沈阳理工大学 环境物化E教学大纲

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1、物理化学E课程教学大纲 课程代码：080231E09课程英文名称：Physical Chemistry E课程总学时：64 讲课：56 实验：8 上机：0适用专业：环境工程专业大纲编写（修订）时间：2011.5一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标物理化学是高校环境工程专业一门必修的基础理论课，是在先行课的基础上，运用物理和数学的有关理论和方法进一步定量地研究物质化学变化的普遍规律。主要讲授热力学部分的基础知识、基本理论和基本方法，为后续的专业课奠定理论基础，进行一般科学方法的训练和逻辑推理能力的培养，使学生初步具备运用化学热力学原理解决实际问题的能力。通过教学的各个环节使学生达到各节中

2、所提出的基本要求，使其具有初步的分析问题和解决问题的能力。讲授内容应分清主次，在注意系统性的原则下，针对本学科解决问题的思想和方法，着重讲解教材的重点与难点，重视习题课，课外辅导和批改作业等各个重要教学环节。为学生成为高级化学人才打下坚实的理论基础。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求环境工程专业物理化学的教学以掌握基本理论，基本方法为主，教学中学生必须掌握的知识内容如下： 1.化学热力学及其应用 能够熟练进行简单状态变化、相变化及化学反应过程各热力学量的计算，应用相应判据判断过程的方向和限度；掌握理想液态混合物、理想稀溶液的规律及应用计算；掌握化学反应平衡常数及其平衡组成的计算。2.化学动

3、力学基础 掌握化学动力学的基本概念，化学反应的速率常数，活化能的测定方法和计算；掌握确定速率方程和反应机理的基本方法；了解基元反应速率理论；熟练掌握简单级反应数速率方程的计算和阿累尼乌斯公式的应用；了解典型复合反应的特征。3.电化学 熟练掌握电解质溶液的基本概念和基本理论，电导及其应用；熟练掌握可逆电池热力学及其应用；了解极化、超电势的概念；掌握电解时的电极反应及应用。（三）实施说明突出重点，逐步深入。进行课堂提问和引导式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；利用物理化学与实际结合比较紧密的特点，可以采用实例和理论相结合的方

4、式讲授该课程。根据教学需要以及选用教材不同，教学内容可适当增减，各部分学时数可调整2学时。（四）对先修课的要求要求先修完高等数学、无机化学、有机化学。 （五）对习题课、实验环节的要求在课堂知识要点讲授的基础上，适当安排习题课，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识。课后作业要少而精，内容覆盖面要广，可以涉及基本概念、基本理论、计算方法和技巧，使学生提高分析问题、解决问题能力。对作业中的重点、难点，课上应做必要的提示，并可适当安排课内讲评作业。在物理化学的整体教学中，要注意培养综合运用物理化学知识的能力，掌握宏观处理问题的方法，拓宽习题的知识面。学生应独立、按时完成课外习题和作业，作业的完成情况

5、应作为评定课程成绩的一部分。物理化学实验作为课程的重要组成部分，学生要完成大纲中规定的必修实验，通过实验环节，学生掌握本课程的基本实验方法，获得实验操作的基本训练，提高学生对所学知识的感性认识和动手能力。实验成绩作为评定课程成绩的一部分。具体要求参见相应的实验教学大纲。 （六）课程考核方式1考核方式：闭卷考试 2考核目标：主要考核学生对物理化学的基本知识、基本概念、基本理论理解及其应用。考核学生分析问题及应用物理化学知识解决对实际问题的能力。 3成绩构成：本课程的总成绩主要由三部分组成：平时成绩（包括期中考试、作业、小测验、提问、考勤和实验成绩等）占10%，实验成绩占10%，期末考试成绩占80

