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绪章绪论
物理化学课程简介
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●0.1绪论(上)
课程绪论
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●0.2绪论(下)
课程绪论(下)
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第一章热力学第一定律
掌握热力学第一定律并能运用于物理化学过程,热力学的研究方法及局限性。重点掌握内能、焓、可逆过程、最大体积功等一些重要概念的性质和应用,明确内能、热、功的区别与联系。能熟练掌握计算理想气体在等温、等容、等压、绝热的可逆和不可逆过程中△U、△H、Q、W计算。可逆过程和最大功是本章的重点与难点。
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●1.1热力学的研究对象
热力学的研究目的、研究内容、研究方法;热力学的局限性和学习方法。
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●1.2几个基本概念
热力学的一些基本概念,如体系、环境、状态、功、热、变化过程等。
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●1.3能量守恒——热力学第一定律
热力学第一定律和内能的概念。热力学第一定律的数学表达式和意义。功与热正负号的取号惯例。
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●1.4体积功
简单状态变化过程功的计算
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●1.5定容及定压下的热
定容热效应和定压热效应,焓的定义和物理意义
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●1.6理想气体的热力学能和焓
焦耳实验的过程和结论;理想气体热力学能和焓与温度的关系
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●1.7热容
热容和摩尔热容的定义和物理意义;定压和定容热容的定义和物理意义以及如何利用定压和定容热容计算焓变和热力学能;理想气体定压热容和定容热容之间的关系;热容和温度之间的关系。
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●1.8理想气体的绝热过程
绝热过程中Q=0,理想气体绝热可逆过程方程式的推倒过程及其应用,绝热可逆和不可逆过程功的计算;绝热过程在实际中的应用
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●1.9实际气体的节流膨胀
实际气体的节流膨胀过程-恒焓变化以及在实际工业中的应用;焦汤系数及影响焦汤系数的因素;等焓线的绘制和使用,转化温度和转化曲线的应用;
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●1.10化学反应的热效应
化学反应过程中热效应的定义和产生原因;等压热效应和等容热效应以及两者之间的关系;反应进度;标准态及标准摩尔焓变;热化学方程式的写法;盖斯定律
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●1.11生成焓及燃烧热
生成焓的定义及利用标准摩尔生成焓来计算标准摩尔反应焓变;燃烧焓的定义以及利用标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓变
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●1.12反应焓与温度的关系——基尔霍夫方程
反应焓变与温度之间的关系;利用该关系分段计算反应焓变
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第二章热力学第二定律
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。明确从卡诺热机得出克劳修斯原理和熵函数的逻辑性,从而理解克劳修斯不等式的重要性和熵函数的概念。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。明确每一热力学函数只是在各自特定的条件下才能作为过程进行的方向与限度的判据,熟练S与G的计算与应用。了解熵的统计意义和热力学第三定律。熵与熵增加原理是本章的重点与难点。
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●2.1自发过程的共同特征
自然界中的有哪些自发过程?分析自发过程中的功和热之间的关系,总结自发过程的共同特征
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●2.2热力学第二定律的经典表述
热力学第二定律的发展过程和经典描述
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●2.3卡诺循环与卡诺定理
热机的工作原理;卡诺循环及卡诺热机的效率,由卡诺循环得出的卡诺定理
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●2.4熵的概念
热温商的定义;由卡诺循环中热温商为0进而拓展到任意可逆过程,通过分析不可逆过程的热温商,推导出热力学第二定律的数学表达式-克劳修斯不等式,利用该不等式来判断可逆和不可逆过程,熵增大原理
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●2.5熵变的计算及其应用
定温过程中的熵变;定压和定容变温过程的熵变计算;相变过程中的熵变计算;如何利用熵判据来判断可逆和不可逆过程
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●2.6熵变的物理意义及规定熵的计算
通过宏观和微观状态数来阐述熵变的物理意义,熵和混乱度的关系;不可逆过程都是向混乱度增加的方向进行的,热力学第三定律和规定熵,如何利用规定熵来计算化学反应过程中的熵变
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●2.7亥姆赫兹函数与吉布斯函数
亥姆赫兹函数A和吉布斯函数G的引出、定义和物理意义;如何利用两个函数判断变化的方向
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●2.8热力学函数的一些重要关系式
热力学函数之间的关系,四大热力学基本公式和Maxwell关系式,如何利用这些关系式
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●2.9△G的计算
简单状态变化的定温过程中的G;相变化过程中的G;化学变化过程中的G;吉布斯-亥姆赫兹公式
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第三章化学势
掌握拉乌尔定律与亨利定律;掌握理想溶液、稀溶液与实际溶液三者的区别与关系。掌握活度、活度系数的概念与标准态的正确选用;了解稀溶液的依数性的物理意义及其应用。
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●3.1偏摩尔量
了解为什么引入偏摩尔量以及偏摩尔量的定义;偏摩尔量的宏观和微观解释;偏摩尔量的加和公式
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●3.2化学势
了解化学势的定义及各种偏微分形式;化学势的意义;化学势在相平衡和化学平衡中的应用
