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教學(xué)大綱_冶金物理化學(xué)

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第一篇:教學(xué)大綱_冶金物理化學(xué)

《冶金物理化學(xué)》教學(xué)大綱

一、課程概要 課程編號(hào):020401

開課院系:冶金與生態(tài)工程學(xué)院

課程類別:必修課

適用專業(yè):冶金工程

課內(nèi)總學(xué)時(shí):88(課內(nèi)64,實(shí)驗(yàn)24)

課程基礎(chǔ):物理化學(xué),冶金傳輸原理

根據(jù)我校的人才培養(yǎng)目標(biāo),建設(shè)特色突出、國(guó)內(nèi)一流、國(guó)際知名的研究型大學(xué),對(duì)國(guó)家與地方經(jīng)濟(jì),特別是鋼鐵行業(yè),培育創(chuàng)新、進(jìn)取、團(tuán)結(jié)、實(shí)踐能力強(qiáng)的一代新人。本課程采用多種教學(xué)手段和方法,精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容,對(duì)于來(lái)自全國(guó)各地的優(yōu)質(zhì)學(xué)生來(lái)源,培養(yǎng)學(xué)生掌握運(yùn)用冶金物化基本理論去解決實(shí)際問(wèn)題的方法和能力,了解該學(xué)科的思維方法,培養(yǎng)冶金工程專業(yè)的本科生對(duì)新工藝、新流程設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐探索能力、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

本課程的目標(biāo)是通過(guò)學(xué)習(xí)冶金物理化學(xué)的基本理論,為后續(xù)的其他專業(yè)課程學(xué)習(xí)打好扎實(shí)的理論基礎(chǔ);培養(yǎng)運(yùn)用冶金的基礎(chǔ)理論分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

為了達(dá)到本課程的預(yù)期目的,在課程內(nèi)容的設(shè)置上,注意傳統(tǒng)內(nèi)容與現(xiàn)代內(nèi)容的結(jié)合;課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的呼應(yīng),主講老師的科研成果對(duì)教學(xué)的促進(jìn),將本課程辦成具有研究性和前沿性的時(shí)代特征的國(guó)際一流新的教學(xué)平臺(tái)。

二、教學(xué)目的

1.本課程是冶金工程專業(yè)本課生必修課程,是一門重點(diǎn)介紹冶金物理化學(xué)基本概念、基本原理以及在冶金過(guò)程中應(yīng)用的專業(yè)基礎(chǔ)課。2.通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握冶金熱力學(xué)、冶金動(dòng)力學(xué)的基本原理。學(xué)會(huì)運(yùn)用這些原理分析和解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的新問(wèn)題;不斷地改造舊工藝,創(chuàng)造新工藝,降低生產(chǎn)消耗,提高生產(chǎn)率;不斷地向相關(guān)學(xué)科滲透,擴(kuò)大冶金物理化學(xué)的研究領(lǐng)域。

3.通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握冶金物理化學(xué)基本的實(shí)驗(yàn)技能,對(duì)冶金中的問(wèn)題,利用冶金物理化學(xué)基礎(chǔ)和其他專業(yè)知識(shí)綜合的研究方法。

三、基本要求

1.課程重點(diǎn)

熱力學(xué)基本定理在冶金中應(yīng)用及標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能的計(jì)算方法;Elingham圖的應(yīng)用;溶液(包括鐵液與渣液的活度與活度系數(shù)、Wagner模型、分子理論與離子理論模型、標(biāo)準(zhǔn)溶解自由能等);擴(kuò)散與傳質(zhì)的基本理論;三個(gè)典型的冶金動(dòng)力學(xué)模型(氣固相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、氣液相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、液液相反應(yīng)動(dòng)力學(xué))。

2.課程難點(diǎn)

活度的概念及活度標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇;不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)活度及活度系數(shù)之間關(guān)系;相圖的基本規(guī)則(鄰接、相界限構(gòu)筑、二次體系副分、切線、阿爾克馬德、零變點(diǎn))。含有一個(gè)不穩(wěn)定二元化合物的三元系相圖的冷卻過(guò)程分析;氣泡在均相與非均相形核、氣泡長(zhǎng)大與上升過(guò)程動(dòng)力學(xué)機(jī)理;液液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的雙膜理論的應(yīng)用;不同控速條件的氣固反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的未反應(yīng)核模型。

3.解決辦法

1)充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)教師資源,讓國(guó)內(nèi)外著名學(xué)者周國(guó)治院士給全體學(xué)生開第一課-緒論,除全面介紹冶金物理化學(xué)的發(fā)展及如何在冶金中的應(yīng)用外,重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生如何學(xué)習(xí)冶金物理化學(xué),學(xué)會(huì)解決冶金物理化學(xué)中難點(diǎn)問(wèn)題的方法。2)教師通過(guò)舉例、通俗化、強(qiáng)調(diào)、比較等手段使學(xué)生真正掌握教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。教師在講解重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容的過(guò)程中,要放慢速度,舉一反三。3)每章教學(xué)內(nèi)容完成之后,助課老師對(duì)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié),講解習(xí)題中的問(wèn)題,針對(duì)不同章節(jié)的內(nèi)容,講有代表性的例題。在這些過(guò)程中,也把重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容再一次滲透進(jìn)去,又一次達(dá)到了舉一反三的作用;4)針對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容,每次課后留一至兩道思考題,用“探究性”的學(xué)習(xí)方式,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,給學(xué)生指定不同的參考書中的相關(guān)內(nèi)容,要求學(xué)生課外閱讀,學(xué)生嘗試自己解決這些知識(shí)點(diǎn)。如對(duì)于“活度的概念及活度標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇”問(wèn)題,要求學(xué)生閱讀魏壽昆院士編著的“冶金過(guò)程熱力學(xué)”的有關(guān)章節(jié),對(duì)于“液液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的雙膜理論的應(yīng)用”,要求學(xué)生閱讀韓其勇教授編寫的“冶金過(guò)程動(dòng)力學(xué)”的相關(guān)章節(jié)等。針對(duì)這些問(wèn)題,也作為作業(yè),要求學(xué)生寫出評(píng)論。

通過(guò)教學(xué)中采取了以上方法,對(duì)解決教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn),收到了很好的效果。4.能力培養(yǎng)要求

重點(diǎn)要求學(xué)生牢固地掌握冶金物理化學(xué)的基本概念和基本原理,獨(dú)立完成大量習(xí)題,能夠正確熟練地計(jì)算冶金體系中化學(xué)反應(yīng)的吉布斯白由能變化,判斷化學(xué)反應(yīng)的方向和限度,分析化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理,獨(dú)立完成要求的四個(gè)實(shí)驗(yàn)。以課堂講授為主,輔以習(xí)題課、課堂討論及答疑,提高作業(yè)數(shù)量及批改質(zhì)量,對(duì)重點(diǎn)學(xué)生加強(qiáng)答疑,在條件成熟時(shí)實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)。

四、教學(xué)內(nèi)容

模塊一 理論課教學(xué)(64學(xué)時(shí))

緒論(2學(xué)時(shí))

現(xiàn)代冶金過(guò)程與冶金物理化學(xué);

冶金熱力學(xué)與冶金動(dòng)力學(xué)的最新發(fā)展;

如何學(xué)習(xí)冶金物理化學(xué)?

