一、課程性質及其設置目的與要求

　　化學是研究物質性質與變化的科學。自然界的物質都是由大量的分子、原子等微觀粒子構成的，從微觀的角度來看，化學所研究的物質變化實際上就是分子、原子之間的相互作用、相互結合方式及運動方式的變化。這些分子、原子相互作用及相對運動均具有一定的能量，它們之間相互作用及運動方式的變化必然引起能量形式的轉化，因而物質的化學變化常常伴隨有熱、電、光、聲等物理現象。作為化學學科的一個分支，物理化學就是從化學與物理現象的聯系入手去研究化學變化的一般規律的學科。物理化學主要運用物理的理論及實驗方法來研究化學的一般理論問題，它的結論普遍適用于各個化學分支。物理化學課程的主要內容包括化學熱力學、化學動力學和結構化學三部分。它所擔負的主要任務是探討和解決下列幾個方面的問題：

　　1、化學變化的方向和限度問題

　　一個化學反應在指定的條件下能否朝著預定的方向進行？如果該反應能夠進行，那么它將能達到什么限度？外界條件如溫度、壓力、濃度等因素對反應有什么影響？如何控制外界條件使我們設計的反應途徑能夠朝著預定的方向進行？變化過程中能量如何轉化等等。這一類問題均屬于化學熱力學的范疇，它主要解決變化中的能量衡算及變化的方向性以及與平衡有關的一些問題。

　　2、化學反應的速率和機理問題

　　一個化學反應的速率究竟有多大？反應是經過什么樣的機理（或歷程）進行的？外界條件（如溫度、壓力、濃度、催化劑等）對反應速率有什么影響？怎樣才能有效地控制化學反應、抑制副反應的發生，使之按我們所需要的方向和以適當的速率進行等等。這一類問題屬于化學動力學范疇，主要討論和解決反應的速率和歷程問題。

　　3、物質的性質與其組成、結構之間的關系問題

　　物質的性質從本質上講是由物質的組成和內部結構所決定的。深入了解物質的組成結構，不僅可以理解化學變化的內因，而且可以預見到在適當外因的作用下，物質的結構將發生什么樣的變化。對于組成、結構與性能間關系及微觀粒子運動規律的研究則構成物理化學中物質結構和量子化學部分。本大綱不包括此部分內容。

　　物理化學作為一門邏輯推理性很強的基礎科程，要求自學者必須吃透教材并聯系實際進行認真的思考和推理，熟練掌握其基本概念、基本原理和基本方法，尤其要注意深入領會物理化學解決實際問題的科學方法如通過巧妙排除錯綜復雜的次要矛盾從而突出事物主要矛盾揭示事物本質的科學模型方法。要求通過本課程的學習掌握物理化學研究和解決實際問題的一般方法并為后續專業課程的學習打下堅實的基礎。

　　二、課程內容與考核目標

　　第一章  氣體的pVT關系

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　　1.1理想氣體狀態方程及微觀模型

　　理想氣體狀態方程  理想氣體模型  摩爾氣體常數

　　1.2理想氣體混合物

　　混合物組成表示  理想氣體狀態方程對理想氣體混合物的應用  道爾頓分壓定律與阿馬加分體積定律

　　1.3真實氣體的液化及臨界參數

　　飽和蒸氣壓  臨界點與臨界參數  真實氣體的P－Vm圖及氣體的液化

　　1.4 真實氣體狀態方程

　　真實氣體的PVm－P圖及波義爾溫度  范德華方程  維里方程及其它狀態方程

　　1.5對應狀態原理及普遍化壓縮因子圖

　　壓縮因子Z  普遍化壓縮因子圖  對應狀態原理與真實氣體PVT關系計算

　　（二）基本要求

　　熟練掌握理想氣體的模型、pVT關系、道爾頓分壓定律、阿馬加分體積定律

　　掌握實際氣體的液化及臨界參數、液體的飽和蒸氣壓的概念

　　掌握范德華方程、維里方程

　　掌握壓縮因子概念、對應狀態原理及應用普遍化壓縮因子圖計算真實氣體PVT關系

　　（三）重點

　　理想氣體狀態方程  道爾頓分壓定律  阿馬加分體積定律  壓縮因子 真實氣體的液化  飽和蒸氣壓

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　　分壓力與分體積概念的正確理解  對應狀態原理  臨界點與臨界參數

