2.2热力学第二定律经典表述

2.3.卡诺循环与卡诺定律

2.4熵的概念

2.5熵变的计算及其应用

2.6熵的物理意义及规定熵的计算

2.7亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能

2.8热力学函数的一些重要关系式

2.9ΔG的计算

第一节自发过程的共同特征（0.5课时）

[教学要求]

了解：

热力学第二定律需要解决的问题。

理解：

自发过程、非自发过程等基本概念。

[主要内容]

1.理想气体向真空膨胀

2.热由高温物体传向低温物体

3.镉放入氯化铅溶液变成氯化镉溶液和铅

第二节热力学第二定律经典表述（0.5课时）

[教学要求]

掌握：

热力学第二定律的几种表述

[主要内容]

1.热力学第二定律经典表述

第三节卡诺循环与卡诺定律（0.5课时）

[教学要求]

了解：

卡诺热机工作原理。

理解：

卡诺循环和卡诺热机、热机效率。

掌握：

卡诺循环由那几步构成。

[主要内容]

1.卡诺循环与卡诺定律

第四节熵的概念（1课时）

[教学要求]

了解：

熵函数的引出。

理解：

热温熵、熵、不可逆过程与可逆过程的熵，熵增原理等概念。

掌握：

Clausius不等式的含义

[主要内容]

1.可逆过程的热温熵及熵函数的引出

2.不可逆过程的热温熵

3.热力学第二定律的数学表达式——克劳修斯不等式

第五节熵变的计算及其应用（2课时）

[教学要求]

了解：

非正常相变过程中的熵变计算。

理解：

正常相变、非正常相变。

掌握：

等温、等压或变温等容过程、正常相变过程、化学反应中熵变的计算公式。

灵活应用：

等温、等压或变温等容过程、正常相变过程、化学反应中熵变的计算。

[主要内容]

1.定温过程的熵变

2.定压或定容变温过程的熵变

3.相变化的熵变

第六节熵的物理意义及规定熵的计算（0.5课时）

[教学要求]

了解：

热力学第三定律及规定熵的计算。

理解：

混乱度。

掌握：

熵的物理意义。

[主要内容]

1.宏观状态与微观状态

2.熵是系统混凝乱度的度量

3.热力学第三完整律及规定熵的计算

第七节亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能（1课时）

[教学要求]

了解：

亥姆霍兹自由能（功函）和吉布斯自由能（自由能）的引出。

理解：

功函、自由能的物理意义。

掌握：

功函、自由能计算公式。

[主要内容]

1.定温定容的系统——亥姆霍兹自由能A的引出

2.定温定压的系统——吉布斯函数G的引出

第八节热力学函数的一些重要关系式（1课时）

[教学要求]

了解：

热力学函数间的关系、热力学的基本公式、Maxwell关系式。

[主要内容]

1.热力学函数之间的关系

2.热力学的基本公式

3.麦克斯韦关系式

第九节ΔG的计算（2课时）

[教学要求]

了解：

非正常相变过程中的ΔG计算，吉布斯——亥姆霍兹公式。

掌握：

简单状态变化中等温过程、化学变化过程、正常相变过程中的ΔG计算。

[主要内容]

1.简单状态变化的定温过程的ΔG

2．物质发生相变过程的ΔG

3．化学反应的ΔG

4．ΔG随温度变化——吉布斯——亥姆霍兹公式

第三章化学势（3课时）

本章介绍偏摩尔量、化学势的概念及应用。

重点掌握偏摩尔量、化学势的表示形式，化学势在相平衡中的应用，稀溶液的依数性，稀溶液的两个重要经验定律；了解理想稀溶液、稀溶液、非理想溶液中任一组分的化学势表示式。

难点是理想稀溶液、稀溶液、非理想溶液化学势的表示式。

主要内容：

3.1偏摩尔量

3.2化学势

3.3.气体物质的化学势

3.4理想液态混合物中物质的化学势

3.5理想稀溶液中物质的化学势

3.6不挥发溶质理想稀溶液的依数性

3.7非理想多组分系统中物质的化学势

第一节偏摩尔量（0.5课时）

[教学要求]

了解：

偏摩尔量的集合公式。

理解：

偏摩尔量的概念。

掌握：

偏摩尔量的表达式。

[主要内容]

1.偏摩尔量的定义

2.偏摩尔量的集合公式

第二节化学势（0.5课时）

[教学要求]

了解：

化学势的物理意义。

理解：

化学势的定义。

掌握：

化学势的表示法以及化学势在多相平衡、化学平衡中的应用。

[主要内容]

1.化学势的定义

2.化学势在多相平衡中的应用

3.化学势在化学平衡中的应用

第三节气体物质的化学势（0.5课时）

[教学要求]

了解：

实际气体的化学势。

理解：

理想气体的化学势、混合气体的化学势的定义。

[主要内容]

1.纯组分理想气体的化学势

2.理想气体混合物的化学势

3.实际气体的化学势

第四节理想溶液中物质的化学势（0.25课时）

[教学要求]

理解：

拉乌尔定律、理想溶液。

掌握：

理想溶液的特点

灵活应用：

拉乌尔定律的应用计算

[主要内容]