(一)冶金熱力學(xué)部分(32學(xué)時(shí))

1. 熱力學(xué)基本定理及在冶金中的應(yīng)用(4學(xué)時(shí))1.1 幾個(gè)基本公式

1)體系中組元i的自由能的描述;理想氣體體系中組元i的自由能;液相體系中組元i的自由能;固相體系中組元i的自由能。2)等溫方程式的導(dǎo)出

由單個(gè)組元I的自由能推導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)的自由能變化;討論自由能變化的三種形式;重點(diǎn)討論的形式,得出

;自由能變化與標(biāo)準(zhǔn)自由能便哈的關(guān)系與聯(lián)系,二者在熱力學(xué)中分別承擔(dān)的角色。3)等壓方程式與二項(xiàng)式

微分式;由微分式導(dǎo)出積分式;討論其意義。第1、2學(xué)時(shí)

作業(yè)1-1,1-5 1.2 冶金熱力學(xué)中標(biāo)準(zhǔn)自由能的計(jì)算

1)用積分法計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化;(注:講不定積分法,學(xué)生閱讀定積分法);例題:教科書 p22 例1-6

2)由積分法得到的化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能求化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)自由能與溫度的二項(xiàng)式; 3)由標(biāo)準(zhǔn)生成自由能和標(biāo)準(zhǔn)溶解自由能求化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能(二項(xiàng)式); 4)由電化學(xué)反應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)求化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化; 5)由自由能函數(shù)求化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化。第3、4學(xué)時(shí)

作業(yè)1-6 1-7 1-8

2.熱力學(xué)參數(shù)狀態(tài)圖(10學(xué)時(shí))2.1 Ellingham圖

思路:

氧勢(shì)圖的形成原理---氧勢(shì)圖的熱力學(xué)特征---氧勢(shì)圖的應(yīng)用 具體內(nèi)容

1)氧勢(shì)圖的形成原理;

2)氧勢(shì)圖的熱力學(xué)特征;(特殊的線;直線斜率;直線位置)3)氧勢(shì)圖的應(yīng)用 第5、6學(xué)時(shí)

作業(yè)1-4,1-9,1-10,1-11,1-12

課外閱讀:氧氣標(biāo)尺;Jeffes圖;溶解在鐵溶液中的元素與氧氣反應(yīng)的氧勢(shì)圖

2.2相圖分析方法及基本規(guī)則

具體內(nèi)容 1)相圖基本定律:相律、連續(xù)原理、相應(yīng)原理 2)三元系相圖的構(gòu)成:構(gòu)成原理、濃度三角形 3)三元系濃度三角形性質(zhì):杠桿規(guī)則與重心規(guī)則

第7、8學(xué)時(shí)

作業(yè): 3-1

4)三元系濃度三角形性質(zhì):垂線、平行線、等含線、定比例、直線

5)簡(jiǎn)單共晶型三元系:圖的構(gòu)成、平面投影圖、結(jié)晶過(guò)程(冷卻組織及量-杠桿原理應(yīng)用)、等溫線與截面。第9、10學(xué)時(shí)

作業(yè): 3-2

課外閱讀:相圖的基本規(guī)則

6)具有一個(gè)穩(wěn)定二元化合物的三元系

7)具有一個(gè)不穩(wěn)定二元系的三元系:圖的特點(diǎn)、分析相圖中一個(gè)特殊的點(diǎn)M1的冷卻過(guò)程 第11、12學(xué)時(shí)

作業(yè):分析M2、M3點(diǎn)的冷卻過(guò)程

2.3相圖的應(yīng)用

1)高爐渣系CaO-SiO2-Al2O3 分析

2)轉(zhuǎn)爐渣系CaO-SiO2-FeO2 分析 第13、14學(xué)時(shí)

作業(yè)3-4

3.冶金溶液(10學(xué)時(shí))3.1 鐵溶液

3.1.1兩個(gè)基本定律

具體內(nèi)容 拉烏爾定律;亨利定律;兩個(gè)定律的聯(lián)系及區(qū)別分析。

3.1.2不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)活度及活度系數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換 具體內(nèi)容

三個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的活度的定義;三個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的活度之間的關(guān)系(3個(gè)關(guān)系式);三個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的活度系數(shù)之間的關(guān)系(11個(gè)關(guān)系式)第15、16學(xué)時(shí)

作業(yè)2-1 2-2 ;思考 2-1 2-2 2-5 3.1.3標(biāo)準(zhǔn)溶解自由能

具體內(nèi)容

溶解前為純物質(zhì)M,溶解在溶液中分別為三個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)溶解自由能;例題 2-2 3.1.4多元系鐵溶液??活度相互作用系數(shù) 具體內(nèi)容

瓦格納模型(一價(jià)、二階作用系數(shù));相互作用系數(shù)的關(guān)系();

例題2-3,2-4 第17、18學(xué)時(shí)

作業(yè)2-4 2-5 2-7 2-9; 思考2-6 3.2 二元正規(guī)溶液

具體內(nèi)容

混合自由能與過(guò)剩自由能;正規(guī)溶液的定義;正規(guī)溶液的混合函數(shù)與過(guò)剩函數(shù);

正規(guī)溶液的性質(zhì)

例題2-6 第19、20學(xué)時(shí)

作業(yè)2-11 2-12; 思考2-8

3.3 冶金爐渣 3.3.1爐渣的性質(zhì)

堿度(堿度,光學(xué)堿度,過(guò)剩堿);氧化還原性

3.3.2分子理論

理論模型;例題 2-8

第21、22學(xué)時(shí)

作業(yè)2-13 2-14 2-15

3.3.3捷姆金完全離子理論

理論模型;例題2-9 3.3.4爐渣的硫容量

硫化物容量;硫酸鹽容量;硫容量與堿度

第23、24學(xué)時(shí)

作業(yè)2-16 2-17 2-19

閱讀 磷酸鹽容量

4.冶金熱力學(xué)應(yīng)用(8 學(xué)時(shí))4.1 冶金反應(yīng)過(guò)程最高反應(yīng)溫度及煉鋼中元素發(fā)熱能力的計(jì)算

1.冶金反應(yīng)過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)焓的計(jì)算 2.最高反應(yīng)溫度的計(jì)算 3.煉鋼中元素發(fā)熱能力的計(jì)算

第25、26學(xué)時(shí)

4.2固體氧化物直接還原

直接還原熱力學(xué)分析;直接還原機(jī)理;直接還原%CO-T平衡圖。第27、28學(xué)時(shí)

閱讀:固體氧化物的間接還原

4.3選擇性還原-----從紅土礦中提取鈷和鎳 選擇性還原過(guò)程熱力學(xué);分析討論。

4.4 選擇性氧化-----奧氏體不銹鋼的去碳保鉻

1)鉻的氧化物;含鉻鐵水的吹煉;

第29、30學(xué)時(shí)

閱讀: 爐渣脫硫、脫磷的熱力學(xué)分析(P127-134)

2)奧氏體不銹鋼冶煉發(fā)展的三個(gè)階段;奧氏體不銹鋼的去碳保鉻;理論計(jì)算;分析討論。

第31、32學(xué)時(shí)

作業(yè)4-3 4-4 4-5

閱讀:霧化提礬(P122-123)

(二)冶金動(dòng)力學(xué)部分(30學(xué)時(shí))5.冶金反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)(8學(xué)時(shí))

5.1 化學(xué)反應(yīng)速率及反應(yīng)級(jí)數(shù)

1.化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度; 2.化學(xué)反應(yīng)速率;

3.化學(xué)反應(yīng)速率方程(n級(jí)不可逆反應(yīng)); 4.1級(jí)可逆反應(yīng)方程。

5.2 反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系

1.阿累尼烏斯公式與活化能; 2.活化能與熱力學(xué)函數(shù)關(guān)系式。

第1、2學(xué)時(shí)

作業(yè)5-1,5-2;思考題:5-1,5-

2閱讀:串連反應(yīng)

5.3 擴(kuò)散與傳質(zhì)

費(fèi)克第一定律;費(fèi)克第二定律;費(fèi)克二定律的特解(擴(kuò)散偶;幾何面源)第3、4學(xué)時(shí) 閱讀:有效碰撞理論及過(guò)渡態(tài)理論

5.4 相際傳質(zhì)

邊界層的概念;邊界層理論;傳質(zhì)系數(shù) 第5、6學(xué)時(shí)

