《物理化学》课程教学大纲课程名称：物理化学英文名称：PhysicalChemistry课程代码：10192107课程总学时：54课程学分：3适用专业：食品科学与工程、环境工程、化学专业（精细化工方向）、制药工程专业一、课程简介（课程性质、教学目的与任务）《物理化学》是化学化工学院食品科学与工程、环境工程、化学专业（精细化工方向）、制药工程专业本科生的专业基础课。本课程的目的是在先行课的基础上，系统掌握物理化学的基本原理和方法，运用物理和数学的有关理论和方法研究物质化学变化的普遍规律。物理化学是从研究物理现象和化学现象之间的相互联系入手来探求化学变化规律的一门学科。其主要研究内容包括化学热力学、化学动力学、电化学、表面现象与分散体系四大部分，通过教学的各个环节使学生达到各章中所提出的基本要求。为化工类等专业的后续课程学习和进一步掌握新的科技成果打下必要的基础。二、课程内容与基本要求本课程总学时：54，具体分配如下：章节内容学时数第0章绪论0.5气体第一章0.5第二章热力学第一定律69第三章热力学第二定律5第四章多组分系统热力学3第五章化学平衡第六章相平衡6第七章化学反应动力学87第八章电化学第九章界面现象6第十章3胶体化学54合计绪论（0.5学时）本章要求：1.了解学生的心理特点和学科特点，探讨物理化学的学习方法，使学生确立学好物理化学的信心。主要内容：sO-1物理化学的学科特点和发展史$0-2物理化学的研究内容和研究方法必要的数学知识s0-3$0-4物理化学的学习方法和学习要求第一章气体（0.5学时）本章要求：
1 《物理化学》课程教学大纲 课程名称：物理化学 英文名称：Physical Chemistry 课程代码：10192107 课程总学时：54 课程学分：3 适用专业：食品科学与工程、环境工程、化学专业（精细化工方向）、制药工程专业 一、课程简介（课程性质、教学目的与任务） 《物理化学》是化学化工学院食品科学与工程、环境工程、化学专业（精细化工方向）、制药工 程专业本科生的专业基础课。本课程的目的是在先行课的基础上，系统掌握物理化学的基本原理和 方法，运用物理和数学的有关理论和方法研究物质化学变化的普遍规律。 物理化学是从研究物理现象和化学现象之间的相互联系入手来探求化学变化规律的一门学科。 其主要研究内容包括化学热力学、化学动力学、电化学、表面现象与分散体系四大部分，通过教学 的各个环节使学生达到各章中所提出的基本要求。为化工类等专业的后续课程学习和进一步掌握新 的科技成果打下必要的基础。 二、课程内容与基本要求 本课程总学时：54，具体分配如下： 章节 内容 学时数 第 0 章 绪论 0.5 第一章 气体 0.5 第二章 热力学第一定律 6 第三章 热力学第二定律 9 第四章 多组分系统热力学 5 第五章 化学平衡 3 第六章 相平衡 6 第七章 化学反应动力学 8 第八章 电化学 7 第九章 界面现象 6 第十章 胶体化学 3 合计 54 绪论（0.5 学时） 本章要求： 1. 了解学生的心理特点和学科特点，探讨物理化学的学习方法，使学生确立学好物理化学的 信心。 主要内容： §0-1 物理化学的学科特点和发展史 §0-2 物理化学的研究内容和研究方法 §0-3 必要的数学知识 §0-4 物理化学的学习方法和学习要求 第一章 气体（0.5 学时） 本章要求：
1了解低压下气体的几个经验定律。2.3掌握理想气体的微观模型，能熟悉运用理想气体状态方程。3.掌握理想气体混合物组成的几种表示方法，以及分压定律和分体积定律的使用前提。4．了解临界状态的特点和超临界流体的应用。5．了解真实气体状态方程中两个修正项的意义，并能做简单计算。主要内容：s1-1低压气体的经验定律81-2理想气体及其状态方程81-3王理想气体混合物$1-4真真实气体的液化第二章热力学第一定律（6学时）本章要求：1．掌握热力学的一些基本概念，如：各种系统、环境、热力学状态、系统性质、功、热、状态函数、可逆过程、过程和途径等。2．能熟练运用热力学第一定律，掌握功与热的取号，会计算常见过程中的O,W，AU和AH的值。3．了解为什么要定义焰，记住公式AU=2n，AH=2的适用条件。4.掌握理想气体的热力学能和恰仅是温度的函数，能熟练地运用热力学第一定律计算理想气体在可或不可逆的等温、等压和绝热等过程中，AU,AH,W,Q的计算。5．