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第三章
溶液理论
7
第四章
化学平衡
2
第五章
相平衡
4
第六章
化学反应动力学
8
第七章
界面现象
3
第八章
胶体化学
合计
48学时
二、教学重点与难点
(一)教学重点
1、掌握热力学基本概念、掌握Q、W、△U、△H、△S、△F和△G的计算;
基尔霍夫定律。
2、理想溶液的通性;
稀溶液的依数性。
3、化学反应热力学。
4、相律;
单组份系统的相图。
5、简单级数反应、阿累尼乌斯公式。
6、表面张力、附加压力、溶液吸附。
7、胶体的电学性质;
胶体的稳定性和聚沉。
(二)教学难点
1、Q、W、△U、△H、△S、△F和△G的计算,可逆过程和状态函数的概念。
2、化学势和偏摩尔量。
3、相律中的独立组分数的确定。
4、反应机理的探索。
5、表面张力。
三、教学材料
(一)推荐教材
物理化学核心教程,沈文霞,科学出版社,2009(第二版)
(二)推荐参考书
1.物理化学,傅献彩,沈文霞,姚天杨,北京:
高等教育出版社,2005(第五版)
2.物理化学,天津大学物理化学教研室,北京:
高等教育出版社,1992(第三版)
3.物理化学简明教程,印永嘉,奚正楷,李天珍,北京:
高等教育出版社,1992
(三)推荐网站(包括课程网站、专业网站等)
4、本课程开设需要的教学环境和设备条件
本课程用较多的数学和物理学的方法,所以建议板书教学和多媒体教学结合的方式授课。
五、考核方法及成绩评定(包括考核方式及所占比例)
该科目为考试课
1.成绩评定总则:
以百分制计算总成绩,其中平时成绩最多占总成绩的30%,期末考试成绩占70%。
总成绩满分100分,60分即获得该课程学分;
2.平时成绩评定:
分作业、出勤、课堂表现、三部分,每部分各占10分(其中旷课率超过该课程教学时数1/4的,取消考试资格等实行一票否决制);
3.期末考核方式:
闭卷笔试。
第三部分课程教学内容及教学要求
第一章绪论学时:
【教学目的及要求】
一、熟练掌握物理化学的研究内容。
二、了解物理化学的研究方法。
【教学重点与难点】
教学重点:
物理化学的研究内容。
【教学手段及方式方法】
板书与多媒体结合,启发式教学讲授。
【教学内容】
一、物理化学的学科特点和发展史
二、物理化学的研究内容和研究方法
三、物理化学的学习方法和学习要求
【思考题】
一、物理化学的概念和研究内容是什么?
第1章热力学第一定律10学时
第一节热力学概论
一、熟练掌握热力学的基本概念。
二、掌握热力学的特点和局限性。
一、教学重点:
常见过程概念、状态函数、可逆过程。
二、教学难点:
状态函数、可逆过程。
一、热力学的特点和局限性
二、基本概念
1、判断书中热力学第一、第二定律习题中的过程特点。
2、状态函数的特点是什么?
第2节热和功
一、明确热和功只在体系与环境有能量交换时才有意义,熟知功和热正、负号的取号惯例;
明确准静态过程与可逆过程的意义。
二、掌握各种常见过程热和功的计算。
热和功等概念。
可逆过程的概念。
1、热
(1)定义
(二)常见过程热的计算
2、功
(一)定义
(2)常见过程功的计算
一、能否说系统含有多少热或功?
为什么?
第三节热力学第一定律
一、熟练掌握热力学第一定律。
二、掌握内能及其性质。
三、了解热力学第一定律的应用。
热力学第一定律经典说法和数学表达式。
内能。
1、热力学第一定律的经典说法
2、热力学第一定律的数学表达式
3、内能的性质
1、什么是第一类永动机?