1.拉乌尔定律

2.理想液态混合物的定义

3.理想液态混合物中物质的化学势

第五节理想稀溶液中物质的化学势（0.5课时）

[教学要求]

了解：

稀溶液中物质的化学势的表示式。

理解：

亨利定律、稀溶液。

灵活应用：

亨利定律的应用计算

[主要内容]

1.亨利定律

2.理想稀溶液的定义

3.理想稀溶液中物质的化学势

第六节不挥发溶质理想稀溶液的依数性（1课时）

[教学要求]

了解：

蒸气压降低、凝固点降低、沸点升高、渗透压公式推导过程。

理解：

依数性、凝固点降低常数、沸点升高常数。

灵活应用：

凝固点降低、沸点升高公式计算溶质的摩尔质量。

[主要内容]

1.凝固点降低

2.渗透压

第七节非理想溶液中物质的化学势（0.25课时）

[教学要求]

了解：

实际溶液对理想溶液的偏差，非理想溶液中物质的化学势及活度概念。

[主要内容]

1.实际液态混合物对理想液态混合物的偏差

2．非理想液态混合物中物质的化学势及活度的概念

3．非理想溶液中物质的化学势及活度

4．活度求算

第四章化学平衡（5课时）

本章介绍各种化学平衡常数的表示法、平衡常数和平衡混合物组成的计算，讨论各种因素对化学平衡常数的影响；重点掌握Kp、Kx和Kc间的表示及关系，计算方法，理解化学反应等温方程式的意义及应用，ΔG0意义，如何由ΔG0估计反应的可能性。

了解平衡常数与温度、压力的关系和惰性气体对平衡组成的影响。

主要内容：

4.1化学反应的方向和限度

4.2反应的标准吉布斯函数变化

4.3.平衡常数的各种表示法

4.4平衡常数的实验测定

4.5温度对平衡常数的影响

4.6其它因素对化学平衡的影响

第一节化学反应的方向和限度（0.5课时）

[教学要求]

了解：

化学反应存在限度，化学反应的等温方程式的推导。

掌握：

化学反应的等温方程以及如何判断反应方向。

[主要内容]

1.化学反应的限度

2.反应系统的吉布斯函数

3.化学反应的平衡常数和等温方程

第二节反应的标准吉布斯自由能变化（0.5课时）

[教学要求]

掌握：

化学反应ΔrGm与ΔrGm*的关系。

反应的ΔrGm*和标准平衡常数的求算方法。

[主要内容]

1.化学反应的ΔrGm与ΔrGm0

2.物质有标准生成吉布斯函数

3.反应的ΔrGm0和标准平衡常数的求算

第三节平衡常数的各种表示法（1课时）

[教学要求]

了解：

各种平衡常数的量纲。

理解：

标准平衡常数、平衡常数

掌握：

平衡常数的各种表示法，Kp、Kc、Kx、Kn间的关系。

标准平衡常数的求算方法，平衡常数与反应方程式写法的关系。

[主要内容]

1.气相反应

2.液相反应

3.复相反应

4.平衡常数与反应方程式写法的关系

第四节平衡常数的实验测定（1课时）

[教学要求]

理解：

平衡常数的实验测定法。

掌握：

通过实验测定标准平衡常数。

[主要内容]

1.平衡常数的实验测定

第五节温度对平衡常数的影响（1课时）

[教学要求]

理解：

温度对平衡常数的影响。

掌握：

已知某一温度时标准平衡常数计算另一温度的标准平衡常数的公式。

[主要内容]

温度对平衡常数的影响

第六节其它因素对化学平衡的影响（1课时）

[教学要求]

理解：

平衡转化率、产率。

掌握：

压力、惰气对平衡常数的影响。

[主要内容]

1.压力的影响

2．惰性气体的影响

第五章多相平衡（5课时）

本章介绍各种相律、典型的相图。

重点掌握单组分体系水的相图；理解相、物种数、组分数、自由度的概念；了解相律的推导过程及其在相图中的应用，了解克劳修斯—克拉佩龙方程，溶解度法和热分析法绘制相图原理，了解二组分完全互溶的双液系、部分互溶的双液系、完全不互溶的双液和简单低共熔体系的固-液体系的相图。

主要内容：

5.1相律

5.2克劳修斯—克拉佩龙方程

5.3.水的相图

5.4完全互溶的双液系

*5.5部分互溶的双液系

*5.6*完全不互溶的双液

5.7简单低共熔体系的固-液体系

*5.8有化合物生成的固—液体系统

第一节相律（1.5课时）

[教学要求]

了解：

相律的推导过程

理解：

相、物种数、组分数、自由度、单组分体系等概念。

掌握：

熟练使用相律公式，学会计算组分数、自由度。

[主要内容]

1.几个基本概念

2.相律的推导

第二节克劳修斯—克拉佩龙方程（0.5课时）

[教学要求]

了解：

克劳修斯—克拉佩龙方程的推导及计算。

[主要内容]

1.液气平衡

2.固气平衡

3.固液平衡

第三节水的相图（1课时）

[教学要求]

