《物理化学》教学大纲 (化学工艺专业本科) 延安大学化学与化工学院 物理化学教研室 2003年8月
《物理化学》教学大纲 （化学工艺专业本科） 延安大学化学与化工学院 物理化学教研室 2003 年 8 月
化学工艺专业（本科）物理化学教学大纲 一、本课程的目的和任务 物理化学是化学各专业的一门基础理论课。本课程的目的是在己学过一些 先行课程的基础上，运用物理和数学的有关理论和方法进一步研究物质化学运 动形式的普遍规律及原理和方法。一方面对己学的课程（如《无机化学》《分析 化学》等)中某些内容加深理解，另一方面可增强化学教学中分析问题和解决问 题的能力，从而提高中学化学教学质量。 物理化学的理论研究方法有热力学方法、动力学方法、统计力学方法和量 子力学方法。从研究内容来说包括宏观上的、微观上的、以及亚微观上的，对 化学教育专业学生来说，热力学方法及宏观上内容是主要的、基本的，后两种 方法及内容的重要性正在日益增加，要求初步了解统计热力学方法。本课程主 要包括化学热力学、统计热力学、化学动力学和电化学等四个部分。通过讲授、 自学、习题课、演算习题等教学环节使学生掌握各章中所提出的教学要求，达 到本课程的目的。 为了培养学生的独立工作能力，讲授内容应分清主次，在注意系统性的原 则下，着重讲解教材的重点和难点。对教材中带星号的章节，可按教学的实际情 况取舍或作为课外阅读材料。 习题课是重要的教学环节，教师必须予以重视。 物理化学实验己作为一门独立课程开设，不属本教学大纲的范围。 二、讲授大纲与各章的基本要求 绪论 着重阐明物理化学的意义，介绍学习物理化学的方法。 基本内容： 1、物理化学概论（含义、内容和任务、方法、地位和发展简史)。 2、怎样学习物理化学 第一章热力掌第-定律 通过本章的教学使学生初步了解热力学的方法，建立内能与焓是状态函数 的概念，并理解状态函数的性质，理解热力学第一律，并能应用于物理化学过 程。理解可逆过程和最大功的含义。本章是物理化学的核心内容
化学工艺专业(本科)物理化学教学大纲 一 、本课程的目的和任务 物理化学是化学各专业的一门基础理论课 。本课程的目的是在已学 过一些 先行课程的基 础上,运 用物理和 数学的有关 理论和方 法进一步 研究物质 化学运 动形式的普遍规律及原理和方法。一方面对己学的课程(如《无机化学》《分析 化学》等)中某些内容加深理解,另一 方面可增强化学教学中分析问 题和解决问 题的能力,从而提高中学化学教学质量。 物理化学的理论研究方法有热力学方法、动力学方法、统计力学方法和量 子力学方法。从研究内容来说包括宏观上的 、微观上的、以及亚微观 上的，对 化学教育专业学生来说，热力学方法及宏观上内容是主要的、基本的，后两种 方法及内容的重要性正在日益增加，要求 初步了解统计热力学方法 。本课程主 要包括化学热力学、统计热力学、化学动力学和电化学等四 个部分。通过讲授、 自学、习题课 、演算习 题等教学 环节使学生 掌握各章 中所提出 的教学要 求,达 到本课程的目的。 为了 培养 学生 的独 立 工作 能力 ,讲 授 内容 应分 清主 次,在 注意 系统 性的原 则下,着重讲解教材的重点和难点。对教材中带星号的章节,可按教 学的实际情 况取舍或作为课外阅读材料。 习题课是重要的教学环节,教师必须予以重视。 物理化学实验己作为一门独立课程开设,不属本教学大纲的范围。 二、讲授大纲与各章的基本要求 绪 论 着重阐明物理化学的意义,介绍学习物理化学的方法。 基本内容： 1、物理化学概论(含义、内容和任务、方法、地位和发展简史)。 2、怎样学习物理化学 第一章 热力掌第-定律 通过 本章 的教 学使 学 生初 步了 解热 力 学的 方法 ,建 立内 能 与焓 是状 态函数 的概念 ,并 理解 状 态 函 数的 性 质 ,理解热 力 学第 一 律 ,并 能 应 用 于物 理 化 学 过 程。理解可逆过程和最大功的含义。本章是物理化学的核心内容
