spContent=《物理化学》是化学、材料、能源、环境、生物、医药、农业等专业的必修课程。通过该课程的学习,学生可以全面系统地了解物理化学的基本原理和知识,掌握如何运用物理和数学的理论和方法研究化学变化的基本规律。学会灵活运用热力学和动力学的相关原理和知识辩证地解决生产生活和科学实验中与化学相关的各种理论和实际问题。
《物理化学》是化学、材料、能源、环境、生物、医药、农业等专业的必修课程。通过该课程的学习,学生可以全面系统地了解物理化学的基本原理和知识,掌握如何运用物理和数学的理论和方法研究化学变化的基本规律。学会灵活运用热力学和动力学的相关原理和知识辩证地解决生产生活和科学实验中与化学相关的各种理论和实际问题。
—— 课程团队
课程概述
物理化学是化学学科的理论基础,从物质的物理现象和化学现象的联系入手,运用物理学的理论和方法研究化学变化的基本规律的一门科学。物理化学与其它学科之间有着不可分割的联系,是许多学科或专业的核心基础课,在材料、能源、农业、医药、环境、生物(生命)、食品等许多领域中起着重要作用。该课程对学生专业技能的培训、以及对学生的逻辑思维能力、数理能力、思辩能力、综合运用知识能力等都具有重要的作用。
课程主要内容包括:(1)热力学:涉及热力学三个定律及其在多组分、多相体系、化学反应体系的具体应用,可以解决变化过程中的能量转化问题以及变化的方向和限度问题;(2)动力学:分别从宏观和微观角度解决反应的速率和机理问题,并将其应用在溶液、催化和光反应体系;(3)电化学:涉及化学能与电能相互转换和转换过程中的相关规律;(4)胶体与界面化学:在分子(原子)尺度上研究界面和分散体系的物理和化学过程。
本课程具有以下特色:
(1)课程模块完善,设置有丰富的学习资源和教学活动模块。包括:每一章节的授课目标、课程微视频、课程课件、拓展资源;以及课前预习检测;章节小测;问题讨论;作业;考试等活动模块。
(2)线上教学资源丰富,有利于个性化学习。每一章节的视频资源包括:章节导学与知识体系构建模块、课程知识、重难点概念辨析、典型例题、习题、基于专业特色的拓展与应用等视频资源。
(3)注重知识体系构建的在线课程
鉴于物理化学课程知识的严密逻辑性、系统性以及学习者在学习过程必须具备的思辨性等特点,本在线课程不仅涵盖了主要的知识点讲解,我们更注重知识的系统性。每一章都设置了一节“本章导学与知识体系构建”的视频,旨在帮助学习者在学习前以及学习结束后,对本章知识体系以及与前后章节的关系建立完整的认知与理解,引导学习者体验如何对相关知识点用基本思想方法进行归类;体验如何挖掘知识的本质;体验如何揭示知识所蕴含的规律与意义,将知识真正内化为智慧。
授课目标
1.了解物理化学学科的发展历史和趋势,具有探索未知、追求真理的科学精神和使命感;了解物理化学学科知识体系和所渗透的自然科学研究方法,形成科学思维。
2.掌握物理化学的基本概念、原理及其应用,了解物理化学与其它学科的交叉关
3.了解物理化学在生产、生活和科学研究中的应用,能用物理化学的原理和知识解决生产生活中遇到的相关问题;
4.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,从而能胜任化学及相关领域科研、教学及其他工作;
5.学会认识和探究化学变化的本质,整合其他分支化学,形成完整的化学理论知识体系,从而具备良好的化学学科素养;
6.能自主学习物理化学理论在科学前沿领域的研究进展,适应时代和教育发展需求;
7.能够在物理化学课程小组学习过程中,学会合作和沟通,具有团队协作精神。
课程大纲
电解质溶液