　　第二章  熱力學第一定律

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　　2.1熱力學基本概念

　　系統與環境 系統的分類 狀態與狀態函數  狀態函數法及其特點

　　過程與途徑  過程的類型  相與相變

　　2.2熱力學第一定律

　　功  .熱  .熱力學能及其內涵  熱力學第一定律

　　2.3 恒容熱、恒壓熱及焓

　　恒容熱、恒壓熱及焓  QV=△U、QP=△H兩關系式的適用條件及應用

　　2.4 熱容

　　熱容定義  氣體恒容變溫過程、氣體恒壓變溫過程、凝聚態物質變溫過程熱效應計算

　　2.5 焦爾實驗及其討論 理想氣體的熱力學能及焓

　　2.6 氣體可逆膨脹壓縮過程，理想氣體絕熱可逆過程方程式

　　2.7 可逆傳熱過程，理想氣體恒溫可逆過程

　　2.8相變化過程

　　2.9熱化學

　　1.化學計量數、反應進度和標準摩爾反應焓

　　2.標準摩爾生成焓及由其計算標準摩爾反應焓

　　3.標準摩爾燃燒焓及由其計算標準摩爾反應焓

　　4.基爾霍夫公式

　　5等溫反應QP與QV的關系

　　6.絕熱反應的更高溫度

　　2.10節流膨脹與焦爾－湯姆遜效應

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　　熟練掌握熱力學基本概念、熱力學第一定律

　　熟練掌握恒壓熱、恒容熱及焓的概念

　　熟練掌握熱容的概念以及恒容變溫、恒壓變溫過程的相關計算

　　了解焦耳實驗并熟練掌握其結論

　　熟練掌握理想氣體的可逆膨脹、壓縮、絕熱過程的有關計算

　　熟練掌握相變焓、化學反應焓與溫度的關系

　　熟練掌握化學計量數、反應進度和標準摩爾反應焓的概念

　　熟練掌握標準摩爾生成焓、標準摩爾燃燒焓以及由此計算標準摩爾反應焓

　　掌握燃燒和爆炸反應的更高溫度

　　掌握節流膨脹與焦-湯系數、了解焦-湯系數正負號的意義及熱力學分析

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　　熱力學基本概念  功，熱的計算  第一定律及其在各種過程中的應用  相變焓、化學反應焓的計算

