第一篇：物理化學(xué)自考教學(xué)大綱

物理化學(xué)

二、課程內(nèi)容與考核目標(biāo)

第一章

氣體的pVT關(guān)系

（一）基本內(nèi)容

1.1理想氣體狀態(tài)方程及微觀模型

理想氣體狀態(tài)方程 理想氣體模型 摩爾氣體常數(shù) 1.2理想氣體混合物

混合物組成表示 理想氣體狀態(tài)方程對理想氣體混合物的應(yīng)用 道爾頓分壓定律與阿馬加分體積定律 1.3真實(shí)氣體的液化及臨界參數(shù)

飽和蒸氣壓 臨界點(diǎn)與臨界參數(shù) 真實(shí)氣體的P－Vm圖及氣體的液化

1.4 真實(shí)氣體狀態(tài)方程

真實(shí)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(tài)方程 1.5對應(yīng)狀態(tài)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(yīng)狀態(tài)原理與真實(shí)氣體PVT關(guān)系計(jì)算

（二）基本要求

熟練掌握理想氣體的模型、pVT關(guān)系、道爾頓分壓定律、阿馬加分體積定律 掌握實(shí)際氣體的液化及臨界參數(shù)、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(yīng)狀態(tài)原理及應(yīng)用普遍化壓縮因子圖計(jì)算真實(shí)氣體PVT關(guān)系

（三）重點(diǎn)

理想氣體狀態(tài)方程

道爾頓分壓定律

阿馬加分體積定律

壓縮因子 真實(shí)氣體的液化

飽和蒸氣壓

（四）難點(diǎn)

分壓力與分體積概念的正確理解

對應(yīng)狀態(tài)原理

臨界點(diǎn)與臨界參數(shù)

第二章

熱力學(xué)第一定律

（一）基本內(nèi)容 2.1熱力學(xué)基本概念

系統(tǒng)與環(huán)境 系統(tǒng)的分類 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 狀態(tài)函數(shù)法及其特點(diǎn)

過程與途徑 過程的類型 相與相變 2.2熱力學(xué)第一定律

功

.熱

.熱力學(xué)能及其內(nèi)涵

熱力學(xué)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(guān)系式的適用條件及應(yīng)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(tài)物質(zhì)變溫過程熱效應(yīng)計(jì)算

2.5 焦?fàn)枌?shí)驗(yàn)及其討論 理想氣體的熱力學(xué)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?zhèn)鳠徇^程，理想氣體恒溫可逆過程

2.8相變化過程 2.9熱化學(xué)

1.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 2.標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓及由其計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓 3.標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓及由其計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓 4.基爾霍夫公式

5等溫反應(yīng)QP與QV的關(guān)系

6.絕熱反應(yīng)的最高溫度 2.10節(jié)流膨脹與焦?fàn)枺瓬愤d效應(yīng)

（二）基本要求

熟練掌握熱力學(xué)基本概念、熱力學(xué)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(guān)計(jì)算 了解焦耳實(shí)驗(yàn)并熟練掌握其結(jié)論

熟練掌握理想氣體的可逆膨脹、壓縮、絕熱過程的有關(guān)計(jì)算 熟練掌握相變焓、化學(xué)反應(yīng)焓與溫度的關(guān)系

熟練掌握化學(xué)計(jì)量數(shù)、反應(yīng)進(jìn)度和標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓的概念

熟練掌握標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓以及由此計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓 掌握燃燒和爆炸反應(yīng)的最高溫度

掌握節(jié)流膨脹與焦-湯系數(shù)、了解焦-湯系數(shù)正負(fù)號(hào)的意義及熱力學(xué)分析

（三）重點(diǎn)

熱力學(xué)基本概念

功，熱的計(jì)算

第一定律及其在各種過程中的應(yīng)用

相變焓、化學(xué)反應(yīng)焓的計(jì)算

（四）難點(diǎn)

