课程介绍

物理化学是化学本科专业的专业必修课课程，分为上、下两册。本课程从物理科学的基本规律出发，搭建起了化学学科的基本理论框架，从宏观到微观，从静态到动态，对于化学现象以及与化学现象有关的许多问题形成了一套完整的理论解释体系，承载着引导学生站在理论的高度去探究化学中最基本规律的重要责任。物理化学（上）对于化学热力学做了全面的介绍，物理化学（下）的关注点则在化学动力学、电化学、表面及胶体化学这几部分内容。学生通过本课程的学习，学会物理化学的科学思维方法，获得分析和解决化学、物理问题的能力。本课程的教学设计以 “科学素质教育”为核心，立足于“以学生学习成长为中心”的教学理念，以学生的需求为授课原则，强化学生在教学过程中的主体地位，探索多元化的教学模式，实现学生高认知高参与的学习效果。

课程大纲

学习目标

课程目标1了解物理化学的建立与发展的历史和趋势，掌握物理化学研究的基本内容，了解物理化学学科中所渗透的自然科学研究方法，树立辩证唯物主义世界观。将价值引领、能力培养和知识传授有机融合，与思政课程同向而行，最终实现教育“立德树人”的根本任务，从而培养出担起民族复兴大任的时代新人。
课程目标2使学生能较广泛、深入、系统和熟练地掌握物理化学的基本知识、基本原理、基本定律和基本公式，了解物理化学与其他学科的交叉关系，使学生初步具备运用物理化学基础理论与方法对生产，生活及科学研究中问题和现象进行思考，并具有胜任中学化学教学所需的物理化学相关知识贮备。
课程目标3了解物理化学在生产、生活和科学研究中的应用，学会用物理化学的原理和知识解决生产生活中遇到的实际能力；形成和建立科学的学习方法和思维习惯，具备逻辑推理、归纳分析、模型假设、数理统计等思维能力，具备有胜任化学及相关领域科研、教学及其他工作的能力。
课程目标4能自主学习物理化学理论在科学前沿领域的研究进展，了解物理化学学科发展前沿动态，培养具有分析、处理中学化学教材中与物理化学知识相关内容的能力，做好大学化学与中学化学教学的衔接，融会贯通地渗透于中学化学教育，并培养学生的批判性思维、团队合作和终生学习意识。