掌握等压热，与等容热9之间的关系，掌握使用标准摩尔生成焰和标准摩尔燃烧焰计算化学反应的摩尔恰变，掌握4.U与A,Ha之间的关系。6．了解Hess 定律的含义和应用，学会用Kirchoff定律计算不同温度下的反应摩尔焰变。主要内容：S2-1热力学概论：热力学的特点和局限性，热力学的基本概念。热和功：热和功的定义、性质、常见过程体积功的计算，可逆过程。S2-2S2-3热力学第一定律：热力学第一定律经典说法和数学表达式。S2-4等容热等压热及焰。S2-5热力学第一定律在理想气体中的应用。S2-6几种热效应S2-7化学反应的恰变第三章热力学第二定律（9学时）本章要求：1.了解自发变化的共同特征，熟悉热力学第二定律的文字和数学表述方式。2.掌握Carnot循环中，各步骤的功和热的计算，了解如何从Carnot循环引出摘这个状态函数。3．理解Clausius不等式和摘增加原理的重要性，会熟练计算一些常见过程如：等温、等压、等容和P,V,T都改变过程的焰变，学会将一些简单的不可逆过程设计成始、终态相同的可道过2
2 1. 了解低压下气体的几个经验定律。 2. 掌握理想气体的微观模型，能熟悉运用理想气体状态方程。 3. 掌握理想气体混合物组成的几种表示方法，以及分压定律和分体积定律的使用前提。 4. 了解临界状态的特点和超临界流体的应用。 5. 了解真实气体状态方程中两个修正项的意义，并能做简单计算。 主要内容： §1-1 低压气体的经验定律 §1-2 理想气体及其状态方程 §1-3 理想气体混合物 §1-4 真实气体的液化 第二章 热力学第一定律（6 学时） 本章要求： 1. 掌握热力学的一些基本概念，如：各种系统、环境、热力学状态、系统性质、功、热、状 态函数、可逆过程、过程和途径等。 2. 能熟练运用热力学第一定律，掌握功与热的取号，会计算常见过程中的 Q W U , , 和 H 的 值。 3. 了解为什么要定义焓，记住公式 , = = U Q H Q V p 的适用条件。 4. 掌握理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数，能熟练地运用热力学第一定律计算理想气 体在可逆或不可逆的等温、等压和绝热等过程中， U H W Q , , , 的计算。 5. 掌握等压热 Qp 与等容热 QV 之间的关系，掌握使用标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算 化学反应的摩尔焓变，掌握 r m U 与 r m H 之间的关系。 6. 了解 Hess 定律的含义和应用，学会用 Kirchhoff 定律计算不同温度下的反应摩尔焓变。 主要内容： §2-1 热力学概论：热力学的特点和局限性，热力学的基本概念。 §2-2 热和功：热和功的定义、性质、常见过程体积功的计算，可逆过程。 §2-3 热力学第一定律：热力学第一定律经典说法和数学表达式。 §2-4 等容热 等压热及焓。 §2-5 热力学第一定律在理想气体中的应用。 §2-6 几种热效应 §2-7 化学反应的焓变 第三章 热力学第二定律（9 学时） 本章要求： 1. 了解自发变化的共同特征，熟悉热力学第二定律的文字和数学表述方式。 2. 掌握 Carnot 循环中，各步骤的功和热的计算，了解如何从 Carnot 循环引出熵这个状态函数。 3. 理解 Clausius 不等式和熵增加原理的重要性，会熟练计算一些常见过程如：等温、等压、等 容和 p V T , , 都改变过程的熵变，学会将一些简单的不可逆过程设计成始、终态相同的可逆过
程。4.了解摘的本质和热力学第三定律的意义，会使用标准摩尔值来计算化学变化的变。5.理解为什么要定义Helmholtz自由能和Gibbs自由能，这两个新函数有什么用处？熟练掌握一些简单过程的AH,AS,A和AG的计算。6.．掌握常用的三个热力学判据的使用条件，熟练使用热力学数据表来计算化学变化的^,H，A,Sa和4,Ga，理解如何利用嫡判据和Gibbs自由能判据来判断变化的方向和限度7．了解热力学的四个基本公式的由来，记住每个热力学函数的特征变量，会利用dG的表示式计算温度和压力对Gibbs自由能的影响主要内容：$3-1自发过程的共性。83-2热力学第二定律的经验说法。83-3卡诺定理。83-4熵的概念：摘的概念，第二定律的数学表达式，焰增加原理。摘变的计算。