《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、高等数学等 授课时间：[1-17 周] 周二 3-4 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 3-4 节：7B-315；周四 3-4 节： 6E-103 (根据疫情发展，在线授课不受此限制) 授课对象：2018 级 材料科学与工程 2 班 开课学院：材料科学与工程学院 任课教师姓名/职称：杨震宇/教授；邵蒙蒙/讲师；张千玉/副教授 答疑时间、地点与方式：上课学生可自由提问；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》(第五版)，北京：高等教育出版社，2011 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，2011 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： 物理化学是化学、材料、环境等众多专业本科生的必修骨干课程，是一门重要的学科基础课。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 学时数 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 关 系 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：介绍物理化学的 发展历程，历代伟人的巨大贡献，培 养学生的爱国精神。 线上：中 国大学 MOOC 讲 授 课后作业： 课后习题； 思政作业： 要求学生每 人至少阅读 两篇与物理 化学发展有 关的文章或 书籍 2-3 热力学第一定 律 8 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；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 线上：中 国大学 MOOC 讲 授 课后作业： 课后习题
重点：热力学第一定律；体积功和 热的计算；相变过程、理想气体绝热 过程的理解和计算； 难点：状态函数法及其应用；相变 过程、理想气体绝热过程的理解和计 算； 4-6 热力学第二定 律 （第 5 周学生 金工实习，停 课一周） 8 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；几类典型过程熵变 的计算；亥姆霍兹函数和吉布斯函 数；热力学基本方程及其应用；克拉 佩龙方程与克-克方程； 重点：熵判据；热力学第二定律的 数学表达式；几类典型过程熵变的计 算；亥姆霍兹函数和吉布斯函数；克 -克方程 难点：熵判据及其应用；几类典型 过程熵变的计算；热力学基本方程及 其应用 课程思政融入点：通过深入理解热 力学三大定律所涵盖的理论知识点， 结合马克思主义科学理论和党的创 新理论教育教学，引导学生认同和接 受科学理论，把理论知识的认知转化 为信念和信仰追求，养成优良品行。 线上：中 国大学 MOOC 讲 授 课后作业： 课后习题； 思政作业： 要求学生探 讨科学理论 在学习和生 活中的重要 意义 7-8 多组分系统热 力学 8 偏摩尔量、化学势的概念；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：化学势；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 课后作业： 课后习题 9 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；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 线上：中 国大学 MOOC 讲 授 课后作业： 课后习题
10 期中考试 2 10-11 相平衡 6 自由度的含义和相律的推导；单组分 系统相图；几种典型系统的相图与分 析；杠杆规则的意义与应用； 重点：自由度的含义和相律；单组 分系统相图；几种典型系统的相图与 分析；杠杆规则的应用 难点：相律；几种典型系统相图与 分析 线上：中 国大学 MOOC 讲 授 课后作业： 课后习题 12-13 电化学 8 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；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：法拉第定律；电导、离子独 立移动定律；能斯特方程 难点：离子独立移动定律；可逆电 池 课程思政融入点：介绍 2019 年诺贝 尔 化 学 奖 97 岁 高 龄 得 主 Goodenough 的励志人生，及其对锂 电池领域的巨大贡献，培养学生坚持 不懈的奋斗精神，坚信只要每天都在 努力，总会有收获。 线上：中 国大学 MOOC 讲 授 课后作业： 课后习题 思政作业： 要求学生每 人至少阅读 两篇与锂电 池有关的文 章，将本章 知识与科学 研究相 结 合，坚持理 论联系实 际，做到“理 论学习有收 获” 14 界面现象 4 表面张力的定义，开尔文公式；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：表面张力；液-固界面的润湿 作用溶液表面吸附； 难点：表面张力的理解；吉布斯吸 附公式 线上：中 国大学 MOOC 讲 授 课后作业： 课后习题 15-16 化学动力学 8 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 线上：中 国大学 MOOC 讲 授 课后作业： 课后习题
方程、活化能 难点：复合反应速率方程及其近似 处理方法 17 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； 无难点 线上：中 国大学 MOOC 讲 授 课后作业： 课后习题 17 复习课 2 总结、复习全书；串讲各章节的重要 概念、原理和公式； 线上：中 国大学 MOOC 讲 授 复习备考 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% 期末考试 按照期末考试成绩进行评价，百分制 70% 大纲编写时间：2020.4.4 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 备注： 课程进度以实际授课为准，任课教师根据需要可能会适当调整；课后作业根据每次学生实 际完成情况，任课老师可能会适当调整。教学方式将根据疫情发展进行灵活调整