物理化学

物理化学》课程教学大纲

一、课程性质和目标

《物理化学》属于材料类专业的专业基础必修课程，本课程作为化学学科的一个分支、是从化学现象与物理现象的联系去寻找化学变化规律的学科，用物理的理论和方法来研究化学的一般理论问题。主要内容包括：基础热力学、化学平衡、多组分相图、电化学及化学反应动力学等相关知识。通过本课程的学习，使学生能够得到一般科学方法的训练和逻辑思维的培养，使学生体会和怎样由实验结果出发进行归纳和演绎；能够领会并结合具体条件，应用所学理论解决实际问题的方法。

知识目标：

课程目标1：能够利用热力学的基本概念和原理判断过程的方向和限度。

课程目标2：能够利用热力学的基本原理解决化学平衡、相平衡及电化学问题。

课程目标3：能够利用化学反应动力学的基本概念和原理解决简单的化学反应速率问题。

能力目标：

课程目标4：具备与实验小组成员之间就不同实验方案进行有效沟通和表达的能力；将所学基础知识应用于工程实践中。

二、本课程所支撑的毕业要求

（1）本课程所能支撑的毕业要求如下：

（2）本课程内容与课程目标、毕业要求指标点的对应关系

三、教学内容及安排

（一）理论教学内容（72学时）

1.绪论（1学时）

(1)本章基本要求

通过介绍本课程主要教学内容，要求学生理解本课程的性质，对这门课的整体内容有初步的认识。懂得物理化学的学习研究方法；学会物理量的表示及运算；要求学生课前预习，课后独立完成作业。

(2)本章教学内容

• 《物理化学》课程大纲解读
• 物理化学的学习研究方法。

(3)本章的重点

重点：物理化学的学习研究方法。

2. 气体的PVT关系（3学时）

(1) 本章基本要求

要求学生理想气体状态方程、道尔顿定律和阿马加定律；理解实际气体范德华方程和临界性质；认识对应状态原理及普遍化压缩因子图。

(2) 本章教学内容

1)    理想气体性质（1学时）

2)    实际气体性质（1学时）

3)    对应状态及普遍化压缩因子图（1学时）

(3) 本章的重点和难点

重点：理想气体状态方程、道尔顿定律、阿马加定律、对应状态原理。

难点：对应状态原理。

3. 热力学第一定律（10学时）

(1) 本章基本要求

要求学生热、功、焓、热力学能、摩尔热容、可逆和不可逆过程、等温过程、等压过程、等容过程、绝热过程等概念；理解节流膨胀；过程热的计算、体积功的计算、过程的热力学能变和焓变的计算。

(2) 本章教学内容

1. 热力学第一定律：热力学基本概念、热力学第一定律（2学时）；
2. 恒容热容、恒压热容、过程热的计算、焦尔实验、理想气体的热力学能、焓（2学时）；
3. 气体可逆膨胀和压缩、理气绝热可逆过程、可逆和绝热体积功的计算（2学时）；
4. 相变化过程（2学时）；
5. 标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓、节流膨胀（2学时）。

(3) 本章的重点和难点

重点：热力学第一定律，恒压及恒容热容，相变过程功、热、热力学能、焓的计算，标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓计算。

难点：相变过程功、热、热力学能、焓的计算。

4. 热力学第二定律（12学时）

(1) 本章基本要求

要求学生卡诺定理和热力学第二定律；熵、亥姆霍兹函数和吉布斯函数的概念；克劳修斯不等式、熵判据、亥姆霍兹函数判据和吉布斯函数判据；熵变、亥姆霍兹函数变和吉布斯函数变的计算，热力学第三定律；理解和初步运用热力学基本方程和麦克斯韦关系式，克拉佩龙方程。

(2) 本章教学内容

1. 热力学第二定律（2学时）；
2. 熵、熵增加原理（2学时）；
3. 熵变计算（2学时）；
4. 热力学第三定律及化学反应熵变的计算（2学时）；
5. 亥姆霍兹函数和吉布斯函数、热力学基本方程（2学时）；
6. 克拉佩龙方程和麦克斯维关系式（2学时）。

