《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、有机化学、高等数学等 授课时间：1-16 周 星期二 3-4 节、星期四 1-2 节 授课地点：星期二 6D405，星期四 6E103 授课对象：2018 级高分子 1 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 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， 也可通过在线上平台的讨论区留言来提问和讨论。 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 教学参考资料： 1. 胡英 《物理化学》(第五版)，北京：高等教育出版社，2011. 2. 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. 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。 课程教学目标 一、知识目标： 1. 掌握物理化学的基础概念、基本理论和研究方法； 2. 理解物理化学中基本的科学思维方法，即通过实验现象归纳和 演绎，或基于假设和模型升华为科学理论。 二、能力目标： 1. 掌握物理化学分析和解决问题的一般方法，学会将物理化学的 普遍规律和基本理论应用于具体情况，分析和解决实际问题； 2. 掌握物理化学中科学的实验思路和方法，数据处理的一般方法 和技巧，并能在今后的学习和研究实践中熟练运用它们。 三、素质目标： 1. 培养学生具有主动参与、积极进取、崇尚科学、探究科学的学 习态度和思想意识； 2. 培养严谨缜密的科学思维，善于发现和思考问题，并学会运用 本课程与学生核心能力培养 之间的关联(授课对象为理工 科 专业 学生 的课 程填 写此 栏）： ■核心能力 1. 具有运用数学 和化学、材料学、物理学等自 然科学基础知识和材料工程 专业知识的能力； ■核心能力 2. 具有功能材料 设计与实施实验方案，数据分 析、信息综合等能力； □核心能力 3. 具有材料工程 实践所需技术、技巧及使用工 具的能力；
物理化学方法分析和解决问题，获取新知识，发展新理论； 3. 养成理论联系实际、科学严谨、认真细致、实事求是的科学态 度和职业道德。 □核心能力 4. 具有学习及掌 握材料加工设备、流程及系统 的能力； □核心能力 5. 具有项目管 理、有效沟通与团队合作的能 力； □核心能力 6. 具有发现、分 析与解决复杂材料及其工程 方面问题的能力； ■核心能力 7. 能认清当前形 势，了解材料及其工程技术对 环境、社会及全球的影响，并 培养持续学习的习惯与能力； ■核心能力 8. 理解专业伦理 及社会责任，具有较好的人文 社会科学素养，较强的社会责 任感和良好的工程职业道德， 能够在工程实践中理解并遵 守工程职业道德和规范，履行 社会责任。 理论教学进程表 周次 教学主题 学时 数 教学的重点、难点、课程思政融入点 教学方式 （线上/线 下） 教学 手段 作业安排 1 绪论 气体的 pVT 关系 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，培养学生的爱国精神。 线上：慕课 视 频 教 学 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） 2 热力学第一定律 基本概念和状态 函数 4 重点：热力学基本概念（体系、环境、 状态、功、热等）；第一定律 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：慕课 视 频 教 学 课后作业 3 热力学第一定律 反应焓变计算和 4 重点：化学反应焓变；标准摩尔反应 焓 线上：慕课 视 频 课后作业
相关定律 难点：基尔霍夫定律，节流膨胀与焦 耳-汤姆逊效应 教 学 4 热力学第二定律 的意义及应用 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：慕课 视 频 教 学 课后作业 5 热力学第二定律 的状态函数数学 表达式 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；热力学第三定律；亥姆霍兹函 数和吉布斯函数 难点：几类典型过程熵变的计算；克 拉佩龙方程与克-克方程 课堂讲授与 讨论 讲 授 课后作业 6 多组分系统热力 学（溶液） 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 课堂讲授与 讨论 讲 授 课后作业 7 多组分系统热力 学（理想溶液相 