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上海交通大学物理化学教学大纲
6.3平衡常数的表示式
热力学平衡常数的表示Kp, Kx, Kc的表示及关系
6.4复相化学平衡
6.5标准摩尔生成Gibbs自由能
△rGθm的一些应用标准摩尔Gibbs生成自由能如何求算△fGθm
6.6温度、压力、惰性气体对化学平衡的影响
6.7同时化学平衡
6.8*反应的耦合
6.9*近似计算
6.10*生物能学简介
7-4、各配分函数的求法及其对热力学函数的贡献
原子核配分函数电子配分函数平动配分函数单原子理想气体的热力学函数
转动配分函数振动配分函数。
7-5、分子的全配分函数
7-6、用配分函数计算△rGm和反应的平衡常数
化学平衡系统的公共能量标度从自由能函数计算平衡常数热函函数
从配分函数求平衡常数。
教学方法
教师讲授和引导学生共同思考方式。
三、教学目标
通过对热力学第一定律的学习使学生了解热力学的一些基本概念,如体系、环境、状态、功等;明确热力学第一定律和内能的概念;了解热力学方法的特点,特别是要了解状态函数、准静态过程和可逆过程的概念;了解热力学第一定律的一些应用,如热化学和理想气体在几种过程中功和热量的计算等,能够较熟练地应用热力学第一定律,从微观角度了解热力学第一定律的本质。
第四章多组分系统热力学及其在溶液中的应用(7学时)
一、知识点群
●偏摩尔量
●化学势
●Raoult定律、Henry定律
●稀溶液的依数性
●活度、活度因子
●分配定律
二、教学内容与教学方法
教学内容
4.1引言
4.2多组分系统的组成表示法
4.3偏摩尔量与化学势
偏摩尔量的定义及其集合公式Gibbs-Duhem公式
4.4化学势
2.13几种热效应
标准摩尔生成焓燃烧焓溶解热和稀释热由键焓估算反应热
2.14反应焓变与温度的关系----基尔霍夫定律
2.15绝热反应----非等温反应
2.16*热力学第一定律的微观说明
教学方法
以教师讲授为主,学生自学和课堂讨论为辅,学习重点为热力学的基本概念和热力学第一定律,可通过实例辅以课后习题加深学生对其理解,以及对准静态过程和可逆过程的理解。
附:关于教材
本课程采用的教材是由南京大学教师编写高等教育出版社出版(2005年)的《物理化学》(第五版),它是普通高等教育"十一五"国家级规划教材。第五版是在第四版的基础上,遵照教育部高等学校化学与化工学科教学指导委员会2004年通过的"化学专业和应用化学专业化学教学基本内容"进行了适当的调整和增删,并总结近年来教学研究和教学改革成果修订而成的。全书重点阐述了物理化学的基本概念和基本理论,同时考虑到不同读者的需要也适当介绍了一些与学科发展趋势有关的前沿内容。
★先修课程:
无机化学、分析化学、有机化学、基础化学实验、大学数学、大学物理等。
★适用专业:
化学专业。
★教材:
《物理化学》(第五版),傅献彩等编,高等教育出版社,2005
★教学参考书:
《物理化学简明教程》(第三版),山东大学印永嘉等编,高等教育出版社;
《物理化学》,胡英等编,第四版,高等教育出版社。
Physical Chemistry.6th ed., Atkins P.W.,Oxford University Press.(有中译本)
三、教学目标
了解统计系统的分类核统计热力学的基本假定,了解最概然分布及其与体系微观状态数的关系。理解配分函数及其物理意义,明确定位体系与非定位体系的热力学函数间的差别。熟悉平动、转动、振动对热力学函数的贡献。
化学式的定义及其在相平衡中的应用化学势与T、P的关系
4.5气体混合物中各组分的化学势
理想气体及其混合物的化学势非理想气体混合物的化学势----逸度的概念逸度因子的求法
4.6稀溶液中的两个经验定律
Raoult定律Henry定律
4.7理想液态混合物
理想液态混合物的定义理想液态混合物中任一组分的化学势理想液态混合物的通性
教学方法
教师课堂讲授为主,辅以学生自由讨论、自学。
三、教学目标
本章根据热力学的平衡条件导出化学反应等温方程式和平衡常数表达式,前者用以判别化学反应的方向,后者则反应达平衡时反应体系中各物质的活度(浓度)之间的关系。根据平衡常数就能求出在给定条件下反应所能达到的程度。并讨论了各种因素如浓度、温度、压力及惰性气体对平衡常数的影响。重点在于计算平衡组成。对学生的具体要求是:了解如何从平衡条件导出化学反应等温式、如何使用这个公式;理解△Gθm的意义,能够由△Gθm估计反应的可能性;熟悉Kθp,Kp,Kx,和Kc之间的关系;了解平衡常数与温度、压力的关系和惰性气体对平衡组成的影响,并掌握其计算方法。
★本课程的性质、地位、作用和任务
本课程是高等院校化学专业的一门重要基础课,为化学专业二级学科。课程以化学热力学、化学动力学、电化学、表面化学和胶体化学为基本结构,主要内容有化学热力学第一、二、三定律、相平衡和化学平衡;电解质溶液、可逆电池的电动势、电解与极化作用;化学动力学基础一、二;表面化学和胶体化学。
