一、課程的性質(zhì)、地位和任務(wù)
物理化學(xué)主要是研究化學(xué)變化、相變化的平衡規(guī)律,以及化學(xué)變化的速率規(guī)律,是應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的一門必修基礎(chǔ)課,包括理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)單獨(dú)開課。通過(guò)學(xué)習(xí)本門的課程,要求學(xué)生能系統(tǒng)地掌握物理化學(xué)的基本原理、基本概念和計(jì)算方法,同時(shí)還應(yīng)得到一般科學(xué)方法的訓(xùn)練和邏輯思維能力的培養(yǎng),并初步具有分析和解決一些實(shí)際問(wèn)題的能力,為進(jìn)一步學(xué)習(xí)各專業(yè)課程打下基礎(chǔ)。
二、課程教學(xué)的基本要求
物理化學(xué)是應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生的主干課程之一。本課程包括以下五個(gè)部分的基本內(nèi)容:化學(xué)熱力學(xué),統(tǒng)計(jì)熱力學(xué),化學(xué)動(dòng)力學(xué),電化學(xué),膠體與界面化學(xué)。通過(guò)學(xué)習(xí)了解物理化學(xué)所研究的基本內(nèi)容,學(xué)習(xí)物理化學(xué)的研究方法,掌握物理化學(xué)的基本原理和定律,并能靈活應(yīng)用。
通過(guò)化學(xué)熱力學(xué)的學(xué)習(xí),明確熱力學(xué)第一定律、第二定律的意義,熟練計(jì)算一些簡(jiǎn)單過(guò)程中的Q、W、
△U、△H、△S、△G。會(huì)用△G判斷變化的方向和平衡條件。明確理想溶液、活度、逸度、標(biāo)準(zhǔn)態(tài)等概念,掌握理想溶液、非理想溶液中任一組分化學(xué)勢(shì)的表示式。通過(guò)統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的學(xué)習(xí),明確最概然分布及配分函數(shù)的概念,掌握各種宏觀熱力學(xué)量的微觀計(jì)算公式,理想氣體反應(yīng)熱力學(xué)平衡常數(shù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算。了解二組分液-液,液-固相圖的繪制及應(yīng)用。掌握化學(xué)反應(yīng)等溫方程的應(yīng)用及有關(guān)平衡的計(jì)算,了解影響化學(xué)平衡的各種因素。明確電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率、離子平均活度系數(shù)的意義及計(jì)算方法,熟悉離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律及電導(dǎo)測(cè)定的一些應(yīng)用。掌握電極反應(yīng)、電池反應(yīng)的書寫及電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算,掌握電動(dòng)勢(shì)與熱力學(xué)函數(shù)之間的關(guān)系及計(jì)算,明確溫度對(duì)電動(dòng)勢(shì)的影響。掌握簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)反應(yīng)速率方程的各種特征并能根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定簡(jiǎn)單反應(yīng)的級(jí)數(shù),明確溫度、活化能對(duì)反應(yīng)速率的影響。明確和界面現(xiàn)象有關(guān)的基本概念,公式及應(yīng)用,掌握吉布斯吸附等溫式的物理意義及計(jì)算.了解膠體分散系的各種性質(zhì)及影響膠體穩(wěn)定性的各種因素。
本課程的先行課程為高等數(shù)學(xué)及物理學(xué)。
三、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配
緒論(2學(xué)時(shí))
物理化學(xué)基本內(nèi)容簡(jiǎn)介
物理化學(xué)發(fā)展史
物理化學(xué)的知識(shí)特點(diǎn)以及學(xué)習(xí)物理化學(xué)時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題
物理量的表示及運(yùn)算
教學(xué)要求:簡(jiǎn)述物理化學(xué)的知識(shí)體系及特點(diǎn)、學(xué)習(xí)方法。
(一)氣體的
性質(zhì)(6學(xué)時(shí))