关概念与计算） 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 课堂讲授与 讨论 讲 授 课后作业 8 化学平衡（化学 反应方程式与平 衡常数） 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 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 课堂讲授与 讨论 讲 授 课后作业 + 课程思 政作业： （人生方 程的平衡 与影响机 制探索） 9 化学平衡的判定 2 期中考试 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 课堂讲授与 讨论 讲 授 课后作业 10 化学平衡（化学 平衡计算） 2 重点： 范特霍夫方程，影响化学平 衡的因素 难点：化学平衡相关计算 课堂讲授与 讨论 讲 授 课后作业 相平衡 基本概念 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） 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 课堂讲授与 讨论 讲 授 课后作业 12 电化学 电解质溶液的基 本概念与理论 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 难点：电解质的离子平均活度系数的 意义；电解质溶液理论（主要是离子 氛的概念） 课堂讲授与 讨论 讲 授 课后作业 13 电化学 电池的书写与电 动势的计算以及 极化概念 4 重点：标准电极电势及其应用（包括 氧化能力的估计，平衡常数的计算 等），电池的书写 难点：对于所给的电池能熟练、正确 地写出电极反应和电池反应并能计 算其电动势；温度对电动势的影响及 ΔrHm 和ΔrSm 的计算；极化作用： 极化曲线与超电势 课程思政融入点：介绍 2019 年诺贝 尔化学奖97岁高龄得主Goodenough 的励志人生，及其对锂电池领域的巨 大贡献，培养学生对科研的兴趣和坚 持不懈的奋斗精神，明白科学对生活 的意义 课堂讲授与 讨论 讲 授 课后作业 + 课程思 政（每位 同学翻译 1 篇高分 子材料在 电池中应 用的文 章） 14 界面现象 表界面的物化函 数推倒与计算 4 重点：表面吉布斯函数、表面张力的 概念；表面张力与温度的关系；弯曲 表面的附加压力产生的原因及其与 曲率半径的关系，会使用杨—拉普拉 斯公式进行简单计算；弯曲表面上的 蒸气压，学会使用 Kelvin 公式 难点：吉布斯吸附等温式；气-固表 面的吸附本质及吸附等温线的主要 类型；表面活性物质的定义 课堂讲授与 讨论 讲 授 课后作业 15 化学动力学 微观化学反应速 率及简单化学反 应的基本特征 4 重点：等容反应速率的表示法、基元 反应、反应级数、反应分子数等基本 概念；具有简单级数的反应的速率方 程和特征，并能够由实验数据确定简 单反应的级数；三种典型的复杂反应 课堂讲授与 讨论 讲 授 课后作业
（对峙反应、平行反应和连串反应） 的特点和微分式；速率常数、半衰期， 活化能、阿仑尼乌斯经验公式 难点：链反应的特点；稳态近似法、 平衡态法和速控步骤法等近似处理 方法；催化作用的通性 16 胶体化学 胶体粒子的相关 概念介绍与理论 2 重点：分散系统，胶体的制备，胶体 体系的主要特点及其动力学、光学、 电学性质；电解质溶液对胶体稳定性 的影响；电解质聚沉能力的判断；溶 胶的胶团结构书写与双电层理论 难点：Donnan 平衡，渗透压测定高 分子溶液的相对分子量的方法，高分 子溶液的粘度与分子量的关系 课堂讲授与 讨论 讲 授 课后作业 复习课 2 总结、复习全书；串讲各章节的重要 概念、原理和公式； 课堂讲授与 讨论 讲 授 知识点 总结回顾 合计： 64 备注：教学方式根据疫情发展灵活调整 考核方法及标准 考核形式 评价标准 权重 课堂情况 不得无故缺席，保留每次线上听课的凭证，上课勤做笔记。无 故缺课一次扣 3 分，三次以上直接以不及格处理。在课堂上积 极思考、踊跃发言并参与讨论，给予一定的加分。 20% 平时作业 线下教学将直接于线下课堂布置作业；作业评分标准为（A、 B、C、D）四个等级，其中 A 代表 100 分，B 代表 85 分，C 代表 70 分，D 代表 60，最终作业成绩取平均分。 30% 期中考核 按照评分标准答案，确定期中考试最终成绩 10% 期末考核 按照评分标准答案，确定期末考试最终成绩 40% 大纲编写时间：2020 年 2 月 20 日 系（部）审查意见： 我系已对本课程教学大纲进行了审查，同意执行。 系（部）主任签名： 日期： 2020 年 2 月 23 日