《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/实贱学时：0 先修课程：高等数学、无机化学、大学物理 后续课程支撑：化工原理、化工热力学 授课时间：1-16周，周二7-8节，周四1-2节 授课地点：6C203、6A309 授课对象：2020级能源化学1班 开课学院：化学工程与能源技术学院 任课教师姓名职称：黄斯珉/研究员，元武智/讲师 答疑时间、地点与方式：1.每次上课课前、课间和课后，采用一对一的问答方式：2.充分利用现代互联网技术如QQ微信等，进行远程答疑：3.课外在12L401 答疑。 课程考核方式：开卷()闭卷()课程论文()其它() 使用教材：《物理化学》上、下册，天津大学物理化学教研室主编，高等教育出版社，2017年（第6版） 教学参考资料：(1)《物理化学》上、下册（第五版）南京大学物理化学教研室傅献彩 (2)《物理化学练习500例》，（第二版）李大珍 课程简介：本课程是化学工程与工艺、能源化学工程等专业的基础课程。它从物质的物理现象和化学现象的联系入手，探求化学变化规律的一门科学， 在实验方法上主要采用物理学中的方法，公式推导过程中运用高等数学的知识。本学期将重点学习物理化学中热力学的应用部分及化学动力学：热力学 的应用包括化学平衡、相平衡、电化学、界面平衡及胶体化学，化学动力学主要涉及化学反应的速率。物理化学这门课程的特点有：(1)逻辑性很强， 内容前后联系密切：(2)公式的应用条件严格，而具体变化过程较多，解题比较灵活：(3)理论性很强，但极具实践性，一方面需配合做大量的习题， 加强对理论的应用及提高独立思考问题和解决问题的能力，另一方面通过实验验证理论和发展理论，且提高实验操作技能，为进行科学研究打下良好的 基础
《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：高等数学、无机化学、大学物理 后续课程支撑：化工原理、化工热力学 授课时间：1-16 周，周二 7-8 节，周四 1-2 节 授课地点：6C203、6A309 授课对象：2020 级能源化学 1 班 开课学院：化学工程与能源技术学院 任课教师姓名/职称：黄斯珉/研究员，元武智/讲师 答疑时间、地点与方式：1.每次上课课前、课间和课后，采用一对一的问答方式；2.充分利用现代互联网技术如 QQ/微信等，进行远程答疑；3.课外在 12L401 答疑。 课程考核方式：开卷（ ）闭卷（√）课程论文（ ）其它（ ） 使用教材：《物理化学》上、下册，天津大学物理化学教研室主编，高等教育出版社，2017 年（第 6 版） 教学参考资料：(1)《物理化学》上、下册 （第五版）南京大学 物理化学教研室 傅献彩 (2)《物理化学练习 500 例》 （第二版）李大珍 课程简介：本课程是化学工程与工艺、能源化学工程等专业的基础课程。它从物质的物理现象和化学现象的联系入手，探求化学变化规律的一门科学， 在实验方法上主要采用物理学中的方法，公式推导过程中运用高等数学的知识。本学期将重点学习物理化学中热力学的应用部分及化学动力学：热力学 的应用包括化学平衡、相平衡、电化学、界面平衡及胶体化学，化学动力学主要涉及化学反应的速率。物理化学这门课程的特点有：（1）逻辑性很强， 内容前后联系密切；（2）公式的应用条件严格，而具体变化过程较多，解题比较灵活；（3）理论性很强，但极具实践性，一方面需配合做大量的习题， 加强对理论的应用及提高独立思考问题和解决问题的能力，另一方面通过实验验证理论和发展理论，且提高实验操作技能，为进行科学研究打下良好的 基础