基本要求： 1、必须使学生弄清楚热力学的一些基本概念。 2、应使学生知道热、功和内能这三者的区别与联系。 3、必须使学生充分理解状态函数的意义及数学特性。 4、应使学生熟练理想气体在等温、等容、等压与绝热过程中△U、△H、Q 和W的计算。 5、热化学部分应使学生知道第一定律与盖斯定律的关系。基尔戈夫定律的 由来并熟悉这两个定律的应用。 6、可逆过程与最大功是本章的重点和难点，学生必须较好地掌握这两个基 本概念。 基本内容： 一、热力学基本概念 1、热力学的内容、方法和局限性 2、体系与环境 3、体系的状态与性质 4、过程与途径 5、状态函数与全微分性质 二、热和功 1、热 2、功〈体积功与非体积功、功的一般计算公式) 三、热力学第一定律 1、理解热力学第一定律的叙述及数学表达式。 2、掌握内能、功、热的计算 四、焓 明了热力学焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓、标准摩尔反应焓等概 念及掌握其计算方法 五、热容C。和C,的关系 六、热力学第一定律的应用（理想气体、相变过程、化学过程、盖.吕萨克实验） 七、焦耳一汤姆逊实验 1、焦耳一汤姆逊实验2、焦耳一汤姆逊系数及焦耳一汤姆逊倒转温度 3、气体的液化 八、化学反应的热效应 1、等压热效应与等容热效应2、反应进度3、热化学方程式 九、热化学基本定律及热效应的计算 1、盖斯定律 2、由热化学数据（燃烧热、生成热）计算反应热效应 3、溶解热与稀释热4、由键焓估算标准生成热 十、反应热效应与温度的关系 1、基尔戈夫定律 2、绝热反应一一非等温反应 *3、关于热效应计算的应用（合成氨反应、火焰最高温度等）
基本要求： 1、必须使学生弄清楚热力学的一些基本概念。 2、应使学生知道热、功和内能这三者的区别与联系。 3、必须使学生充分理解状态函数的意义及数学特性。 4、应使学生熟练理想气体在等温、等容、等压与绝热过程中 Δ U、ΔH、Q 和 W 的计算。 5、热化学部分应使学生知道第一 定律与盖斯定律的关系 。基尔戈夫定律的 由来并熟悉这两个定律的应用。 6、可逆过 程与最大 功是本章 的重点和 难点,学 生必须 较好地掌 握这两个基 本概念。 基本内容: 一、热力学基本概念 1、热力学的内容、方法和局限性 2、体系与环境 3、体系的状态与性质 4、过程与途径 5、状态函数与全微分性质 二、热和功 1、热 2、功〈体积功与非体积功、功的一般计算公式) 三、热力学第一定律 1、理解热力学第一定律的叙述及数学表达式。 2、掌握内能、功、热的计算 四、焓 明了热力学焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓、标准摩尔反应焓等概 念及掌握其计算方法 五、热容 Cp 和 Cv 的关系 六、热力学第一定律的应用(理想气体、相变过程、化学过程、盖.吕 萨克实验〉 七、焦耳一汤姆逊实验 1、焦耳一汤姆逊实验 2、焦耳一汤姆逊系数及焦耳一汤姆逊倒转温度 3、气体的液化 八、化学反应的热效应 1、等压热效应与等容热效应 2、反应进度 3、热化学方程式 九、热化学基本定律及热效应的计算 1、盖斯定律 2、由热化学数据(燃烧热、生成热)计算反应热效应 3、溶解热与稀释热 4、由键焓估算标准生成热 十、反应热效应与温度的关系 1、基尔戈夫定律 2、绝热反应——非等温反应 *3、关于热效应计算的应用(合成氨反应、火焰最高温度等)
十一、可逆过程与最大功 1、可逆过程的意义与特征2、理想气体的可逆膨胀或压缩 3、可逆循环过程的体积功一一卡诺循环 第二章热力学第二定律 本章亦是核心内容之一，主要讨论体系过程的方向与限度，熵与熵增加原 理是本章的难点和重点。熵的统计意义能使学生初步理解熵与第二定律的初步 微观含义。热力学第三定律为以后计算物质的熵值与其它热力学函数提供根 据。由于化学反应一般可控制在恒温恒压下进行，故吉布斯自由能的引入也是 本章的重要内容之一，化学势是讨论敞开体系与多组分体系的有用函数。 基本要求：： 1、了解一切自发过程的共同特征，明确热力学第二定律的意义。 2、明确从卡诺热机得出克劳修斯原理和熵函数的逻辑性，从而理解克劳修斯 不 等式的重要性与熵函数的概念。 3、熟记并理解S、F、G的定义与各热力学函数间的关系。 4、明确每一热力学函数只有在特定条件下才能作为过程方向和限度的判据， 熟练△S和△G的计算与应用。 5、熵的统计意义和热力学第三定律只作一般性了解。 6、初步理解化学势与标准态的概念与意义。 基本内容： 一、一切自发过程的共同特征 二、热力学第二定律的表述法：克劳修斯和开尔文说法 三、卡诺原理 四、过程的热温商与熵函数 1、克劳修斯原理 2、可逆过程的热温商和熵的概念 3、不可逆过程的热温商与熵变 五、过程的方向和限度的判据 1、热力学第二定律的数学表示式2、熵增加原理*3、熵与“无用能” 六、熵的统计意义 1、过程自发进行的微观本质 2、微观状态数与最可几分布3、玻兹曼 公式 七、熵变的计算与熵判据的应用 1、简单状态变化的等温过程与变温过程2、相变过程 3、等温下的化学反应过程