狀態(tài)函數(shù)的概念、理想氣體絕熱可逆功的計(jì)算、反應(yīng)焓與溫度的關(guān)系。

第三章

熱力學(xué)第二定律

（一）基本內(nèi)容

3.1卡諾循環(huán) 自發(fā)過程及其共同特征

3.2熱力學(xué)第二定律

3.3熵函數(shù)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(jù) 4.熵的物理意義 3.4熵變的計(jì)算：1.環(huán)境熵變的計(jì)算 2.凝聚態(tài)物質(zhì)變溫過程3.氣體恒容變溫、恒壓變溫過程熵變的計(jì)算 4.理想氣體PVT變化過程熵變的計(jì)算 5.相變過程的熵變

3.5熱力學(xué)第三定律和化學(xué)變化過程熵變的計(jì)算 3.6亥姆霍茲自由能及其判據(jù)，吉布斯自由能及其判據(jù) 3.7熱力學(xué)基本方程

3.8純物質(zhì)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(guān)系式

（二）基本要求

掌握卡諾循環(huán)、自發(fā)過程的共同特征 熟練掌握熱力學(xué)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(jì)算，掌握熵的物理意義 掌握熱力學(xué)第三定律和化學(xué)反應(yīng)熵變的計(jì)算

熟練掌握亥姆霍茲函數(shù)判據(jù)和吉布斯函數(shù)判據(jù)及使用條件 熟練掌握熱力學(xué)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(guān)系 掌握有關(guān)熱力學(xué)函數(shù)關(guān)系式的推導(dǎo)和證明

（三）重點(diǎn) 自發(fā)過程的共同特征

熱力學(xué)第二定律的文字表述

熱力學(xué)第二定律與卡諾原理的聯(lián)系及如何自卡 諾循環(huán)導(dǎo)出熵、熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式和判據(jù) 2 熱力學(xué)第三定律及其應(yīng)用 規(guī)定熵 3 理解S、A、G的定義及作為狀態(tài)函數(shù)的特性 主要熱力學(xué)公式的推導(dǎo)并注意其適用的條件

掌握系統(tǒng)（氣體、凝聚相系統(tǒng)）在P、V、T 變化及化學(xué)變化過程中ΔS、ΔS環(huán)、ΔA及ΔG的計(jì)算 5 掌握熵判據(jù)、亥姆霍茲函數(shù)判據(jù)和吉布斯函數(shù)判據(jù)及其適用的條件 掌握克拉佩龍方程及克勞修斯～克拉佩龍方程的推導(dǎo)、適用的條件，并會(huì)應(yīng)用其進(jìn)行計(jì)算。

變化，相

（四）難點(diǎn)

1、理解一切自發(fā)過程的共性與卡諾原理的一致性，如何自卡諾循環(huán)定義出熵函數(shù)、導(dǎo)出克勞修斯不等式并 由此獲得熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式

2、掌握熵作為狀態(tài)函數(shù)的特性。系統(tǒng)在不同條件下的不可逆過程的ΔS的計(jì)算、ΔS環(huán)的計(jì)算

3、理解亥姆霍茲函數(shù)、吉布斯函數(shù)作為狀態(tài)函數(shù)的特性，掌握在不同條件下過程的ΔA、ΔG的計(jì)算

第四章

多組分系統(tǒng)熱力學(xué)

（一）基本內(nèi)容

4.2 化學(xué)勢：1.定義

2.多組分多相系統(tǒng)的熱力學(xué)公式

3.化學(xué)勢判據(jù)及其應(yīng)用舉例

4.3 氣體組分的化學(xué)勢：.純理想氣體化學(xué)勢2.理想氣體混合物中任一組分的化學(xué)勢

3.純真實(shí)氣體化學(xué)勢4.真實(shí)氣體混合物中任一組分的化學(xué)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(tài)混合物：1.理想液態(tài)混合物及其混合性質(zhì)

2.理想液態(tài)混合物中任一組分的化學(xué)勢

4.6 理想稀溶液中溶劑和溶質(zhì)的化學(xué)勢

4.7 稀溶液的依數(shù)性 4.8 逸度、逸度因子及其計(jì)算

4.9 真實(shí)體系 活度及活度因子

（二）基本要求

熟練掌握偏摩爾量的概念、掌握偏摩爾量和摩爾量的區(qū)別 熟練掌握化學(xué)勢的概念及其作判據(jù)的條件

熟練掌握純理想氣體、理想氣體混合物、實(shí)際氣體及其混合物中化學(xué)勢的表達(dá)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(tài)混合物的定義、微觀特征及混合性質(zhì)

