材料成型及控制工程专业教学大纲《物理化学》教学大纲课程中文名称：物理化学课程英文名称：1Physical Chemistry课程编号：151012总学时（实验学时）/学分56(4)/3.5必修课程类别：数学与自然科学课程性质适用专业：材料成型及控制工程先修课程：大学化学、高等数学后续课程：材料科学基础诚真列审定人：东审批人：课程负责人：一、课程目标《物理化学》是材料工程专业学生必修的一门专业基础课程。课程主要内容包括化学反应热力学、化学反应动力学及界面化学等的基本概念、方法和原理。通过本课程的学习，使学生掌握物理化学的基本理论和知识，得到物理化学的一般科学方法的训练和逻辑思维能力的培养，为后续专业课程的学习和科技实践工作提供必须的物理化学基础知识。1.掌握物理化学的基础知识与基础理论，了解物理化学的一般研究方法，引导学生感知求真求实的科学精神和追求理想的科学品质；2.运用物理和数学的有关理论和方法研究物质化学运动形式的普遍规律，研究化学体系行为最一般的宏观、微观规律与理论，能定量的描述和处理化学运动的规律和问题，培养学生严谨治学的科学态度；3.运用物理化学理论方法解决生产实际和科学实验向化学提出的理论问题，培养学生的实验操作能力以及对实验现象的观察分析能力。二、课程目标对毕业要求的支撑毕业课程目标毕业要求指标点要求324.51.1能将数学、自然科学、工程科学的语言工具用于金属材料液态成型和模具Y设计问题的表述2.4能运用机械和材料的基本原理，借助文献研究，分析金属材料液态成型及M其模具设计过程的影响因素，获得有效结论4.3能够根据实验方案构建实验系统，安全地开展实验，正确地采集实验数据注：H、M、L分别表示教学目标对毕业要求的贡献度为强、中、弱。9
材料成型及控制工程专业教学大纲 9 《物理化学》教学大纲 课程中文名称: 物理化学 课程英文名称: Physical Chemistry 课程编号: 151012 总学时（实验学时）/学分: 56（4）/3.5 课程类别: 数学与自然科学 课程性质: 必修 适用专业: 材料成型及控制工程 先修课程: 大学化学、高等数学 后续课程: 材料科学基础 课程负责人: 审定人： 审批人： 一、课程目标 《物理化学》是材料工程专业学生必修的一门专业基础课程。课程主要内容包括化学反应热力 学、化学反应动力学及界面化学等的基本概念、方法和原理。通过本课程的学习，使学生掌握物理 化学的基本理论和知识，得到物理化学的一般科学方法的训练和逻辑思维能力的培养，为后续专业 课程的学习和科技实践工作提供必须的物理化学基础知识。 1. 掌握物理化学的基础知识与基础理论，了解物理化学的一般研究方法，引导学生感知求真求 实的科学精神和追求理想的科学品质； 2. 运用物理和数学的有关理论和方法研究物质化学运动形式的普遍规律，研究化学体系行为最 一般的宏观、微观规律与理论，能定量的描述和处理化学运动的规律和问题，培养学生严谨治学的 科学态度； 3. 运用物理化学理论方法解决生产实际和科学实验向化学提出的理论问题，培养学生的实验操 作能力以及对实验现象的观察分析能力。 二、课程目标对毕业要求的支撑 毕业 要求 毕业要求指标点 课程目标 1 2 3 4 5 1 1.1 能将数学、自然科学、工程科学的语言工具用于金属材料液态成型和模具 设计问题的表述 H 2 2.4 能运用机械和材料的基本原理，借助文献研究，分析金属材料液态成型及 其模具设计过程的影响因素，获得有效结论 M 4 4.3 能够根据实验方案构建实验系统，安全地开展实验，正确地采集实验数据 L 注：H、M、L 分别表示教学目标对毕业要求的贡献度为强、中、弱