內(nèi)容:理想氣體狀態(tài)方程:理想氣體狀態(tài)方程,理想氣體模型,摩爾氣體常數(shù)。理想氣體混合物:混合物的組成,理想氣體狀態(tài)方程對(duì)理想氣體混合物的應(yīng)用,道爾頓定律,阿馬加定律。氣體的液化及臨界參數(shù):液體的飽和蒸氣壓,臨界參數(shù),真實(shí)氣體的p-V圖及氣體的液化。真實(shí)氣體狀態(tài)方程:真實(shí)氣體的pV-p圖及波義爾溫度,范德華方程,維里方程。對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理及普遍化壓縮因子圖:壓縮因子,對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理,普遍化壓縮因子圖。
本章重點(diǎn):氣體PVT關(guān)系的實(shí)驗(yàn)規(guī)律;PVT的半經(jīng)驗(yàn)方法
本章難點(diǎn):對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理及普遍化壓縮因子圖
教學(xué)要求:掌握理想氣體狀態(tài)方程,掌握理想氣體的宏觀定義及微觀模型,掌握分壓,分體積概念及計(jì)算,理解真實(shí)氣體與理想氣體的偏差,臨界現(xiàn)象,掌握飽和蒸氣壓概念,理解范德華狀態(tài)方程,對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理和壓縮因子圖,了解對(duì)比狀態(tài)方程及其它真實(shí)氣體方程。
(二)熱力學(xué)第一定律(12學(xué)時(shí))
內(nèi)容:熱力學(xué)基本概念:系統(tǒng)和環(huán)境,狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù),過(guò)程和途徑。熱力學(xué)第一定律:功和熱,熱力學(xué)能,熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。焓:恒容熱與恒壓熱,熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。熱容:氣體恒容變溫過(guò)程,氣體恒壓變溫過(guò)程,凝聚態(tài)物質(zhì)變溫過(guò)程。熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用:焦耳實(shí)驗(yàn),理想氣體的熱力學(xué)能、理想氣體的焓,理想氣體絕熱可逆過(guò)程方程式,理想氣體的卡諾循環(huán)。實(shí)際氣體:焦耳-湯姆遜效應(yīng),實(shí)際氣體的ΔU和ΔH。熱化學(xué):化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)-等壓熱效應(yīng)與等容熱效應(yīng),反應(yīng)進(jìn)度,熱化學(xué)方程式。赫斯定律。幾種熱效應(yīng):標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓,自鍵焓估算生成焓,燃燒焓。反應(yīng)熱與溫度的關(guān)系-基爾霍夫公式。
本章重點(diǎn):熱力學(xué)第一定律,焓,理想氣體在各種過(guò)程中的W、Q、ΔU和ΔH的計(jì)算,反應(yīng)熱效應(yīng)的計(jì)算。
本章難點(diǎn):熱力學(xué)能,焓,基爾霍夫公式
教學(xué)要求:明確系統(tǒng)與環(huán)境、過(guò)程與途徑、功與熱、狀態(tài)函數(shù)、熱力學(xué)平衡態(tài)、內(nèi)能、焓、可逆過(guò)程與最大功等熱力學(xué)的基本概念。明確第一定律的文字?jǐn)?shù)學(xué)表達(dá)式和物理意義,根據(jù)第一定律和狀態(tài)函數(shù)的特性計(jì)算理想氣體在各種過(guò)程中的W、Q、ΔU和ΔH;各種熱效應(yīng)的定義,并能利用它計(jì)算反應(yīng)熱;常溫和高溫反應(yīng)焓變的計(jì)算方法。
(三) 熱力學(xué)第二定律(12學(xué)時(shí))
內(nèi)容:熱力學(xué)第二定律,卡諾循環(huán)和卡諾定理,克勞修斯不等式和可逆性判據(jù)。熵變的計(jì)算:等溫過(guò)程中熵的變化值,非等溫過(guò)程中熵的變化值。熱力學(xué)第二定律的本質(zhì)和熵的統(tǒng)計(jì)意義。pVT變化中熱力學(xué)函數(shù)的變化。熱力學(xué)第三定律:熱力學(xué)第三定律,規(guī)定熵值,化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的熵變計(jì)算。亥姆霍茲自由能和吉布斯自由能,變化的方向和平衡條件。ΔG的計(jì)算示例:等溫物理變化中的ΔG,化學(xué)變化中的ΔrGm——化學(xué)反應(yīng)的等溫式。幾個(gè)熱力學(xué)函數(shù)間的關(guān)系:熱力學(xué)基本方程式,特性函數(shù),麥克斯韋關(guān)系式及其應(yīng)用。吉布斯自由能與溫度的關(guān)系——吉布斯—亥姆霍茲方程式,吉布斯自由能與壓力的關(guān)系。單組分體系的兩相平衡——熱力學(xué)對(duì)單組分體系的應(yīng)用:克拉貝龍方程式,*外壓與蒸氣壓的關(guān)系——不活潑氣體對(duì)蒸氣壓的影響。