熟練掌握理想稀溶液溶劑、溶質(zhì)化學(xué)勢的表達(dá)式及標(biāo)準(zhǔn)態(tài)規(guī)定，了解分配定律 熟練掌握稀溶液的四個(gè)依數(shù)性，掌握逸度與逸度因子的概念 了解路易斯—蘭德爾逸度規(guī)則，掌握活度與活度因子。

（三）重點(diǎn)

1、偏摩爾量、化學(xué)勢的定義

應(yīng)用化學(xué)勢判據(jù)判斷物質(zhì)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(xué)勢表達(dá)式及標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的規(guī)定

實(shí)際氣體化學(xué)式表達(dá)式及逸度、逸度系數(shù)概念。

3、理解并掌握拉烏定律、亨利定律及其應(yīng)用。

4、明確理想液態(tài)混合物的定義及各組分化學(xué)勢的表達(dá)式和其混合性質(zhì)。

5、明確理想稀溶液定義及溶質(zhì)、溶劑的化學(xué)勢表達(dá)式、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的規(guī)定。

6、弄清什么是稀溶液的依數(shù)性，掌握其計(jì)算和應(yīng)用。

7、了解實(shí)際體系各組分化學(xué)勢的表達(dá)式及活度和活度系數(shù)。

（四）難點(diǎn)

1、對偏摩爾量及化學(xué)勢的定義式的理解。

2、多組分多相系統(tǒng)熱力學(xué)基本公式的確立。

3、逸度和逸度系數(shù)概念的理解。

4、理想稀溶液各組分化學(xué)勢表達(dá)式的確立及標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇。

5、實(shí)際溶液各組分化學(xué)勢表達(dá)式的確立及標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇。

第五章

化學(xué)平衡

（一）基本內(nèi)容

5.1化學(xué)反應(yīng)的等溫方程：1.摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)變與親和勢2.平衡條件3.等溫方程式

5.2理想氣體反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 5.3標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的測定

5.4溫度對平衡常數(shù)的影響

5.5其它因素對理想氣體化學(xué)平衡的影響 5.6真實(shí)氣體反應(yīng)的化學(xué)平衡

（二）基本要求

熟練掌握化學(xué)反應(yīng)的等溫方程

熟練掌握標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，熟練掌握平衡組成的計(jì)算，掌握其他平衡常數(shù) 熟練掌握溫度對標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的影響（范特霍夫方程）掌握壓力、惰性組分、反應(yīng)物的摩爾比對轉(zhuǎn)化率的影響 了解同時(shí)反應(yīng)平衡組成的計(jì)算 了解實(shí)際氣體化學(xué)反應(yīng)平衡

（三）重點(diǎn)

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

（四）難點(diǎn)

有凝聚態(tài)物質(zhì)參加的化學(xué)反應(yīng)、溫度對化學(xué)平衡的影響

第六章

相平衡

（一）基本內(nèi)容

6.1 相律

6.2 杠桿規(guī)則 6.3 單組分系統(tǒng)相圖

6.4 二組分理想及真實(shí)液態(tài)混合物體系的氣－液平衡相圖 6.5 二組分液態(tài)部分互溶及完全不互溶系統(tǒng)的氣液相圖 6.6 二組分固態(tài)完全不互溶系統(tǒng)液－固平衡相圖

6.7 二組分液態(tài)部分互溶及完全不互溶系統(tǒng)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(tǒng)T－X圖 4.完全不互溶系統(tǒng)T－X圖 6.8 二組分固態(tài)完全不互溶系統(tǒng)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(tài)完全互溶系統(tǒng)液－固平衡相圖 6.10 二組分固態(tài)部分互溶系統(tǒng)液－固平衡相圖 6.11 生成化合物的二組分凝聚系統(tǒng)相圖

1.生成穩(wěn)定化合物 2.生成不穩(wěn)定化合物

（二）基本要求

掌握相律及其推導(dǎo)，熟練掌握杠桿規(guī)則 掌握單組分系統(tǒng)相圖特征

熟練掌握二組分系統(tǒng)氣液平衡相圖，了解精餾原理 熟練掌握二組分固態(tài)不互溶系統(tǒng)液固平衡相圖 熟練掌握二組分固態(tài)互溶系統(tǒng)液固平衡相圖 熟練掌握生成化合物的二組分凝聚系統(tǒng)相圖