6、%。（七）参考书目: 1.物理化学简明教程第三版，印永嘉等编，高等教育出版社，1992 2.物理化学第四版，天津大学物理化学教研室编，高等教育出版社，20053.物理化学第五版，天津大学物理化学教研室编，高等教育出版社，20094.物理化学第二版，沈文霞编，科学出版社，20095.物理化学第二版，朱传征等编，科学出版社，20106.物理化学解题指南 冯霞等编，高等教育出版社，2009二、中文摘要本课程是化工类专业一门必修的基础理论课，通过本课程的学习，使学生系统地掌握物理化学的基本知识、基本理论和基本方法，初步具有应用热力学、动力学原理分析和解决实际问题的能力；课程内容主要包括热力学第一、第二

7、定律、多组分系统热力学、化学平衡、电化学、动力学知识。本课程将为后续课程的学习以及相关课程设计、毕业设计等奠定重要的基础。三、课程学时分配表序号章节名称学时讲课实验上机1气体的pVT关系22001.1物理化学课程的内容 气体的PVT关系2热力学第一定律1410402.1基本概念及术语 热力学第一定律22.2恒容热、恒压热及焓 摩尔热容22.3相变焓22.4化学反应焓 标准摩尔反应焓的计算242.5可逆过程与可逆体积功 节流膨胀与焦耳汤姆逊实验23热力学第二定律1212003.1热力学第二定律 卡诺循环与可逆定理23.2熵与克劳修斯不等式23.3熵变的计算23.4热力学第三定律和化学变化过程熵变

8、的计算23.5亥姆霍兹函数和吉布斯函数 热力学基本方程和麦克斯韦关系式23.6热力学第二定律在单组分系统相平衡中的应用24多组分系统热力学66004.1偏摩尔量 化学势 气体组分的化学势24.2拉乌尔定律和亨利定律 理想液态混合物24.3理想稀溶液 稀溶液的依数性25化学平衡66005.1化学反应的方向及平衡常数25.2平衡常数及平衡组成的计算25.3温度对标准平衡常数的影响27电化学1612407.1法拉第定律 电导、电导率和摩尔电导率27.2电解质溶液的活度、活度因子及德拜-休克尔极限公式 可逆电池及其电动势的测定247.3原电池热力学 电极电势和液体接界电势27.4电极的种类 原电池的设

9、计27.5分解电压 极化作用27.6电解时的电极反应28化学动力学88008.1化学反应的反应速28.2速率方程的积分形式28.3速率方程的确定 温度对反应速率的影响28.4典型复合反应2合计645680四、教学内容及基本要求第1部分绪论气体的PVT关系总学时2学时 讲课 2学时 实验0学时 上机0学时第1.1部分 绪论气体的PVT关系（讲课2学时）具体内容：1）了解物理化学的学习内容及意义；2）掌握理想气体P、V、T性质；3）了解理想气体模型；4）掌握理想气体状态方程及其应用。重点： 理想气体模型和理想气体方程。难点：理想气体模型。习题内容： 理想气体状态方程及其应用计算。第2部分 热力学第

10、一定律 总学时(单位：学时):14 讲课:10 实验:4 上机:0第2.1部分 热力学第一定律（讲课2学时） 具体内容: 1)掌握热力学的基本概念和术语； 2)掌握体积功的计算； 3)掌握热力学第一定律的实质及数学表达式；重 点:基本概念的理解和掌握；难 点:状态函数的理解习 题:体积功的计算等第2.2部分 恒容热、恒压热及焓 摩尔热容（讲课2学时） 具体内容: 1)掌握恒容热、恒压热与状态函数的关系； 2)掌握焓的概念；3)掌握Qv=U与Qp=H的意义及应用；4)掌握摩尔定容热容及摩尔定压热容的关系及应用；5)掌握热容随温度的变化。重 点: 恒容热、恒压热与状态函数的关系 利用热容进行焓变和