本章重點(diǎn):熱力學(xué)第二定律,熵、熵增原理,亥姆霍茲函數(shù)和吉布斯函數(shù),熱力學(xué)基本關(guān)系式,熱力學(xué)第三定律,化學(xué)變化中熱力學(xué)函數(shù)變化的計(jì)算,過(guò)程的方向和限度,克拉佩龍-克勞修斯方程的推導(dǎo)和應(yīng)用
本章難點(diǎn):,熵、熵增原理,亥姆霍茲函數(shù)和吉布斯函數(shù),熱力學(xué)基本關(guān)系式
教學(xué)要求:理解自發(fā)過(guò)程,卡諾循環(huán),卡諾定理,掌握熱力學(xué)第二定律的文字表述和數(shù)學(xué)表達(dá)式,理解熵,亥姆霍茲函數(shù),吉布斯函數(shù)定義。掌握熵增原理,熵判據(jù),亥姆霍茲函數(shù)判據(jù),吉布斯函數(shù)判據(jù)。掌握物質(zhì)在PVT變化,相變化中熵,亥姆霍茲函數(shù),吉布斯函數(shù)的計(jì)算及熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用。了解熱力學(xué)第三定律,規(guī)定熵,標(biāo)準(zhǔn)熵。理解標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵定義及計(jì)算。掌握主要熱力學(xué)公式的推導(dǎo)和適用條件。掌握熱力學(xué)基本方程和麥克斯韋關(guān)系式;理解推導(dǎo)熱力學(xué)公式的演繹方法。理解克拉佩龍方程,克勞修斯-克拉佩龍方程,掌握其計(jì)算。
(四) 多組分體系熱力學(xué)(10學(xué)時(shí))
內(nèi)容:多組分體系中物質(zhì)的偏摩爾量和化學(xué)勢(shì):偏摩爾量的定義,偏摩爾量的集合公式,吉布斯—杜亥姆公式,化學(xué)勢(shì)的定義,化學(xué)勢(shì)在相平衡中的應(yīng)用,化學(xué)勢(shì)與溫度、壓力的關(guān)系。稀溶液中的兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律:拉烏爾定律,亨利定律。混合氣體中各組分的化學(xué)勢(shì):理想氣體的化學(xué)勢(shì),實(shí)際氣體的化學(xué)勢(shì)——逸度的概念,逸度系數(shù)的求法。理想溶液的定義、通性及各組分的化學(xué)勢(shì):理想溶液的定義,理想溶液中各組分的化學(xué)勢(shì),理想溶液的通性。稀溶液中各組分的化學(xué)勢(shì)。實(shí)際溶液:實(shí)際溶液中各組分的化學(xué)勢(shì)——活度的概念,*活度的測(cè)定,*滲透系數(shù),*超額系數(shù)
本章重點(diǎn);偏摩爾量,偏摩爾量集合公式,化學(xué)勢(shì),平衡判據(jù),,拉烏爾定律和亨利定律,逸度,活度。
本章難點(diǎn):偏摩爾量,化學(xué)勢(shì),逸度,活度
教學(xué)要求:理解偏摩爾量的定義與物理意義;集合公式和吉布斯-杜亥姆方程;化學(xué)勢(shì)的定義;用化學(xué)勢(shì)表達(dá)的適用于相變化和化學(xué)變化的平衡判據(jù);逸度的概念,逸度參考狀態(tài)的含義,用逸度表示混合物中組分的化學(xué)勢(shì);理想混合物和理想稀溶液的概念;活度的概念,選擇活度的參考狀態(tài);用活度表示液態(tài)(固態(tài))混合物中的組分的以及溶液中溶劑和溶質(zhì)的化學(xué)勢(shì),用混合物或溶液的蒸氣壓數(shù)據(jù)求組分的活度因子。拉烏爾定律和亨利定律及它們的應(yīng)用。
(五)化學(xué)平衡(8學(xué)時(shí))
內(nèi)容:化學(xué)反應(yīng)的方向和限度。反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變化,化學(xué)反應(yīng)平衡的條件。標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的導(dǎo)出。化學(xué)反應(yīng)等溫方程式。理想氣體反應(yīng)的平衡常數(shù),標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的性質(zhì),Kp、Kc、Ky、Kn的關(guān)系,平衡常數(shù)及平衡組成的計(jì)算。有純態(tài)凝聚相參加的理想氣體反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的表示式,分解壓力與分解溫度。標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)ΔrGm, ΔrGm=-RTlnK,標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)ΔfGm,ΔrGm的計(jì)算,溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的影響。吉布斯一亥姆霍茲方程,范特霍夫方程,不同溫度下平衡常數(shù)的求算。其它因素(濃度,壓力,惰性組分)對(duì)平衡的影響。*同時(shí)平衡。*真實(shí)氣體的化學(xué)平衡。*混合物及溶液中的化學(xué)平衡。