(3) 本章的重点和难点

重点：卡诺循环及其定律，热力学第二定律，熵变计算，吉布斯函数热力学基本方程，克拉佩龙方程、热力学函数关系式的推导。

难点：卡诺循环及其定律，克拉佩龙方程，麦克斯维关系式。

5. 多组分系统热力学（10学时）

(1) 本章基本要求

要求学生偏摩尔量与化学势、理想液态混合物、理想溶液、逸度和活度、逸度因子和活度因子等概念，拉乌尔定律和亨利定律；理解吉布斯-杜亥姆方程、化学势的表达式、化学势判据；理想液态混合物的混合性质和稀溶液的依数性。

(2) 本章教学内容

1. 偏摩尔量（2学时）；
2. 化学势（2学时）；
3. 拉乌尔定律和亨利定律（2学时）；
4. 理想液态混合物和稀溶液（2学时）；
5. 逸度、活度及其系数（2学时）。

(3) 本章的重点和难点

重点：偏摩尔量，化学势，拉乌尔定律，理想液态混合物，逸度。

难点：偏摩尔量，化学势，逸度。

6. 化学平衡 (8学时)

(1) 本章基本要求

要求学生化学反应等温方程、标准平衡常数等概念。认识平衡常数的测定方法；理解温度对平衡常数的影响，压力（浓度）和惰性气体对化学反应平衡组成的影响规律；理想气体化学反应的标准摩尔反应吉布斯函数、标准平衡常数的相关计算。

(2) 本章教学内容

1. 化学反应等温方程（2学时）；
2. 平衡常数及其平衡组成计算（2学时）；
3. 温度对标准平衡常数的影响（2学时）；
4. 影响理想气体反应平衡的其它因素（2学时）。

(3) 本章的重点和难点

重点：化学反应等温方程，平衡常数及其平衡组成计算。

难点：平衡常数及其平衡组成计算。

7. 相平衡 (12学时)

(1) 本章基本要求

要求学生自由度数、组分数、相等概念；理解相律、杠杆规则，能够运用相律分析相图，运用杠杆规则进行计算；能够分析单组分系统相图，二组分系统气－液平衡相图，二组分系统液－固平衡相图。能够根据溶解度法或热分析法绘制二组分系统相图；认识三组分系统。

(2) 本章教学内容

1. 相律、杠杆规则、单组分系统相图（2学时）；
2. 二组分理想液态混合物气－液平衡相图（2学时）；
3. 二组分真实液态混合物气－液平衡相图（2学时）；
4. 二组分液态部分互溶系统和完全不互溶系统气液平衡相图（2学时）；
5. 二组分固态部分互溶凝聚系统相图和二组分固态不互溶系统相图（2学时）；
6. 生成化合物及二组分完全互溶凝聚系统相图（2学时）。

(3) 本章的重点和难点

重点：相律，杠杆规则，二组分相图。

难点：二组分相图。

8. 电化学 (8学时)

(1) 本章基本要求

要求学生离子迁移数，电导率和摩尔电导率，电解质离子平均活度系数的概念，理解离子独立运动定律和德拜-休克尔极限公式，认识电导测定的应用；可逆电池和不可逆电池、原电池的电动势、电极电势，液体接界电势等概念；理解原电池热力学和能斯特方程，电极电势和电池电动势的测定方法；理解电极的种类，能够根据化学反应设计原电池。

(2) 本章教学内容

1. 法拉第定律、离子迁移数、电导、电导率和摩尔电导率（2学时）；
2. 电解质的平均离子活度因子及德拜-休克尔极限公式（2学时）；
3. 可逆电池、原电池热力学（2学时）；
4. 电极电势和液体接界电势、电极的种类、原电池设计举例、分解电压、极化作用（2学时）。

(3) 本章的重点和难点

重点：法拉第定律，离子迁移数，离子独立运动定律，能斯特方程和电极电势，原电池设计。

难点：能斯特方程和电极电势，原电池设计。

9. 化学反应动力学 (8学时)

(1) 本章基本要求

要求学生化学反应速率、基元反应、反应分子数、复杂反应、反应速率方程和速率常数、反应级数、反应机理、活化能的概念；理解质量作用定理和温度对反应速率的影响—阿仑尼乌斯经验公式；反应速率方程的确定方法和简单级数反应的动力学计算；认识碰撞理论和过渡状态理论概念。