$3-5$3-6的统计意义和热力学第三定律。$3-7吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能。$3-8热力学基本关系式第四章多组分系统热力学（5学时）本章要求：1．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。2.掌握拉乌尔（Raoult）定律和亨利（Henry）定律以及它们的应用。3.了解标准态的概念，理解理想系统（理想溶液及理想稀溶液）中各组分化学势的表达式。4.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。5.熟练掌握稀溶液依数性的有关计算。6.理解逸度和活度的概念及标准态主要内容：S4-1偏摩尔量。$4-2化学势。$4-3气体化学势等温式。$4-4溶液组成的表示法。$4-5稀溶液中的两个经验定律。$4-6理想溶液：理想溶液的定义、通性及各组分的化学势。稀溶液：稀溶液的定义，各组分的化学势，稀溶液的依数性。$4-7$4-8非理想溶液：各组分化学势，活度、活度系数。第五章化学平衡（3学时）本章要求：1.熟练掌握根据范特霍夫等温方程，由Ke及J的相对大小判断反应方向。2.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。m
3 程。 4. 了解熵的本质和热力学第三定律的意义，会使用标准摩尔熵值来计算化学变化的熵变。 5. 理解为什么要定义 Helmholtz 自由能和 Gibbs 自由能，这两个新函数有什么用处？熟练掌握 一些简单过程的 H S A , , 和 G 的计算。 6. 掌握常用的三个热力学判据的使用条件，熟练使用热力学数据表来计算化学变化的 r m H ， r m S 和 r m G ，理解如何利用熵判据和 Gibbs 自由能判据来判断变化的方向和限度 7. 了解热力学的四个基本公式的由来，记住每个热力学函数的特征变量，会利用 dG 的表示式 计算温度和压力对 Gibbs 自由能的影响 主要内容： §3-1 自发过程的共性。 §3-2 热力学第二定律的经验说法。 §3-3 卡诺定理。 §3-4 熵的概念：熵的概念, 第二定律的数学表达式, 熵增加原理。 §3-5 熵变的计算。 §3-6 熵的统计意义和热力学第三定律。 §3-7 吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能。 §3-8 热力学基本关系式 第四章 多组分系统热力学（5 学时） 本章要求： 1. 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。 2. 掌握拉乌尔（Raoult）定律和亨利（Henry）定律以及它们的应用。 3. 了解标准态的概念，理解理想系统（理想溶液及理想稀溶液）中各组分化学势的表达式。 4. 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。 5. 熟练掌握稀溶液依数性的有关计算。 6. 理解逸度和活度的概念及标准态。 主要内容： §4-1 偏摩尔量。 §4-2 化学势。 §4-3 气体化学势等温式。 §4-4 溶液组成的表示法。 §4-5 稀溶液中的两个经验定律。 §4-6 理想溶液: 理想溶液的定义、通性及各组分的化学势。 §4-7 稀溶液: 稀溶液的定义，各组分的化学势，稀溶液的依数性。 §4-8 非理想溶液: 各组分化学势，活度、活度系数。 第五章 化学平衡 （3 学时） 本章要求： 1. 熟练掌握根据范特霍夫等温方程，由 KӨ 及 J 的相对大小判断反应方向。 2. 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