作業(yè)6-1

5.5 多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基本模型

雙膜理論;溶質(zhì)滲透理論;表面更新理論;舉例6-6

第7、8學(xué)時(shí)

作業(yè)6-3,6-7;思考題:6-5 6.多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)(22學(xué)時(shí))6.1 氣一固反應(yīng)(8學(xué)時(shí))

6.1.1氣-固反應(yīng)特點(diǎn)與反應(yīng)機(jī)理

氣固反應(yīng)特點(diǎn)及處理方法; 6.1.2未反應(yīng)核模型 1)外擴(kuò)散為限制環(huán)節(jié)時(shí)反應(yīng)模型 第9、10學(xué)時(shí)

2)內(nèi)擴(kuò)散為限制環(huán)節(jié)時(shí)反應(yīng)模型 3)界面化學(xué)反應(yīng)為限制環(huán)節(jié)時(shí)反應(yīng)模型 第11、12學(xué)時(shí)

4)內(nèi)擴(kuò)散和界面化學(xué)反應(yīng)混合控速時(shí)反應(yīng)模型 5)一般情況 第13、14學(xué)時(shí)

作業(yè)7-1,7-2;思考題7-1

6.1.3未反應(yīng)核模型應(yīng)用 未反應(yīng)核模型特殊條件下:外擴(kuò)散、內(nèi)擴(kuò)散或界面化學(xué)反應(yīng)控速應(yīng)用 及動(dòng)力學(xué)參數(shù)獲取,舉例 第15、16學(xué)時(shí)

作業(yè)7-3,7-4 ;思考題:7-2,7-3 6.2 氣一液反應(yīng)(8學(xué)時(shí))

6.2.1氣泡形成機(jī)理與動(dòng)力學(xué)過(guò)程 6.2.2均相中氣泡的生成機(jī)理

均相中氣泡的生成機(jī)理;例:碳-氧反應(yīng);非均相氣泡生成機(jī)理;活性氣隙的最大半徑;氣泡長(zhǎng)大與上升動(dòng)力學(xué)機(jī)理。第17、18學(xué)時(shí)

作業(yè)7-5

6.2.3氣泡在液相中的行為

1.氣泡在液相中的運(yùn)動(dòng); 2.氣泡在上浮過(guò)程中長(zhǎng)大。

6.2.2鋼液中碳-氧反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 1)碳氧反應(yīng)機(jī)理 2)碳氧反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型

第19、20學(xué)時(shí)

作業(yè)7-6

3)碳氧反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型舉例 6.2.4氣泡冶金過(guò)程動(dòng)力學(xué)

1)吹氬冶煉超低碳不銹鋼碳氧反應(yīng)機(jī)理

2)吹氬冶煉超低碳不銹鋼碳氧反應(yīng)模型(1)第21、22學(xué)時(shí)

作業(yè)7-7; 思考題7-4 3)吹氬冶煉超低碳不銹鋼碳氧反應(yīng)模型(2)4)吹氬脫氫過(guò)程動(dòng)力學(xué) 第23、24學(xué)時(shí)

作業(yè)7-8 ;思考題7-5 6.3 液一液反應(yīng)(4學(xué)時(shí))

6.3.1液-液相反應(yīng)特點(diǎn)與動(dòng)力學(xué)方程

1.液-液反應(yīng)特點(diǎn) 2.液-液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理 3.液-液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程

第25、26學(xué)時(shí)

作業(yè)7-9

6.3.2液-液反應(yīng)應(yīng)用實(shí)例

例:錳氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 第27、28學(xué)時(shí)

作業(yè)7-10 ;思考題7-6,7-7 6.4 液-固反應(yīng)(2學(xué)時(shí))

固-液相反應(yīng)特點(diǎn);固-液相反應(yīng)機(jī)理;實(shí)例介紹:爐渣-耐火材料反應(yīng)實(shí)例 第29、30學(xué)時(shí)

作業(yè)7-11; 思考題:7-8

模塊二 冶金物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)(24學(xué)時(shí))

(一)課程設(shè)計(jì)的思想、效果以及課程目標(biāo) 基于冶金物理化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo),即培養(yǎng)基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí),綜合素質(zhì)高,實(shí)踐能力強(qiáng),具有創(chuàng)新精神,適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的高水平研究型創(chuàng)新人才,不僅需要傳授給學(xué)生冶金物理化學(xué)的理論知識(shí),更要培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和科技創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為冶金物理化學(xué)教學(xué)的重要組成部分,是培養(yǎng)學(xué)生理論結(jié)合實(shí)際、動(dòng)手能力、創(chuàng)造力、想象和思維能力的有效手段,對(duì)于工程技術(shù)與研究型人才的培養(yǎng)尤為重要。根據(jù)冶金物理化學(xué)教學(xué)大綱,按照學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo),密切結(jié)合冶金物理化學(xué)的特點(diǎn),切實(shí)把握理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和科技創(chuàng)新環(huán)節(jié),注重相互之間的聯(lián)系與結(jié)合,科學(xué)地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。課程的設(shè)計(jì)思想

(1)注重實(shí)踐,倡導(dǎo)創(chuàng)新,將學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)放在首位;

在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上,我們將傳統(tǒng)的印證性實(shí)驗(yàn)改為探索性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),用以培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力及創(chuàng)新能力。教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)體現(xiàn)在本科生綜合能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)與提高方面。既要符合培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展對(duì)創(chuàng)新型人才、工程型人才的需要,同時(shí)又要注重層次化,即基礎(chǔ)層次、綜合層次、創(chuàng)新層次。在基礎(chǔ)層次培養(yǎng)的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)綜合層次和創(chuàng)新層次的能力培養(yǎng)的教學(xué)體系。將科研成果、科研思路、新型實(shí)驗(yàn)裝備和新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法引入到課程教學(xué)內(nèi)容中,拓寬課程內(nèi)容和方法,讓學(xué)生更多地了解冶金學(xué)科的發(fā)展,增強(qiáng)科技創(chuàng)新意識(shí),進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際、科研創(chuàng)新能力。將實(shí)踐教學(xué)與創(chuàng)新教育結(jié)合,把實(shí)踐教學(xué)作為創(chuàng)新精神與工程能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié),達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的目的。

(2)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課堂教學(xué)緊密結(jié)合、互相補(bǔ)充、相互加強(qiáng)。

由于課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)度一致,使得實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與課堂教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)相互呼應(yīng)。學(xué)生帶著問(wèn)題做實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)中去尋找這些問(wèn)題的答案,有利于鞏固學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握,達(dá)到了強(qiáng)化課堂教學(xué)效果的目的。實(shí)驗(yàn)課程效果

多年來(lái),學(xué)院“211” 工程建設(shè)實(shí)驗(yàn)室投入資金2000萬(wàn)元,建成了符合當(dāng)前世界冶金科技發(fā)展趨勢(shì)的“現(xiàn)代冶金技術(shù)實(shí)驗(yàn)室”、“高溫物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室”兩個(gè)特色、優(yōu)勢(shì)明顯的高水平實(shí)驗(yàn)室,形成了從事冶金技術(shù)和現(xiàn)代冶金學(xué)科領(lǐng)域基礎(chǔ)研究、進(jìn)行冶金工藝改造和研究開發(fā)冶金新工藝等方面科學(xué)研究和教學(xué)基地。為冶金學(xué)科的全面發(fā)展并在整體上接近國(guó)際同類學(xué)科先進(jìn)水平奠定了很好的基礎(chǔ)。目前已建立了軟、硬件條件良好的完善實(shí)踐教學(xué)體系。另外,實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與課堂講授內(nèi)容相互配合,極大地促進(jìn)了學(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的掌握,使理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)結(jié)合的更加緊密,相輔相成,大大促進(jìn)了學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),全面提高了課程的教學(xué)效果。課程目標(biāo)