学习要求

第一讲绪论
学习要求：了解物理化发展简史、分支学科及主要研究方法，理解物理化学定义、研究内容与对象，掌握生态学的国内外发展趋势，并掌握学习物理化学的方法
重点难点：
重点：物理化学的研究内容与发展趋势及重要意义。
难点：物理化学的主要研究方法。
学习内容：
（1）物理化学的内容和任务。
（2）物理化学的形成、发展和前景。
（3）物理化学的研究方法。
（4）怎样学习物理化学。
第二讲气体
学习要求：
（1）掌握理想气体状态方程。
（2）掌握理想气体的宏观定义及微观模型
（3）掌握分压、分体积概念及计算。
（4）理解真实气体与理想气体的偏差、临界现象。
（5）掌握饱和蒸气压概念。
（6）理解范德华状态方程、对应状态原理和压缩因子图，了解对比状态方程及其它真实气体方程。
重点难点：
重点：气体分子动理论的推导及分压、分体积概念及计算。
难点：理想气体的宏观定义及微观模型的建立依据；真实气体与理想气体的偏差产生的原因。
学习内容：
（1）理想气体及状态方程、分压定律、分体积定律。
（2）真实气体：真实气体与理想气体的偏差、范德华方程，真实气体的液化(CO2的p-V图)、临界现象、临界参数。
（3）对应状态原理及压缩因子图：对比参数、对应状态原理，用压缩因子图进行普遍化计算。
第三讲热力学第一定律
学习要求：
（1）掌握热力学的一些基本概念着重理解状态函数的特点。
（2）明确内能（U）和焓（H）都是状态函数，热（Q）和功（W）都是与过程相联系的物理量。
（3）掌握可逆过程的特点和最大功（重点、难点）。
（4）掌握热力学第一定律的表述法与数学表达式，并能较熟练地计算理想气体在等温、等压等容及绝热过程中的ΔU、ΔH、Q、W。
（5）热化学部分：掌握第一定律与盖斯定律、基尔霍夫定律及其应用。熟练运用生成焓、燃烧热的数据计算化学反应热效应的方法。
重点难点：
重点：状态函数的概念，热力学第一定律的表述法与数学表达式。
难点：可逆过程的特点和最大功。
学习内容：
（1）热力学基本概念：热力学的内容、方法与局限性；几个基本概念（系统和环境；状态和状态性质；过程和途径、热力学平衡等）
（2）热力学第一定律：热和功；内能；热力学第一定律的表述法与数学表达式
（3）体积功与可逆过程：等温过程的体积功；可逆过程的意义与特征
（4）焓
（5）热容
（6）热力学第一定律对理想气体的应用：理想气体的内能和焓；理想气体的初关系；绝热过程
（7）实际气体的节流膨胀：焦耳—汤姆逊实验；焦耳—汤姆逊系数及其倒转温度；气体的液化
（8）化学热效应：等压热效应与等容热效应；热化学方程式
（9）热化学基本定律及反应热效应的计算
（10）反应热与温度的关系
第四讲热力学第二定律
学习要求：
（1）了解一切自发过程的共同特征，明确热力学第二定律的意义。
（2）明确从卡诺循环引出熵的逻辑性质和从卡诺热机得出克劳修斯原理从而理解克劳修斯不等式的重要性与熵函数的概念。
（3）熟记并理解热力学函数S、A、G的定义与各热力学函数间的关系。
（4）明确每一热力学函数，只是在各自特定条件下才能作为过程进行方向与限度的判据，熟练ΔS和ΔG的计算与应用。
（5）熵的统计意义和热力学第三定律只作一般性了解。
重点难点：
重点：热力学函数S、A、G的定义与各热力学函数间的关系。
难点：从卡诺热机得出克劳修斯原理从而理解克劳修斯不等式的重要性，ΔG，ΔS的计算与熵判据的应用。
学习内容：
（1）自发过程的共同特征
（2）热力学第二定律的经典表述
（3）卡诺特循环与卡诺定理
（4）过程的热温商与熵函数
（5）过程方向与限度的判据
（6）熵的统计意义
（7）熵变的计算与熵判据的应用
（8）亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能
（9）等温过程ΔG的计算与应用
（10）热力学函数间的基本关系式与吉布斯、亥姆霍兹方程
第五讲多组分系统热力学及其在溶液中的运用
学习要求：
（1）初步理解偏摩尔量和化学势的意义，掌握气体化学势的表示法及其标准态的概念，对于逸度只要了解其概念。
（2）熟悉拉乌尔定律和亨利定律的应用
（3）了解理想溶液、稀溶液和实际涉及三者的区别
（4）掌握溶液中各组分化学热的表示法，明确标准态的概念
（5）了解稀溶液依数性公式的热力学推导方法。
重点难点：
重点：偏摩尔量和化学势的概念；稀溶液的依数性。
难点：拉乌尔定律和亨利定律的应用，稀溶液依数性公式的热力学推导方法。
学习内容：
（1）概述溶液的组成表示法
（2）偏摩尔量
（3）化学势
（4）理想溶液
（5）实验溶液
（6）稀溶液的依数性
第六讲相平衡
学习要求：
（1）理解克劳修斯—克拉贝龙方程的推导过程，并掌握其应用。
（2）明确相、组分数和自由度的概念，了解相律的推导、物理意义与用途。
（3）熟悉杠杆规则的应用
（4）了解绘制相图的常用方法
（5）能应用相律来说明相图中区、线及点的意义，并能根据相图来说明系统在不同过程中所发生相变化的情况。
重点难点：
重点：克劳修斯—克拉贝龙方程的推导；绘制相图的常用方法。
难点：相律的推导、物理意义与用途；杠杆规则的应用。
学习内容：
（1）相律
（2）单组分系统
（3）二组分双液系统
（4）二组分固液系统
（5）三组分系统
第七讲化学平衡
学习要求：
（1）能够从化学势的角度理解化学平衡的意义。
（2）理解并掌握化学反应等温方程的意义与应用；掌握标准生成吉布斯自由能的概念，并能用以计算标准平衡常数。
（3）熟悉理想气体反应的K、KP、KC、KX与Kn的相互关系
（4）熟练平衡组成的计算
（5）学会使用牛顿图，从而计算实际气体反应的Kf。
（6）了解等压方程的推导过程及其有关计算，并熟悉浓度、压力及惰性气体对化学平衡的影响。
重点难点：
重点：K、KP、KC、KX与Kn的相互关系。
难点：平衡组成的计算；浓度、压力及惰性气体对化学平衡的影响。
学习内容：
（1）平衡常数与反应等温方程
（2）标准摩尔生成吉布斯自由能
（3）有关平衡常数的计算与应用
（4）温度对化学平衡的影响
（5）浓度、压力及惰性气体对化学平衡的影响
（6）一些化学工艺应用热力学分析实例
第八讲统计热力学基础
学习要求：
（1）从最可几分布引出配分函数的概念，得出配分函数与热力学函数的关系。
（2）掌握由配分函数的分离与计算可求得简单分子热力学函数与理想气体简单反应的平衡常数。
（3）使学生了解系统的热力学宏观性质可以通过微观性质计算出来。
重点难点：
重点：配分函数的概念，得出配分函数与热力学函数的关系。
难点：系统的热力学宏观性质与微观性质的关系。
学习内容：
（1）粒子系统的统计分布
（2）配分函数与热力学函数的关系
（3）配分函数的计算
（4）热力学函数的计算
（5）平衡常数的计算

考核标准

过程性考核：
一、课堂表现20%    
1. 考勤：总分10分，缺勤1次扣1分，迟到早退1次扣0.5分；
2. 讨论：总分10分，每学期每位学生至少参与课堂讨论1次，由任课教师根据参与讨论评分，取学期中最高一次分数计分。
二、作业5%
1.总分5分，由任课教师根据学生每次作业得分，计算学期作业平均分。
三、预习测试5%    
1.总分5分，由任课教师根据预习测试答案评分。
四、合作学习10%    
1.合作学习评价由任课教师根据选题合理性、内容科学性和汇报规范性给予小组合作学习综合评分，由小组成员共同商议每位成员的得分权重，每位成员的最后得分为小组综合评分乘以成员得分权重。

期末考试    60% 见期末试卷评分标准

教材教参

选用教材：《物理化学》，傅献彩、沈文霞、姚天扬等编，高等教育出版社，2006年第5版
参考书目：1．韩德刚，高执棣等编，物理化学（第2版），高等教育出版社，2007年；
2. 朱文涛编，物理化学（基础版），清华大学出版社，2011年；
3. 彭笑刚编，物理化学讲义，高等教育出版社，2012年；
4. 高师院校统编教材：《物理化学》（第三版），高等教育出版社，1991年；
5. Atkins, Atkins’ Physical Chemistry, 双语，牛津大学出版社/高等教育出版社，2006年；
6. 朱传征，褚莹，许海涵编，物理化学，科学出版社，2008年；
7. 天津大学物理化学教研室编，物理化学，高等教育出版社，2009年；
8. 胡英主编, 物理化学, 高等教育出版社，2009年。