了解：

水的相图的绘制，二组分系统相律表示式。

理解：

点、线、面、三相点、冰点等概念。

掌握：

水的相图的应用。

[主要内容]

1.水的相图

第四节完全互溶的双液系（1课时）

[教学要求]

了解：

P-X、T-X的绘制，完全互溶的双液系的三种类型、杠杆规则。

理解：

极大偏差、极小偏差、恒沸点化合物等概念。

掌握：

纯乙醇的提纯原理。

[主要内容]

1.蒸气压—组成图

2.沸点—组成图

3.杠杆定律

第五节部分互溶的双液系（选讲）

第六节完全不互溶的双液（选讲））

第七节简单低共熔混合物的固-液系统（1课时）

[教学要求]

了解：

溶解度法、热分析法绘制水—盐及合金体系相图并学会分析相图。

理解：

低共熔物、低共熔点等概念。

[主要内容]

1.水—盐系统相图

2.热分析法绘制相图

第八节有化合物生成的固—液体系统（选讲）

第六章电化学（10课时）

本章介绍各种电解质溶液、可逆电池电动势、不可逆电极过程等内容。

重点掌握电解质的离子平均活度系数的意义及其计算方法，可逆电池的书写方法及电极电势的取号，能应用标准电极电位表计算其电池反应的电动势；理解离子析出电位的计算方法，能由析出电位判断离子析出反应的顺序，理解离子独立移动定律及电导测定的一些应用。

了解电导率、摩尔电导率的意义及与溶液浓度的关系，了解强电解质溶液理论，会使用德拜-休格尔的极限公式，了解迁移数的意义及与摩尔电导率、离子迁移率之间的关系。

了解分解电压、极化作用的原因以及超电势在电解中的作用，金属电化学腐蚀机理和防护的方法。

了解化学电源的类型及应用。

主要内容：

6.1离子的迁移

6.2电解质溶液的电导

6.3.电导测定的应用示例

6.4强电解质的活度和活度系数

*6.5强电解质溶液理论简介

6.6可逆电池

6.7可逆电池热力学

6.8电极电势

6.9由电极电势计算电池电动势

6.10电极电势及电池电动势的应用

6.11电极的极化

6.12电解时的电极反应

6.13金属的腐蚀与防护

*6.14化学电源简介

第一节离子的迁移（1课时）

[教学要求]

了解：

导体的分类

理解：

导体、电解池、原电池、法拉第定律、离子迁移数等概念。

掌握：

法拉第定律公式。

[主要内容]

1.电解质溶液电导机理

2.法拉第定律

3.离子迁移数

第二节电解质溶液的电导（0.5课时）

[教学要求]

了解：

电导的测定、电导率、摩尔电导率的意义及与溶液浓度的关系柯尔劳许方程。

理解：

电导、电导率、摩尔电导率、原电池等概念。

掌握：

柯尔劳许方程。

[主要内容]

1.电导、电导率和摩尔电导率

2.电导的测定

3.电导率和摩尔电导率随浓度的变化

4.离子独立移动定律及离子摩尔电导率

第三节电导测定的应用（0.5课时）

[教学要求]

了解：

电导滴定的方法。

理解：

电离常数、电离度、电导滴定等概念。

掌握：

学会计算弱电解质的电离度、电离常数。

[主要内容]

1.求算弱电解质的电离度及电离平衡常数

2.求算微溶盐的溶解度和溶度积

3.电导滴定

第四节强电解质溶液的活度和活度系数（1课时）

[教学要求]

了解：

影响离子平均活度系数的因素。

理解：

活度、活度系数、离子强度等概念。

掌握：

学会计算活度、离子强度。

[主要内容]

1.溶液中离子的活度和活度系数

2．影响离子平均活度系数的因素

第五节强电解质溶液理论简介（选讲）

第六节可逆电池（1课时）

[教学要求]

了解：

可逆电池种类、电池电动势的计算、标准电池的构造。

理解：

可逆电池、盐桥、等概念。

掌握：

电极反应的书写和电池表示法，将反应设计成电池。

[主要内容]

1.可逆电池必须具备的条件

2.可逆电极的种类

3.电池电动势的测定

4.电池表示式

第七节可逆电池热力学（0.5课时）

[教学要求]

1．理解：

温度系数等概念。

2．掌握：

标准电动势的测定和计算，电池反应热力学量与电池电动势的关系。

[主要内容]

1.可逆电池电动势与浓度的关系

2.电动势E及其温度系数与电池反应热力学量的关系

3.离子的热力学量

第八节电极电势（0.5课时）

[教学要求]

1．了解：

电极电势的数值和符号规定。

2．理解：

标准氢电极、参比电极、等概念。

3．掌握：

学会应用电极电势的能斯特公式。

[主要内容]

1.电池电动势产生的机理

2.电极电势

第九节由电极电势计算电池电动势（0.5课时）

[教学要求]

了解：

单液化学电池、双液化学电池、单液浓差电池、双液浓差电池。

[主要内容]

1.单液化学电池

2.双液化学电池

3.单液浓差电池

4.双联浓差电池

第十节电极电势及电池电动势的应用（