物理化学C课程教学大纲课程代码：0425A023课程名称：物理化学C/PhysicalChemistryC开课学期：3、1学分/学时：5/80（理论：59，实验：12，研讨：4，习题：5课程类别：必修课/学科专业基础课适用专业／开课对象：生物工程类（中德联合培养）/二年级本科生、化学工程与工艺/一年级专升本学生先修课程后修课程：高等数学，大学物理，无机及分析化学，有机化学/化工原理，化工热力学开课单位：生物与化学工程学院/轻工学院团队负责人：张立庆审核人：姜华昌执笔人：姜华昌审批人：王永江一、课程简介物理化学研究化学变化、相变化及其有关的物理变化的基本原理，主要是平衡的规律和变化速率的规律。物理化学课程是生物工程专业大二、化学工程与工艺专升本大一等专业的一门必修的专业基础课，它是培养上述专业工程技术人才的整体知识结构及能力结构的重要组成部分，同时也是后继专业课程的基础。1、通过本课程的学习，使学生比较熟悉物理化学的理论研究规律，牢固地掌握物理化学基础理论知识，明确物理化学的重要概念及基本原理，同时掌握物理化学的基本计算方法。2、通过本课程的学习，学生应进一步得到一般科学方法的训练，增强分析和解决物理化学问题的能力。科学方法的训练应贯彻在本课程教学的整个过程中，特别是要通过热力学和动力学学习，使学生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，并具备根据具体条件应用理论解决实际问题的一般科学方法。本课程重点支持以下毕业要求指标点：1.4具备物理化学、物理、化工原理、生物工程专业基础知识，并能用于解决生物工程化学工程领域工程问题。体现在掌握化学热力学的基本知识，并能运用化学热力学知识对生物工程中所涉及的化学反应进行热力学分析与计算：掌握化学动力学的基本知识与基本原理，并能运用化学动力学知识解决生物工程、化工过程中出现的反应速率与反应机理等问题。通过化学平衡分析、相平衡分析、电化学分析、界面现象分析、化学动力学分析、胶体化学分析来解决生物工程领域的复杂工程问题。2.2具有应用物理和化学等基本原理对生物工程、化学工程领域内复杂工程问题进行分析的能力
物理化学C课程教学大纲 课程代码： 0425A023 课程名称：物理化学 C/ Physical Chemistry C 开课学期： 3、1 学分 / 学时：5/80（理论：59，实验：12，研讨：4 ，习题：5 ） 课程类别：必修课/学科专业基础课 适用专业 / 开课对象：生物工程类（中德联合培养）/二年级本科生、化学工程与工艺 /一年级专升本学生 先修课程 / 后修课程：高等数学，大学物理，无机及分析化学，有机化学/化工原理， 化工热力学 开课单位：生物与化学工程学院/轻工学院 团队负责人： 张立庆 审核人： 姜华昌 执 笔 人： 姜华昌 审批人： 王永江 一、课程简介 物理化学研究化学变化、相变化及其有关的物理变化的基本原理，主要是平衡的规律和 变化速率的规律。物理化学课程是生物工程专业大二、化学工程与工艺专升本大一等专业的 一门必修的专业基础课，它是培养上述专业工程技术人才的整体知识结构及能力结构的重要 组成部分，同时也是后继专业课程的基础。 1、通过本课程的学习，使学生比较熟悉物理化学的理论研究规律，牢固地掌握物理化 学基础理论知识，明确物理化学的重要概念及基本原理，同时掌握物理化学的基本计算方法。 2、通过本课程的学习，学生应进一步得到一般科学方法的训练，增强分析和解决物理 化学问题的能力。科学方法的训练应贯彻在本课程教学的整个过程中，特别是要通过热力学 和动力学学习，使学生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，并具备根据具体条件应用理论解决实际问题的一般科学方法。 