材料成型及控制工程专业教学大纲三、教学内容和学时分配教学单元C1：热力学第一定律（12学时）教学目标：掌握系统与环境、热和功等基本概念，明确第一定律的文字数学表达式和物理意义，根据第一定律和状态函数的特性计算理想气体在各种过程中的W、Q、△U和△H；各种热效应的定义，并能利用它计算反应热；常温和高温反应恰变的计算方法。教学内容：C1-1热力学概论及热力学基本概念C1-2体积功、可逆过程及热力学第一定律和热力学能C1-3等容热、等压热与烩C1-4热容及其应用C1-5热力学第一定律对气体的应用C1-6热力学第一定律对相变化和化学变化过程的应用重点：热力学基本概念以及热力学能、恰的定义：热力学第一定律及其应用：系统的热力学能变、熔变以及过程的热和体积功的计算。难点：热力学基本概念的理解以及热力学第一定律的应用。教学单元C2：热力学第二定律（12学时）教学目标：理解自发过程，卡诺循环，卡诺定理，掌握热力学第二定律的科学表达，理解摘、亥姆霍兹函数、吉布斯函数定义。掌握摘增原理，摘判据，亥姆霍兹函数判据，吉布斯函数判据。掌握物质在PVT变化和相变化中摘、亥姆霍慈兹函数、吉布斯函数的计算及热力学第二定律的应用。了解热力学第三定律，规定摘，标准摘。理解标准摩尔反应熵定义及计算。掌握热力学基本方程和热力学基本关系式：掌握化学势定义及判据。教学内容：C2-1宏观过程的方向、限度和热力学第二定律概述C2-2热力学第二定律数学表达式C2-3摘变的计算、热力学第三定律与规定摘C2-4亥姆赫兹函数和吉布斯函数C2-5热力学函数基本关系式C2-6化学势重点：热力学第二定律，、摘增原理，亥姆霍兹函数和吉布斯函数，热力学基本关系式，热力学第三定律，化学变化中热力学函数变化的计算，过程的方向和限度。难点：熵、炳增原理，亥姆霍兹函数和吉布斯函数，热力学基本关系式。教学单元C3：化学平衡（6学时）教学目标：明确化学反应标准平衡常数的定义：理解等温方程和范特霍夫方程的推导及应用：掌握用热力学数据计算平衡常数及平衡组成的方法：会用等温方程判断化学反应方向与限度：能用10
材料成型及控制工程专业教学大纲 10 三、教学内容和学时分配 教学单元 C1：热力学第一定律（12 学时） 教学目标：掌握系统与环境、热和功等基本概念，明确第一定律的文字数学表达式和物理意义， 根据第一定律和状态函数的特性计算理想气体在各种过程中的 W、Q、ΔU 和ΔH；各种热效应的定 义，并能利用它计算反应热；常温和高温反应焓变的计算方法。 教学内容： C1-1 热力学概论及热力学基本概念 C1-2 体积功、可逆过程及热力学第一定律和热力学能 C1-3 等容热、等压热与焓 C1-4 热容及其应用 C1-5 热力学第一定律对气体的应用 C1-6 热力学第一定律对相变化和化学变化过程的应用 重点：热力学基本概念以及热力学能、焓的定义；热力学第一定律及其应用；系统的热力学能 变、焓变以及过程的热和体积功的计算。 难点：热力学基本概念的理解以及热力学第一定律的应用。 教学单元 C2：热力学第二定律（12 学时） 教学目标：理解自发过程，卡诺循环，卡诺定理，掌握热力学第二定律的科学表达，理解熵、 亥姆霍兹函数、吉布斯函数定义。掌握熵增原理，熵判据，亥姆霍兹函数判据，吉布斯函数判据。 掌握物质在 PVT 变化和相变化中熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数的计算及热力学第二定律的应用。 了解热力学第三定律，规定熵，标准熵。理解标准摩尔反应熵定义及计算。掌握热力学基本方程和 热力学基本关系式；掌握化学势定义及判据。 