《计算化学》教学大纲
一、课程基本信息
二、课程教育目标
本课程的教育目标在于在计算化学多学科交叉（化学、数学、计算机科学）内容的优化与整合上，突出课程内容的基础性与前沿性；充分利用现代信息技术，用现代化教学理念指导教学全过程，使学生全面
掌握应用计算机解决化学、化工相关问题的基本思路、基本原理、基本方法和基本技能，培养学生学习能力、实践能力与创新能力。

通过本课程的学习，使学生达到：
——掌握如下计算方法及其在化学中的应用：
•Newton-Raphson迭代法、二分法求解一元N次（N>2）方程；
•消去法、Gauss-Seidel迭代法解线性方程组；
•线性回归分析方法；
•Lagrange插值法和差商；
•Simpson法求数值积分；
•Euler法解常微分方程。

——理解如下计算方法及其在化学中的应用：
•非线性回归分析，多项式回归分析；
•Gauss 法求数值积分；
•Runge-Kutta法解常微分方程。

——了解如下计算方法及其在化学中的应用：
•样条函数插值法；
•Jacobi方法、QL方法求本征值；
•单纯形优化；
•化工调优；
•化学化工中常用的计算机软件与网络资源；
•分子动力学模拟；Monte Carlo模拟法。

三、理论教学内容与要求
1．前言（1学时）什么计算化学；计算机在化学中的应用；计算化学的过去、现在和将来；学习方法。

2．代数方程及代数方程组的求解在化学中的应用（5学时）二分法；Newton-Raphson迭代法；Gauss消去法；Gauss-Seidel迭代法。

3．插值法和回归分析——实验数据的拟合及模型参数的确定（5学时）线性插值；Lagrange插值；中心差商；一元线性回归分析；一元非线性回归；多元回归；多项式回归分析（自学）。

4．数值积分与常微分方程的数值解法（4学时）梯形法；Simpson法；离散点数据的求积；Gauss法（自学）；Euler法及其改进；Runge-Kutta法。

5．本征值和本征向量（1.5学时）Jacobi方法；QL方法（自学）。

6．化学化工中常用的软件及网络资源简介（1.5学时）结构式绘图软件；科学数据处理软件；化学化工重要网站；化工信息源。

7．化学化工中的最优化方法简介（1.5学时）单纯形法优化；化工调优。

8．化学化工过程计算机模拟简介（1.5学时）分子动力学模拟；Monte Carlo法；化工过程模拟；课程小结。

9．拓展课堂（1学时）上机实践主讲教师作计算化学相关的研究报告。

或外请专家作计算化学相关的专题报告。

10．学生讨论课（2学时）学生根据自查资料，写出课程报告并进行课堂讨论。

四、实践教学内容与要求
1. 气相反应平衡转化率的计算；弱酸及其相应共轭碱钠盐的水溶液平衡问题（4学时）
二分法；物理化学知识；Newton-Raphson迭代法；分析化学知识。

2. 质谱法测定醇类混合物中各组分的含量；元素分析法确定混合物的组成（4学时）
Gauss-Seidel迭代法；分析化学知识。

Gauss消去法；无机化学知识。

3. 固-气等温吸附方程及催化剂比表面积计算；
纯物质两相平衡时克拉贝龙方程式的应用。

（4学时）
Lagrange插值；中心差商；一元线性回归分析；物理化学知识。

4. 固体催化剂表面气相反应的速率方程式拟合；
微分法确定化学反应动力学方程式（4学时）Lagrange插值；中心差商；一元线性回归分析；多元线性回归分析；物理化学知识。

5. 实际气体的逸度计算；色谱分析的计算（4学时）
Simpson法；离散点数据的求积；物理化学知识。

离散点数据的求积；分析化学知识。

6. 化学动力学模拟；分子结构-性能的多元线性回归（4学时）
Runge-Kutta法；多元线性回归分析；物理化学知识，结构化学知识。

7. 化学软件（Chemoffice， Origin， Chemwindow）应用、有机合成路线设计（4学时）
软件应用；逻辑判断方法；有机化学知识。

8. 综合练习。

（4学时）
进行综合上机及测试。

五、作业
作业为每次上机的预习及上机小结，要求写出原理、框图和计算程序及结果。

成绩记入上机成绩。

六、考核方式
平时安排两次小测验，主要考查已学过的部分内容。

期中安排一次文献查阅，要求写课程报告。

旨在开阔学生知识面，提高学习兴趣。

期末考试共分A、B、C、D卷，题目均为在平时上机实践的基础上，综合几种计算方法来解决一个化学、化工中的问题，培养学生的综合能力和创新能力。

考试为开卷，学生可自带参考资料。

在规定的时间（2小时）内完成。

七、成绩评定
总成绩依据下列权重评定：
平时成绩（包括小测验及平时提问） 10%
课程报告 20%
上机实践 30%
期末考试 40%
八、执笔人
鄢红。