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●3.3气体物质的化学势
掌握纯组分理想气体和理想气体混合物化学势的表达式;在每一个化学势的表达式中,都涉及物质的标准态,为什么要引入标准态,什么是标准态,标准态所蕴含的意义是什么;实际气体的化学势——逸度的概念;实际气体的化学势表达式中所引入的标准态是假想存在的
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●3.4理想液体混合物中物质的化学势
掌握拉乌尔定律的文字叙述和数学表达式以及它的应用;理想液态混合物中各组分化学势的表达式
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●3.5理想稀溶液中物质的化学势
掌握亨利定律的文字叙述和数学表达式以及它的应用;理想稀溶液中溶剂的化学势和溶质化学势的表达式;在溶质化学势的表达式中,标准态所蕴含的意义是什么
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●3.6不挥发性溶质稀溶液的依数性
了解稀溶液依数性公式的形式以及推导过程;会利用依数性计算物质的摩尔质量;了解渗透压的应用
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●3.7非理想多组分系统中物质的化学势
处理非理想溶液,采用了路易斯提出的方法—保留理想液体混合物中组分化学势的表达式,对式中的浓度项进行修正,提出了逸度和活度的概念,它们是本章的难点,尤其是活度的计算。对活度计算中的蒸气压法和凝固点下降法应熟练掌握
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第四章化学平衡
掌握化学反应等温方程式的推导;方程式的意义。熟练平衡常数的计算;理解物质生成自由能与反应过程的G的意义,掌握有关计算;了解从吉布斯赫姆霍兹方程推导反应等压方程式思路及有关方程的计算,熟悉一些因素对反应平衡的影响。
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●4.1化学反应的方向和限度
为什么化学反应只能进行到一定的限度,不能进行到底?掌握化学反应的平衡常数和等温方程式的推导;掌握等温方程式的意义和作用
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●4.2反应的标准吉布斯函数变化
明确摩尔反应吉布斯自由能和标准摩尔反应吉布斯自由能的关系;标准生成吉布斯自由能和标准摩尔反应吉布斯自由能的求算关系;标准摩尔反应吉布斯自由能和平衡常数的求算
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●4.3平衡常数的各种表示法
掌握平衡常数的表示法及各常数间的关系
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●4.4平衡常数的实验测定
掌握平衡常数的实验测定方法
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●4.5温度对平衡常数的影响
平衡常数和温度之间的关系式,已知一个温度下的平衡常数求算另一温度下的平衡常数
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●4.6其他因素对化学平衡的影响
有气体参加的反应,压力对化学平衡的影响以及惰性气体对化学平衡的影响
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第五章多相平衡
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。了解绘制相图的常用方法。能应用相律来说明相图中区、线及点的意义,并能根据相图不说明体系在不同的过程中所发生相变化的情况。
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●5.1相律
几个概念:相律;相;自由度;条件自由度;物系(体系点);相点; 多相系统平衡的条件;掌握相律的公式及推导
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●5.2克劳修斯-克拉佩龙方程
任意两相平衡Clapeyron方程; 气—液平衡,气—固平衡,Clausius-Clapeyron方程
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●5.3水的相图
掌握相图中各区域、点、线上的平衡相状态,相数和自由度; 温度、压力、组成变化时相状态的变化
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●5.4完全互溶的双液系统
理想和非理想液态混合物的蒸汽压—组成图以及沸点—组成图,会利用杠杆规则计算各组分的量,掌握分馏原理
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●5.5部分互溶的双液系统
了解共轭溶液和临界温度的概念,会在相图上应用杠杆规则计算各组分的量
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●5.6完全不互溶的双液系统
了解完全不互溶双液系统相图的应用—水蒸气蒸馏的简单计算
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●5.7简单低共熔混合物的固-液系统
掌握水—盐系统线图和简单低共熔两组分固—液系统的相图,学会热分析法绘制相图,通过相图做任意组分的步冷曲线
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●5.8有化合物生成的固-液系统
掌握有稳定和不稳定化合物生成系统的相图;了解转熔温度的概念
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●5.9有固溶体生成的固-液系统
掌握固相完全互溶和部分互溶系统的相图,了解它的应用—区域熔炼
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●5.10三角坐标组成表示法
掌握三角形坐标的组成表示法以及三角形坐标组成的特点
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●5.11二盐一水系统
掌握两盐一水系统的相图以及它的应用—盐的提纯
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第六章电化学
教学内容
1.电解质溶液的电导及应用(包括离子迁移、导电机理)。
2.强电解质的活度与活度系数(包括德拜理论简介)。
3.可逆电池及其热力学关系。
4.电极电势、电池电动势及其应用。
5.电极极化及电解时的电极反应。
6*.金属的腐蚀与防护知识简介。
重点
1.电解质溶液电导的计算和应用。
2.可逆电池电动势(能斯特方程)的计算、应用,以及与热力学函数的关系。
3.电解反应的简单计算与判断。 -
●6.1离子的迁移
了解电解质溶液的导电机理、掌握法拉第定律及离子的迁移数概念。
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●6.2电解质溶液的电导
了解电导、电导率、摩尔电导率几个基本概念,掌握电导和电导率的测定方法,掌握电导率和摩尔电导率随浓度的变化规律。
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●6.3电导测定的应用示例
掌握电导测定的应用。
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●6.4强电解质的活度和活度系数
掌握强电解质的活度及活度系数的求算,