教学内容： C2-1 宏观过程的方向、限度和热力学第二定律概述 C2-2 热力学第二定律数学表达式 C2-3 熵变的计算、热力学第三定律与规定熵 C2-4 亥姆赫兹函数和吉布斯函数 C2-5 热力学函数基本关系式 C2-6 化学势 重点：热力学第二定律，熵、熵增原理，亥姆霍兹函数和吉布斯函数，热力学基本关系式，热 力学第三定律，化学变化中热力学函数变化的计算，过程的方向和限度。 难点：熵、熵增原理，亥姆霍兹函数和吉布斯函数，热力学基本关系式。 教学单元 C3：化学平衡（6 学时） 教学目标：明确化学反应标准平衡常数的定义；理解等温方程和范特霍夫方程的推导及应用； 掌握用热力学数据计算平衡常数及平衡组成的方法；会用等温方程判断化学反应方向与限度；能用
材料成型及控制工程专业教学大纲范特霍夫方程计算不同温度下的标准平衡常数：会分析温度，压力，组成等因素对平衡的影响。教学内容：C3-1化学反应方向判据及平衡条件、标准平衡常数C3-2化学反应等温方程、标准平衡常数的热力学计算C3-3范特霍夫等压方程、各种因素对化学平衡的影响重点：标准平衡常数的定义和特性：平衡计算：温度对平衡常数的影响。难点：化学反应等温方程的推导：平衡计算。教学单元C4：混合物和溶液（6学时）教学目标：理解偏摩尔量的定义与物理意义：理想混合物和理想稀溶液的概念及对应化学势表达，掌握拉乌尔定律和亨利定律及它们的应用：掌握稀溶液的依数性，教学内容：C4-1混合物及溶液组成表示方法，偏摩尔量C4-2拉乌尔定律和亨利定律C4-3理想液态混合物与理想稀溶液组分的化学势及相平衡重点：偏摩尔量和化学势的概念以及化学势表达；拉乌尔定律、亨利定律和稀溶液的依数性。难点：偏摩尔量和化学势概念的理解。教学单元C5：相平衡（6学时）教学目标：理解相律的意义，掌握其应用。掌握单组分系统，二组分凝聚系统典型相图的分析和应用。掌握用杠杆规则进行分析与计算。了解由实验数据绘制简单相图的方法。教学内容：C5-1相律C5-2单组分系统C5-3二组分凝聚系统典型相图重点：相律，两组分系统的液-固平衡相图。难点：二组分凝聚系统相图。教学单元C6：化学动力学基础（6学时）教学目标：明确化学反应速率的不同定义以及相互间的关系：掌握零级、一级、二级反应速率方程的特点以及它们的积分形式：熟悉阿仑尼乌斯方程及其应用。教学内容：C6-1反应速率C6-2浓度对反应速率的影响C6-3温度对反应速率的影响重点：化学反应的速率：反应速率方程；阿仑尼乌斯方程。难点：零级、一级、二级反应速率方程的特点以及它们的积分形式。11
材料成型及控制工程专业教学大纲 11 范特霍夫方程计算不同温度下的标准平衡常数；会分析温度，压力，组成等因素对平衡的影响。 教学内容： C3-1 化学反应方向判据及平衡条件、标准平衡常数 C3-2 化学反应等温方程、标准平衡常数的热力学计算 C3-3 范特霍夫等压方程、各种因素对化学平衡的影响 重点：标准平衡常数的定义和特性；平衡计算；温度对平衡常数的影响。 难点：化学反应等温方程的推导；平衡计算。 教学单元 C4：混合物和溶液（6 学时） 教学目标：理解偏摩尔量的定义与物理意义；理想混合物和理想稀溶液的概念及对应化学势表 达，掌握拉乌尔定律和亨利定律及它们的应用；掌握稀溶液的依数性。 教学内容： C4-1 混合物及溶液组成表示方法，偏摩尔量 C4-2 拉乌尔定律和亨利定律 C4-3 理想液态混合物与理想稀溶液组分的化学势及相平衡 重点：偏摩尔量和化学势的概念以及化学势表达；拉乌尔定律、亨利定律和稀溶液的依数性。 难点：偏摩尔量和化学势概念的理解。 教学单元 C5：相平衡（6 学时） 教学目标：理解相律的意义，掌握其应用。掌握单组分系统，二组分凝聚系统典型相图的分析 和应用。掌握用杠杆规则进行分析与计算。了解由实验数据绘制简单相图的方法。 教学内容： C5-1 相律 C5-2 单组分系统 C5-3 二组分凝聚系统典型相图 重点：相律，两组分系统的液-固平衡相图。 难点：二组分凝聚系统相图。 教学单元 C6：化学动力学基础（6 学时） 教学目标：明确化学反应速率的不同定义以及相互间的关系；掌握零级、一级、二级反应速率 方程的特点以及它们的积分形式；熟悉阿仑尼乌斯方程及其应用。 教学内容： C6-1 反应速率 C6-2 浓度对反应速率的影响 C6-3 温度对反应速率的影响 重点：化学反应的速率；反应速率方程；阿仑尼乌斯方程。 难点：零级、一级、二级反应速率方程的特点以及它们的积分形式