通過(guò)冶金物理化學(xué)實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的學(xué)習(xí)與鍛煉,為后續(xù)的其他專業(yè)課程學(xué)習(xí)打好扎實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ);提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力與理論聯(lián)系實(shí)際的能力,分析解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力,達(dá)到培養(yǎng)高水平研究型人才、工程型人才的目標(biāo)。

(二)課程內(nèi)容 冶金物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)共計(jì)24學(xué)時(shí),由三個(gè)“子模塊”組成:

子模塊一:學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室完成四個(gè)綜合實(shí)驗(yàn),每個(gè)實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí),共計(jì)16學(xué)時(shí)。這部分進(jìn)行的教學(xué)改革是:為了充分發(fā)揮部分同學(xué)的潛能,在每個(gè)實(shí)驗(yàn)后均有相應(yīng)的拓展實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練內(nèi)容,以供優(yōu)秀的學(xué)生在業(yè)余時(shí)間選擇練習(xí)。

子模塊二:利用網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際優(yōu)秀物理化學(xué)軟件FactSage,設(shè)計(jì)了四個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),每個(gè)實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí),共計(jì)8學(xué)時(shí)。

子模塊三:進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際、科研創(chuàng)新能力,將科研成果、科研思路、新型實(shí)驗(yàn)裝備和新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法引入到課程教學(xué)內(nèi)容中,拓寬課程內(nèi)容和方法,達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的目的,設(shè)計(jì)了四個(gè)選作實(shí)驗(yàn),每個(gè)實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí),共計(jì)16學(xué)時(shí)。

子模塊一內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)

一、銅液定氧實(shí)驗(yàn)

【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】綜合性實(shí)驗(yàn);學(xué)時(shí):4

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí),使學(xué)生能夠理解固體電解質(zhì)定氧電池的工作原理,掌握運(yùn)用冶金熱力學(xué)分析計(jì)算結(jié)果和銅液定氧的方法,定氧數(shù)據(jù)的處理計(jì)算;了解定氧探頭的制作;了解高溫爐的結(jié)構(gòu)、電熱體、加熱原理;了解并掌握熱電偶的測(cè)溫原理、測(cè)溫方法、高溫爐恒溫帶的測(cè)量;了解氣體凈化方法和原理、高溫爐內(nèi)氣氛控制的方法。提高學(xué)生的動(dòng)手能力、綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。

在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,學(xué)生可以在業(yè)余時(shí)間開展如下拓展實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練:

(1)自己設(shè)計(jì)一個(gè)電爐;

已知:爐管尺寸Ф50*60*600mm,電源電壓220v 加熱帶長(zhǎng)度400mm,氧化性氣氛工作,爐體中等保溫,要求爐膛溫度1000℃.計(jì)算電熱絲的直徑與長(zhǎng)度,匝數(shù)及匝間距。(2)自己制作一個(gè)單鉑銠熱電偶;

(3)氬氣脫水、脫氧、脫除CO2的具體實(shí)驗(yàn)步驟;(4)簡(jiǎn)述定氧電池的制作步驟;(5)鐵液定氧實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。

實(shí)驗(yàn)

二、利用差熱分析技術(shù)研究AlN材料的氧化行為 【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn);學(xué)時(shí):4 通過(guò)本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí),使學(xué)生能夠理解熱分析技術(shù)相應(yīng)的工作原理,掌握運(yùn)用熱分析數(shù)據(jù)研究AlN材料的氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程的方法,相關(guān)數(shù)據(jù)的處理計(jì)算;了解TG、DTA及TG-DTA(DSC)聯(lián)用熱分析儀的操作技術(shù);掌握試樣化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量變化的測(cè)量方法。提高學(xué)生的動(dòng)手能力、綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。

在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,學(xué)生可以在業(yè)余時(shí)間開展如下拓展實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練:

(1)用TG-DTA(DSC)法測(cè)量含水鐵礦石或紅土鎳礦在加熱過(guò)程中質(zhì)量變化及熱分解溫度;

(2)通過(guò)分析軟件,計(jì)算反應(yīng)的幾個(gè)階段的失重量,幾個(gè)階段的起始反應(yīng)溫度,幾個(gè)階段的熱效應(yīng)的變化,并輸出測(cè)量數(shù)據(jù);

(3)根據(jù)數(shù)據(jù)處理計(jì)算結(jié)果,判斷幾個(gè)特殊階段的化學(xué)反應(yīng)方程式。

實(shí)驗(yàn)

三、鐵礦石900℃間接還原性能檢測(cè) 【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】綜合性實(shí)驗(yàn);學(xué)時(shí):4

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí),使學(xué)生能夠理解、鞏固所學(xué)冶金物理化學(xué)過(guò)程熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),并運(yùn)用所學(xué)相關(guān)知識(shí),對(duì)影響鐵礦石還原動(dòng)力學(xué)性能的相關(guān)因素進(jìn)行分析討論,提高理論聯(lián)系實(shí)際的水平;了解并掌握鐵礦石還原動(dòng)力學(xué)性能測(cè)定方法;了解所用設(shè)備的工作原理及基本操作方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn),使得同學(xué)們的動(dòng)手能力和分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力得到提高。

在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,學(xué)生可以在業(yè)余時(shí)間開展如下拓展實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練:

(1)球團(tuán)礦900℃還原膨脹性能檢測(cè);

(2)塊礦的爆裂性能。

實(shí)驗(yàn)

四、含鈦高爐渣中鈦的結(jié)晶富集 【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】綜合性實(shí)驗(yàn);學(xué)時(shí):4

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí),使學(xué)生能夠理解、運(yùn)用所學(xué)冶金物理化學(xué)熱力學(xué)相圖、動(dòng)力學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),對(duì)影響鈦富集相物相的組成、晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌等相關(guān)因素進(jìn)行分析討論,找出優(yōu)化的選擇結(jié)晶條件;了解并初步掌握X射線衍射儀的工作原理和正確操作方法,初步掌握X射線衍射進(jìn)行物相鑒定的方法;了解掃描電子顯微鏡與能譜儀的結(jié)構(gòu)與工作原理,初步掌握掃描電子顯微鏡與能譜儀進(jìn)行物相的微觀形貌和化學(xué)組成的鑒定方法;通過(guò)實(shí)驗(yàn),使得同學(xué)們的動(dòng)手能力和分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力得到提高。

在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,學(xué)生可以在業(yè)余時(shí)間開展如下拓展實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練:(1)鋼中非金屬夾雜物的金相鑒定;(2)爐渣和燒結(jié)礦的礦相分析;

(3)利用掃描電鏡和能譜儀對(duì)鋼中夾雜物微觀形貌和組成進(jìn)行分析及測(cè)定。

子模塊二內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)

五、硅熱還原法煉鎂的熱力學(xué)分析 【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)驗(yàn);學(xué)時(shí):2

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí),使學(xué)生能夠掌握標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)化學(xué)反應(yīng)等溫方程式的計(jì)算方法及應(yīng)用,能分析溫度、活度、分壓等因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)方向的影響;理解硅熱還原法煉鎂的熱力學(xué)原理。掌握FactSage軟件的Reaction模塊的主要用法。

實(shí)驗(yàn)

六、鐵水脫硫的熱力學(xué)模擬 【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)驗(yàn);學(xué)時(shí):2

實(shí)際冶金過(guò)程多為金屬熔體、爐渣、煙氣等多元多相組成的復(fù)雜體系,計(jì)算其平衡組成目前唯一可行的方法是采用如FactSage這樣的熱化學(xué)計(jì)算專業(yè)軟件;同時(shí),對(duì)于爐渣、熔锍等多元熔體由于多偏離理想溶液且組元眾多,其過(guò)剩熱力性質(zhì)多采用溶液模型來(lái)描述。目前,同時(shí)集成熱化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)并具有多種計(jì)算功能的熱力學(xué)軟件已經(jīng)成為冶金工作者進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算及過(guò)程模擬的主流工具。