11、热力学能变的计算。习 题: 焓变和热力学能改变量的计算等第2.3部分 相变焓（讲课2学时） 具体内容:1)掌握相变过程U、H、Q、W的计算；2)掌握摩尔相变焓随温度的变化。重 点:相变过程U、H、Q、W的计算。习 题:相变过程热力学函数的的计算。第2.4部分 化学反应焓 标准摩尔反应焓的计算（讲课2学时） 具体内容: 1)掌握反应进度、标准状态、摩尔反应焓等概念；2)掌握标准摩尔生成焓的概念及其计算反应焓；3） 掌握标准摩尔燃烧焓的概念及其计算反应焓 4)掌握基希霍夫公式及其应用。重 点: 标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓的概念及其计算反应焓。难 点: 反应进度、基希霍夫公式在不同情况下的应用计

12、算。习 题: 反应焓的计算等第2.5部分 可逆过程与可逆体积功 节流膨胀与焦耳-汤姆逊实验（讲课2学时）具体内容: 1)掌握可逆过程的概念及特点； 2)掌握可逆体积功的计算。3)掌握理想气体绝热可逆方程。 4)掌握节流膨胀的热力学特征。重 点: 恒温可逆体积功和绝热可逆体积功的计算难 点: 绝热方程及可逆体积功的计算习 题:可逆过程体积功的计算第3部分 热力学第二定律总学时(单位：学时):12 讲课:12 实验:0 上机:0第3.1部分 热力学第二定律 卡诺循环与卡诺定理（讲课2学时）具体内容: 1)了解热机工作的能量转换； 2)了解热力学第二定律的经典表述； 3)掌握卡诺循环热机的效率；4)

13、掌握卡诺定理及其推论。重 点: 卡诺循环热机的效率。习 题: 热机效率的有关计算第3.2部分 熵与克劳修斯不等式（讲课2学时）具体内容: 1)掌握熵函数的导出及物理意义； 2)克劳修斯不等式及应用； 3)掌握熵增原理及应用；重 点: 熵函数、克劳修斯不等式及应用。难 点: 熵函数的导出，熵增原理及应用。习 题:熵增原的应用计算第3.3部分 熵变的计算（讲课2学时）具体内容:掌握单纯PVT变化过程和相变过程熵变的计算。重 点: 不同条件下熵变的计算。习 题:熵变的计算第3.4部分 热力学第三定律（讲课2学时）具体内容: 1)掌握热力学第三定律及应用； 2)掌握规定熵和标准熵； 3)利用标准摩尔反

14、应熵计算化学反应熵；重 点: 利用标准摩尔反应熵计算化学反应熵。习 题:化学反应熵的计算第3.5部分 亥姆霍兹函数和吉布斯函数（讲课2学时）具体内容: 1)掌握亥姆霍兹函数和吉布斯函数函数的导出及其判据； 2)A、G的计算； 3)掌握热力学基本方程及麦克斯韦关系式等热力学关系式；重 点: 姆霍兹函数和吉布斯函数函数该变量的计算及其判据的应用。难 点:A、G的计算习 题:A、G的计算等第3.6部分 热力学第二定律在单组分相平衡中的应用（讲课2学时）具体内容: 掌握克拉佩龙方程、克-克方程及应用。重 点: 克拉佩龙方程、克-克方程及应用。习 题:克拉佩龙方程、克-克方程的应用计算。第4部分多组分系

15、统热力学总学时6学时 讲课 6学时 实验0学时 上机0学时具体内容：1掌握偏摩尔量和化学势的概念及意义；2物质的化学式公式；3掌握标准态和活度的概念；4 掌握拉乌尔定律和亨利定律及应用；5掌握稀溶液的依数性。重点：偏摩尔量、化学势、拉乌尔定律、亨利定律、理想溶液平衡组成计算。难点：化学势及标准态。习题内容：理想液态混合物、理想稀溶液、稀溶液依数性等有关计算。第5部分化学平衡总学时6学时 讲课 6学时 实验0学时 上机0学时具体内容：1掌握化学反应的方向和限度；2掌握化学反应的标准Gibss函数变化；3 Vant Hoff等温方程式。重点：Vant Hoff方程式的推导，温度对平衡常数的影响及平