十一、可逆过程与最大功 1、可逆过程的意义与特征 2、理想气体的可逆膨胀或压缩 3、可逆循环过程的体积功——卡诺循环 第二章 热 力 学 第二定律 本章 亦是 核心 内容 之 一,主要 讨论 体 系过 程的 方向 与限 度 ,熵 与熵 增加原 理是本章的难点和重点。熵的统计意 义能使学生初步理解熵与第二 定律的初步 微观 含义 。热 力学 第三 定律 为以 后计 算物 质的 熵 值与 其它 热力 学函 数提 供根 据。由于化学 反应一般 可控制在 恒温恒压下 进行,故 吉布斯自 由能的引 入也是 本章的重要内容之一,化学势是讨论敞开体系与多组分体系的有用函数。 基本要求：: 1、了解一切自发过程的共同特征,明确热力学第二定律的意义。 2、明确从卡诺热机得出克劳修斯原理和熵函数的逻辑性,从而理解克劳修斯 不 等式的重要性与熵函数的概念。 3、熟记并理解 S、F、G 的定义与各热力学函数间的关系。 4、明确每一热力学函数只有在特定条件下才能 作为过程方向和限度的判据, 熟练 Δ S 和 Δ G 的计算与应用。 5、熵的统计意义和热力学第三定律只作一般性了解。 6、初步理解化学势与标准态的概念与意义。 基本内容： 一、一切自发过程的共同特征 二、热力学第二定律的表述法:克劳修斯和开尔文说法 三、卡诺原理 四、过程的热温商与熵函数 1、克劳修斯原理 2、可逆过程的热温商和熵的概念 3、不可逆过程的热温商与熵变 五、过程的方向和限度的判据 1、热力学第二定律的数学表示式 2、熵增加原理 *3、熵与“无用能” 六、熵的统计意义 1、过程自发 进行的微 观本质 2、微 观状态数 与最可几 分布 3、玻兹曼 公式 七、熵变的计算与熵判据的应用 1、简单状态变化的等温过程与变温过程 2、相变过程 3、等温下的化学反应过程
八、热力学第三定律、规定熵 1、热力学第三定律、规定熵的概念2、化学反应过程的熵变计算 九、自由能 1、吉布斯自由能、赫姆霍斯自由能的概念2、自由能判据及其应用 十、等温过程△G的计算及其应用 1、简单状态变化的等温过程2、纯物质的相变过程3、化学反的△G 十一、热力学基本关系式与吉布斯一亥姆霍兹方程 1、基本关系式 2、对应关数关系式 3、麦克斯威尔关系式及其简单应用4、吉布斯一赫姆霍兹方程 十二、化学势 1、化学势的定义 2、化学势在相平衡体系中的应用 3、气体的化学势与逸度 4、纯液体和纯固体的化学势 十三、不可逆过程简介 第三章统计热力学基础 本章从最可几分布引出配分函数的概念，得出配分函数与热力学函数的关 系。由 配分函数的分离与计算可得出简单分子的热力学函数与理想气体简单反应的 平衡常数，并对热力学第一、二定律，理想溶液和稀溶液给予微观说明。 基本内容： 一、粒子体系的统计分布 1、粒子体系的统计分布 2、 最可几分布 3、 配分函数与麦克斯韦一玻尔兹曼分布定律 4、 最可几分布与平衡分布 5、粒子体系的量子统计分布法 二、配分函数与热力函数的关系 1、熵与配分函数的关系 2、亥氏自由能与配分函数的关系 3、其它热力学函数与自己分函数的关系 4、最低能级能量数值的选取对配分函数的影响 三、配分函数的计算 1、配分函数的析因子性质2、各种配分函数的计算 四、热力学函数的计算
八、热力学第三定律、规定熵 1、热力学第三定律、规定熵的概念 2、化学反应过程的熵变计算 九、自由能 1、吉布斯自由能、赫姆霍斯自由能的概念 2、自由能判据及其应用 十、等温过程 ΔG 的计算及其应用 1、简单状态变化的等温过程 2、纯物质的相变过程 3、化学反的 ΔG 十一、热力学基本关系式与吉布斯一亥姆霍兹方程 1、基本关系式 2、对应关数关系式 3、麦克斯威尔关系式及其简单应用 4、吉布斯一赫姆霍兹方程 十二、化学势 1、化学势的定义 2、化学势在相平衡体系中的应用 3、气体的化学势与逸度 4、纯液体和纯固体的化学势 十三、不可逆过程简介 第三章 统 计 热 力 学基础 本章 从最 可几 分布 引 出配 分函 数的 概念 ,得出 配分 函数 与热 力 学函 数的关 系。由 配分 函数 的分 离与 计算 可得 出简 单分 子的 热力 学 函数 与理 想气 体简 单反 应的 平衡常数,并对热力学第一、二定律,理想溶液和稀溶液给予微观说明。 基本内容: 一、粒子体系的统计分布 1、 粒子体系的统计分布 2、 最可几分布 3、 配分函数与麦克斯韦一玻尔兹曼分布定律 4、 最可几分布与平衡分布 5、 粒子体系的量子统计分布法 二、配分函数与热力函数的关系 1、 熵与配分函数的关系 2、 亥氏自由能与配分函数的关系 3、 其它热力学函数与自己分函数的关系 4、 最低能级能量数值的选取对配分函数的影响 三、配分函数的计算 1、配分函数的析因子性质 2、各种配分函数的计算 四、热力学函数的计算