本课程重点支持以下毕业要求指标点： 1.4 具备物理化学、物理、化工原理、生物工程专业基础知识，并能用于解决生物工程、 化学工程领域工程问题。 体现在掌握化学热力学的基本知识，并能运用化学热力学知识对生物工程中所涉及的化 学反应进行热力学分析与计算；掌握化学动力学的基本知识与基本原理，并能运用化学动力 学知识解决生物工程、化工过程中出现的反应速率与反应机理等问题。通过化学平衡分析、 相平衡分析、电化学分析、界面现象分析、化学动力学分析、胶体化学分析来解决生物工程 领域的复杂工程问题。 2.2 具有应用物理和化学等基本原理对生物工程、化学工程领域内复杂工程问题进行分 析的能力
体现在掌握热力学第一定律与热力学第二定律，能判断化学反应进行的方向：掌握化学平衡的基本原理，并能用于计算反应进行的程度：掌握化学动力学的基本理论与原理，并能对化学反应的速率进行计算与分析，具有对生物工程、化学工程领域内复杂工程问题进行分析的能力。2.3具有应用生物工程、应用化学工程科学的基本原理，并通过文献研究对生物工程领域内复杂工程问题进行识别、分析、表达，以获得有效结论的能力。体现在掌握热力学第一定律与热力学第二定律，能判断化学反应进行的方向；掌握化学平衡的基本原理，并能用于计算反应进行的程度；掌握化学动力学的基本理论与原理，并能对化学反应的速率进行计算与分析，具有对生物工程、化工领域内复杂工程问题进行分析的能力。3.1针对生物工程、化工或生物、化工项目等工程问题，具备设计满足特定需求的生产系统、操作单元或工艺流程的能力。体现在掌握相平衡的基本知识与基本原理，掌握相律并能对相图进行分析，为设计生物工程、化工过程中的分离与提纯操作单元打下理论基础。4.1具备基于生物工程、化工科学原理对生物工程、化工领域工程问题进行实验设计的能力。体现在掌握化学热力学的知识进行有关生物、化工实验路线的设计：体现在掌握化学反应速度的基本理论，具备将这些知识用手对生物工程、化工领域复杂工程问题进行实验设计的能力。具有运用这些知识用于科学设计实验的能力。4.3掌握生物工程、化工基础实验的基本原理和方法，能对实验数据进行采集、处理和分析。体现在掌握化学热力学、化学平衡、相平衡、电化学、界面现象、化学动力学的基本理论与原理，结合物理化学实验，具有对化学实验结果采集和整理的能力。12.1有积极尚上的价值观，具备不断拓展知识面和终身学习、适应发展的能力。体现在了解物理化学的发展过程，掌握系统学习法与结构学习法，认真进行预习与复习，认真进行课外学习，从而培养自主学习和终身学习的意识。12.2掌握良好的学习方法，具有一定的探索知识能力。体现在掌握物理化学的学习方法，掌握逻辑结构学习法，能主动进行课外自学，采用以“问题”为核心的教学方法，使学生掌握良好的学习方法，并有一定的探索知识能力。本课程重点支持以下毕业要求指标点：二、教学内容、基本要求及学时分配绪论（2学时）理解下列热力学基本概念：物理化学基本概念及其研究方法；气体基本知识，气体饱和蒸气压及临界现象：物理量计算的基本规则。1.热力学第一定律（10学时）
体现在掌握热力学第一定律与热力学第二定律，能判断化学反应进行的方向；掌握化学 平衡的基本原理，并能用于计算反应进行的程度；掌握化学动力学的基本理论与原理，并能 对化学反应的速率进行计算与分析，具有对生物工程、化学工程领域内复杂工程问题进行分 析的能力。 2.3 具有应用生物工程、应用化学工程科学的基本原理，并通过文献研究对生物工程领 域内复杂工程问题进行识别、分析、表达，以获得有效结论的能力。 体现在掌握热力学第一定律与热力学第二定律，能判断化学反应进行的方向；掌握化学 平衡的基本原理，并能用于计算反应进行的程度；掌握化学动力学的基本理论与原理，并能 对化学反应的速率进行计算与分析，具有对生物工程、化工领域内复杂工程问题进行分析的 能力。 3.1 针对生物工程、化工或生物、化工项目等工程问题，具备设计满足特定需求的生产 系统、操作单元或工艺流程的能力。 