3．理解对任何反应系统的标准平衡常数都只是温度的函数。4.熟悉K、Kp、Kx和Kc间的关系。5.掌握利用标准平衡常数计算平衡转化率、平衡组成、化合物的分解压力、分解温度等。6.掌握各种因素对平衡的影响。主要内容：S5-1化学反应的方向和限度。S5-2范特荷夫等温方程。S5-3平衡常数的表示法。85-4平衡常数的测定和平衡转化率的计算。85-5温度，压力，惰性气体对平衡常数的影响。第六章相平衡（6学时）本章要求：1.熟练掌握相平衡的基本概念，相律。2.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。3.熟练掌握完全互溶双组分系统相图，了解蒸馏和精溜原理。4．了解部分互溶双液系相图和不互溶双液系相图和水蒸气蒸馏的原理。5．掌握热分析法和溶解度法绘制相图的方法。主要内容：S6-1相律：相、组分、组分数、自由度的概念；相律的引出和意义。S6-2单组分系统相图：克劳修斯-克拉贝龙方程。水的相图分析。S6-3双液系相图：完全互溶双液系；部分互溶双液系：完全不互溶双液系。S6-4二组分固液系统相图：二组分低共熔；形成化合物：固态互溶二元相图。热分析法和溶解度法绘制相图。第七章化学反应动力学（8学时）本章要求：1.掌握反应速率的表示法及基元反应、反应级数等基本概念。2.对于有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。3.要掌握三个典型的复杂反应各自的特点。4.熟练掌握温度、活化能对反应速率的影响，阿仑尼乌斯经验式中各项的含义，会计算Ea、A、k等物理量。5.掌握链反应的特点，会应用稳态近似、平衡假设等近似处理的方法。6.了解化学反应动力学的碰撞、过渡态理论的基本内容。7．了解催化作用的基本知识及常见的催化反应的类型。主要内容：$7-1基本概念。$7-2简单级数反应：一级反应，二级反应，零级反应。$7-3温度对反应速率的影响：阿伦尼乌斯方程，活化能。$7-4复杂反应：对峙反应，连串反应，平行反应，链反应。$7-5反应机理：稳态近似，平衡假设，速控步。$7-6反应速率理论：碰撞理论，过渡态理论。$7-7催化反应：均相催化，多相催化，酶催化。4
4 3. 理解对任何反应系统的标准平衡常数都只是温度的函数。 4. 熟悉 K、Kp、Kx 和 Kc 间的关系。 5. 掌握利用标准平衡常数计算平衡转化率、平衡组成、化合物的分解压力、分解温度等。 6. 掌握各种因素对平衡的影响。 主要内容： §5-1 化学反应的方向和限度。 §5-2 范特荷夫等温方程。 §5-3 平衡常数的表示法。 §5-4 平衡常数的测定和平衡转化率的计算。 §5-5 温度，压力，惰性气体对平衡常数的影响。 第六章 相平衡 （6 学时） 本章要求： 1. 熟练掌握相平衡的基本概念，相律。 2. 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。 3. 熟练掌握完全互溶双组分系统相图，了解蒸馏和精溜原理。 4. 了解部分互溶双液系相图和不互溶双液系相图和水蒸气蒸馏的原理。 5. 掌握热分析法和溶解度法绘制相图的方法。 主要内容： §6-1 相律：相、组分、组分数、自由度的概念；相律的引出和意义。 §6-2 单组分系统相图：克劳修斯-克拉贝龙方程。水的相图分析。 §6-3 双液系相图：完全互溶双液系；部分互溶双液系；完全不互溶双液系。 §6-4 二组分固液系统相图：二组分低共熔；形成化合物；固态互溶二元相图。热分析法和溶 解度法绘制相图。 第七章 化学反应动力学（8 学时） 本章要求： 1. 掌握反应速率的表示法及基元反应、反应级数等基本概念。 2. 对于有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。 3. 要掌握三个典型的复杂反应各自的特点。 4. 熟练掌握温度、活化能对反应速率的影响，阿仑尼乌斯经验式中各项的含义，会计算 Ea、 A、k 等物理量。 5. 掌握链反应的特点，会应用稳态近似、平衡假设等近似处理的方法。 6. 了解化学反应动力学的碰撞、过渡态理论的基本内容。 7. 了解催化作用的基本知识及常见的催化反应的类型。 主要内容： §7-1 基本概念。 §7-2 简单级数反应：一级反应，二级反应，零级反应。 §7-3 温度对反应速率的影响：阿伦尼乌斯方程，活化能。 §7-4 复杂反应：对峙反应，连串反应，平行反应，链反应。 §7-5 反应机理：稳态近似，平衡假设，速控步。 §7-6 反应速率理论：碰撞理论，过渡态理论。 §7-7 催化反应：均相催化，多相催化，酶催化