课时目标:了解:导体种类、电解质溶液导电机理;影响离子电迁移率的因素;电解质溶液理论。掌握:电化学的基本概念和法拉第电解定律;离子的电迁移率和迁移数的概念;电解质溶液的电导、电导率、摩尔电导率等概念;电解质的平均活度和平均活度因子的概念; 理解:法拉第电解定律;电解质溶液的电导与浓度的关系;为何电解质中要引入平均活度和平均活度因子的概念;强电解质溶液理论的产生和发展历程。简单应用:会利用法拉第电解定律计算电解效率等。综合应用:电导测定应用
第一周 1.1 本章导学与知识体系建构
1.2 电化学的基本概念
1.3 法拉第电解定律
1.4 离子电迁移现象和离子迁移数
第二周
1.5 离子导电能力
1.6 电解质的平均活度和活度因子、离子强度
1.7 强电解质溶液理论简介
1.8 提升与拓展版块
重点、难点概念辨析
典型例题讲解
拓展与应用
可逆电池电动势及其应用
课时目标:了解:原电池种类;对消法测电动势的基本原理和标准电池的作用;内电位、外电位和电化学势的概念。掌握:可逆电极的种类;可逆电池的书写方法及电动势的取号;能斯特方程;可逆电池的热力学。 理解:可逆电池必须满足的充要条件;电动势产生机理。简单应用:设计可逆电池;借助可逆电池研究化学反应的热力学。综合应用:借助可逆电池研究化学反应的热力学;电动势测定的综合应用
第三周 2.1 本章导学与知识体系构建
2.2 可逆电池和可逆电极
2.3 对消法测电池电动势
2.4 可逆电池的表示方法
第四周
2.5 标准氢电极和氢标还原电极电势
2.6 可逆电池热力学
2.7 电动势产生机理
2.8 电极电势和电池电动势
2.9 浓差电池和盐桥
第五周
2.10 电动势测定的应用
2.11 提升与拓展版块
重点、难点概念辨析
拓展与应用
中学化学奥赛题展
电解与极化
课时目标:了解:极化现象与种类;化学电源种类与新型电源;了解电解在工业生产中的应用。掌握:分解电压的概念;超电势;析出电势;电解池和原电池极化曲线的区别;析氢腐蚀与吸氧腐蚀的概念。理解:理论分解电压的意义;电解时电极上的竞争反应;同时析出。简单应用:合金电镀;电化学分离;金属的电化学腐蚀、防腐与金属的钝化。综合应用:金属的腐蚀与防护;化学电源;电解在工业生产中的应用
第六周 3.1 本章导学与知识体系构建
3.2 电解与极化
3.3 电解时电极上的竞争反应
第七周
3.4 金属的电化学腐蚀与电化学防护
3.5 化学电源
3.6 提升与拓展版块
重点、难点概念辨析
典型例题讲解
拓展与应用
化学动力学基础(一)
课时目标:了解:化学动力学的任务和目的;反应速率的表示方法;活化能的物理意义;链反应与爆炸种类。掌握:反应速率的定义;基元反应与质量作用定律;反应分子数;反应级数、速率常数等基本概念;具有简单级数的化学反应的动力学处理;半衰期的概念;温度对反应速率的影响;阿仑尼乌斯方程式;反应级数的测定方法。理解:基元反应及质量作用定律;基元反应的活化能;基元反应的微观可逆性原理。简单应用:利用一级反应速率方程解决放射性元素的衰变;考古;药物有效期问题等;利用平衡假设法、速度控制法和稳态法在反应机理推导中的应用。综合应用:利用典型复杂反应(对峙反应、平行反应、连串反应)的动力学方程,综合考虑热力学,辩证地分析如何控制实际生产中主反应的问题。
第八周 4.1 本章导学与知识体系建构
4.2 基本概念
4.3 具有简单级数反应的动力学处理方法
第九周
4.4 复杂反应动力学
4.5 温度对反应速率的影响
第十周
4.6 链反应动力学
4.7 拟定反应理历程的一般方法
4.8 提升与拓展版块
重难点概念辨析
典型例题讲解
拓展与应用
中学奥赛题展
化学动力学基础(二)