体现在掌握相平衡的基本知识与基本原理，掌握相律并能对相图进行分析，为设计生物 工程、化工过程中的分离与提纯操作单元打下理论基础。 4.1 具备基于生物工程、化工科学原理对生物工程、化工领域工程问题进行实验设计的 能力。 体现在掌握化学热力学的知识进行有关生物、化工实验路线的设计；体现在掌握化学反 应速度的基本理论，具备将这些知识用于对生物工程、化工领域复杂工程问题进行实验设计 的能力。具有运用这些知识用于科学设计实验的能力。 4.3 掌握生物工程、化工基础实验的基本原理和方法，能对实验数据进行采集、处理和 分析。 体现在掌握化学热力学、化学平衡、相平衡、电化学、界面现象、化学动力学的基本理 论与原理，结合物理化学实验，具有对化学实验结果采集和整理的能力。 12.1 有积极向上的价值观，具备不断拓展知识面和终身学习、适应发展的能力。 体现在了解物理化学的发展过程，掌握系统学习法与结构学习法，认真进行预习与复习， 认真进行课外学习，从而培养自主学习和终身学习的意识。 12.2 掌握良好的学习方法，具有一定的探索知识能力。 体现在掌握物理化学的学习方法，掌握逻辑结构学习法，能主动进行课外自学，采用以 “问题”为核心的教学方法，使学生掌握良好的学习方法，并有一定的探索知识能力。本课程 重点支持以下毕业要求指标点： 二、教学内容、基本要求及学时分配 绪论（2 学时） 理解下列热力学基本概念：物理化学基本概念及其研究方法；气体基本知识，气体饱和 蒸气压及临界现象；物理量计算的基本规则。 1．热力学第一定律（10 学时）
通过本章的学习，要求学生理解下列热力学基本概念：平衡状态，状态函数，可逆过程等概念，掌握热力学第一定律的叙述及数学表达式。理解热力学能、恰、化学计量数、反应进度、标准摩尔反应恰、标准摩尔生成焰、热容、相变恰的定义并会应用。掌握在物质的p、V、T变化，相变化及化学变化过程中计算热、功和热力学能、恰变化值的原理和方法。将热力学一般关系式应用于特定系统时，会应用状态方程（主要是理想气体状态方程）及热力学数据（热容、相变恰等）。主要内容：1.1热力学的研究对象1.2几个基本概念1.3能量守恒-热力学第一定律1.4体积功1.5定容及定压下的热1.6理想气体的热力学能和焰1.7热容1.8理想气体的绝热过程1.9实际气体的节流膨胀1.10化学反应的热效应1.11生成烩及燃烧烩1.12反应恰与温度的关系-基尔霍夫方程重点：1）下列热力学基本概念：平衡状态，状态函数，可逆过程2）热力学第一定律的叙述及数学表达式3）热力学能、焰、标准摩尔生成恰、相变烩的定义及应用。4）掌握在物质的p、V、T变化，相变化及化学变化过程中计算热、功和热力学能、烩变化值的方法。难点：1）热力学能、焰、标准生成、相变焰的定义及其应用2）在物质的p、V、T变化，相变化及化学变化过程中计算热、功和热力学能、恰变化值的方法。重点支持毕业要求指标点1.4、2.3、4.1、4.3。2.热力学第二定律（10学时）通过本章的学习，要求学生掌握热力学第二、第三定律的叙述及数学表达式。理解摘、吉布斯函数、亥姆霍慈函数、标准摘及标准生成吉布斯函数、饱和蒸汽压的定义并会应用。掌握在物质的p、V、T变化，相变化及化学变化过程中计算摘、吉布斯函数、亥姆霍兹函数变化值的原理和方法，理解并会用热力学基本方程，了解麦克斯韦关系式的推导，掌握热