（三）重點(diǎn)

1、了解相律的推導(dǎo)過程及應(yīng)用相律分析相平衡系統(tǒng)的變化規(guī)律。

2、弄清單組分相圖中點(diǎn)、線、面的意義及其應(yīng)用。

3、了解如何由氣—液平衡數(shù)據(jù)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(tǒng)的變化規(guī)律，了解精餾原理。

4、熟練掌握杠桿規(guī)則及其應(yīng)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(diǎn)相圖為主），如何用相律分析圖中相平衡系統(tǒng)的變化規(guī)律，了解結(jié)晶提純原理。

（四）難點(diǎn)

1、組分?jǐn)?shù)的確定及相律的推導(dǎo)。

2、如何自平面幾何圖形看到相平衡系統(tǒng)及其變化規(guī)律

3、用相律分析相圖，掌握杠桿規(guī)則及其應(yīng)用。

4、二組分固態(tài)互溶系統(tǒng)液固平衡相圖，生成化合物的二組分凝聚系統(tǒng)相圖

第七章

電化學(xué)

（一）基本內(nèi)容

7.1電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理及法拉第定律 7.2離子遷移數(shù)的定義及測定方法

7.3電導(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率、電導(dǎo)的測定及應(yīng)用 1.電導(dǎo)、電導(dǎo)率的定義2.電導(dǎo)的測定

3.摩爾電導(dǎo)率的定義及其與濃度的關(guān)系 4.科爾勞施離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律和離子的摩爾電導(dǎo)率

5.電導(dǎo)測定的應(yīng)用：①.弱電解質(zhì)電離平衡常數(shù)測定②.難溶鹽溶度積常數(shù)測定 ③.電導(dǎo)滴定 7.4電解質(zhì)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(qiáng)度 3.強(qiáng)電解質(zhì)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(dòng)勢的測定

1.可逆電池及其條件 2.韋斯頓標(biāo)準(zhǔn)電池

3.電池電動(dòng)勢的測定

7.6原電池?zé)崃W(xué) 1.由電動(dòng)勢計(jì)算反應(yīng)的摩爾Gibbs函數(shù)變

2.由原電池電動(dòng)勢的溫度系數(shù)計(jì)算電池反應(yīng)的摩爾熵變

3.由電動(dòng)勢及電動(dòng)勢的溫度系數(shù)計(jì)算電池反應(yīng)的摩爾焓變

4.計(jì)算原電池可逆放電時(shí)的反應(yīng)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(shè)計(jì)舉例

7.10 極化作用，電解時(shí)的電極反應(yīng)

（二）基本要求

熟練掌握法拉第定律、離子遷移數(shù)、電導(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率 熟練掌握電解質(zhì)溶液平均離子活度、離子強(qiáng)度、德拜-休克爾極限公式 熟練掌握可逆電池及其條件、電動(dòng)勢的測定 熟練掌握原電池?zé)崃W(xué)的相關(guān)計(jì)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(shè)計(jì) 了解極化作用和電解時(shí)的電極反應(yīng)。

（三）重點(diǎn)

1、了解電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理

2、明確電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)的定義及相互關(guān)系（換算公式），掌握電導(dǎo)測定的應(yīng)用。

3、強(qiáng)電解質(zhì)的活度及活度系數(shù)、平均離子活度系數(shù)與活度、離子強(qiáng)度，極限公式。

4、掌握原電池的電極反應(yīng)、電池反應(yīng)及電池圖式的書寫，原電池的設(shè)計(jì)。

5、掌握可逆電池、可逆電極的能斯特方程及電動(dòng)勢與電極電位的計(jì)算。

6、掌握電動(dòng)勢的測定方法及電動(dòng)勢測定的應(yīng)用。

（四）難點(diǎn)