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)能理解多元多相反應(yīng)的計(jì)算原理及用途,掌握運(yùn)用冶金熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果分析和調(diào)控脫硫反應(yīng)的能力;了解FactSage軟件的爐渣、鐵水熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù),掌握FactSage軟件的Equilib模塊的主要用法以及結(jié)算結(jié)果的分析。

實(shí)驗(yàn)

七、爐渣相圖的綜合應(yīng)用 【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)驗(yàn);學(xué)時(shí):2

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí),使學(xué)生熟練掌握二元系、三元系相圖(等溫截面、液相投影面、等組成的等溫截面)的解讀;以煉銅和煉鋼過(guò)程的主要渣系為例,掌握利用爐渣相圖分析冶金過(guò)程中的爐渣的熔化性能、飽和溶解度等性質(zhì)的方法,從而達(dá)到利用所學(xué)物理化學(xué)知識(shí)分析和指導(dǎo)冶金生產(chǎn)的目的。

實(shí)驗(yàn)

八、優(yōu)勢(shì)區(qū)圖在硫化物焙燒過(guò)程的應(yīng)用 【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)驗(yàn);學(xué)時(shí):2

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí),使學(xué)生熟悉優(yōu)勢(shì)區(qū)圖的解讀,掌握利用優(yōu)勢(shì)區(qū)圖分析硫化物焙燒過(guò)程所需的熱力學(xué)條件,掌握如何控制溫度、氣氛獲得所希望的焙燒產(chǎn)物;掌握FactSage軟件的Predom模塊的主要用法。

子模塊三內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)

九、鋯酸鈣材料抗侵蝕性能研究 【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】選作實(shí)驗(yàn);學(xué)時(shí):4

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí),使學(xué)生能夠掌握鋯酸鈣材料抗侵蝕性能的測(cè)定方法與測(cè)定原理;運(yùn)用所學(xué)冶金物理化學(xué)過(guò)程熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),分析討論影響鋯酸鈣材料抗侵蝕性能的相關(guān)因素;確定侵蝕過(guò)程的反應(yīng)機(jī)理;加深對(duì)冶金液固反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的理解與認(rèn)識(shí)。通過(guò)實(shí)驗(yàn),使得同學(xué)們的動(dòng)手能力和分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力得到提高。

實(shí)驗(yàn)

十、鐵礦石500℃低溫還原粉化性能RDI檢測(cè)實(shí)驗(yàn) 【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】選作實(shí)驗(yàn);學(xué)時(shí):4

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí),使學(xué)生能夠掌握鐵礦石低溫還原粉化性能的測(cè)定方法與測(cè)試原理;能夠計(jì)算鐵礦石低溫還原粉化性能各項(xiàng)指標(biāo);了解并初步掌握X射線衍射儀的工作原理和正確操作方法以及X射線衍射進(jìn)行物相鑒定的方法;確定鐵礦石低溫還原粉化性能的影響因素。通過(guò)實(shí)驗(yàn),使得同學(xué)們的動(dòng)手能力和分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力得到提高。

實(shí)驗(yàn)

十一、電爐粉塵碳熱還原回收鋅的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)研究 【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】選作實(shí)驗(yàn);學(xué)時(shí):4

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí),使學(xué)生能夠掌握鐵礦石低溫還原粉化性能的測(cè)定方法與測(cè)試原理;能夠計(jì)算鐵礦石低溫還原粉化性能各項(xiàng)指標(biāo);了解并初步掌握X射線衍射儀的工作原理和正確操作方法以及X射線衍射進(jìn)行物相鑒定的方法;確定鐵礦石低溫還原粉化性能的影響因素。通過(guò)實(shí)驗(yàn),使得同學(xué)們的動(dòng)手能力和分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力得到提高。

實(shí)驗(yàn)

十二、含鈦高爐渣流動(dòng)性能的實(shí)驗(yàn)研究 【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】選作實(shí)驗(yàn);學(xué)時(shí):4

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí),使學(xué)生能夠掌握熔體粘度的測(cè)試原理及方法;實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用方法和適用范圍及操作技術(shù);了解渣粘度隨溫度的變化規(guī)律;影響含鈦高爐渣粘度的主要因素;初步進(jìn)行粘度模型的驗(yàn)證。通過(guò)實(shí)驗(yàn),使得同學(xué)們的動(dòng)手能力和分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力得到提高

第二篇:物理化學(xué)教學(xué)大綱

物理化學(xué)教學(xué)大綱

物理化學(xué)是化學(xué)系各專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程。物理化學(xué)的基本原理被廣泛地運(yùn)用到其它分支學(xué)科。學(xué)好本課程, 可加深對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)等相關(guān)課程的理解。基礎(chǔ)物理化學(xué)課程的重點(diǎn)在于掌握熱力學(xué)處理問(wèn)題的方法和化學(xué)動(dòng)力學(xué)的基本知識(shí),掌握統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的基本原理和了解本學(xué)科的新進(jìn)展。

熱力學(xué)第一定律

熱力學(xué)的基本概念:體系、環(huán)境、狀態(tài)、熱力學(xué)平衡態(tài)、功、熱及其符號(hào)、孤立體系、封閉體系、開放體系等

熱力學(xué)第一定律;內(nèi)能U的概念;狀態(tài)函數(shù)與過(guò)程量

可逆過(guò)程、不可逆過(guò)程、準(zhǔn)靜過(guò)程、自發(fā)過(guò)程

焓H的定義;等壓過(guò)程的熱效應(yīng)與焓變的關(guān)系

理想氣體的定義與性質(zhì);各種過(guò)程的Q、W、?U、?H的計(jì)算

實(shí)際氣體的性質(zhì);等焓過(guò)程,焦-湯效應(yīng)及焦湯系數(shù)

赫斯定律;反應(yīng)焓的計(jì)算;物質(zhì)的生成焓、燃燒焓、離子生成焓、溶解熱和稀釋熱

基爾霍夫定律;絕熱反應(yīng)*

熱化學(xué)的現(xiàn)代進(jìn)展*;生物熱化學(xué)及其應(yīng)用*

熱力學(xué)第二定律

熱力學(xué)第二定律;自發(fā)過(guò)程的共同性質(zhì)

卡諾循環(huán);卡諾定理;熵函數(shù)的定義及物理意義

熵增原理;熱力學(xué)第二定律的微觀意義

赫氏自由能F;吉布斯自由能G

熱力學(xué)的熵判據(jù)、赫氏自由能判據(jù)、吉布斯自由能判據(jù)及適用條件

熱力學(xué)基本關(guān)系式;麥克斯韋關(guān)系式

常見過(guò)程的熱力學(xué)函數(shù)改變值的計(jì)算;吉布斯-赫姆霍茲公式

偏摩爾量;偏摩爾量集合公式

化學(xué)勢(shì)的定義和物理意義

多組分體系熱力學(xué);復(fù)相多組分體系熱力學(xué)

熱力學(xué)第三定律;物質(zhì)的規(guī)定熵

熱力學(xué)非平衡態(tài)熱力學(xué)簡(jiǎn)介;耗散體系知識(shí)簡(jiǎn)介

*

*

溶 液

理想氣體化學(xué)勢(shì);理想氣體混合物

實(shí)際氣體;范德華狀態(tài)方程;氣體逸度的概念和計(jì)算

物質(zhì)的臨界狀態(tài)和對(duì)比態(tài);對(duì)比態(tài)原理;牛頓圖

溶液濃度的各種表示法及其相互間的關(guān)系

拉烏爾定律;亨利定律

理想溶液的定義;理想溶液的化學(xué)勢(shì);理想溶液的性質(zhì)

理想稀溶液;溶劑化學(xué)勢(shì);溶質(zhì)化學(xué)勢(shì);各種標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和標(biāo)態(tài)化學(xué)勢(shì)的物理意義