课程敏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（知识目标)： 1.理解物理化学的基本概念、基本原理及不同 理论间逻辑关系。 C1.能够将数学、自然科学、工程基础以及化工原理、化工类专业基础、 11学握数学、自然科学、工程 2.掌握热力学三大定律在相平衡，化学平衡，电 重要化工理论基础与工艺等专业知识用于解决化学工程与工艺领域综 基础知识 化学平衡，界面现象等领域的应用及平衡计算。 合性工程实践和复杂工程问题。 3.掌握化学动力学基本原理、反应速率计算方 法，及反应速率的调控和判断。 目标2（能力目标） 1.运用热力学基本原理了解化学反应及各平衡 现象的基本规律，解决化学反应物料平衡的计算 及反应方向的判断。 2-4能运用化工类专业知识，分 2.运用反应动力学基本原理及反应速率计算方 C2.能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、 析过程的影响因素，证实解决方 法，认识化学反应机理，计算并调控反应进行的 并通过文献研究分析复杂化学工程与工艺问题，以获得有效结论。 案的合理性，并获得有效结论 速率。 3.通过热力学和动力学学习，进一步掌握从实 验结果出发进行归纳和演绎的一般方法，熟悉由 假设和模型上升为理论的方法
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（知识目标）： 1. 理解物理化学的基本概念、基本原理及不同 理论间逻辑关系。 2.掌握热力学三大定律在相平衡，化学平衡，电 化学平衡，界面现象等领域的应用及平衡计算。 3. 掌握化学动力学基本原理、反应速率计算方 法，及反应速率的调控和判断。 1-1 掌握数学、自然科学、工程 基础知识 C1.能够将数学、自然科学、工程基础以及化工原理、化工类专业基础、 重要化工理论基础与工艺等专业知识用于解决化学工程与工艺领域综 合性工程实践和复杂工程问题。 目标 2（能力目标） 1. 运用热力学基本原理了解化学反应及各平衡 现象的基本规律，解决化学反应物料平衡的计算 及反应方向的判断。 2. 运用反应动力学基本原理及反应速率计算方 法，认识化学反应机理，计算并调控反应进行的 速率。 3. 通过热力学和动力学学习，进一步掌握从实 验结果出发进行归纳和演绎的一般方法，熟悉由 假设和模型上升为理论的方法。 2-4 能运用化工类专业知识，分 析过程的影响因素，证实解决方 案的合理性，并获得有效结论 C2. 能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、 并通过文献研究分析复杂化学工程与工艺问题，以获得有效结论
目标3（素质目标） 1.培养学生解决生产和生活中的实际化学问 53能恰当使用计算机软、硬件 题，进行创新思考、独立分析、计算的能力。 C5.能够针对化工生产中的复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的 技术及仿真工具，完成对产品开 2.培养学生团结、友爱、互助的集体精神及分 技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对产品开发和生产 发和生产中复杂工程问题的预 工协作的团队精神。 中的复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性 测与模拟，并能够理解其局限性 3.培养学生理论联系实际、科学严谨、认真细 致、实事求是的科学态度和职业道德。 理论散学进程表 教学棋式 支撑课 周次 教学主题 授课教师 学时数 教学内容（■点、难点、课程思政融入点） (钱上/混 教学方法 作业安排 程目标 合式/线下 重点：理想气体的微观模型，理想气体气体状 绪论，气 态方程的应用和意义。 体的PVT 目标1 元武智 2 线上教学 课堂讲授 目标3 关系 难点：实际气体的临界性质，对应状态原理和 压缩因子图。 课后习题：热力学第 重点：热力学的基本概念（内能、热、功、焓、 一定律，恒容热、恒 热容)和热力学第一定律： 压热、相变焓、化学 热力学第 难点：热力学过程（恒温、恒压、绝热）、可 线上教学 目标1 1-3 元武智 课堂讲授 反应焓的计算等。 一定律 逆过程、节流膨胀 目标2 课程思政作业：要求 课程思政融入点：回顾历史上热力学领域的伟 学生阅读至少两篇与 人及其巨大贡献，培养学生的爱国精神。 物理化学相关的资料