本章重點(diǎn):標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的定義和特性;化學(xué)反應(yīng)等溫方程的推導(dǎo);平衡計(jì)算;溫度對(duì)平衡常數(shù)的影響。
本章難點(diǎn):化學(xué)反應(yīng)等溫方程的推導(dǎo);平衡計(jì)算
教學(xué)要求:明確以逸度 分壓 濃度 活度 摩爾分?jǐn)?shù)表示的平衡常數(shù)的定義和特性,以及它們與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的關(guān)系;理解等溫方程和范特霍夫方程的推導(dǎo)及應(yīng)用;掌握用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算平衡常數(shù)及平衡組成的方法;會(huì)用等溫方程判斷化學(xué)反應(yīng)方向與限度;能用范特霍夫方程計(jì)算不同溫度下的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù);會(huì)分析溫度,壓力,組成等因素對(duì)平衡的影響
(六)相平衡(10學(xué)時(shí))
內(nèi)容:多相體系平衡的一般條件;相律;單組分體系的相圖 :水的相圖,*硫的相圖;二組分體系氣—液平衡:理想的完全互溶雙液系,杠桿規(guī)則,蒸餾(或精餾)原理,非理想的完全互溶雙液系,部分互溶雙液系,不互溶的雙液系——水蒸汽蒸餾;二組分體系液—固平衡:簡(jiǎn)單的低共熔混合物,形成化合物的體系,完全互溶固溶體的相圖,部分互溶固溶體的相圖;*三組分體系的相圖及其應(yīng)用。
本章重點(diǎn):相律,兩組分系統(tǒng)的氣-液平衡相圖,兩組分系統(tǒng)的液-固平衡相圖,相平衡計(jì)算的原理。
本章難點(diǎn):相律的推導(dǎo),二組分凝聚系統(tǒng)的相圖
教學(xué)要求:理解相律的意義,推導(dǎo),掌握其應(yīng)用。掌握單組分系統(tǒng),二組分氣-液平衡系統(tǒng)和二組分凝聚系統(tǒng)典型相圖的分析和應(yīng)用。掌握用杠桿規(guī)則進(jìn)行分析與計(jì)算。了解由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制簡(jiǎn)單相圖的方法。
(七)電化學(xué)(16學(xué)時(shí))
內(nèi)容:電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理;離子的遷移率和離子的遷移數(shù);電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率:離子獨(dú)立移動(dòng)定律和離子摩爾電導(dǎo)率;電導(dǎo)測(cè)定的一些應(yīng)用;電解質(zhì)溶液的活度;電解質(zhì)的平均活度和平均活度系數(shù),離子強(qiáng)度,德拜—休格爾極限公式;可逆電池和可逆電極;電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定;原電池?zé)崃W(xué):可逆電池電動(dòng)勢(shì)E與參加反應(yīng)各組分活度的關(guān)系,從標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)EΘ求反應(yīng)的平衡常數(shù)KaΘ,從電動(dòng)勢(shì)E及其溫度系數(shù)求反應(yīng)的ΔrHm和ΔrSm。電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理:接觸電勢(shì),液體接界電勢(shì),電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生;電極電勢(shì)和電池電動(dòng)勢(shì):標(biāo)準(zhǔn)氫電極和標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì),電池電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算,關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的符號(hào)和電池電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算方法;電動(dòng)勢(shì)測(cè)定的應(yīng)用:電解質(zhì)溶液平均活度系數(shù)的測(cè)定,求難溶鹽的活度積,pH值的測(cè)定;分解電壓;極化作用:濃差極化,電化學(xué)極化,超電勢(shì)的測(cè)定,氫超電勢(shì);電解時(shí)電極上的反應(yīng):金屬的析出與氫超電勢(shì),金屬離子的分離。
