物理化学A课程教学大纲课程代码：0425A002-0425A003课程名称：物理化学A/PhysicalChemistryA开课学期：3、4学分学时：5/80（理论：72，研讨：6，习题：2）课程类别：必修课/学科专业基础课适用专业/开课对象：化学工程与工艺、材料科学与工程、制药工程/二年级本科生先修课程／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/轻工学院姜华昌团队负责人：张立庆审核人：执笔人：张立庆审批人：王永江一、课程简介本课程是研究化学变化、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。本课程是为化学工程与工艺、材料科学与工程、制药工程等专业大二学生开设的专业必修课，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，为学生毕业后从事化工相关领域的产品设计、生产等工作提供物理化学的专业知识。本课程主要介绍化学热力学、相平衡、化学动力学、电化学、界面现象、统计热力学、胶体化学等物理化学的原理与应用及在化学工程应用中应该注意的问题。通过本课程教学，学生应达到下列教学目标：①比较牢固地掌握物理化学基础理论知识，使学生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比较牢固地掌握物理化学的理论研究方法，特别是要掌握热力学方法，了解统计热力学方法；③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：④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：③具备根据具体条件应用物理化学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具备化学工程与工艺专业基础知识，并能用于解决化学工程领域复杂工程问题。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化学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化学工程领域的复杂工程问题
物理化学A课程教学大纲 课程代码： 0425A002-0425A003 课程名称：物理化学 A/ Physical Chemistry A 开课学期： 3、4 学分 / 学时：5/80（理论：72，研讨：6 ，习题：2 ） 课程类别：必修课/学科专业基础课 适用专业 / 开课对象：化学工程与工艺、材料科学与工程、制药工程/二年级本科生 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： 张立庆 审批人： 王永江 一、课程简介 本课程是研究化学变化、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。本课程是为化学工程与工艺、材料科学与工程、制药工程等专业大二学生 开设的专业必修课，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，为学生毕业后从事化工相关领域的产品设计、生产等 工作提供物理化学的专业知识。本课程主要介绍化学热力学、相平衡、化学动力学、电化学、 界面现象、统计热力学、胶体化学等物理化学的原理与应用及在化学工程应用中应该注意的 问题。通过本课程教学，学生应达到下列教学目标：①比较牢固地掌握物理化学基础理论知 识，使学生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比 较牢固地掌握物理化学的理论研究方法，特别是要掌握热力学方法，了解统计热力学方法； ③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；④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；⑤具备根据 具体条件应用物理化学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 具备化学工程与工艺专业基础知识，并能用于解决化学工程领域复杂工程问题。 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化学工程中所涉及的化 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化学工程领域的复杂工 程问题
2.3具有应用化学工程科学的基本原理，并通过文献研究对化学工程领域内复杂工程间问题进行识别、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，具有对化学工程领域内复杂工程问题进行分析的能力。3.1针对化工产品或化工项目等复杂工程问题，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具备基于化学化工科学原理对化工领域复杂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化学反应路线的设计：掌握化学动力学知识并运用到化工实验设计中：掌握相平衡知识进行物质的分离与提纯：具有运用这些知识用于科学设计实验的能力。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化工领域复杂工程问题进行实验设计的能力。4.3掌握化学化工基础实验的基本原理和方法，能对实验数据进行采集和整理。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1.气体的pVT性质（4学时）通过本章的学习，要求学生掌握理想气体状态方程及模型，掌握Dalton定律与Amagat定律，理解真实气体的液化与临界性质，掌握理想气体模型及其理论解释，理解对应状态原理与压缩因子图及有关计算。主要内容：1.1理想气体状态方程1.2理想气体混合物1.3气体的液化与临界参数1.4真实气体状态方程1.5对应状态原理与普遍化压缩因子图
2.3 具有应用化学工程科学的基本原理，并通过文献研究对化学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，具有对化学工程领域内复杂工程问题进行分析的能力。 3.1 针对化工产品或化工项目等复杂工程问题，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 具备基于化学化工科学原理对化工领域复杂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化学反应路线的设计；掌握化学动力学知识并运 用到化工实验设计中；掌握相平衡知识进行物质的分离与提纯；具有运用这些知识用于科学 设计实验的能力。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化工领域复 杂工程问题进行实验设计的能力。 4.3 掌握化学化工基础实验的基本原理和方法，能对实验数据进行采集和整理。 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 1．气体的 pVT 性质（4 学时） 通过本章的学习，要求学生掌握理想气体状态方程及模型，掌握 Dalton 定律与 Amagat 定律，理解真实气体的液化与临界性质，掌握理想气体模型及其理论解释，理解对应状态原 理与压缩因子图及有关计算。 主要内容： 1.1 理想气体状态方程 1.2 理想气体混合物 1.3 气体的液化与临界参数 1.4 真实气体状态方程 1.5 对应状态原理与普遍化压缩因子图