目标 3（素质目标） 1. 培养学生解决生产和生活中的实际化学问 题，进行创新思考、独立分析、计算的能力。 2. 培养学生团结、友爱、互助的集体精神及分 工协作的团队精神。 3. 培养学生理论联系实际、科学严谨、认真细 致、实事求是的科学态度和职业道德。 5-3 能恰当使用计算机软、硬件 技术及仿真工具，完成对产品开 发和生产中复杂工程问题的预 测与模拟，并能够理解其局限性 C5. 能够针对化工生产中的复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的 技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对产品开发和生产 中的复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性 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/混 合式/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 元武智 2 重点：理想气体的微观模型，理想气体气体状 态方程的应用和意义。 难点：实际气体的临界性质，对应状态原理和 压缩因子图。 线上教学 课堂讲授 目标 1 目标 3 1-3 热力学第 一定律 元武智 8 重点：热力学的基本概念（内能、热、功、焓、 热容）和热力学第一定律； 难点：热力学过程（恒温、恒压、绝热）、可 逆过程、节流膨胀 课程思政融入点：回顾历史上热力学领域的伟 人及其巨大贡献，培养学生的爱国精神。 线上教学 课堂讲授 课后习题：热力学第 一定律，恒容热、恒 压热、相变焓、化学 反应焓的计算等。 课程思政作业：要求 学生阅读至少两篇与 物理化学相关的资料 目标 1 目标 2
重点：热力学第二定律，卡诺定理，热力学函 课后习题：热力学第 数熵S、亥姆霍兹函数A、吉布斯函数G,体 二定律，△S、△A、 热力学第 系自发过程的判断，热力学第三定律，克克方 目标1 3-5 元武智 8 线上教学 课堂讲授 4G的计算，热力学 二定律 程： 目标2 基本方程推导，克 难点：热力学基本关系、化学反应过程热力学 克方程 函数的计算 重点：溶液浓度的各种表示方法，理想溶液， 课后习题：偏摩尔量 拉乌尔定律和亨利定律，偏摩尔量，化学势， 的定义，化学势、逸 多组分系 目标1 5-6 元武智 标准态，各组分的化学势的计算： 线上教学 课堂讲授 度、活度计算，拉乌 统热力学 目标2 难点：逸度和活度的基本概念，稀溶液的依数 尔定律和亨利定律， 性，分配定律 稀溶液的依数性 重点：反应等温式，标准摩尔反应吉布斯自由 能与平衡常数的关系，平衡常数与温度、压力 课后习题：平衡常数 的关系，影响化学平衡的因素： 和平衡组成的计算， 难点：平衡常数及平衡组成计算，范特霍夫方 范特霍夫方程。 程 课程思政作业：要求 目标1 6 化学平衡 元武智 线上教学 课堂讲授 课程思政融入点：区分并探讨宏观化学平衡和 学生分组探讨宏观化 目标2 微观化学平衡，培育学生的独立思考能力、协 学平衡和微观化学平 作精神、沟通和交流的能力，引导学生学好专 衡的辩证关系 业知识、掌握专业本领，拓展多方面的能力， 全面成长成才