1、強(qiáng)電解質(zhì)的活度、活度系數(shù)與離子平衡活度。

2、可逆電池、可逆電極，原電池的設(shè)計(jì)，電動(dòng)勢測定的應(yīng)用。

3、極化作用、超電勢和電解時(shí)的電極反應(yīng)。

第八章

界面現(xiàn)象

（一）基本內(nèi)容

8.1 界面張力

1.液體的表面張力、表面功及表面Gibbs函數(shù)

2.表面熱力學(xué)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(wěn)狀態(tài)及新相的生成

8.3 固體表面：1.物理吸附與化學(xué)吸附 2.等溫吸附

3.佛倫德利希吸附經(jīng)驗(yàn)式 4.Langmiur單分子層吸附理論 5.吸附熱力學(xué)

8.4 液-固界面 1.潤濕現(xiàn)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(xiàn)象

2.表面過剩量與Gibbs吸附等溫公式 3.表面活性物質(zhì)及其在吸附層的定向排列

（二）基本要求

熟練掌握表面張力、表面功及表面Gibbs函數(shù)，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(xì)現(xiàn)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(xiàn)象（楊氏方程、潤濕現(xiàn)象）了解多分子層吸附理論

熟練掌握溶液表面現(xiàn)象與Gibbs吸附等溫公式

（三）重點(diǎn)

1、弄清表面張力與表面吉布斯函數(shù)的定義及關(guān)系。

2、潤濕角、潤濕、鋪展及鋪展系數(shù)等概念和楊氏方程。

3、掌握彎曲液面的附加壓力、毛細(xì)現(xiàn)象、彎曲液面的蒸汽壓、微小晶粒的溶解度、亞穩(wěn)狀態(tài)等特性及現(xiàn)象形成的原因，掌握拉普拉斯方程式及開爾文公式的推導(dǎo)及應(yīng)用。

4、吸附現(xiàn)象形成的原因及影響吸附的因素，物理吸附與化學(xué)吸附的區(qū)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(dǎo)和應(yīng)用。

5、溶液表面吸附的原因，吉布斯吸附等溫式及應(yīng)用。

6、表面活性物質(zhì)及其在吸附層的定向排列

（四）難點(diǎn)

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(wěn)狀態(tài)及新相的生成潤濕現(xiàn)象

第九章

化學(xué)動(dòng)力學(xué)

（一）基本內(nèi)容

9.1 化學(xué)反應(yīng)的速率及速率方程：

1.速率定義 2.基元反應(yīng)與非基元反應(yīng) 3.質(zhì)量作用定律 4.化學(xué)反應(yīng)速率方程的一般形式

5.反應(yīng)級(jí)數(shù)

6.用氣體分壓表示的速率方程

7.反應(yīng)速率的實(shí)驗(yàn)測定 9.2 具有簡單級(jí)數(shù)的反應(yīng)： 1.零級(jí)反應(yīng)

2.一級(jí)反應(yīng) 3.二級(jí)反應(yīng)

4.n級(jí)反應(yīng)

9.3 反應(yīng)速率方程的確定 9.4 溫度對反應(yīng)速率的影響： 1.Vant Hoff 經(jīng)驗(yàn)規(guī)則

2.阿倫尼烏斯方程

3.基元反應(yīng)的活化能及其物理意義

4.活化能與反應(yīng)熱的關(guān)系

5.反應(yīng)競爭

6.溫度對反應(yīng)速率影響的其它情況 9.5 復(fù)合反應(yīng)速率的近似處理方法：

1.選取控制步驟法 2.平衡態(tài)近似法 3.穩(wěn)態(tài)近似法

4.表觀活化能與各基元反應(yīng)活化能的關(guān)系 9.6 典型復(fù)合反應(yīng) 9.7 基元反應(yīng)速率理論

（二）基本要求

熟練掌握反應(yīng)速率、基元反應(yīng)、質(zhì)量作用定律、反應(yīng)分子數(shù) 熟練掌握各級(jí)反應(yīng)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(yīng)速率的影響、阿倫尼烏斯方程、活化能及其意義 典型復(fù)合反應(yīng)速率方程的微分及積分式，鏈反應(yīng)的特征 復(fù)合反應(yīng)速率的近似處理方法

（三）重點(diǎn)