系统与环境系统的状态和性质热力学平衡态与状态函数状态系数热和功
2.4热力学第一定律
热力学第一定律的表述法与数学表达式;热力学能;准静态过程与可逆过程;
功与过程
2.5准静态过程与可逆过程
功与过程准静态过程可逆过程
2.6焓
2.7热容
热容及热量的计算Cp与CV之间的关系
2.8热力学第一定律对理想气体的应用
物理化学课堂教学纲要
绪论(1学时)
一、知识点
着重阐明物理化学的意义、介绍物理化学的研究内容以及学习物理化学的方法。
二、教学内容与教学方法
教学内容
1.物理化学的建立与发展
2.物理化学的目的和内容
3.物理化学的研究方法
4.物理化学课程的学习方法
教学方法
以教师讲授为主,穿插大量实例,启发学生思考,重点为介绍物理化学的学习方法。
盖·吕萨克-焦耳实验相变过程和化学过程绝热过程的功和过程方程式
2.9 Carnot循环
Carnot循环热机效率冷冻系数
2.10 Joule-Thomson效应----实际气体的ΔU和ΔH
J-T效应J-T系数与J-T转化温度实际气体的ΔU和ΔH
2.11热化学
化学反应的热效应反应进度热化学方程式
2.12盖斯定律
Clausius不等式熵增加原理
3.6热力学基本方程与T-S图
T-S图及其应用
3.7熵变的计算
等温过程ΔS的计算非等温过程ΔS的计算
3.8熵和能量退降
3.9热力学第二定律的本质和熵的统计意义
热力学第二定律的本质Boltyman公式
3.10亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能
Helmbolz自由能Gibbs自由能
5.6三组分体系相图
教学方法
以教师课堂讲授为主,辅以学生自学,通过习题加深对基本概念的理解。
三、教学目标
本章应用热力学方法讨论相平衡体系的一般规律。本章学习结束要求学生能够了解相、组分数和自由度的意义;了解相律的推导过程及其在相图中的应用;根据相图能够绘出步冷曲线,或者根据步冷曲线能绘制简单的相图;在双液系中已完全互溶的双液系为重点了解其p-x图和T-x图,了解蒸馏和精馏的基本原理;在二组分液-固体系中,以简单低共熔物的相图为重点,了解相图的绘制和应用。
第五章相平衡(10学时)
一、知识点群
●相率
●单组分系统的相平衡
●Clapeyron方程
●二组分系统的相图
二、教学内容与教学方法
教学内容
5.1引言
5.2多相体系平衡的一般条件
5.3相律
5.4单组分体系相图
单组分体系的两相平衡-Clapeyron方程外压与蒸气压关系水的相图
硫的相图*
5.5二组分体系相图及应用
3.11变化的方向和平衡条件
3.12ΔG的计算示例
等温物理变化过程ΔG化学变化过程ΔG -化学反应等温式
3.13几个热力学函数的关系
基本公式特性函数Maxwell关系式及其应用Gibbs自由能与温度、压力的关系
3.14热力学第三定律与规定熵
热力学第三定律规定熵值化学反应过程中的ΔS计算
3.15绝对零度不能达到原理----热力学第三定律的另一种表述法
教学方法
教师讲授和引导学生共同思考方式。
三、教学目标
本章主要介绍溶液的热力学(即热力学第一、第二定律在多组分体系中的一些应用),引入了理想溶液、活度、逸度、标准态、超额函数等概念,介绍了理想溶液以及非理想溶液中任一组分的化学势的表示法。这些表示法在处理溶液中的问题(相平衡和化学平衡)是很有用。此外还介绍了稀溶液中两大经验定律:拉乌尔定律和亨利定律。学习本章的具体要求是:熟悉溶液浓度的各种表示法及其相互关系;了解什么是理想溶液、理想溶液的通性;了解拉乌尔定律和亨利定律的区别;了解活度和逸度的概念;能够熟练表示溶液中各组分的化学势,了解从微观角度讨论溶液形成是一些热力学函数的变化;了解稀溶液依数性公式的推导,以及分配定律的推导,了解热力学处理溶液问题的一般方法。
第六章化学平衡(5学时)
一、知识点群
●反应进度、化学反应的亲和势
●平衡常数、化学反应等温式
●标准摩尔生成Gibbs自由能
●温度、压力及惰性气体对化学平衡的影响
二、教学内容与教学方法
教学内容
6.1化学反应的平衡条件和化学反应亲和势
化学反应的平衡条件化学反应的亲和势
6.2化学反应的平衡常数和等温方程式
化学反应平衡常数的导出化学反应等温式溶液中反应的平衡常数
通过对本课程的学习,一方面使学生掌握物理化学的基本知识,掌握处理问题的基本方法;了解该研究领域的一些新进展,从而进一步扩大知识面,打好专业基础,加深对先行课程如无机化学、有机化学、分析化学的理解,做到知识面宽、基础深。另一面进一步培养学生的独立工作能力,提高学生的自学能力,学习前人提出问题、考虑问题和解决问题的方法,逐步培养独立思考和独立解决问题的能力,以便在生产实践和科学研究中碰到问题时,能得到一些启发和帮助。