(2) 本章教学内容

1. 反应速率及速率方程（2学时）；
2. 动力学计算及速率方程的确定（2学时）；
3. 温度对反应速率的影响（2学时）；
4. 反应速率理论（2学时）。

(3) 本章的重点和难点

重点：速率方程微分和积分形式，动力学计算，阿伦尼乌斯经验公式，碰撞理论。

难点：速率方程微分和积分形式，动力学计算。

（二）实验教学内容（8学时）

四、达成课程目标的途径和措施

1.教学方法

本课程涉及到的教学方法有“讲授法”、“讨论法”、“直观演示法”等，具体根据教学内容和目标不同采取更合适的教学方法。

理论部分授课以“讲授法”为主，并与课堂学生讨论等互动方式配合使用。在授课中会穿插习题课的内容，讲解一些有代表性的习题，帮助学生所学知识。此外在每一章讲授结束后，均布置3-5道课后习题，作业面覆盖所讲内容的难点和重点，以便于学生巩固所讲内容及考试复习。对于作业中发现的问题会及时向学生讲解，并帮助改进同学的学习方法。

实验部分主要采用“讲授法”与“直观演示法”结合，通过在实验室对仪器设备的讲解以及实验步骤的示范性操作，让学生不仅可获得感性认识，也增强了实践动手能力。实验课程的开设是对理论课程的有益补充，可加深学生对所学理论知识的理解。

2.教学手段

本课程利用采用现代化的教学手段，采用“多媒体”结合“板书”的教学手段进行授课，“多媒体”可将抽象的内容生动化，“板书”可用于辅助表达，二者充分发挥优势，扬长避短。

3.课外阅读要求

推荐学生利用互联网资源、校园网资源（校园网数据库）、图书馆资源（期刊、专业文献）等多种手段获取信息，进行课外阅读。通过课外阅读，既能加深对教学内容的理解，又能拓展专业视野，紧跟行业发展前沿。

4.多环节训练

（1）实验

（2）期中考试

（3）期末考试

五、课程综合记分方法

课程考核由实验、期中考试和期末考试三部分组成，内容须覆盖全部课程目标和毕业要求指标点。各考核环节及所占比重见下表：

（注：无故旷勤1/3者，不允许参加期末考试。）

各个环节的评分标准如下：

1.实验

实验成绩根据实验报告成绩以及实验课上的操作表现及实验预习情况综合进行评定。每次实验按百分制评分，总评后折算成30分。

实验课程评价标准

2.期中考试

期中考试成绩是通过闭卷考试的卷面成绩给出，考核内容覆盖课程所讲的基础热力学、化学平衡等知识点。按期中考试的标准答案和评分标准百分制评分，总评后折算成35分。

为了确保考核试卷的信度和效度，必须针对教学目标、把握能力层次，进行试卷蓝图设计。

试卷蓝图设计（待细化）

3.期末考试

期末考试成绩是通过闭卷考试的卷面成绩给出，考核内容覆盖课程所讲的化学平衡、多组分相图、电化学及化学反应动力学等知识点。按期末考试的标准答案和评分标准百分制评分，总评后折算成35分。

为了确保考核试卷的信度和效度，必须针对教学目标、把握能力层次，进行试卷蓝图设计。

试卷蓝图设计

六、评估方法

每学期课程结束后进行课程评估。本课程采用基于课程目标（即预期学习成果）的评估方法，包括：1）根据课程目标设计并实施相应的学习任务和学习活动；2）收集学习活动中各种学习成果的评估资料；3）分析和评估实际的学习成果，做出正确的判断。4）写出反思和持续改进报告（包括评估过程、评估结果、教学反思和持续改进）。

课程目标1 的评估设计

课程目标2 的评估设计

课程目标3 的评估设计

课程目标4 的评估设计

七、课程目标达成评价与持续改进机制

1.课程评价

课程评价周期定为每2年评价一次，评价小组由教学指导委员会和专业负责人组成。评价小组依据毕业要求达成度目标值设置课程达成目标值，采用课程总评成绩分析法进行评价。依据课程评价的结果，寻找问题，持续改进课程教学质量。依据毕业要求达成度评价结果，持续改进课程体系。

2.持续改进机制

（1）建立持续改进制度

①成立本课程持续改进组。

②由课程持续改进组组长负责组织执行并监督持续改进过程。

③制定持续改进措施。

（2）成立本课程持续改进组

组长：李更辰

组员：刁建志、孙秀果、杜永刚、任士通

（3）本课程持续改进措施

根据各个考核环节的达成评价结果，寻找和分析学生的能力短板，进行课程持续改进，包括课程教学内容的改进、教学方法和手段的改进、考核方法的改进等。

制表：杜永刚   审核：李更辰   批准：           发布日期： 2018年