1 《物理化学》教学大纲 课程名称：物理化学 课程类别（必修/选修）：必修 课程英文名称：Physical Chemistry 总学时/周学时/学分：64/4/4 其中实验/实践学时：0 先修课程：无机化学、分析化学、高等数学 后续课程支撑：物理化学实验、高分子物理 授课时间： [1-16]周 星期二 [3-4]、星期四 [3-4] 授课地点：7B202 授课对象： 2020 级高分子 1 班、2020 级高分子 2 班 开课学院：材料科学与工程学院 任课教师姓名/职称：张东东讲师、汪文龙研究员 答疑时间、地点与方式：课间时间学生可自由提问；课后通过 E-mail、微信、电话联系答疑和讨论，也可来材料学院 2 楼高分子办公室提问和讨论。 课程考核方式：开卷（）闭卷（√）课程论文（）其它（ ） 使用教材： 刘俊吉 周亚平 李松林 冯霞 修订《物理化学》(第六版) 北京：高等教育出版社，2017 傅献彩，沈文霞，姚天扬 编著，《物理化学》(第五版)，北京：高等教育出版社，2011 物理化学讲义， 彭笑刚 高等教育出版社，2012 课程简介： 物理化学是高分子材料与工程专业的必修课。物理化学以丰富的化学现象和体系为对象，大量采纳物理学的理论成就与实验技术，探索、归纳和研 究化学的基本规律和理论，构成化学科学的理论基础。本专业物理化学课程的内容主要包括：热力学、化学和相平衡、电化学、化学动力学、表面和胶 体化学。通过本课程的学习，学生应该：(1) 系统掌握物理化学的基础知识和基本原理，加深对自然现象的普遍规律及其本质的认识和理解；(2) 学会 物理化学的科学思维方法，即从实验现象和结果出发，通过归纳和演绎，建立模型，进一步推导并最终揭示具有普遍意义的理论；(3) 掌握理论联系实 际，分析和解决具体问题的方法，培养自主学习和创新的能力
2 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑： 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标 1： 了解热力学、化学和相平衡、电化学、化学动力学、表面 和胶体化学中的基本概念和定理 指标点 1.1 能将数学、自然科学、工程 科学的语言工具用于高分子材料与工 程领域复杂工程问题的表述 毕业要求 1. 工程知识：能够运用数学、自然科学、 工程基础和高分子材料专业知识用于解决高分子 材料与工程领域的复杂工程问题 目标 2： 理解物理化学课程中理想状况下状态函数的求解，学会建 立物理、化学过程途径的设计以达到目标函数的求解，将 其应用于分析、解决工程问题 指标点 2.1 能运用数学、自然科学及高 分子材料与工程的相关科学原理，识别 和判断复杂工程问题的关键环节。 毕业要求 2．问题分析：能够应用数学、自然科学 和高分子材料工程的基本原理和技术，识别、表达、 并通过文献研究分析高分子材料与工程领域的复 杂工程问题，以获得有效结论 目标 3： 联系高等数学里积分、微分概念以及有机、无机化学里基 本化学反应方程，学会建立数理模型析解释数据 指标点 4.1 能够基于科学原理，通过文 献研究或相关方法，调研和分析高分子 材料与工程领域复杂工程问题的解决 方案。 毕业要求 4．研究：能够基于科学原理并采用科学 方法对高分子材料与工程领域复杂工程问题进行 研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信 息综合得出合理有效的结论。 理论教学进程表 周次 教学主题 授课教 师 学时 数 教学内容（重点、难点、课程思政融入 点） 教学模式 （线上/线下） 教学方法 作业安排 支撑课 程目标 1 绪论 气体的 pVT 关系 张东东 4 重点：物理化学学科概述； 理想气体状 态方程；范德华方程；气体的临界性质； 难点：对应状态原理和压缩因子图； 课程思政融入点：介绍物理化学的发展 历程，历代物理化学家的巨大贡献，培 线上 讲 授 + 小 组讨论 课后作业+课程思 政作业：（要求学 生每人阅读两篇与 化学发展有关的文 章，并撰写 500 字 目标 1