课时目标:了解:碰撞理论、过渡态理论、单分子反应理论的模型,解决的问题及存在的不足;了解分子反应动态学和快速反应的几种测试手段;了解光化学和热化学地区别;了解化学激光等前沿领域;了解酶催化动力学。掌握:碰撞理论、过渡态理论对阿伦尼乌斯公式的解释;液相反应中的笼效应;弛豫效应;光化学反应涉及的基本概念及动力学;催化反应动力学涉及的概念。 理解:溶液中进行的反应动力学特点;光化学反应基本定律。简单应用:溶液反应动力学的应用;光化学的简单应用;催化反应动力学的简单应用。综合应用:光化学、催化反应动力学的综合应用-光催化反应的应用。
第十一周 5.1 本章导学与知识体系构建
5.2 反应速率理论
第十二周
5.3 溶液反应动力学
5.4 光化学反应动力学
5.5 催化反应动力学简介
5.6 提升与拓展版块
重点、难点概念辨析
典型例题讲解
拓展与应用
表面物理化学
课时目标:了解:表面相和体相物理化学的区别;膜化学;几种润湿现象的特点;单分子膜、LB膜的形成;了解表面活性剂的种类及应用;了解气体在固体表面的几种吸附等温线;了解气-固相表面催化反应动力学的处理。掌握:表面自由能、表面张力、附加压力、接触角等基本概念;掌握杨-拉普拉斯方程、吉布斯吸附等温式、开尔文公式等。掌握固体表面的Langmur单分子层吸附理论;BET多分子层吸附理论的模型、优势和不足。理解:弯曲表面下的的附加压力和蒸气压产生的原因;表面活性剂的几种重要性质;液液铺展的条件。简单应用:利用弯曲液面下附加压力和蒸汽压不同于平面液体的特点,解释一些亚稳现象;利用表面活性剂的性质解释一些生产生活中遇到的实际问题综合应用:BET法测固体吸附剂的比表面积和孔径分布
第十三周
6.1 本章导学与知识体系建构
6.2 表面张力
6.3 表面吉布斯自由能与表面热力学
6.4 弯曲表面上的附加压力
6.5 弯曲表面上的蒸汽压
第十四周
6.6 溶液表面吸附与吸附质分子截面积、单分子层厚度测定
6.7 液-液界面 L-B膜
6.8 液-固界面的润湿与润湿方程
6.9 表面活性剂
6.10 固体表面吸附等温式
6.11 固体表面吸附动力学
6.12 提升与拓展版块
重点难点概念辨析
典型例题讲解
拓展与应用
胶体分散系统和大分子溶液
课时目标:了解:胶体的基本特性和溶胶的制备与净化方法;了解乳状液、凝胶与大分子溶液的特征及其在纳米材料制备中的应用。掌握:憎液溶胶的特点、溶胶的动力性质、光学性质、电动现象、聚沉与稳定性涉及相关概念和规律;理解:溶胶电动现象的原因;双电层理论模型的发展;zeta电势与热力学电势的区别;胶体的相对稳定性及聚沉规律;理解聚电解质的唐南平衡。简单应用:利用溶胶的动力性质、光学性质、电学性质解释一些实际现象。综合应用:利用溶胶的稳定性和聚沉作用解决纳米材料制备中的单分散性问题;利用乳胶液、凝胶、大分子溶液的知识解决实际生产中的问题
第十五周
7.1 本章导学与知识体系构建
7.2 胶体和胶体的基本特性
7.3 溶胶的制备与净化
7.4 溶胶的动力性质
7.5 溶胶的光学性质
7.6 溶胶的电学性质
第十六周
7.7 双电层理论和zeta电势
7.8 溶胶的稳定性和聚沉
7.9 乳状液
7.10 凝胶
7.11 大分子溶液的平均摩尔质量
7.12 唐南平衡和聚电解质溶液的渗透压
7.13 提升与拓展版块
重点难点概念辨析
典型例题讲解
拓展与应用
展开全部
预备知识
参考资料
教材:
1. 傅献彩,侯文华编.《物理化学》下册(第六版),北京:高等教育出版社,2022年。
参考资料:
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。