材料成型及控制工程专业教学大纲教学单元C7：界面现象（4学时）教学目标：明确表面自由能，表面张力的概念，明确弯曲表面的附加压力产生的原因及与曲率半径的关系，学会使用杨-拉普拉斯公式，了解表面曲率与蒸气压的关系，理解润湿现象。教学内容：C7-1表面吉布斯函数、弯曲液面的表面现象C7-2润湿现象重点：表面吉布斯函数，表面张力，表面曲率与附加压力及蒸气压的关系。难点：应用物理化学的基本原理对界面的特殊性质及现象进行分析。课程思政：1.在物理化学学科发展史中融入科学家的奉献精神和卓越贡献，引导学生感知求真求实的科学精神和追求理想的科学品质。2.在化学热力学基本定律及函数学习过程中，引导学生关注大国重器，树立科学报国之志。3.在化学动力学学习过程中，培养学生科学思维和环保意识。注：可根据教学内容和课程目标适当选择或扩展相应课程思政内容。四、课程目标达成途径课程目标教学内容教学方法C1-1C1-2C1-3C2-1目标1：掌握物理化学的基础传统授课教学C2-2知识与基础理论，了解物理讨论式教学：针对第一定律的表述进行讨论，理解第一定律的本C3-1质化学的一般研究方法，引导C3-2学生感知求真求实的科学精案例式教学：引入生产上合成氨的反应实例，说明压力因素对化C4-1神和追求理想的科学品质学平衡的影响规律C4-2C5-1C6-1C7-1C1-4C1-5目标2：运用物理和数学的有C1-6关理论和方法研究物质化学运动形式的普遍规律，研究C2-3传统授课教学C2-4化学体系行为最一般的宏问题式教学：以理想气体等温膨胀是否违反第二定律提出问题，观、微观规律与理论，能定C2-5深入理解第二定律的本质C2-6量的描述和处理化学运动的规律和问题，培养学生严谨C4-3C5-2治学的科学态度C6-212
材料成型及控制工程专业教学大纲 12 教学单元 C7：界面现象（4 学时） 教学目标：明确表面自由能，表面张力的概念，明确弯曲表面的附加压力产生的原因及与曲率 半径的关系，学会使用杨-拉普拉斯公式，了解表面曲率与蒸气压的关系，理解润湿现象。 教学内容： C7-1 表面吉布斯函数、弯曲液面的表面现象 C7-2 润湿现象 重点：表面吉布斯函数，表面张力，表面曲率与附加压力及蒸气压的关系。 难点：应用物理化学的基本原理对界面的特殊性质及现象进行分析。 课程思政： 1. 在物理化学学科发展史中融入科学家的奉献精神和卓越贡献，引导学生感知求真求实的科学 精神和追求理想的科学品质。 2. 在化学热力学基本定律及函数学习过程中，引导学生关注大国重器，树立科学报国之志。 3. 在化学动力学学习过程中，培养学生科学思维和环保意识。 注：可根据教学内容和课程目标适当选择或扩展相应课程思政内容。 四、课程目标达成途径 课程目标 教学内容 教学方法 目标 1：掌握物理化学的基础 知识与基础理论，了解物理 化学的一般研究方法，引导 学生感知求真求实的科学精 神和追求理想的科学品质 C1-1 C1-2 C1-3 C2-1 C2-2 C3-1 C3-2 C4-1 C4-2 C5-1 C6-1 C7-1 传统授课教学 讨论式教学：针对第一定律的表述进行讨论，理解第一定律的本 质 案例式教学：引入生产上合成氨的反应实例，说明压力因素对化 学平衡的影响规律 目标 2：运用物理和数学的有 关理论和方法研究物质化学 运动形式的普遍规律，研究 化学体系行为最一般的宏 观、微观规律与理论，能定 量的描述和处理化学运动的 规律和问题，培养学生严谨 治学的科学态度 C1-4 C1-5 C1-6 C2-3 C2-4 C2-5 C2-6 C4-3 C5-2 C6-2 传统授课教学 问题式教学：以理想气体等温膨胀是否违反第二定律提出问题， 深入理解第二定律的本质