本章重點(diǎn):電遷移率、遷移數(shù)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率和離子摩爾電導(dǎo)率的定義及相互換算;電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系;電導(dǎo)測(cè)定的應(yīng)用;電解質(zhì)平均活度的意義及計(jì)算方法;德拜-休格爾極限公式。電極電勢(shì),電池電動(dòng)勢(shì),電動(dòng)勢(shì)與濃度的關(guān)系,明確溫度對(duì)電動(dòng)勢(shì)的影響,電動(dòng)勢(shì)與ΔrGmΔrHm和ΔrSm的關(guān)系。分解電壓,極化作用,氫超電勢(shì),電解時(shí)電極上的反應(yīng)。
本章難點(diǎn):電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率和離子摩爾電導(dǎo)率的定義及相互換算;電解質(zhì)平均活度的定義及計(jì)算方法;德拜-休格爾極限公式。電動(dòng)勢(shì)與濃度及熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系;極化作用。
教學(xué)要求:了解遷移數(shù)的意義及常用的測(cè)定遷移數(shù)的方法;明確電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率的意義及與濃度的關(guān)系;熟悉離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律及電導(dǎo)測(cè)定的應(yīng)用;了解遷移數(shù)與摩爾電導(dǎo)率、離子遷移率之間的關(guān)系;弄清楚電解質(zhì)的平均活度系數(shù)的意義及計(jì)算方法;了解強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論 ,并會(huì)使用德拜-休格爾極限公式。明確電動(dòng)勢(shì)與ΔrGm的關(guān)系,熟悉標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表的應(yīng)用。對(duì)所給電池能熟練寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)并能計(jì)算電池電動(dòng)勢(shì),能根據(jù)簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)來(lái)設(shè)計(jì)電池,明確溫度對(duì)電動(dòng)勢(shì)的影響及ΔrHm和ΔrSm的計(jì)算,了解電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理及電動(dòng)勢(shì)測(cè)定法的一些應(yīng)用。了解分解電壓的意義,了解產(chǎn)生極化作用的原因,了解超電勢(shì)在電解中的作用,能計(jì)算一些簡(jiǎn)單的電解分離問(wèn)題。
(八)統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)初步(8學(xué)時(shí))
內(nèi)容:基本概念:統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)分類,粒子的各種運(yùn)動(dòng)形式的能級(jí)公式;能級(jí)分布與狀態(tài)分布;分布的微態(tài)數(shù)及系統(tǒng)的總微態(tài)數(shù);最概然分布與平衡分布;粒子配分函數(shù)的計(jì)算:配分函數(shù)的析因子性質(zhì),能量零點(diǎn)對(duì)配函數(shù)的影響;平動(dòng)配分函數(shù)的計(jì)算,雙原子分子轉(zhuǎn)動(dòng),振動(dòng)配分函數(shù)的計(jì)算;粒子配分函數(shù)與系統(tǒng)熱力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系;理想氣體的全配分函數(shù);理想氣體的狀態(tài)方程式;理想氣體的熱力學(xué)能與熱容;理想氣體的統(tǒng)計(jì)熵;理想氣體的化學(xué)平衡常數(shù);平衡常數(shù)的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式。