第八章电化学（7学时）本章要求：1.理解电化学中的一些基本概念，如原电池和电解池的异同点，电极的阴、阳离子、正负的定义，离子导体的特点和电解质溶液的导电机理，理解法拉弟定律。2.掌握电解质溶液的电导、电导率、摩尔电导率的定义、相互关系、影响因素、测定方法及应用，了解离子迁移数的定义、测定方法及应用。正确理解电解质溶液的平均活度和平均活度系数的定义，了解电解质离子的平均活度系数的实验测定方法。掌握离子强度的概念和离子平均活度因子的理论计算。3.了解电化学系统，掌握可逆电池的热力学特征及研究意义，了解电池电动势产生的机理及电动势的测定方法，掌握电池的图示，电极电势符号的规约，根据电池的图示写出电极反应和电池反应。掌握由可逆电池电动势计算电池反应的热力学函数和标准平衡常数等。4.掌握电动势测定的一些重要应用。如计算热力学函数的变化值、计算电池反应的标准平衡常数等等。5.了解电解过程中的极化作用和电极上反应的先后次序，具备一些金属腐蚀和防腐的基本知识，了解化学电源的基本类型和发展趋势。主要内容：$8-1电化学的基本概念。$8-2电导及其应用。$8-3强电解质溶液理论。$8-4可逆电池与可逆电极。88-5可逆电池的热力学。$8-6电极电势和电池电动势的计算。$8-7电动势测定的应用。极化作用和电极反应。$8-8$8-93金属腐蚀与防护。$8-10化学电源。第九章界面现象（7学时）本章要求：1.掌握表面吉布斯自由能、表面张力的概念，了解它们的异同点。2.熟练弯曲表面的附加压力产生的原因及与曲率半径的关系，学会使用杨-拉普拉斯公式3.了解弯曲表面上的蒸气压与平面相比有何不同，学会使用Kelvin公式及应用。4.掌握吉布斯吸附等温式的表示形式，各项的物理意义并能应用及作简单计算。5.理解什么叫表面活性物质，了解表面活性剂的大致分类及它的几种重要作用。6.了解铺展与润湿。7.理解气一固表面的吸附本质及吸附等温线的主要类型。主要内容：S9-1表面自由能和表面张力。S9-2弯曲表面的表面现象：附加压力，毛细管现象，开尔文公式。S9-3溶液的表面吸附：溶液表面层的吸附现象，吉布斯等温吸附方程，表面活性物质的基本性质及分类。$9-4表面活性剂及其作用。$9-5固体表面的吸附。5
5 第八章 电化学（7 学时） 本章要求： 1. 理解电化学中的一些基本概念，如原电池和电解池的异同点，电极的阴、阳离子、正负的 定义，离子导体的特点和电解质溶液的导电机理，理解法拉弟定律。 2. 掌握电解质溶液的电导、电导率、摩尔电导率的定义、相互关系、影响因素、测定方法及 应用，了解离子迁移数的定义、测定方法及应用。 正确理解电解质溶液的平均活度和平均 活度系数的定义，了解电解质离子的平均活度系数的实验测定方法。掌握离子强度的概念 和离子平均活度因子的理论计算。 3. 了解电化学系统，掌握可逆电池的热力学特征及研究意义，了解电池电动势产生的机理及 电动势的测定方法，掌握电池的图示，电极电势符号的规约，根据电池的图示写出电极反 应和电池反应。掌握由可逆电池电动势计算电池反应的热力学函数和标准平衡常数等。 4. 掌握电动势测定的一些重要应用。如计算热力学函数的变化值、计算电池反应的标准平衡 常数等等。 5. 了解电解过程中的极化作用和电极上反应的先后次序，具备一些金属腐蚀和防腐的基本知 识，了解化学电源的基本类型和发展趋势。 主要内容： §8-1 电化学的基本概念。 §8-2 电导及其应用。 §8-3 强电解质溶液理论。 §8-4 可逆电池与可逆电极。 §8-5 可逆电池的热力学。 §8-6 电极电势和电池电动势的计算。 §8-7 电动势测定的应用。 §8-8 极化作用和电极反应。 §8-9 金属腐蚀与防护。 §8-10 化学电源。 第九章 界面现象（7 学时） 本章要求： 1. 掌握表面吉布斯自由能、表面张力的概念，了解它们的异同点。 2. 熟练弯曲表面的附加压力产生的原因及与曲率半径的关系，学会使用杨-拉普拉斯公式。 3. 了解弯曲表面上的蒸气压与平面相比有何不同，学会使用 Kelvin 公式及应用。 4. 掌握吉布斯吸附等温式的表示形式，各项的物理意义并能应用及作简单计算。 5. 理解什么叫表面活性物质，了解表面活性剂的大致分类及它的几种重要作用。 6. 了解铺展与润湿。 7. 理解气—固表面的吸附本质及吸附等温线的主要类型。 主要内容： §9-1 表面自由能和表面张力。 §9-2 弯曲表面的表面现象：附加压力，毛细管现象，开尔文公式。 §9-3 溶液的表面吸附：溶液表面层的吸附现象，吉布斯等温吸附方程，表面活性物质的基本 性质及分类。 §9-4 表面活性剂及其作用。 §9-5 固体表面的吸附