　?。ㄋ模╇y點

　　狀態函數的概念、理想氣體絕熱可逆功的計算、反應焓與溫度的關系。

　　第三章  熱力學第二定律

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　　3.1卡諾循環 自發過程及其共同特征

　　3.2熱力學第二定律

　　3.3熵函數的引出：1.卡諾定理及其推論 2.克勞修斯不等式  3.熵增加原理及熵判據 4.熵的物理意義

　　3.4熵變的計算：1.環境熵變的計算 2.凝聚態物質變溫過程3.氣體恒容變溫、恒壓變溫過程熵變的計算4.理想氣體PVT變化過程熵變的計算 5.相變過程的熵變

　　3.5熱力學第三定律和化學變化過程熵變的計算

　　3.6亥姆霍茲自由能及其判據， 吉布斯自由能及其判據

　　3.7熱力學基本方程  3.8純物質兩相平衡及克拉貝龍方程

　　3.9吉布斯-亥姆霍茲方程和麥克斯韋關系式

　　（二）基本要求

　　掌握卡諾循環、自發過程的共同特征

　　熟練掌握熱力學第二定律的兩種表述

　　掌握卡諾定理、及其推論

　　牢固掌握熵的概念以及各類過程熵變的計算，掌握熵的物理意義

　　掌握熱力學第三定律和化學反應熵變的計算

　　熟練掌握亥姆霍茲函數判據和吉布斯函數判據及使用條件

　　熟練掌握熱力學基本方程及使用條件

　　熟練掌握克拉佩龍方程及克-克方程

　　掌握吉布斯-亥姆霍茲方程和麥克斯韋關系

　　掌握有關熱力學函數關系式的推導和證明

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　　1 自發過程的共同特征  熱力學第二定律的文字表述  熱力學第二定律與卡諾原理的聯系及如何自卡諾循環導出熵、熱力學第二定律的數學表達式和判據

　　2  熱力學第三定律及其應用 規定熵

　　3  理解S、A、G的定義及作為狀態函數的特性

　　4  主要熱力學公式的推導并注意其適用的條件  掌握系統（氣體、凝聚相系統）在P、V、T 變化，相變化及化學變化過程中ΔS、ΔS環、ΔA及ΔG的計算

　　5  掌握熵判據、亥姆霍茲函數判據和吉布斯函數判據及其適用的條件

　　6  掌握克拉佩龍方程及克勞修斯～克拉佩龍方程的推導、適用的條件，并會應用其進行計算。

　　（四）難點

　　1、理解一切自發過程的共性與卡諾原理的一致性，如何自卡諾循環定義出熵函數、導出克勞修斯不等式并由此獲得熱力學第二定律的數學表達式

　　2、掌握熵作為狀態函數的特性。系統在不同條件下的不可逆過程的ΔS的計算、ΔS環的計算

　　3、理解亥姆霍茲函數、吉布斯函數作為狀態函數的特性，掌握在不同條件下過程的ΔA、ΔG的計算

　　第四章   多組分系統熱力學

　　（一）基本內容

　　4.2 化學勢：1. 定義  2.多組分多相系統的熱力學公式

　　3.化學勢判據及其應用舉例

　　4.3 氣體組分的化學勢：

　　1 .純理想氣體化學勢2.理想氣體混合物中任一組分的化學勢  3.純真實氣體化學勢4.真實氣體混合物中任一組分的化學勢

　　4.4 拉烏爾定律和亨利定律及二者的對比

　　4.5 理想液態混合物：1.理想液態混合物及其混合性質

　　2.理想液態混合物中任一組分的化學勢

　　4.6 理想稀溶液中溶劑和溶質的化學勢

　　4.7 稀溶液的依數性

　　4.8 逸度、逸度因子及其計算

　　4.9 真實體系 活度及活度因子

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　　熟練掌握偏摩爾量的概念、掌握偏摩爾量和摩爾量的區別

　　熟練掌握化學勢的概念及其作判據的條件

　　熟練掌握純理想氣體、理想氣體混合物、實際氣體及其混合物中化學勢的表達式

　　熟練掌握拉烏爾定律和亨利定律，了解拉烏爾定律和亨利定律的微觀解釋

　　熟練掌握理想液態混合物的定義、微觀特征及混合性質

　　熟練掌握理想稀溶液溶劑、溶質化學勢的表達式及標準態規定，了解分配定律

　　熟練掌握稀溶液的四個依數性，掌握逸度與逸度因子的概念

　　了解路易斯-蘭德爾逸度規則，掌握活度與活度因子。

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　　1、偏摩爾量、化學勢的定義  應用化學勢判據判斷物質的遷移方向。