3 养学生的爱国精神。 心得） 2 热力学第一定律基 本概念和状态函数 张东东 4 重点：热力学基本概念（体系、环境、 状态、功、热等）；第一定律 key point ： Basic concepts of thermodynamics (system, environment, state, work, heat, etc.); First law of thermodynamics 难点：热力学过程（恒温、恒压、绝热） 过程中ΔU、ΔH、Q 和 W 计算 线上 课堂讲授 + 小 组 讨 论 课后作业 目标 1 3 热力学第一定律反 应焓变计算和相关 定律 张东东 4 重点：化学反应焓变；标准摩尔反应焓 key point ：Enthalpy change of chemical reaction; Standard molar enthalpy of reaction 难点：基尔霍夫定律，节流膨胀与焦耳- 汤姆逊效应 线上 课堂讲授 + 小 组 讨 论 课后作业 目标 2 4 热力学第二定律的 意义及应用 张东东 4 重点：热力学第二定律的意义及其与卡 诺定理的联系卡诺循环与卡诺定理的意 义；难点：熵的导出；克劳修斯不等式；熵 判据及其应用 线上 课堂讲授 + 小 组 讨 论 课后作业 目标 1 5 热力学第二定律的 状态函数数学表达 张东东 4 重点：热力学第二定律的数学表达式； 热力学函数 U、H、S、F、G 的关系；热 线上 课堂讲授 + 小 组 讨 课后作业 目标 4
4 式 力学第三定律；亥姆霍兹函数和吉布斯 函数 key point ：Mathematical expression of the second law of thermodynamics; The relationship between thermodynamic functions U, H, S, F and G; The third law of thermodynamics; Helmholtz and Gibbs functions 难点：几类典型过程熵变的计算；克拉 佩龙方程与克-克方程 论 6 多组分系统热力学 （溶液） 张东东 4 重点：溶液浓度的各种表示方法；偏摩 尔量、化学势的概念 难点：拉乌尔定律和亨利定律 线上 课堂讲授 + 小 组 讨 论 课后作业 目标 1 7 多组分系统热力学 （理想溶液相关概 念与计算） 张东东 4 重点：理想液态混合物和理想稀溶液模 型；各组分的化学势的计算，稀溶液的 依数性 难点：分配定律，逸度和活度的基本概 念和逸度系数图 线下 课堂讲授 + 小 组 讨 论 课后作业 目标 2 8 化学平衡（化学反 应方程式与平衡常 数） 张东东 4 重点：化学反应的方向及平衡条件， 标 准平衡常数，反应等温式 难点：标准摩尔反应吉布斯自由能与平 衡常数的关系 线下 课堂讲授 + 小 组 讨 论 课后作业+课程思 政作业：（人生方 程的平衡与影响机 制探索） 目标 1
5 课程思政融入点：从化学平衡的角度贯 穿人生天平所需的平衡，引入当代优秀 的科学家事迹 9 张东东 2 期中考试 化学平衡的判定 张东东 2 重点：平衡常数与温度、压力的关系， 难点：真实气体及混合物的化学平衡 线下 课堂讲授 + 小 组 讨 论 课后作业 目标 2 10 化学平衡（化学平 衡计算） 张东东 2 重点： 范特霍夫方程，影响化学平衡的 因素key point ： Van't Hoff equation, factors affecting chemical equilibrium 难点：化学平衡相关计算 线下 课堂讲授 + 小 组 讨 论 课后作业 目标 4 相平衡 基本概念 张东东 2 重点：相、组分数和自由度，相律，自 由度的含义和相律的推导 难点：单组分系统相图 11 相平衡（二组分相 图） 张东东 4 重点：杠杆规则；二组分相图 难点：互溶的双液系的 P-X 相图及 T-X 相图，步冷曲线，几种典型系统的相图 与分析 线下 课堂讲授 + 小 组 讨 论 课后作业 目标 1 12 电化学 电解质溶液的基本 概念与理论 张东东 4 重点：电解质溶液；法拉第定律； 离子迁移数；电导率、摩尔电导率的意 义及其与溶液浓度的关系 线下 课堂讲授 + 小 组 讨 课后作业 目标 1