《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] 周二1-2节；周四3-4节 (根 据疫情发展和线上授课需求，可做适当调整) 授课地点：周二 1-2 节：6E-102；周四 3-4 节：7B-414 (根据疫情发展，在线授课不受此限制) 授课对象：材料科学与工程学院 2018 级 材料科学 1 班 开课学院：材料科学与工程学院 任课教师姓名/职称：林秀珍/讲师；郝世吉/讲师 答疑时间、地点与方式：上课期间学生可自由提问；课后通过电话、E-mail、微信联系答疑和讨论， 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》(第四版)，北京：高等教育出版社，1999. 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，2008. 3. 朱文涛 《物理化学》(第一版) 北京：清华大学出版社，2011. 4. Peter Atkins, Julio de Paula. Atkins' Physical Chemistry (10th Ed). Oxford University Press, 2014. 5. Paul Monk. Physical Chemistry: Understanding our Chemical World, John Wiley & Sons, Ltd, 2004. 课程简介： 物理化学是一门重要的学科基础课，是化学、材料、环境等众多专业本科生的必修骨干课程。它借助 数学、物理学等基础理论及其提供的实验技术，探索、归纳和研究化学现象中普遍性的基本规律，是 化学科学的理论基础。物理化学课程的内容主要包括：化学热力学、化学动力学、电化学、表面和胶 体化学等分支学科。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； 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；
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 3. 具有材料工程实践所 需技术、技巧及使用工具的能力； □核心能力 4. 具有学习及掌握材料 加工设备、流程或系统的能力； □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。 理论教学进程表 周 次 教学主题 学 时 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 性质 4 物理化学学科概述；理想气体状 态方程的意义；范德华方程；气 体的临界性质；对应状态原理和 压缩因子图； 重点：理想气体状态方程； 难点：气体的临界性质；对应状 态原理和压缩因子图； 课程思政融入点：理想气体状态 方程的由来，历代伟人的巨大贡 献，培养学生的求真探索精神 线上：中国大 学 MOOC 讲授 1.1/3/8 1.12/13 2 热力学第一定律 4 热力学第一定律：基本概念；理 想气体的内能和焓；功与过程： 可逆功最大；体积功和热的计 算：状态函数法及其应用 重点：热力学第一定律；体积功 和热的计算 难点：：状态函数法及其应用 课程思政融入点：介绍热力学第 一定律的发现过程，培养学生求 真探索精神 线上：中国大 学 MOOC 讲授 2.1/3/7； 2.9/11/12
3 热力学第一定律 4 相变过程、理想气体绝热过程的 特征；实际气体的内能和焓：节 流膨胀；化学反应的热效应；盖 斯定律；生成焓、燃烧热的定义 与应用 重点：相变过程、理想气体绝热 过程的理解和计算； 难点：相变过程、理想气体绝热 过程的理解和计算； 线上：中国大 学 MOOC 讲授 2.17/40 2.21/23/26 4 热力学第二定律 4 卡诺循环与卡诺定理的意义； 熵的导出；熵判据及其应用； 热力学第二定律的数学表达式； 重点：熵判据；热力学第二定律 的数学表达式； 难点：熵判据及其应用 课程思政融入点：介绍热力学第 二定律的发现过程，培养学生求 真探索精神。 线上：中国大 学 MOOC 讲授 2.35/41 5 热力学第二定律 4 几类典型过程熵变的计算； 亥姆霍兹函数和吉布斯函数； 重点：几类典型过程熵变的计 算；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 线上：中国大 学 MOOC 讲授 3.1/3/5； 3.9/22 6 热力学第二定律 2 热力学基本方程及其应用；克拉 佩龙方程与克-克方程； 重点：克-克方程 难点：热力学基本方程及其应用 线上：中国大 学 MOOC 讲授 3.19/21 3.35/36 多组分系统热力学 2 偏摩尔量、化学势的概念； 重点：化学势 7 多组分系统热力学 4 拉乌尔定律和亨利定律：理想液 态混合物和理想稀溶液模型；稀 溶液的依数性 重点：拉乌尔定律和亨利定律； 稀溶液的依数性 难点：稀溶液的依数性 线上：中国大 学 MOOC 讲授 4.1/2 4.9/11 8 化学平衡 4 理想气体化学反应的等温方程； 平衡常数的意义与表达方法； 温度等因素对化学平衡的影响： 线上：中国大 学 MOOC 讲授
化学平衡相关计算； 重点：理想气体化学反应的等温 方程 难点：化学平衡相关计算 9 相平衡 2 期中考试 2 自由度的含义和相律的推导；单 组分系统相图； 重点：自由度的含义和相律；单 组分系统相图 难点：相律 线上：中国大 学 MOOC 讲授 6.1/4/5 10 相平衡 4 几种典型系统的相图与分析； 杠杆规则的意义与应用； 重点：几种典型系统的相图与分 析；杠杆规则的应用 难点：几种典型系统相图与分析 线上：中国大 学 MOOC 讲授 11 相平衡 4 几种典型系统的相图与分析； 重点：几种典型系统相图与分析 难点：几种典型系统相图与分析 线上：中国大 学 MOOC 讲授 6.7 12 电化学 4 电解质溶液；法拉第定律；电导、 离子独立移动定律及摩尔电导 率； 重点：法拉第定律；电导、离子 独立移动定律 难点：离子独立移动定律 线上：中国大 学 MOOC 讲授 7.3/5 13 电化学 2 可逆电池、电动势与平衡常数的 关系；能斯特方程；极化作用： 极化曲线与超电势 重点：能斯特方程 难点：可逆电池 线上：中国大 学 MOOC 讲授 界面现象 2 表面张力的定义，开尔文公式； 重点：表面张力 难点：表面张力的理解 14 界面现象 4 吸附现象与吸附理论；液-固界 面的润湿作用；溶液表面吸附； 吉布斯吸附公式 重点：液-固界面的润湿作用溶 液表面吸附； 难点：吉布斯吸附公式 线上：中国大 学 MOOC 讲授 10.2/4
15 化学动力学 4 基元反应：反应分子数与质量作 用定律；速率方程：反应级数和 速率常数；阿伦尼乌斯方程、活 化能；复合反应速率方程及其近 似处理方法； 重点：基元反应：反应分子数与 质量作用定律；速率方程；阿伦 尼乌斯方程、活化能 难点：复合反应速率方程及其近 似处理方法； 线上：中国大 学 MOOC 讲授 11.1/2 16 胶体化学 2 胶体的微观结构特征及其动力 学、光学、电学特性性质；胶体 的稳定与聚沉 重点：胶体的微观结构特征和电 学特性； 线上：中国大 学 MOOC 讲授 复习课 2 串讲各个章节，温习各章节的重 要概念、原理和公式； 合计： 64 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。 10% 平时作业 每个章节结束后，将在网络平台布置作业，学生需在规定时 间内提交作业。课程结束后，给一个百分制的平时成绩。 20% 期末考核 (闭卷) 按照期末考试成绩进行评价 70% 大纲编写时间：2020-04-04 系(部)审查意见： 我系（部）课程委员会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 4 月 5 日