　　2、明確理想氣體及理想氣體混合物各組分的化學勢表達式及標準態的規定  實際氣體化學式表達式及逸度、逸度系數概念。

　　3、理解并掌握拉烏定律、亨利定律及其應用。

　　4、明確理想液態混合物的定義及各組分化學勢的表達式和其混合性質。

　　5、明確理想稀溶液定義及溶質、溶劑的化學勢表達式、標準狀態的規定。

　　6、弄清什么是稀溶液的依數性，掌握其計算和應用。

　　7、了解實際體系各組分化學勢的表達式及活度和活度系數。

　　（四）難點

　　1、對偏摩爾量及化學勢的定義式的理解。

　　2、多組分多相系統熱力學基本公式的確立。

　　3、逸度和逸度系數概念的理解。

　　4、理想稀溶液各組分化學勢表達式的確立及標準態的選擇。

　　5、實際溶液各組分化學勢表達式的確立及標準態的選擇。

　　第五章    化學平衡

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　　5.1化學反應的等溫方程：1.摩爾反應吉布斯函數變與親和勢2.平衡條件3.等溫方程式

　　5.2理想氣體反應的標準平衡常數

　　5.3標準平衡常數的測定

　　5.4溫度對平衡常數的影響

　　5.5其它因素對理想氣體化學平衡的影響

　　5.6真實氣體反應的化學平衡

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　　熟練掌握化學反應的等溫方程

　　熟練掌握標準平衡常數，熟練掌握平衡組成的計算，掌握其他平衡常數

　　熟練掌握溫度對標準平衡常數的影響（范特霍夫方程）

　　掌握壓力、惰性組分、反應物的摩爾比對轉化率的影響

　　了解同時反應平衡組成的計算

　　了解實際氣體化學反應平衡

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　　本章重點在于均相（理想氣體）系統與多相（含有純液體或純固體）系統反應等溫方程式的建立及應用，平衡常數的各種表示方法、求算及應用。掌握化學反應的范特霍夫方程及其應用，分析溫度、壓力及惰性組分對化學平衡的影響。

　?。ㄋ模╇y點

　　有凝聚態物質參加的化學反應、溫度對化學平衡的影響

　　第六章    相平衡

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　　6.1 相律

　　6.2  杠桿規則

　　6.3 單組分系統相圖

　　6.4 二組分理想及真實液態混合物體系的氣－液平衡相圖

　　6.5 二組分液態部分互溶及完全不互溶系統的氣液相圖

　　6.6 二組分固態完全不互溶系統液－固平衡相圖

　　6.7 二組分液態部分互溶及完全不互溶系統的氣液相圖

　　1. 部分互溶液體的相互溶解度 2. 共軛溶液的蒸氣壓

　　3. 部分互溶系統T－X圖 4. 完全不互溶系統T－X圖

　　6.8 二組分固態完全不互溶系統液－固平衡相圖

　　1. 相圖的分析  2. 熱分析法繪制合金體系相圖

　　3. 溶解度法繪制水鹽體系相圖

　　6.9 二組分固態完全互溶系統液－固平衡相圖

　　6.10 二組分固態部分互溶系統液－固平衡相圖

　　6.11 生成化合物的二組分凝聚系統相圖

　　1. 生成穩定化合物 2. 生成不穩定化合物

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　　掌握相律及其推導，熟練掌握杠桿規則

　　掌握單組分系統相圖特征

　　熟練掌握二組分系統氣液平衡相圖，了解精餾原理

　　熟練掌握二組分固態不互溶系統液固平衡相圖

　　熟練掌握二組分固態互溶系統液固平衡相圖

　　熟練掌握生成化合物的二組分凝聚系統相圖

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　　1、了解相律的推導過程及應用相律分析相平衡系統的變化規律。