2、判断:
根据热力学第一定律,因为能量不能无中生有,所以一个系统若要对外做功,必须从外界吸收热量。
第四节等容热、等压热及焓
熟练掌握理想气体的热力学能及焓只是温度的函数,常见过程U,H的计算。
1、教学重点:
掌握理想气体的热力学能及焓只是温度的函数,计算理想气体在等温、等压、绝热过程中的△U、△H、Q和W的计算。
焓的性质。
1、焦耳实验
2、等容热
3、等压热
4、绝热过程
一、判断下列说法是否正确,并简述判断的依据。
(一)因为△U=QV、△H=Qp,所以QV、Qp是特定条件下的状态函数。
(二)在等压下,用机械搅拌某绝热容器中的液体,使液体的温度上升,这时△H=Qp=0。
第五节热化学
一、熟练掌握会应用赫斯定律、物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓计算化学反应热效应。
二、掌握等容热效应和等压热效应之间的关系,基尔霍夫定律。
等容热效应和等压热效应之间的关系;
用赫斯定律、物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓计算化学反应热效应。
1、等容热效应和等压热效应之间的关系
2、热化学方程
3、赫斯定律
4、标准摩尔生成焓
5、标准摩尔燃烧焓
6、基尔霍夫定律
1、某一化学反应在烧杯中进行,热效应为Q1,焓变为△H1。
若将化学反应安排成相同的可逆电池,使化学反应和可逆电池反应的始态和终态都相同,这时热效应为Q2,焓变为△H2,△H1=△H2。
这种说法对吗?
2、基尔霍夫定律的使用条件是什么?
三、总结反应热的几种求法。
第2章热力学第二定律10学时
第一节引言
一、熟练掌握自发过程概念。
二、掌握自发过程的共同特点。
自发过程。
1、自发过程
2、自发过程的共同特点
一、自发过程是不可逆过程,不可逆过程也是自发过程。
第二节热力学第二定律的经典说法
一、熟练掌握热力学第二定律的经典说法。
热力学第二定律的经典说法。
1、热力学第二定律的开尔文说法
2、热力学第二定律的克劳修斯说法
1、空调、冰箱可以将热从低温热源吸出并放给高温热源,这是否与热力学第二定律矛盾?
2、不可能从单一热源吸收热量使其全部转化为功,这种说法对吗?
第三节热力学第二定律的数学表达式
一、熟练掌握热力学第二定律的数学表达式;
熵增加原理;
熵变的计算。
二、掌握热力学第三定律。
三、了解标准熵。
各种常见过程熵变的计算。
系统熵变和环境熵变的计算。
1、熵的概念
2、热力学第二定律的数学表达式
3、孤立系统熵增加原理
四、熵变的计算
(一)简单状态变化
(二)相变
(三)化学变化
1、某系统从始态出发,经一个绝热不可逆过程到达终态。
为了计算熵变,能否设计一个绝热可逆过程来计算?
2、总结各个常见过程熵变的计算公式。
第五节亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能
1、熟练掌握吉布斯自由能的概念、性质及方向性判据。
2、掌握亥姆霍兹自由能的概念和性质。
三、了解为什么定义亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能,它们的用处及适用条件。
吉布斯自由能的方向性判据
吉布斯自由能的方向性判据条件的理解。
1、热力学第一定律和热力学第二定律的数学表达式
2、亥姆霍兹自由能
3、吉布斯自由能
1、能否说系统达平衡时熵值最大,Gibbs自由能最小?
二、叙述亥姆霍兹自由能与吉布斯自由能的方向性判据的条件。
第五节△F、△G的计算
一、熟练掌握常见过程的△F、△G计算,并用以判断过程方向,学会设计简单的可逆过程。
常见过程的△G的计算
相变过程△G的计算
1、等温简单状态变化
2、相变
3、化学变化
一、总结常见过程中△F、△G的计算。
第六节热力学基本方程
一、熟练掌握四个热力学基本方程。
二、掌握掌握四个热力学基本方程的偏微商关系式。
三、了解麦克斯韦关系式。
四个热力学基本方程及其偏微商关系式。
麦克斯韦关系式。
1、热力学基本方程
2、热力学基本方程的偏微商关系式
3、麦克斯韦关系式
1、写出四个热力学基本公式的表达式,并说出它们的适用条件。
第3章溶液理论7学时
第一节偏摩尔量和化学势
一、了解偏摩尔量和化学势的概念及它们之间的区别和相同点。
化学势的概念及其方向性判据。
偏摩尔量和化学势概念的确立和理解。
1、偏摩尔量
(2)集合共识
二、化学势
(二)变化方向性判据
1、偏摩尔量与摩尔量有什么异同?
2、什么是化学势?
与偏摩尔量有什么异同?