重点：1）理想气体状态方程及模型2）Dalton定律与Amagat定律3）真实气体的液化与临界性质难点：1）真实气体的液化与临界性质2）对应状态原理与压缩因子图及有关计算重点支持毕业要求指标点1.4。2.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、标准摩尔生成熔、热容、相变焰的定义并会应用。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、相变烩等）。主要内容：2.1热力学基本概念2.2热力学第一定律2.3恒容热、恒压热，焰2.4热容，恒容变温过程，恒压变温过程2.5焦耳实验，理想气体的热力学能，恰2.6气体可逆膨胀压缩过程，理想气体绝热可逆过程方程式2.7相变化过程2.8化学计量数、反应进度和标准摩尔反应焰2.9计算标准摩尔反应恰2.10节流膨胀与焦耳-汤姆逊效应重点：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、恰、标准摩尔生成烩、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、恰变化值的方法。难点：1）热力学能、烩、标准生成烩、相变烩的定义及其应用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
重点： 1）理想气体状态方程及模型 2）Dalton 定律与 Amagat 定律 3）真实气体的液化与临界性质 难点： 1）真实气体的液化与临界性质 2）对应状态原理与压缩因子图及有关计算 重点支持毕业要求指标点 1.4。 2．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、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： 2.1 热力学基本概念 2.2 热力学第一定律 2.3 恒容热、恒压热，焓 2.4 热容，恒容变温过程，恒压变温过程 2.5 焦耳实验，理想气体的热力学能，焓 2.6 气体可逆膨胀压缩过程，理想气体绝热可逆过程方程式 2.7 相变化过程 2.8 化学计量数、反应进度和标准摩尔反应焓 2.9 计算标准摩尔反应焓 2.10 节流膨胀与焦耳-汤姆逊效应 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。3.热力学第二定律（12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：3.1卡诺循环与卡诺定理3.2热力学第二定律3.3摘、熵增原理3.4单纯pVT变化摘变的计算3.5相变过程熵变的计算3.6热力学第三定律和化学变化过程炳变的计算3.7亥姆霍兹函数和吉布斯函数3.8热力学基本方程3.9吉布斯-亥姆霍兹方程和麦克斯韦关系式3.10克拉佩龙方程重点：1）热力学第二定律的叙述及数学表达式2）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。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一般准则。5）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难点：1）摘、吉布斯函数、亥姆霍兹函数、标准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。4.多组分系统热力学（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
值的方法。 重点支持毕业要求指标点 1.4、2.3、4.1、4.3。 3．热力学第二定律（12 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，理解熵增原理及平衡判据的一般准则。 主要内容： 3.1 卡诺循环与卡诺定理 3.2 热力学第二定律 3.3 熵、熵增原理 3.4 单纯 pVT 变化熵变的计算 3.5 相变过程熵变的计算 3.6 热力学第三定律和化学变化过程熵变的计算 3.7 亥姆霍兹函数和吉布斯函数 3.8 热力学基本方程 3.9 吉布斯-亥姆霍兹方程和麦克斯韦关系式 3.10 克拉佩龙方程 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。 5）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 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。 4．多组分系统热力学（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：4.1偏摩尔量4.2化学势4.3气体组分的化学势4.4拉乌尔定律和亨利定律4.5理想液态混合物4.6理想稀溶液4.7稀溶液的依数性4.8逸度与逸度因子4.9活度与活度因子重点：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。5.化学平衡（4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：5.1化学反应的等温方程5.2理想气体化学反应的标准平衡常数5.3温度对标准平衡常数的影响5.4其他因素对理想气体化学平衡的影响5.5同时反应平衡组成的计算重点：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
够应用稀溶液依数性公式进行有关计算。 主要内容： 4.1 偏摩尔量 4.2 化学势 4.3 气体组分的化学势 4.4 拉乌尔定律和亨利定律 4.5 理想液态混合物 4.6 理想稀溶液 4.7 稀溶液的依数性 4.8 逸度与逸度因子 4.9 活度与活度因子 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。 5．化学平衡（4 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： 5.1 化学反应的等温方程 5.2 理想气体化学反应的标准平衡常数 5.3 温度对标准平衡常数的影响 5.4 其他因素对理想气体化学平衡的影响 5.5 同时反应平衡组成的计算 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