16、衡组成的计算。难点：Vant Hoff方程式的的推导应用。习题内容：化学反应的方向和限度、平衡组成计算等。第6部分 电化学总学时(单位：学时):12 讲课:12 实验:0 上机:0第6.1部分 电解质溶液及法拉第定律 电导、电导率和摩尔电导（讲课2学时） 具体内容:1)掌握电解质溶液导电机理；2） 掌握法拉第定律及应用。3)掌握电导、电导率、摩尔电导等概念； 4)掌握离子独立运动定律及电导测定的应用。重 点:电解质溶液导电机理；法拉第定律；离子独立运动定律及电导测定的应用。难 点:电解质溶液导电机理，电导测定的应用。习 题: 法拉第定律应用，电导测定应用的有关计算等。第6.2部分 电解质溶液的

17、活度及德拜-休克尔极限公式（讲课2学时） 具体内容:1)掌握离子活度、离子活度系数、离子强度等概念；2） 掌握德拜-休克尔极限公式及应用计算；重 点: 德拜-休克尔极限公式及应用。难 点:离子强度概念、德拜-休克尔极限公式习 题: 德拜-休克尔极限公式及应用计算第6.3部分 可逆电池及电动势的测定 原电池热力学（讲课2学时） 具体内容:1)掌握可逆电池、标准电池的概念；2） 掌握电池电动势的测定方法； 3)掌握原电池热力学的计算。重 点: 可逆电池、电池电动势的测定方法。难 点: 可逆电池的含义。习 题: 原电池热力学的计算等第6.4部分 电极电势和液体接界电势 电极的种类（讲课2学时） 具体

18、内容:1)掌握电极电势和电池电动势的计算；2）了解液体接界电势及其消除； 3)掌握三类可逆电极、相应的电极反应和电极电势的计算。重 点: 三类可逆电极的电极反应、电极电势和电动势的计算习 题: 电极反应和电极电势的计算等。第6.5部分 原电池的设计 分解电压（讲课2学时）具体内容:1）掌握氧化还原、中和、沉淀及浓差反应原电池的设计。2）掌握分解电压的概念；重 点: 几种不同反应原电池的设计难 点: 非氧化还原反应原电池的设计习 题:原电池的设计第6.6部分 极化作用 电解时的电极反应（讲课2学时）具体内容: 1)掌握极化作用、超电势的概念；2)了解极化曲线的测定方法及电解池与原电池极化的差别。

19、 3)掌握电解时分解电压与极化产物的关系及应用计算。重 点:电解时分解电压与极化产物的关系及应用计算。习 题:分解电压与阴阳极析出产物的有关计算等第07部分化学动力学总学时8学时 讲课 8学时 实验0学时 上机0学时 第7.1部分 化学反应的反应速率及速率方程（讲课2学时）具体内容： 1)掌握基元反应、质量作用定律及应用；2)掌握反应分子数、反应级数的概念；3)掌握速率方程的一般形式。重 点: 基元反应、质量作用定律及应用；速率方程的一般形式。第7.2部分 速率方程的积分形式（讲课2学时）具体内容：掌握零级、一级、二级反应速率方程的积分形式及应用。重 点: 零级、一级、二级反应速率方程的积分形

20、式及应用计算。习 题: 零级、一级、二级反应速率常数及半衰期的计算。第7.3部分 速率方程的确定 温度对反应速率的影响（讲课2学时）具体内容：1）了解尝试、半衰期、初始速率、隔离法确定速率方程。2)掌握阿伦尼乌斯方程及其应用； 3)掌握活化能及其与反应热的关系；重 点: 阿伦尼乌斯方程及其应用。习 题:不同温度速率尝试的有关计算等；第7.4部分 典型复合反应（讲课2学时） 具体内容: 掌握对行反应、平行反应、连串反应的速率方程及应用计算。重 点:对行反应、平行反应、连串反应的速率方程及应用计算。习 题: 典型复合反应速率常数的有关计算。编写人： 毕韶丹王 昕王 雷审核人： 唐祝兴批准人： 赵 平