第二节气体的化学势
一、熟练掌握理想气体的化学势等温式。
三、了解标准态的概念,实际气体的化学势等温式。
理想气体的化学势等温式。
确立气体的化学势等温式。
1、纯理想气体的化学势等温式
2、混合理想气体的化学势等温式
3、实际气体的化学势等温式
一、写出理想气体的化学势等温式。
第三节拉乌尔(Raoult)定律和亨利(Henry)定律
一、熟练掌握拉乌尔(Raoult)定律和亨利(Henry)定律的内容。
二、掌握拉乌尔(Raoult)定律和亨利(Henry)定律以及它们的应用。
利用拉乌尔定律和亨利定律的简单计算。
一、拉乌尔(Raoult)定律
(一)内容
(二)表达式
(三)应用
二、亨利(Henry)定律
1、拉乌尔(Raoult)定律和亨利(Henry)定律的表达式和适用条件分别是什么?
第四节理想溶液
一、熟练掌握理想溶液和理想稀溶液的气、液两相的平衡组成计算。
二、掌握理想溶液的通性
三、了解理想溶液中各组分化学势的表达式。
理想溶液的气、液两相的平衡组成计算;
理想溶液的通性。
理想溶液中各组分化学势的表达式。
1、理想溶液的定义
2、理想溶液的气、液两相的平衡组成
3、理想溶液的通性
4、理想溶液中各组分化学势的表达式
1、溶液的化学势等于溶剂的化学势和溶液的化学势之和,这种说法对吗?
2、对于纯组分,它的化学势等于其Gibbs自由能,这种说法对吗?
3、二组分理想溶液的总蒸气压一定大于任一组分的蒸气份压,这种说法对吗?
4、什么是理想溶液?
其通性有哪些?
第六节理想稀溶液
一、熟练掌握理想稀溶液的气、液两相的平衡组成计算,
二、了解稀溶液中溶质的假想态。
理想稀溶液的气、液两相的平衡组成计算。
2、教学难点:
稀溶液中溶质的假想态。
一、稀溶液的定义
二、稀溶液的气、液两相的平衡组成
三、稀溶液中各组分化学势的表达式
1、什么是理想稀溶液?
2、在同一稀溶液中,溶质B的浓度可用xB、mB、cB表示,则其标准态的选择也就不同,相应的化学势也不同,这种说法对不对?
第七节稀溶液的依数性
一、熟练掌握稀溶液依数性的有关计算。
稀溶液依数性。
渗透压。
1、蒸气压降低定律
2、凝固点降低定律
3、沸点升高定律
4、渗透压定律
1、什么是稀溶液的依数性?
稀溶液有哪些依数性?
2、在室温下,物质的量浓度相同的蔗糖溶液与食盐水溶液的渗透压是否相等?
3、农田中施肥太浓时植物会被烧死。
农碱地的农作物长势不良,甚至枯萎,试解释其原因。
4、北方人冬天吃冻梨前,将冻梨放入凉水中浸泡,过一段时间后冻梨内部解冻了,但表面结了一层薄冰。
试解释原因。
第八节实际溶液
一、理解逸度和活度的概念及标准态。
非理想溶液。
溶质的标准态。
一、非理想溶液
(一)正偏差
(二)负偏差
二、非理想稀溶液
1、非理想溶液有几种类型?
第4章化学平衡2学时
第一节平衡常数
一、熟练掌握理解对任何反应系统的标准平衡常数都只是温度的函数。
二、理想气体反应的掌握K
、Kp、KX和KC间的关系。
三、了解实际气体反应的标准平衡常数。
理想气体反应、溶液反应、复相反应的标准平衡常数。
实际气体反应的标准平衡常数。
1、气体反应
(1)理想气体
(2)实际反映
2、溶液反应
(1)理想溶液
(2)理想稀溶液
(3)实际溶液
3、复相反应
1、写出理想气体反应的K
2、什么是复相化学反应?
其反应平衡常数有何特征?
什么是解离压力?
3、什么是标准摩尔生成Gibbs自由能?
第二节
与
一、熟练掌握标准生成吉布斯自由能的意义及标准反应吉布斯自由能的计算方法;
范特霍夫等温式的有关计算。
的求法和范特霍夫等温式的有关计算。
1、
2、
1、根据公式
=-RTlnKθ,所以说
是在平衡状态时的Gibbs自由能的变化值这种说法对吗?
