《物理化学(工科)》教学大纲
(学分 5 ,学时 80 )
一、课程的性质与任务
本课程是化学工程与工艺、环境科学与工程、生物科学与工程、精细化工、高分子化工、制药工程等专业大类课程。本课程研究化学变化、相变化及其它有关的物理变化的基本原理和规律,主要是平衡规律和变化速率的规律。通过本课程的学习,使学生牢固地掌握物理化学基础理论知识及其计算方法,得到一般科学方法的进一步训练,培养在科研和实际生产中提出问题、分析问题和解决问题的能力,为学生继续学习相关专业课程打下必要的物理化学理论基础。
二、课程内容、基本要求与学时分配
(一)绪论 1学时
了解物理化学的主要内容和研究方法。
(二)化学热力学
1、热力学基础 17学时
理解下列热力学基本概念:平衡状态,状态函数,可逆过程。
掌握热力学第一、第二、第三定律的叙述及其数学表达式。理解热力学能、焓、熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数、标准生成焓、标准生成吉布斯函数、标准熵、热容、相变焓、蒸汽压的定义,并掌握相关计算和应用。
理解推导热力学公式的演绎方法。理解热力学基本方程。理解麦克斯韦关系式。
掌握熵增原理及平衡数据的一般准则。
2、相平衡的热力学原理和应用 18学时
理解偏摩尔量及化学势的概念。
理解从相平衡条件推导克拉佩龙方程和克拉佩龙-克劳修斯方程的方法,掌握其有关应用计算。
掌握拉乌尔定律和亨利定律的内容及其应用。
理解理想液态混合物、理想稀溶液、活度和活度因子、逸度和逸度因子的概念。了解渗透因子的概念。了解理想和实际系统各组分化学势的表达式。
能够应用稀溶液依数性公式进行有关计算。
了解相律的推导。理解相律的意义和应用。
掌握单组分系统及二组分系统典型相图的特点和应用。能够用杠杆规则进行分析计算。能够由实验数据绘制简单相图。
3、 化学平衡热力学原理和应用 4学时
掌握标准平衡常数的定义。掌握标准平衡常数和温度的关系。能利用热力学数据计算标准平衡常数。会分析温度、压力、组成对平衡的影响。了解同时反应的化学平衡和偶合反应的化学平衡。
(三)化学动力学 18学时
掌握化学反应速率、反应速率常数、反应级数、元反应、反应分子数的概念。
掌握一级、二级和零级反应速率方程和应用。
理解通过实验建立反应速率方程的方法。理解典型复合反应(平行反应、对行反应和连串反应)的特点。掌握稳态近似法、平衡近似法和反应速率决定步骤概念及应用。理解链反应的特点。
掌握阿仑尼乌斯方程并会应用。理解活化能和指前因子的定义。
了解催化作用、光化学反应、溶液中反应的基本特征。
了解有效碰撞理论和过渡状态理论的基本思想、有关概念及基本公式。
(四)界面现象 8学时
理解表面张力及表面吉布斯函数的概念及其与接触角、润湿、铺展的联系。理解弯曲液面对热力学性质的影响。理解拉普拉斯公式及开尔文公式并会应用。
了解介稳状态与新相生成的关系。理解溶液界面上的吸附及表面活性物质的作用。了解吉布斯吸附公式。
理解物理吸附和化学吸附的含义和区别。掌握兰缪尔单分子层吸附理论。了解多项催化反应Langmuir-Hinshelwood机理和Rideal-Elsy机理。
(五)胶体分散系统 4学时
理解分散系统的分类及胶体的定义。理解溶胶的斯特恩模型,能够用斯特恩模型理解溶胶的性质。理解溶胶的稳定和破坏的原因。
了解大分子的特征。
(六)电化学 10学时
理解电解质溶液的离子的平均活度和平均活度因子。理解离子强度的概念和德拜-休克尔极限公式。
理解导电性质的物理量(电导率、摩尔电导率、离子迁移数)。
了解相间电势差。理解可逆电池的概念。掌握能斯特方程。掌握电池电动势的计算及其应用。
理解极化作用和超电势的概念。掌握电化学腐蚀与防腐。了解化学电源。
三、课程的其它教学环节
安排2-3次关于物理化学前沿发展的讲座,学生自愿参加。
四、说明
本课程的先修课程为《高等数学》、《无机化学》、《有机化学》、《普通物理》。
物理化学课程含理论教学和实验教学,物理化学实验单独设课。本大纲只含理论教学部分。
五、课程使用的教材和主要参考书
使用教材:
《物理化学简明教程》(第二版)“十一五”规划教材,傅玉普 王新平主编,大连理工大学出版社,2007年2月
主要参考书:
1. 《物理化学》(第四版).胡英主编,吕瑞东,刘国杰,叶汝强等编. 高等教育出版社
2. 《物理化学》(第四版).天津大学物理化学教研室编. 王正烈,周亚平,李松林,刘俊吉修订。高等教育出版社
3.《Physical Chemistry》6th ed. Peter Atkins. Oxford University
4. 《物理化学学习指导》. 傅玉普,林青松,王新平主编. 大连理工大学出版社 |
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