　　2、弄清單組分相圖中點、線、面的意義及其應用。

　　3、了解如何由氣-液平衡數據繪制兩組分氣-液平衡相圖（溫度-組成圖及壓力-組成圖），如何用相律分析圖中相平衡系統的變化規律，了解精餾原理。

　　4、熟練掌握杠桿規則及其應用。

　　5、了解如何用熱分析法及溶解度法繪制兩組分系凝聚系相圖（以具有簡單低共熔點相圖為主），如何用相律分析圖中相平衡系統的變化規律，了解結晶提純原理。

　?。ㄋ模╇y點

　　1、組分數的確定及相律的推導。

　　2、如何自平面幾何圖形看到相平衡系統及其變化規律

　　3、用相律分析相圖，掌握杠桿規則及其應用。

　　4、二組分固態互溶系統液固平衡相圖，生成化合物的二組分凝聚系統相圖

　　第七章    電化學

　　（一）基本內容

　　7.1電解質溶液的導電機理及法拉第定律

　　7.2離子遷移數的定義及測定方法

　　7.3電導、電導率和摩爾電導率、電導的測定及應用

　　1. 電導、電導率的定義

　　2. 電導的測定

　　3. 摩爾電導率的定義及其與濃度的關系

　　4. 科爾勞施離子獨立運動定律和離子的摩爾電導率

　　5. 電導測定的應用：①。弱電解質電離平衡常數測定②。難溶鹽溶度積常數測定 ③。電導滴定

　　7.4電解質的平均離子活度因子和平均離子活度

　　1. 平均離子活度因子和平均離子活度

　　2. 離子強度

　　3. 強電解質離子互吸理論和德拜－休格爾極限公式

　　7.5 可逆電池及其電池電動勢的測定

　　1. 可逆電池及其條件

　　2. 韋斯頓標準電池

　　3. 電池電動勢的測定

　　7.6原電池熱力學

　　1.由電動勢計算反應的摩爾Gibbs函數變

　　2.由原電池電動勢的溫度系數計算電池反應的摩爾熵變

　　3.由電動勢及電動勢的溫度系數計算電池反應的摩爾焓變

　　4.計算原電池可逆放電時的反應熱

　　5.原電池的能斯脫方程

　　7.7 電極電勢和液體接界電勢1. 電極電勢  2. 液體接界電勢及其消除

　　7.8 可逆電極種類： 1. 第一類電極 2. 第二類電極 3. 氧化還原電極

　　7.9 原電池設計舉例

　　7.10 極化作用，電解時的電極反應

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　　熟練掌握法拉第定律、離子遷移數、電導、電導率和摩爾電導率

　　熟練掌握電解質溶液平均離子活度、離子強度、德拜-休克爾極限公式

　　熟練掌握可逆電池及其條件、電動勢的測定

　　熟練掌握原電池熱力學的相關計算

　　熟練掌握電極電勢、液接界電勢及其消除

　　熟練掌握電極的種類，熟練掌握原電池的設計

　　了解極化作用和電解時的電極反應。

　　（三）重點

　　1、了解電解質溶液的導電機理

　　2、明確電導、電導率、摩爾電導的定義及相互關系（換算公式），掌握電導測定的應用。

　　3、強電解質的活度及活度系數、平均離子活度系數與活度、離子強度，極限公式。

　　4、掌握原電池的電極反應、電池反應及電池圖式的書寫，原電池的設計。

　　5、掌握可逆電池、可逆電極的能斯特方程及電動勢與電極電位的計算。

　　6、掌握電動勢的測定方法及電動勢測定的應用。

　　（四）難點

　　1、強電解質的活度、活度系數與離子平衡活度。

　　2、可逆電池、可逆電極，原電池的設計，電動勢測定的應用。

　　3、極化作用、超電勢和電解時的電極反應。

　　第八章  界面現象

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　　8.1 界面張力

　　1. 液體的表面張力、表面功及表面Gibbs函數

　　2. 表面熱力學公式  3. 界面張力及其影響因素

　　8.2 彎曲液面的附加壓力及其后果

　　1. 拉普拉斯方程 2. 微小液滴的飽和蒸氣壓－開爾文公式

　　3. 亞穩狀態及新相的生成

　　8.3 固體表面：1. 物理吸附與化學吸附 2. 等溫吸附

　　3. 佛倫德利希吸附經驗式 4. Langmiur單分子層吸附理論

　　5. 吸附熱力學

　　8.4 液-固界面  1.潤濕現象 2. 接觸角與楊氏方程

　　8.5 溶液表面   1. 溶液表面的吸附現象

　　2. 表面過剩量與Gibbs吸附等溫公式

　　3. 表面活性物質及其在吸附層的定向排列

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　　熟練掌握表面張力、表面功及表面Gibbs函數，界面張力及其影響因素