稀溶液的依數(shù)性:沸點(diǎn)上升;凝固點(diǎn)下降;滲透壓

非理想溶液;活度及活度系數(shù);溶液活度的測(cè)定;活度的計(jì)算

滲透系數(shù);超額函數(shù)

吉布斯-杜亥姆公式;杜亥姆-馬居爾公式*

分配定律*

相 律

相律;體系的物種數(shù)、相數(shù)、獨(dú)立組份數(shù)和自由度之間的關(guān)系

單組份相圖;克拉貝龍方程、克拉貝龍-克勞修斯方程;水的相圖;硫的相圖

二組份相圖;二元理想溶液的T-x圖和p-x圖;非理想二元溶液的相圖;精餾原理;互不相溶的二元液體體系相圖;水蒸汽蒸餾原理;各類二元凝聚體系相圖;步冷曲線;二級(jí)相變;氦的相圖;金屬的居里點(diǎn)

三組份的等邊三角形相圖*;三元鹽水體系相圖*;三元液體體系相圖*;杠桿原理在相圖中的運(yùn)用*

利用相圖分離提純物質(zhì)的基本原理*

化 學(xué)平衡

化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的進(jìn)度;反應(yīng)的條件;化學(xué)反應(yīng)等溫式

氣相反應(yīng)的熱力學(xué)平衡常數(shù);平衡常數(shù)與反應(yīng)?rGm的關(guān)系

溶液中的化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù);復(fù)相反應(yīng)的平衡常數(shù)

熱力學(xué)平衡常數(shù)與各種經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)之間的關(guān)系

物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能;物質(zhì)的規(guī)定吉布斯自由能;化學(xué)反應(yīng)?rGm的計(jì)算

溫度、壓力、惰性氣體對(duì)反應(yīng)平衡的影響

化學(xué)反應(yīng)的同時(shí)平衡;絕熱反應(yīng)的平衡*;反應(yīng)方向的判斷

0

0

電化學(xué)

溶液電導(dǎo)率;摩爾電導(dǎo)率;離子獨(dú)立移動(dòng)定理 離子的遷移數(shù);遷移數(shù)的測(cè)定

電解質(zhì)的活度理論;強(qiáng)電解質(zhì)的溶液理論;德拜-休克爾極限定律

電池表示法;電極電勢(shì)的規(guī)定和計(jì)算;能斯特方程;電池電動(dòng)勢(shì)與電極電勢(shì)的關(guān)系

電池電動(dòng)勢(shì)與?rGm0、?rHm0、?rSm0的關(guān)系

電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理;電池電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算及應(yīng)用

熱力學(xué)體系的電勢(shì)-pH圖

電極過(guò)程動(dòng)力學(xué):分解電壓;極化作用產(chǎn)生的原理 超電勢(shì)的產(chǎn)生原因;超電勢(shì)的計(jì)算;超電勢(shì)在電解中的應(yīng)用 金屬的腐蝕;金屬防腐的方法* 化學(xué)電源的類型和應(yīng)用*

統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)

統(tǒng)計(jì)力學(xué)的基本方法;宏觀態(tài)和微觀態(tài);相空間*;相體積*;微觀態(tài)的幾率;等幾率原理

統(tǒng)計(jì)系綜原理*;體系的配分函數(shù)*;熱力學(xué)函數(shù)的統(tǒng)計(jì)力學(xué)表達(dá)式

玻色-愛因斯坦統(tǒng)計(jì)*;費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)*;玻爾茲曼統(tǒng)計(jì)

最可幾分布;玻爾茲曼分布律;熵的統(tǒng)計(jì)力學(xué)解釋

理想氣體的統(tǒng)計(jì)理論;分子的配分函數(shù);由分子配分函數(shù)求熱力學(xué)函數(shù)的表達(dá)式

分子的核配分函數(shù);電子配分函數(shù);平動(dòng)配分函數(shù)、轉(zhuǎn)動(dòng)配分函數(shù)、振動(dòng)配分函數(shù)及其對(duì)熱力學(xué)函數(shù)的貢獻(xiàn)

氣體的熱容理論;固體的熱容理論

理想氣體化學(xué)勢(shì)的統(tǒng)計(jì)力學(xué)表達(dá)式*;理想氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)

由自由能函數(shù)和熱焓函數(shù)求反應(yīng)平衡常數(shù)

化學(xué)動(dòng)力學(xué)

反應(yīng)進(jìn)度的概念;化學(xué)反應(yīng)速率的表示法

一級(jí)反應(yīng)、二級(jí)反應(yīng)、零級(jí)反應(yīng)、三級(jí)反應(yīng)的速率方程、動(dòng)力學(xué)方程及其特征

簡(jiǎn)單反應(yīng)級(jí)數(shù)的確定;速率常數(shù)的意義、測(cè)定方法和計(jì)算

對(duì)峙反應(yīng)、平行反應(yīng)、連續(xù)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)速率方程式及其特點(diǎn);

溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響;反應(yīng)的活化能及其物理意義

反應(yīng)的歷程和反應(yīng)機(jī)理;反應(yīng)機(jī)理的擬定;用穩(wěn)態(tài)法、平衡近似法推導(dǎo)反應(yīng)的速率方程式

化學(xué)反應(yīng)速率的碰撞理論

過(guò)渡態(tài)理論;反應(yīng)活化焓、反應(yīng)活化熵、反應(yīng)活化吉布斯自由能

鏈?zhǔn)椒磻?yīng);光化學(xué)反應(yīng)

分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)理論簡(jiǎn)介*

快速反應(yīng)動(dòng)力學(xué)理論簡(jiǎn)介*

振蕩反應(yīng)理論簡(jiǎn)介*

催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

催化反應(yīng)的特點(diǎn);催化劑的催化原理;催化劑的中毒和特點(diǎn)

氣固相催化反應(yīng)的一般歷程和速率方程式

溶液相中的催化反應(yīng);溶劑的影響

酸堿催化反應(yīng);絡(luò)合催化反應(yīng)

酶催化反應(yīng)及米氏常數(shù)*

界面及膠體化學(xué)

表面張力、表面吉布斯自由能;表面張力與溫度的關(guān)系

彎曲表面的附加壓力;彎曲表面的蒸汽壓

吉布斯等溫吸附式;各項(xiàng)的物理意義、公式的應(yīng)用和簡(jiǎn)單計(jì)算

表面活性物質(zhì)的性質(zhì)及其作用機(jī)理

表面活性劑的分類

液-液、液-固界面的鋪展、接觸角和潤(rùn)濕

氣-固表面的吸附;吸附等溫線的主要類型

膠體分散體系的基本特征;膠體的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì);

膠體的穩(wěn)定性;電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響;電解質(zhì)的聚沉能力

聚合物分子量的測(cè)定方法;天然大分子、凝膠的初步概念

納米材料知識(shí)簡(jiǎn)介*

*:打星號(hào)內(nèi)容不作要求

第三篇:物理化學(xué)教學(xué)大綱

《物理化學(xué)》課程教學(xué)大綱

簡(jiǎn)介:

物理化學(xué)課程是化工類專業(yè)重要理論基礎(chǔ)課,其內(nèi)容主要包括:化學(xué)熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)三大部分。其先行課要求學(xué)生學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)。

物理化學(xué)是從化學(xué)變化和物理變化聯(lián)系入手,采用數(shù)學(xué)的手段研究化學(xué)變化的規(guī)律的一門科學(xué)。研究方法多采取理想化方法,集抽象思維和形象思維,其實(shí)驗(yàn)是采用物理實(shí)驗(yàn)的方法。

化學(xué)熱力學(xué)采用經(jīng)典的熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、熱力學(xué)第三定律,從宏觀上研究化學(xué)變化過(guò)程的規(guī)律,通過(guò)理論計(jì)算來(lái)判斷化學(xué)反應(yīng)的方向和限度(化學(xué)平的衡位置)、以及平衡狀態(tài)時(shí)系統(tǒng)的相變化、界面變化、電化學(xué)變化、膠體化學(xué)變化的規(guī)律,同時(shí),研究影響這些變化規(guī)律的因素(如:溫度、壓力、濃度、組成等等)。