本章重點(diǎn):統(tǒng)計(jì)力學(xué)的三個(gè)基本假設(shè);獨(dú)立子系統(tǒng)的微觀狀態(tài)、分布和宏觀狀態(tài)間的關(guān)系;最概然分布;玻耳茲曼分布;配分函數(shù);能量和熵與各配分函數(shù)間的關(guān)系式;氣體標(biāo)準(zhǔn)摩爾熱容的統(tǒng)計(jì)力學(xué)計(jì)算方法;標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵和氣相化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的統(tǒng)計(jì)力學(xué)計(jì)算方法。
本章難點(diǎn):能級(jí)分布與狀態(tài)分布,最概然分布及平衡分布,配分函數(shù),能量和熵與各配分函數(shù)間的關(guān)系式,氣體標(biāo)準(zhǔn)摩爾熱容的統(tǒng)計(jì)力學(xué)計(jì)算方法。
教學(xué)要求:了解統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的基本假設(shè);了解粒子的運(yùn)動(dòng)形式,能級(jí)分布與狀態(tài)分布,了解分布的微態(tài)數(shù)及系統(tǒng)的總微態(tài)數(shù);了解最概然分布及平衡分布;理解玻爾茲曼能量分布及其適用條件;理解粒子配分函數(shù)的意義及計(jì)算;理解獨(dú)立子系統(tǒng)的能量和熵與配分函數(shù)的關(guān)系,了解氣體標(biāo)準(zhǔn)摩爾熱容的統(tǒng)計(jì)力學(xué)計(jì)算方法及氣相化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的統(tǒng)計(jì)力學(xué)計(jì)算方法。
(九)界面現(xiàn)象(8學(xué)時(shí))
內(nèi)容:表面吉布斯函數(shù)與表面張力;潤(rùn)濕現(xiàn)象:接觸角,楊氏(Yong)方程,潤(rùn)濕與輔展;彎曲液面的附加壓力:飽和蒸汽壓,拉普拉斯(Laplace)方程,開爾文(Kelvin)方程和毛細(xì)現(xiàn)象;亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成:過(guò)飽和蒸氣,過(guò)熱液體,過(guò)冷液體,過(guò)飽和溶液;固體表面上的吸附作用:物理吸附與化學(xué)吸附,等溫吸附,弗侖德利希經(jīng)驗(yàn)式,蘭格謬爾單分子層吸附理論,蘭格謬爾吸附等溫式;*BET吸附公式及固體表面積的測(cè)定;液體表面吸附作用:吉布斯吸附公式,表面活性物質(zhì)。
本章重點(diǎn): 表面吉布斯函數(shù),表面張力, 表面曲率與附加壓力及蒸氣壓的關(guān)系,蘭繆爾吸附等溫式,吉布斯公式。
本章難點(diǎn): 表面吉布斯函數(shù)與表面張力, 蘭繆爾吸附等溫式,吉布斯公式。
教學(xué)要求:明確表面自由能,表面張力的概念以及吉布斯吸附公式的意義和計(jì)算,明確彎曲表面的附加壓力產(chǎn)生的原因及與曲率半徑的關(guān)系,學(xué)會(huì)使用楊-拉普拉斯公式,了解表面曲率與蒸氣壓的關(guān)系,明確物理吸附和化學(xué)吸附以及蘭繆爾吸附等溫式,了解表面活性物質(zhì)的基本性質(zhì)與用途。
(十)化學(xué)動(dòng)力學(xué)(18學(xué)時(shí))
內(nèi)容:化學(xué)反應(yīng)速率表示法;化學(xué)反應(yīng)的速率方程:基元反應(yīng)和非基元反應(yīng),反應(yīng)級(jí)數(shù)和反應(yīng)的速率常數(shù);具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)的反應(yīng):一級(jí)反應(yīng),二級(jí)反應(yīng),三級(jí)反應(yīng),零級(jí)反應(yīng),反應(yīng)級(jí)數(shù)的測(cè)定法;幾種典型的復(fù)雜反應(yīng):平行反應(yīng),對(duì)峙反應(yīng),連續(xù)反應(yīng);溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響——Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式;活化能對(duì)反應(yīng)速率的影響;鏈反應(yīng):直鏈反應(yīng),支鏈反應(yīng);擬定反應(yīng)歷程的一般方法;碰撞理論:雙分子的碰撞頻率,硬球碰撞模型,微觀反應(yīng)與宏觀反應(yīng)之間的關(guān)系,反應(yīng)閾能與實(shí)驗(yàn)活化能之間的關(guān)系,概率因子;
過(guò)渡狀態(tài)理論:勢(shì)能面,由過(guò)渡狀態(tài)理論計(jì)算反應(yīng)速率;在溶液中進(jìn)行的反應(yīng):*溶劑對(duì)反應(yīng)速率的影響,*原鹽效應(yīng),擴(kuò)散控制反應(yīng);光化學(xué)反應(yīng):光化學(xué)基本概念與基本定律,光物理過(guò)程與初級(jí)光化學(xué)過(guò)程,光化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與光穩(wěn)定態(tài);催化反應(yīng):催化作用介紹,*均相催化反應(yīng),*配位催化,酶催化反應(yīng),*自催化反應(yīng)和化學(xué)振蕩