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●6.5强电解质溶液理论简介
初步了解强电解质溶液理论。
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●6.6可逆电池
可逆电池必备的条件、可逆电极的种类、电池电动势的测定、电池的表示式、电池表示式与电池反应的互译
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●6.7可逆电池热力学
可逆电池电动势与浓度的关系、电动势E及其温度系数与电池反应热力学量的关系、离子的热力学量
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●6.8电极电势
电池电动势产生的机理,各种不同情况下的电极电势的表示式
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●6.9由电极电势计算电池电动势
不同类型电池的电动势计算方法
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●6.10电极电势及电池电动势的应用
掌握电极电势和电池电动势的应用,包括如何判断反应趋势、化学反应的平衡常数的求解、求微溶盐活度积以及pH值的测定
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●6.11电极的极化
不可逆电极过程中的电极电势、电极极化的原因及过电势的测量
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●6.12电解时的电极反应
阴极反应和阳极反应,电解法原理
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●6.13金属的腐蚀与防护
金属腐蚀的原因及金属防护方法及原理
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第七章表面现象与分散系统
表面现象与分散系统
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●7.1表面吉布斯函数与表面张力
表面自由能与表面张力的基本概念
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●7.2纯液体的表面现象
用Laplace公式计算弯曲液面的附加压力,用Kelvin公式考察曲率对蒸气压的影响,用杨氏方程考察液体的润湿与铺展问题,了解毛细管现象。
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●7.3气体在固体表面上的吸附
气固吸附的一般常识,掌握气体在固体表面上吸附的各类吸附曲线的意义及应用,了解并掌握各类吸附等温式。
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●7.4溶液的表面吸附
溶液的表面吸附现象,掌握Gibbs吸附公式,
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●7.5表面活性剂及其作用
表面活性剂的性质及其作用
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●7.6分散系统的分类
分散系统的分类
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●7.7溶胶的光学及力学性质
溶胶的光学和力学性质
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●7.8溶胶的电性质
两个电动现象,理解溶胶带电的根本原因,掌握胶体的双电层结构
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●7.9溶胶的聚沉和絮凝
影响溶胶聚沉和絮凝的各种因素及原因
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●7.10溶胶的制备与净化
溶胶的常用制备方法与净化方法
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第八章化学动力学基本原理
介绍反应速率和速率方程、简单级数反应的动力学规律、反应级数的测定、温度对反应速率的影响、双分子反应的简单碰撞理论、基元反应的过滤态理论大意、单分子反应理论简介等。
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●8.1引言
反应机理等概念
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●8.2反应速率和速率方程
反应速率的表示方法,反应速率、反应级数、反应分子数
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●8.3简单级数反应的动力学规律
掌握简单级数(如一、二、三、零级反应)反应的动力学规律
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●8.4反应级数的测定
三种反应级数的测定方法
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●8.5温度对反应速率的影响
度对反应速率的影响,明确活化能的概念,掌握活化能的计算及应用
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●8.6双分子反应的简单碰撞理论
碰撞数的求算,有效碰撞分数的求算,速率常数的计算
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●8.7基元反应的过渡态理论大意
势能面和过渡态理论中的活化能,过渡态理论速率公式的建立,速率常数的热力学表达式
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●8.8单分子反应理论简介
本节讲授单分子反应理论简介的知识
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第九章复合反应动力学
了解典型复杂反应的动力学公式的建立与及时间浓度关系;了解稳定态法与平衡浓法处理速率方程的意义;了解链反应的特征与爆炸反应的机理;了解活化能的概念及其对反应速率的影响。一般了解快速反应和光化学反应;初步了解分子反应动态学有关知识;掌握均相催化反应基本原理。
难点:几种典型的复杂反应;化学反应机理的确定 -
●9.1典型复合反应动力学
复合反应的定义,介绍三种典型的复合反应对峙反应、平行反应和连串反应的动力学特征和速率常数的计算
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●9.2复合反应近似处理方法
介绍两种常用的近似处理方法稳态近似法和平衡浓度法
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●9.3链反应
介绍链反应的特征、反应过程和链反应的类型;支链反应和直链反应的区别;爆炸反应的特征和类型以及如何防止爆炸反应发生。
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●9.4反应机理的探索和确定示例
介绍确定一个反应反应历程的一般方法。如何使用速决步来简化反应,如何利用稳态近似法和平衡假设法
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●9.5催化反应
介绍催化反应
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●9.6光化学概要
光化学的定义和机理,量子效率的定义和计算;能量转换效率的计算;光化学反应的动力学过程以及影响因素;光化学反应的特点。