統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)則從微觀上,用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法,研究化學(xué)反應(yīng)的變化規(guī)律。試圖通過(guò)理論的計(jì)算熱力學(xué)的狀態(tài)函數(shù)。

化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究化學(xué)反應(yīng)的速率和機(jī)理,以及影響化學(xué)反應(yīng)速率的條件(如:溫度、壓力、濃度、組成、催化劑等等)。通過(guò)化學(xué)反應(yīng)的條件控制化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行,通過(guò)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的研究,確定化學(xué)反應(yīng)的速率方程。

第一章 氣體的pVT性質(zhì)

考核內(nèi)容:

一、理想氣體的狀態(tài)方程

二、理想氣體混合物

三、氣體的液化及臨界參數(shù)

四、真實(shí)氣體狀態(tài)方程

五.對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理及普遍化壓縮因子圖

第二章

熱力學(xué)第一定律

考核內(nèi)容:

一、熱力學(xué)基本概念

二、熱力學(xué)第一定律

三、恒容熱、恒壓熱,焓

四、熱容,恒容變溫過(guò)程、恒壓變溫過(guò)程1.熱容

五、焦?fàn)枌?shí)驗(yàn),理想氣體的熱力學(xué)能、焓

七、相變化過(guò)程1.相變焓

八、化學(xué)計(jì)量數(shù)、反應(yīng)進(jìn)度和標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓

九、由標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓

十、節(jié)流膨脹與焦?fàn)枴獪愤d效應(yīng)

第三章

熱力學(xué)第二定律

考核內(nèi)容:

一、卡諾循環(huán)

二、熱力學(xué)第二定律

三、熵, 熵增加原理

四、單純pVT變化熵變的計(jì)算

五、相變過(guò)程熵變的計(jì)算

六、熱力學(xué)第三定律和化學(xué)變化過(guò)程熵變的計(jì)算

七、亥姆霍茲函數(shù)和吉布斯函數(shù)

八、熱力學(xué)基本方程

九、克拉佩龍方程

十、吉布斯一亥姆霍茲方程和麥克斯韋關(guān)系式

第四章

多組分系統(tǒng)熱力學(xué)

考核內(nèi)容:

一、偏摩爾量

二、化學(xué)勢(shì)

三、氣體組分的化學(xué)勢(shì)

四、拉烏爾定律和亨利定律

五、理想液態(tài)混合物

六、理想稀溶液

七、稀溶液的依數(shù)性 *

八、逸度與逸度因子 *

九、活度及活度因子

第五章

化學(xué)平衡

考核內(nèi)容:

一、化學(xué)反應(yīng)的等溫方程

二、理想氣體化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)

三、溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的影響

四、其它因素對(duì)理想氣體化學(xué)平衡的影響

*

五、同時(shí)反應(yīng)平衡組成的計(jì)算 *

六、真實(shí)氣體反應(yīng)的化學(xué)平衡 *

七、混合物和溶液中的化學(xué)平衡

第六章

相平衡

考核內(nèi)容:

一、相律 二.杠桿規(guī)則

三、單組分系統(tǒng)相圖 四、二組分理想液態(tài)混合物的氣一液平衡相圖 五、二組分真實(shí)液態(tài)混合物的氣一液平衡相圖 六、二組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)及完全不互溶系統(tǒng)的氣一液平衡相圖 七、二組分固態(tài)不互溶系統(tǒng)液一固平衡相圖八、二組分固態(tài)互溶系統(tǒng)液一固平衡相圖

九、生成化合物的二組分凝聚系統(tǒng)相圖

第七章

電化學(xué)

考核內(nèi)容:

一、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理及法拉第定律

二、離子遷移數(shù)

三、電導(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率

四、電解質(zhì)的平均離子活度因子及德拜一休克爾極限公式

五、可逆電池及其電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定

六、原電池?zé)崃W(xué)

七、電極電勢(shì)和液體接界電勢(shì)

八、電極的種類

九、原電池設(shè)計(jì)舉例

*

十、分解電壓

*

十一、極化作用

第九章 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)初步

考核內(nèi)容:

一、粒子各種運(yùn)動(dòng)形式的能級(jí)及能級(jí)的簡(jiǎn)并度

二、能級(jí)分布的微觀狀態(tài)數(shù)及系統(tǒng)的總微態(tài)數(shù)

三、最概然分布與平衡分布

四、玻耳茲曼分主配分函數(shù)

五、熱力學(xué)性質(zhì)與配分函數(shù)之間的關(guān)系

六、粒子配分函數(shù)的計(jì)算

七、熱力學(xué)函數(shù)的計(jì)算

八、系統(tǒng)熵的統(tǒng)計(jì)意義及熵的計(jì)算

九、理想氣體反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)衡常數(shù)

第十章

界面現(xiàn)象

考核內(nèi)容:

一、界面張力

二、彎曲液面的附加壓力及其后果

三、固體表面

四、液一固界面

五、溶液表面

第十一章

化學(xué)動(dòng)力學(xué)

考核內(nèi)容:

一、化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率及速率方程

二、速率方程的積分形式

三、速率方程的確定

四、溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響,活化能

五、典型復(fù)合反應(yīng)

六、復(fù)合反應(yīng)速率的近似處理法

七、鏈反應(yīng)

八、氣體反應(yīng)的碰撞理論

九、勢(shì)能面與過(guò)渡狀態(tài)理論

第十二章

膠體化學(xué)

考核內(nèi)容:

一、膠體的制備

二、膠體系統(tǒng)的光學(xué)性質(zhì)

三、膠體系統(tǒng)的動(dòng)力性質(zhì)

四、溶膠系統(tǒng)的電學(xué)性質(zhì)

五、溶膠的穩(wěn)定與聚沉 六.懸浮液

七、乳狀液

八、泡沫

九、氣溶膠

十、高分子化合物溶液的滲透壓和粘度

十一、高分子溶液的鹽析、膠凝作用與凝膠的溶脹

第四篇:冶金物理化學(xué)、有色金屬冶金專業(yè)

冶金物理化學(xué)、有色金屬冶金專業(yè)

綜合考試復(fù)習(xí)提綱

參考書:傅崇說(shuō)主編,有色冶金原理(第2版),冶金工業(yè)出版社。考試大綱:

1、冶金爐渣

爐渣的種類與組成、硅酸度、熔融爐渣的結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)、二元系狀態(tài)圖、三元系狀態(tài)圖:熔體的冷卻過(guò)程、平衡反應(yīng)、相組成、等溫截面圖和變溫截面圖的畫法(主要考三元系)

2、化合物的離解-生成反應(yīng)(主要考計(jì)算題)

離解-生成反應(yīng)的自由能與溫度的關(guān)系、氧化物的吉布斯自由能圖、氧化物離解-生成反應(yīng)熱力學(xué)、鐵氧化物的離解-生成反應(yīng)、碳酸鹽離解熱力學(xué)

3、氧化物的還原

燃燒反應(yīng):離解度與平衡常數(shù)、不同還原劑下的還原反應(yīng)熱力學(xué)、多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

4、硫化礦的火法冶金

硫化物及其焙燒過(guò)程的熱力學(xué)

5、氧化物和硫化物的火法氯化

氯化反應(yīng)的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)

6、粗金屬的火法精煉

各種火法精煉的原理(必考,主要考問(wèn)答題或名詞解釋)

7、濕法冶金浸出、凈化和沉積

濕法冶金反應(yīng)熱力學(xué)、浸出反應(yīng)的分類及反應(yīng)式、浸出反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、離子沉淀、沉積反應(yīng)

8、溶劑萃取與離子交換

溶劑萃取基本原理:分配常數(shù)、分配比、萃取率、分離系數(shù)、萃取劑、稀釋劑、鹽析劑、萃取機(jī)理、萃取平衡、協(xié)同萃取 離子交換的基本原理