2、在一定的温度、压力且不做非膨胀功的条件下,若某反应的
>
0,能否研制出一种催化剂使反应正向进行?
3、总结
的求法。
第三节平衡组成的计算
一、熟练掌握利用标准平衡常数计算平衡转化率、平衡组成。
利用标准平衡常数计算平衡转化率、平衡组成。
1、平衡转化率
2、平衡组成的计算
1、平衡转化率和转化率有何区别?
第三节各种因素对化学平衡的影响
一、熟练掌握温度对化学平衡的影响。
二、掌握压力和惰性组分对化学平衡的影响。
温度对化学平衡的影响。
惰性组分对化学平衡的影响。
1、温度对化学平衡的影响
2、压力和惰性组分对化学平衡的影响
1、工业上,制水煤气的反应方程式可表示为
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
=133.5kJ·
mol-1
设反应在673K时达到平衡,试讨论下列因素对平衡的影响?
(1)增加碳的含量;
(2)提高反应温度;
(3)增加系统的总压力;
(4)增加水蒸气分压;
(5)增加氮气分压。
第5章相平衡
第一节相律
一、熟练掌握相平衡的基本概念:
相数;
组分数;
自由度数等,相律。
相平衡的基本概念,相律。
独立组分数。
一、基本概念
(1)相和相数
(2)组分数
(3)自由度
二、相律
1、硫氢化铵的分解反应:
(1)在真空容器中分解;
(2)在充有一定氨气的容器中分解,两种情况的独立组分数是否一样?
2、纯的碳酸钙固体在真空容器中分解,这时独立组分数为多少?
3、在抽空容器中氯化铵固体分解达平衡NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)。
指出该系统的独立组分数、相数和自由度数。
4、在含有氨的容器中氯化铵固体分解达平衡NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)。
第二节单组份系统
一、掌握理解单组分系统相图中点,线和面的含义及自由度。
掌握水的相图,掌握三相点和冰点的区别。
单组分系统相图中点,线和面的含义及相律分析。
1、单组份系统的相律
2、单组份系统的相图
(1)相图的绘制
(2)相图的分析
1、水的三相点和冰点是否相同?
第三节完全互溶双液系
一、熟练掌握完全互溶双组分系统相图。
二、了解蒸馏和精溜原理和杠杆规则。
完全互溶双组分系统相图的类型。
杠杆原理。
1、二组分系统的相律
2、完全互溶双液系
(1)理想的完全互溶双液系
1.等温下的蒸气压-组成图
2.等压下的温度-组成图
(2)非理想的完全互溶双液系
(1)等温下的蒸气压-组成图
1.正偏差
2.负偏差
1、沸点和恒沸点有何不同?
2、恒沸混合物是不是化合物?
第6章化学反应动力学8学时
一、熟练掌握基元反应、反应级数等基本概念和反应速率的表示法。
二、了解反应速率的测定方法。
基本概念(基元反应;
复杂反应;
反应分子数;
反应速率方程;
反应级数;
速率常数);
反应速率的表示法。
1、化学反应动力学的基本任务
2、反应速率
(1)表示法
1.等容系统
2.其他系统
(二)反应速率的测定
三、基本概念
(一)基元反应、简单反应、复杂反应
(二)反应分子数
(三)反应速率方程
(四)反应级数
(五)反应速率常数
1、有如下几个化学反应计量式,分别写出用参与反应的各种物质表示的速率表达式。
设反应都是基元反应,根据质量作用定律写出反应的速率方程。
(1)A+B=C
(2)2A+B=2C
(3)A+2B=C+2D
(4)2Cl+M=Cl2+M
2、某化学反应的计量方程为A+B=C,能认为这是二级反应吗?
3、化学反应的计量方程为AB3=A+3B,这样的反应是否可能为基元反应?
4、零级反应是否是基元反应?
5、具有简单级数反应的反应是否一定是基元反应?
第二节简单级数反应
一、熟练掌握简单级数的反应各种特征并能够由实验数据确定简单反应的级数。
简单级数反应的速率公式(积分式),各种特征;
由实验数据确定简单级数反应。
1、简单级数反应
(1)一级反应
1.定义
2.动力学方程
3.半衰期
4.k的单位
(2)二级反应
3.半衰
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