材料成型及控制工程专业教学大纲目标3：运用物理化学理论方传统授课教学C3-3课堂练习法解决生产实际和科学实验C5-3向化学提出的理论问题，培课堂互动C6-3养学生运用联系和发展的观案例式教学：以化工厂精馏塔为例，说明相图知识在解决实际生C7-2点分析解决问题的能力产问题中的应用注：建议采用以上教学方法，教师可根据教学内容和课程目标，采用合适的教学方法。五、本课程开设的实验项目支撑序号类型课程实验名称实验内容实验学时能力要求目标制备若干组成不同的合金试样，测定其步冷学会铂电阻的测温技术：掌合金相图测绘曲线，以步冷曲线测出综合性12握微电脑控制器的使用方3法的特征温度线绘制合金相图测定反应速率常数并通过测定速率常数实验数化学反应速率与2求算活化能，用作图法2综合性据来求算活化能：了解温度活化能的测定处理实验数据对反应速率的影响六、考核方式（一）考核方式说明1.考核方式：采取过程考核与期末未闭卷考试相结合的方式，课程总成绩满分100分，由期末考试（60%）+过程考核（40%）构成，按权重计算课程总成绩。过程考核方式包括课程报告（10%)课程作业（20%）、实验（10%）。2.考试方式：闭卷。（二）考核权重分配考核方式及权重（%）课程成绩比例过程考核目标(%)期末考试课程作业课程报告实验目标125204510目标22535101020目标3成绩比例（%）60201010100（三）评分标准1.作业、期末考试：评分标准依据标准答案。13
材料成型及控制工程专业教学大纲 13 注：建议采用以上教学方法，教师可根据教学内容和课程目标，采用合适的教学方法。 五、本课程开设的实验项目 序号 实验名称 实验内容 实验学时 类型 能力要求 支撑 课程 目标 1 合金相图测绘 制备若干组成不同的 合金试样，测定其步冷 曲线，以步冷曲线测出 的特征温度线绘制合 金相图 2 综合性 学会铂电阻的测温技术；掌 握微电脑控制器的使用方 法 3 2 化学反应速率与 活化能的测定 测定反应速率常数并 求算活化能，用作图法 处理实验数据 2 综合性 通过测定速率常数实验数 据来求算活化能；了解温度 对反应速率的影响 3 六、考核方式 （一）考核方式说明 1. 考核方式：采取过程考核与期末闭卷考试相结合的方式，课程总成绩满分 100 分，由期末考 试（60%）+过程考核（40%）构成，按权重计算课程总成绩。过程考核方式包括课程报告(10%)、 课程作业（20%）、实验（10%）。 2. 考试方式：闭卷。 （二）考核权重分配 课 程 目 标 考核方式及权重（%） 成绩比例 期末考试 （%） 过程考核 课程作业 课程报告 实验 目标 1 25 20 45 目标 2 25 10 35 目标 3 10 10 20 成绩比例（%） 60 20 10 10 100 （三）评分标准 1. 作业、期末考试：评分标准依据标准答案。 目标 3：运用物理化学理论方 法解决生产实际和科学实验 向化学提出的理论问题，培 养学生运用联系和发展的观 点分析解决问题的能力 C3-3 C5-3 C6-3 C7-2 传统授课教学 课堂练习 课堂互动 案例式教学：以化工厂精馏塔为例，说明相图知识在解决实际生 产问题中的应用