通过本章的学习，要求学生理解下列热力学基本概念：平衡状态，状态函数，可逆过程 等概念，掌握热力学第一定律的叙述及数学表达式。理解热力学能、焓、化学计量数、反应 进度、标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓、热容、相变焓的定义并会应用。掌握在物质的 p、 V、T 变化，相变化及化学变化过程中计算热、功和热力学能、焓变化值的原理和方法。将 热力学一般关系式应用于特定系统时，会应用状态方程（主要是理想气体状态方程）及热力 学数据（热容、相变焓等）。 主要内容： 1.1 热力学的研究对象 1.2 几个基本概念 1.3 能量守恒-热力学第一定律 1.4 体积功 1.5 定容及定压下的热 1.6 理想气体的热力学能和焓 1.7 热容 1.8 理想气体的绝热过程 1.9 实际气体的节流膨胀 1.10 化学反应的热效应 1.11 生成焓及燃烧焓 1.12 反应焓与温度的关系-基尔霍夫方程 重点： 1）下列热力学基本概念：平衡状态，状态函数，可逆过程 2）热力学第一定律的叙述及数学表达式 3）热力学能、焓、标准摩尔生成焓、相变焓的定义及应用。 4）掌握在物质的 p、V、T 变化，相变化及化学变化过程中计算热、功和热力学能、焓 变化值的方法。 难点： 1）热力学能、焓、标准生成焓、相变焓的定义及其应用 2）在物质的 p、V、T 变化，相变化及化学变化过程中计算热、功和热力学能、焓变化 值的方法。 重点支持毕业要求指标点 1.4、2.3、4.1、4.3。 2．热力学第二定律（10 学时） 通过本章的学习，要求学生掌握热力学第二、第三定律的叙述及数学表达式。理解熵、 吉布斯函数、亥姆霍兹函数、标准熵及标准生成吉布斯函数、饱和蒸汽压的定义并会应用。 掌握在物质的 p、V、T 变化，相变化及化学变化过程中计算熵、吉布斯函数、亥姆霍兹函 数变化值的原理和方法，理解并会用热力学基本方程，了解麦克斯韦关系式的推导，掌握热
力学公式的适用条件，掌握克拉贝龙方程，理解摘增原理及平衡判据的一般准则。主要内容：2.1自发过程的共同特征2.2热力学第二定律的经典表述2.3卡诺循环与卡诺定理2.4摘的概念2.5摘变的计算及其应用2.6摘的物理意义及规定的计算2.7亥姆霍兹函数和吉布斯函数2.8热力学函数的一些重要关系式2.9AG的计算重点：1）热力学第二定律的叙述及数学表达式2）熵、吉布斯函数、亥姆霍兹函数、标准炳及标准生成吉布斯函数的定义并会应用。3）在物质的p、V、T变化，相变化及化学变化过程中计算摘、吉布斯函数、亥姆霍兹函数变化值的原理和方法4）明确热力学公式的适用条件，掌握摘增原理及平衡判据的J一般准则。难点：1）摘、吉布斯函数、亥姆霍兹函数、标准熵及标准生成吉布斯函数的定义并会应用2）在物质的p、V、T变化，相变化及化学变化过程中计算各种状态函数变化值的原理和方法重点支持毕业要求指标点1.4、2.3、4.1、4.3。3.化学势（6学时）通过本章的学习，要求学生理解偏摩尔量及化学势的概念，理解拉乌尔定律及亨利定律并会应用。理解理想液态混合物、理想稀溶液，了解活度和活度因子、逸度和逸度因子的概念。了解理想液态混合物及理想稀溶液中各组分化学势的表达式。掌握稀溶液的依数性，能够应用稀溶液依数性公式进行有关计算。主要内容：3.1偏摩尔量3.2化学势3.3气体物质的化学势3.4理想液态混合物中物质的化学势3.5理想稀溶液中物质的化学势3.6不挥发性溶质理想溶液的依数性
力学公式的适用条件，掌握克拉贝龙方程，理解熵增原理及平衡判据的一般准则。 主要内容： 2.1 自发过程的共同特征 2.2 热力学第二定律的经典表述 2.3 卡诺循环与卡诺定理 2.4 熵的概念 2.5 熵变的计算及其应用 2.6 熵的物理意义及规定熵的计算 2.7 亥姆霍兹函数和吉布斯函数 2.8 热力学函数的一些重要关系式 2.9 ΔG 的计算 重点： 1）热力学第二定律的叙述及数学表达式 2）熵、吉布斯函数、亥姆霍兹函数、标准熵及标准生成吉布斯函数的定义并会应用。 3）在物质的 p、V、T 变化，相变化及化学变化过程中计算熵、吉布斯函数、亥姆霍兹 函数变化值的原理和方法 4）明确热力学公式的适用条件，掌握熵增原理及平衡判据的一般准则。 