9、濕法冶金電解過(guò)程

電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)、陰極過(guò)程、陽(yáng)極過(guò)程、電解過(guò)程、槽電壓、電流效率、電能效率

注:主要考試類型有:計(jì)算題、問(wèn)答題、名詞解釋。除特別注明外,每一章中這三種形式都有可能出現(xiàn)。)

第五篇:2015物理化學(xué)教學(xué)大綱

《物理化學(xué)》教學(xué)大綱

一、課程概述

課程名稱(中文): 物理化學(xué)

(英文): Physical Chemistry 課程性質(zhì):專業(yè)基礎(chǔ)必修課 課程代碼:BT7605 總學(xué)時(shí)(包括學(xué)時(shí)分配):64 學(xué) 分:4 適用專業(yè):材料科學(xué)與工程 高分子材料與工程 先修課程: 無(wú)機(jī)與分析化學(xué) 高等數(shù)學(xué)

二、課程的性質(zhì)和目的

本課程是材料科學(xué)與工程及高分子材料與工程專業(yè)的專業(yè)必修課。它是從化學(xué)現(xiàn)象與物理現(xiàn)象的聯(lián)系入手以尋求化學(xué)變化基本規(guī)律的學(xué)科。其教學(xué)目的是:通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生牢固地掌握物理化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)和計(jì)算方法,同時(shí)還應(yīng)得到一般科學(xué)方法的進(jìn)一步訓(xùn)練,增長(zhǎng)提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,特別是要通過(guò)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的學(xué)習(xí),使學(xué)生進(jìn)一步熟悉從實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)進(jìn)行歸納和演繹及由假象和模型上升為理論,并結(jié)合具體條件應(yīng)用理論解決實(shí)際問(wèn)題的一般科學(xué)方法。

三、課程教學(xué)的基本要求

通過(guò)本課程的教學(xué)使學(xué)生:掌握化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)和電化學(xué)等基本概念和基本理論,培養(yǎng)他們運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題的能力,為培養(yǎng)合格的專業(yè)人才打下良好的基礎(chǔ)。

四、理論教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配(1)緒論、熱力學(xué)第一定律(10學(xué)時(shí))1.掌握熱力學(xué)基本概念(內(nèi)能、熱、功、焓、熱容)和熱力學(xué)第一定律。

2.掌握熱力學(xué)過(guò)程(恒溫、恒壓、絕熱),可逆過(guò)程、可逆、不可逆過(guò)程熱、功的計(jì)算。3.掌握化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算、基爾霍夫定律。

(2)熱力學(xué)第二定律(8學(xué)時(shí))

1.掌握熱力學(xué)第二、三定律。

2.掌握熱力學(xué)函數(shù)熵S、亥姆霍茲自由焓 A、吉布斯函數(shù) G。3.理解各熱力學(xué)函數(shù)的基本關(guān)系。

4.掌握化學(xué)反應(yīng)過(guò)程熱力學(xué)函數(shù)的計(jì)算及體系自發(fā)過(guò)程的判斷法。

(3)化學(xué)勢(shì)(6學(xué)時(shí))

1.掌握拉烏爾定律,亨利定律,偏摩爾量,化學(xué)勢(shì),理想溶液、逸度、活度的基本概念。2.掌握理想、非理想氣體、溶液各組分化學(xué)勢(shì)的計(jì)算。3.掌握稀溶液的依數(shù)性。

(4)化學(xué)平衡(6學(xué)時(shí))

1.掌握化學(xué)反應(yīng)等溫方程式,標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯自由焓與平衡常數(shù)的關(guān)系。2.掌握不同化學(xué)平衡常數(shù)表示法之間的關(guān)系。

3.掌握平衡常數(shù)與溫度、壓力的關(guān)系,影響化學(xué)平衡的因素。

(5)多相平衡(10學(xué)時(shí))

1.掌握相、組分?jǐn)?shù)和自由度,相律。

2.掌握單組份相圖(水的相圖),克勞修斯-克拉佩龍方程。

3.掌握二組分體系相圖,互溶的雙液系的 P — X 相圖及T — X 相圖,步冷曲線。4.掌握杠桿規(guī)則在相圖中的應(yīng)用。

(6)電化學(xué)(8學(xué)時(shí))

1.掌握摩爾電導(dǎo)率與溶液濃度的關(guān)系、離子獨(dú)立移動(dòng)定律、電導(dǎo)測(cè)定的應(yīng)用;電解質(zhì)平均活度及活度系數(shù)的計(jì)算。

2.掌握可逆電池的熱力學(xué)、電動(dòng)勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯自由能的關(guān)系,能斯特方程。3.掌握電極反應(yīng)的書寫、電池的設(shè)計(jì)和電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算及其應(yīng)用。

4.掌握電極的極化作用、超電勢(shì)的原理及計(jì)算、溶液中不同成分的分離原理。

(7)表面現(xiàn)象與分散系統(tǒng)(8學(xué)時(shí))

1.掌握表面現(xiàn)象,表面吉布斯函數(shù),附加壓力產(chǎn)生的原因及與曲率半徑的關(guān)系,楊—拉普拉斯公式,開爾文公式,毛細(xì)管現(xiàn)象。

2.掌握吉布斯吸附等溫式,氣—固表面的吸附本質(zhì)及吸附等溫線的主要類型。3.理解表面活性物質(zhì)的定義,表面活性劑的大致分類。

4.掌握分散系統(tǒng),膠體的制備及膠體體系的主要特點(diǎn),電解質(zhì)溶液對(duì)膠體穩(wěn)定性的影響,電解質(zhì)聚沉能力的判斷,溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)的書寫與雙電層理論。

(8)化學(xué)動(dòng)力學(xué)基本原理(6學(xué)時(shí))

1.掌握反應(yīng)速率的表示法、基元反應(yīng)、反應(yīng)的速率公式及反應(yīng)級(jí)數(shù)。2.掌握活化能,阿侖尼烏斯經(jīng)驗(yàn)公式及其應(yīng)用。(9)習(xí)題課(2學(xué)時(shí))

1.集中講解習(xí)題中錯(cuò)誤較多的難題。

2.對(duì)重點(diǎn)需要掌握的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固。

五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配(有課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的課程請(qǐng)?zhí)顚懘隧?xiàng))

本課程實(shí)驗(yàn)單獨(dú)開課。

六、教學(xué)方法建議

教學(xué)方法的原則建議:根據(jù)工科院校材料科學(xué)與工程專業(yè)的特點(diǎn),精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容,強(qiáng)化熱力學(xué)基礎(chǔ)理論在相關(guān)章、節(jié)中的應(yīng)用;重視物理化學(xué)最基本知識(shí)的講解和運(yùn)用。同時(shí),注重理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合,多運(yùn)用理論知識(shí)來(lái)解釋生活及化學(xué)研究中的實(shí)際問(wèn)題。

七、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定

考核方式:采用期末閉卷考試與平時(shí)考核結(jié)合的方法。成績(jī)?cè)u(píng)定:平時(shí)30%,期末考試70%。

八、教材與主要參考資料

推薦教材: 印永嘉等編 《物理化學(xué)簡(jiǎn)明教程》(第四版),高等教育出版社,2007.8 參考書目: 1.傅獻(xiàn)彩等編 物理化學(xué)(第四版)高等教育出版社 1990 2.朱傳征等編

物理化學(xué)

科學(xué)出版社 2000 3.天津大學(xué)編

物理化學(xué)(第四版)高等教育出版社 2001 4.韓德剛等編 物理化學(xué)

高等教育出版社 2001

九、說(shuō)明

由于專業(yè)和課時(shí)限制,教材中統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)部分不做講授要求。

執(zhí)筆人:向翠麗

審核人:張煥芝 2015年5月21日

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