3 - 5 热力学第 二定律 元武智 8 重点：热力学第二定律，卡诺定理，热力学函 数熵 S 、亥姆霍兹函数 A、吉布斯函数 G，体 系自发过程的判断，热力学第三定律， 克 - 克 方 程 ； 难点：热力学基本关系 、化学反应过程热力学 函数的计算 线上教学 课堂讲授 课后习题 ：热力学第 二定律， ΔS 、 ΔA 、 Δ G 的计算，热力学 基本方程推导，克 - 克方程 目标 1 目标 2 5 - 6 多组分系 统热力学 元武智 4 重点：溶液浓度的各种表示方法，理想溶液， 拉乌尔定律和亨利定律 ，偏摩尔量，化学势， 标准态，各组分的化学势的计算 ； 难点：逸度和活度的基本概念 ，稀溶液的依数 性，分配定律 线上教学 课堂讲授 课后习题 ：偏摩尔量 的定义，化学势、逸 度、活度计算，拉乌 尔定律和亨利定律， 稀溶液的依数性 目标 1 目标 2 6 化学平衡 元武智 2 重点：反应等温式，标准摩尔反应吉布斯自由 能与平衡常数的关系，平衡常数与温度、压力 的关系，影响化学平衡的因素 ； 难点：平衡常数及平衡组成计算，范特霍夫方 程 课程思政融入点：区分并探讨宏观化学平衡和 微观化学平衡，培育学生的独立思考能力、协 作精神、沟通和交流的能力，引导学生学好专 业知识、掌握专业本领，拓展多方面的能力， 全面成长成才。 线上教学 课堂讲授 课后习题 ：平衡常数 和平衡组成的计算， 范特霍夫方程。 课程思政作业：要求 学生分组探讨宏观化 学平衡和微观化学平 衡的辩证关系 目标 1 目标 2
课后习题：相律：单 重点：相、组分数和自由度，相律，相图，杠 组分系统相图，二组 7-8 相平衡 元武智 8 杆规则，单组份相图，二组份相图： 线下教学 课堂讲授 分系统相图（理想、 目标1 目标2 难点：互溶的双液系的PX相图及TX相图。 真实、部分互溶、完 全不互溶)。 9 期中考试 黄斯珉 2 线下教学 量点：电解质（强电解质和弱电解质）溶液， 迁移数，电导率，独立移动定律，电解质的活 课后习题：电解质溶 度、离子平均活度及其因子，离子强度及计算： 液，可逆电池，原电 可逆电池，电动势与标准摩尔反应吉布斯自由 池热力学，原电池的 能的关系，能斯特方程，标准电极电势表的应 设计。 用： 课程思政作业：了解 目标1 9.11 电化学 黄斯珉 10 难点：电极反应的书写、电池的设计和电动势 线下教学 课堂讲授 各种电池的工作原 目标2 的计算：温度对电动势、电池反应热力学函数 理：目前适用的锂离 的计算：分解电压的意义，电极的极化作用。 子电池存在哪些问 课程思政融入点：探讨电池的作用机理及在生 题。 产生活中的应用，引导学生认同和接受科学知 识，把理论知识的认知转化为信念和信仰追 求。 重点：表面现象，表面吉布斯函数，附加压力 目标1 11-12 表面现象 黄斯珉 产生的原因及与曲率半径的关系，杨拉普拉斯 线下教学 课堂讲授 课后习题：界面张力， 目标2 公式：开尔文公式. 弯曲液面的附加压
7 - 8 相平衡 元武智 8 重点：相、组分数和自由度，相律，相图，杠 杆规则，单组份相图，二组 份相图 ； 难点：互溶的双液系的 P - X 相图及 T -X 相图。 线下教学 课堂讲授 课后习题 ：相律；单 组分系统相图，二组 分系统相图（理想、 真实、部分互溶、完 全不互溶）。 目标 1 目标 2 9 期中考试 黄斯珉 2 线下教学 9 -11 电化学 黄斯珉 10 重点：电解质（强电解质和弱电解质）溶液， 迁移数，电导率 ，独立移动定律，电解质的活 度、离子平均活度及其因子，离子强度及计算； 可逆电池，电动势与标准摩尔反应吉布斯自由 能的关系，能斯特方程，标准电极电势表的应 用； 难点：电极反应的书写、电池的设计和电动势 的计算；温度对电动势 、电池反应热力学函数 的计算；分解电压的意义，电极的极化作用。 课程思政融入点：探讨电池的作用机理及在生 产生活中的应用，引导学生认同和接受科学知 识，把理论知识的认知转化为信念和信仰追 求。 线下教学 课堂讲授 课后习题 ：电解质溶 液，可逆电池，原电 池热力学，原电池的 设计。 课程思政作业：了解 各种电池的工作原 理；目前适用的锂离 子电池存在哪些问 题。 目标 1 目标 2 11 -12 表面现象 黄斯珉 4 重点：表面现象，表面吉布斯函数，附加压力 产生的原因及与曲率半径的关系，杨 -拉普拉斯 公式；开尔文公式 。 线下教学 课堂讲授 课后习题 ：界面张力， 弯曲液面的附加压 目标 1 目标 2