难点： 1）熵、吉布斯函数、亥姆霍兹函数、标准熵及标准生成吉布斯函数的定义并会应用 2）在物质的 p、V、T 变化，相变化及化学变化过程中计算各种状态函数变化值的原理 和方法 重点支持毕业要求指标点 1.4、2.3、4.1、4.3。 3．化学势（6 学时） 通过本章的学习，要求学生理解偏摩尔量及化学势的概念，理解拉乌尔定律及亨利定律 并会应用。理解理想液态混合物、理想稀溶液，了解活度和活度因子、逸度和逸度因子的概 念。了解理想液态混合物及理想稀溶液中各组分化学势的表达式。掌握稀溶液的依数性，能 够应用稀溶液依数性公式进行有关计算。 主要内容： 3.1 偏摩尔量 3.2 化学势 3.3 气体物质的化学势 3.4 理想液态混合物中物质的化学势 3.5 理想稀溶液中物质的化学势 3.6 不挥发性溶质理想溶液的依数性
3.7非理想多组份系统中物质的化学势重点：1）偏摩尔量及化学势的概念2）拉乌尔定律及亨利定律并会应用3）理想系统（理想液态混合物及理想稀溶液）中各组分化学势的表达式4）稀溶液的依数性难点：1）偏摩尔量及化学势的概念2）活度与逸度的有关计算重点支持毕业要求指标点1.4、2.3、4.1、4.3。4.化学平衡（6学时）通过本章的学习，要求学生掌握标准常数的定义。掌握标准平衡常数和温度的关系，理解化学反应等温方程的推导并会应用。能利用热力学数据计算平衡常数及平衡组成。能判断一定条件下化学反应可能进行的方向。会分析温度、压力、组成等因素对平衡的影响。主要内容：4.1化学反应的方向和限度4.2反应的标准吉布斯函数变化4.3平衡常数的各种表示法4.4平衡常数的实验测定4.5温度对平衡常数的影响4.6其他因素对化学平衡的影响重点：1）标准常数的定义2）化学反应等温方程3）利用热力学数据计算平衡常数及平衡组成4）判断一定条件下化学反应可能进行的方向5）温度、压力等因素对平衡的影响难点：1）利用热力学数据计算平衡常数及平衡组成2）同时平衡及其有关计算重点支持毕业要求指标点1.4、2.3、4.1、4.3。5.相平衡（7学时）通过本章的学习，要求学生理解克拉佩龙方程和克拉佩龙一克劳修斯方程，能应用这些方程进行有关的计算：理解相律的意义并会应用，了解相律的推导，掌握单组分系统及二组分系统典型相图的特点和运用，能用杠杆规则进行分析与计算，了解由实验数据绘制相图的
3.7 非理想多组份系统中物质的化学势 重点： 1）偏摩尔量及化学势的概念 2）拉乌尔定律及亨利定律并会应用 3）理想系统（理想液态混合物及理想稀溶液）中各组分化学势的表达式 4）稀溶液的依数性 难点： 1）偏摩尔量及化学势的概念 2）活度与逸度的有关计算 重点支持毕业要求指标点 1.4、2.3、4.1、4.3。 4．化学平衡（6 学时） 通过本章的学习，要求学生掌握标准常数的定义。掌握标准平衡常数和温度的关系，理 解化学反应等温方程的推导并会应用。能利用热力学数据计算平衡常数及平衡组成。能判断 一定条件下化学反应可能进行的方向。会分析温度、压力、组成等因素对平衡的影响。 主要内容： 4.1 化学反应的方向和限度 4.2 反应的标准吉布斯函数变化 4.3 平衡常数的各种表示法 4.4 平衡常数的实验测定 4.5 温度对平衡常数的影响 4.6 其他因素对化学平衡的影响 重点： 1）标准常数的定义 2）化学反应等温方程 3）利用热力学数据计算平衡常数及平衡组成 4）判断一定条件下化学反应可能进行的方向 5）温度、压力等因素对平衡的影响 难点： 1）利用热力学数据计算平衡常数及平衡组成 2）同时平衡及其有关计算 重点支持毕业要求指标点 1.4、2.3、4.1、4.3。 5．相平衡（7 学时） 通过本章的学习，要求学生理解克拉佩龙方程和克拉佩龙一克劳修斯方程，能应用这些 方程进行有关的计算；理解相律的意义并会应用，了解相律的推导，掌握单组分系统及二组 分系统典型相图的特点和运用，能用杠杆规则进行分析与计算，了解由实验数据绘制相图的