本章重點(diǎn): 基元反應(yīng);非基元反應(yīng);化學(xué)反應(yīng)的速率;分子數(shù)、反應(yīng)級(jí)數(shù)、速率常數(shù);零級(jí)、一級(jí)、二級(jí)反應(yīng)速率方程;反應(yīng)級(jí)數(shù)的測(cè)定法;一級(jí)對(duì)峙反應(yīng)、一級(jí)連串反應(yīng)和一級(jí)平行反應(yīng)的速率方程;阿侖尼烏斯方程;碰撞理論、過(guò)渡態(tài)理論,單分子反應(yīng)理論,光化學(xué)反應(yīng),催化作用。
本章難點(diǎn): 反應(yīng)級(jí)數(shù)的測(cè)定法,幾種典型的復(fù)雜反應(yīng),擬定反應(yīng)歷程的一般方法,碰撞理論,過(guò)渡狀態(tài)理論,在溶液中進(jìn)行的反應(yīng),光化學(xué)反應(yīng)。
教學(xué)要求:明確化學(xué)反應(yīng)速率的不同定義以及相互間的關(guān)系;掌握零級(jí)、一級(jí)、二級(jí)反應(yīng)速率方程的特點(diǎn)以及它們的積分形式;了解一級(jí)對(duì)峙反應(yīng)、一級(jí)連串反應(yīng)和一級(jí)平行反應(yīng)的速率方程的特點(diǎn)以及它們的積分形式;熟悉阿侖尼烏斯方程及其應(yīng)用;學(xué)會(huì)利用積分法和微分法從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得動(dòng)力學(xué)特征參數(shù),會(huì)應(yīng)用穩(wěn)態(tài)近似、平衡假設(shè)等近似處理的方法;了解碰撞理論、過(guò)渡態(tài)理論,了解溶液中反應(yīng)的特點(diǎn),了解光化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)及量子產(chǎn)率的計(jì)算,了解催化反應(yīng)的特點(diǎn)和常見(jiàn)的催化反應(yīng)類型。
(十一)膠體分散體系和大分子溶液(8學(xué)時(shí))
內(nèi)容:膠體和膠體的基本特征;溶膠的制備和凈化;溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì):布朗運(yùn)動(dòng),擴(kuò)散和滲透壓,沉降和沉降平衡;溶膠的光學(xué)性質(zhì):丁鐸爾效應(yīng)和瑞利公式;溶膠的電學(xué)性質(zhì):電動(dòng)現(xiàn)象,雙電層和電動(dòng)電勢(shì);溶膠的穩(wěn)定性和聚沉:溶膠的穩(wěn)定性,影響聚沉作用的一些因素,膠體穩(wěn)定性的DLVO理論;乳狀液:乳化劑的作用,乳狀液的轉(zhuǎn)化和破壞;大分子概說(shuō);大分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量;唐南平衡;天然大分子;*凝膠
本章重點(diǎn):溶膠的動(dòng)力性質(zhì),光學(xué)性質(zhì)與電學(xué)性質(zhì)以及膠團(tuán)的結(jié)構(gòu),膠體的穩(wěn)定性與聚沉作用,大分子溶液與溶膠的異同點(diǎn),唐南平衡。
本章難點(diǎn):溶膠的電學(xué)性質(zhì),膠體的穩(wěn)定性與聚沉作用,
教學(xué)要求:了解膠體分散體系的基本特征,了解溶膠的動(dòng)力性質(zhì),光學(xué)性質(zhì)與電學(xué)性質(zhì)以及膠團(tuán)的結(jié)構(gòu),了解溶膠在穩(wěn)定性方面的特點(diǎn)及電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響,會(huì)判斷電解質(zhì)聚沉能力的大小,了解乳狀液的種類及乳化劑的作用,了解大分子溶液與溶膠的異同點(diǎn),唐南平衡。
機(jī)動(dòng):2學(xué)時(shí)
四、大綱說(shuō)明
(一)教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)方法
主要教學(xué)環(huán)節(jié):復(fù)習(xí)提問(wèn)、講授新課、課外作業(yè)、總結(jié)復(fù)習(xí)。
教學(xué)方法:本課程以課堂講授為主,輔以自學(xué),演算習(xí)題等教學(xué)環(huán)節(jié)。教師在教學(xué)過(guò)程中,可以靈活采用各類教學(xué)手段,提倡使用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),但必須注意基本公式的必要演變過(guò)程,以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯與推理的思維能力。