　　熟練掌握彎曲液面的附加壓力及后果、毛細現象

　　熟練掌握固體表面的吸附作用和Langmiur單分子層吸附理論

　　熟練掌握液-固界面現象（楊氏方程、潤濕現象）

　　了解多分子層吸附理論

　　熟練掌握溶液表面現象與Gibbs吸附等溫公式

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　　1、弄清表面張力與表面吉布斯函數的定義及關系。

　　2、潤濕角、潤濕、鋪展及鋪展系數等概念和楊氏方程。

　　3、掌握彎曲液面的附加壓力、毛細現象、彎曲液面的蒸汽壓、微小晶粒的溶解度、亞穩狀態等特性及現象形成的原因，掌握拉普拉斯方程式及開爾文公式的推導及應用。

　　4、吸附現象形成的原因及影響吸附的因素，物理吸附與化學吸附的區別，吸附等溫式（弗羅因德利希及朗格繆爾吸附方程式）的推導和應用。

　　5、溶液表面吸附的原因，吉布斯吸附等溫式及應用。

　　6、表面活性物質及其在吸附層的定向排列

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　　界面張力  附加壓力、開爾文公式、朗謬爾吸附等溫式、溶液表面的吸附

　　亞穩狀態及新相的生成  潤濕現象

　　第九章   化學動力學

　　（一）基本內容

　　9.1 化學反應的速率及速率方程：

　　1. 速率定義 2. 基元反應與非基元反應 3. 質量作用定律

　　4. 化學反應速率方程的一般形式   5. 反應級數

　　6. 用氣體分壓表示的速率方程  7. 反應速率的實驗測定

　　9.2 具有簡單級數的反應：

　　1. 零級反應  2. 一級反應

　　3. 二級反應   4.  n級反應

　　9.3 反應速率方程的確定

　　9.4 溫度對反應速率的影響：

　　1. Vant Hoff 經驗規則

　　2. 阿倫尼烏斯方程  3. 基元反應的活化能及其物理意義

　　4. 活化能與反應熱的關系  5. 反應競爭

　　6. 溫度對反應速率影響的其它情況

　　9.5 復合反應速率的近似處理方法：

　　1. 選取控制步驟法 2. 平衡態近似法 3. 穩態近似法

　　4. 表觀活化能與各基元反應活化能的關系

　　9.6 典型復合反應

　　9.7 基元反應速率理論

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　　熟練掌握反應速率、基元反應、質量作用定律、反應分子數

　　熟練掌握各級反應速率方程的積分式及其特征

　　掌握速率方程的確定方法

　　熟練掌握溫度對反應速率的影響、阿倫尼烏斯方程、活化能及其意義

　　典型復合反應速率方程的微分及積分式，鏈反應的特征

　　復合反應速率的近似處理方法

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　　1、反應速率的定義及速率的測定方法。

　　2、反應速率常數、基元反應、反應分子數、反應級數等基本概念。

　　3、掌握一級、二級反應速率方程的微分及積分式及其特征，學會具體計算（求取反應時間、半衰期、反應轉化率、反應物濃度等）

　　4、掌握如何用微分法、積分法及半衰期法和實驗數據建立反應速率方程。

　　5、掌握鏈反應的特征和復合反應速率的近似處理方法

　　6、掌握阿累尼烏斯方程及其應用，活化能及其對反應速率的影響。

　?。ㄋ模╇y點

　　1、如何用平衡態近似法及穩定態近似確立復合反應的速率方程

　　2、理解什么是活化能及其對反應速率的影響。

　　3、對基元反應速率理論的理解。

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