1、反應(yīng)速率的定義及速率的測定方法。

2、反應(yīng)速率常數(shù)、基元反應(yīng)、反應(yīng)分子數(shù)、反應(yīng)級(jí)數(shù)等基本概念。

3、掌握一級(jí)、二級(jí)反應(yīng)速率方程的微分及積分式及其特征，學(xué)會(huì)具體計(jì)算（求取反應(yīng)時(shí)間、半衰期、反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)物濃度等）

4、掌握如何用微分法、積分法及半衰期法和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立反應(yīng)速率方程。

5、掌握鏈反應(yīng)的特征和復(fù)合反應(yīng)速率的近似處理方法

6、掌握阿累尼烏斯方程及其應(yīng)用，活化能及其對反應(yīng)速率的影響。

（四）難點(diǎn)

1、如何用平衡態(tài)近似法及穩(wěn)定態(tài)近似確立復(fù)合反應(yīng)的速率方程

2、理解什么是活化能及其對反應(yīng)速率的影響。

3、對基元反應(yīng)速率理論的理解。

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, 可加深對無機(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)與過程量

可逆過程、不可逆過程、準(zhǔn)靜過程、自發(fā)過程

焓H的定義；等壓過程的熱效應(yīng)與焓變的關(guān)系

理想氣體的定義與性質(zhì)；各種過程的Q、W、?U、?H的計(jì)算

實(shí)際氣體的性質(zhì)；等焓過程，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)簡介；耗散體系知識(shí)簡介

*

*

溶 液

理想氣體化學(xué)勢；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)和對比態(tài)；對比態(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；理想溶液的性質(zhì)

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

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；電極電勢的規(guī)定和計(jì)算；能斯特方程；電池電動(dòng)勢與電極電勢的關(guān)系

電池電動(dòng)勢與?rGm0、?rHm0、?rSm0的關(guān)系

電動(dòng)勢產(chǎn)生的機(jī)理；電池電動(dòng)勢的計(jì)算及應(yīng)用

熱力學(xué)體系的電勢－pH圖

電極過程動(dòng)力學(xué)：分解電壓；極化作用產(chǎn)生的原理 超電勢的產(chǎn)生原因；超電勢的計(jì)算；超電勢在電解中的應(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

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

對峙反應(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)理論簡介*

快速反應(yīng)動(dòng)力學(xué)理論簡介*

振蕩反應(yīng)理論簡介*

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

聚合物分子量的測定方法；天然大分子、凝膠的初步概念

納米材料知識(shí)簡介*

*：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)變化過程的規(guī)律，通過理論計(jì)算來判斷化學(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）。通過化學(xué)反應(yīng)的條件控制化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，通過化學(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，恒容變溫過程、恒壓變溫過程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、相變過程熵變的計(jì)算

六、熱力學(xué)第三定律和化學(xué)變化過程熵變的計(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

三、氣體組分的化學(xué)勢

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、溫度對標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的影響

四、其它因素對理想氣體化學(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)勢的測定

六、原電池?zé)崃W(xué)

七、電極電勢和液體接界電勢

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、勢能面與過渡狀態(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：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，增長提出問題、分析問題、解決問題的能力，特別是要通過熱力學(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)際問題的一般科學(xué)方法。

三、課程教學(xué)的基本要求

通過本課程的教學(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)過程（恒溫、恒壓、絕熱），可逆過程、可逆、不可逆過程熱、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)過程熱力學(xué)函數(shù)的計(jì)算及體系自發(fā)過程的判斷法。

（3）化學(xué)勢（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，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)勢的計(jì)算及其應(yīng)用。

4．掌握電極的極化作用、超電勢的原理及計(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?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)來解釋生活及化學(xué)研究中的實(shí)際問題。

七、考核方式及成績評定

考核方式：采用期末閉卷考試與平時(shí)考核結(jié)合的方法。成績評定：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

第五篇：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、國內(nèi)一流、國際知名的研究型大學(xué)，對國家與地方經(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，對于來自全國各地的優(yōu)質(zhì)學(xué)生來源，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程中應(yīng)用的專業(yè)基礎(chǔ)課。2．通過本課程的學(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，對冶金中的問題，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程分析；氣泡在均相與非均相形核、氣泡長大與上升過程動(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，讓國內(nèi)外著名學(xué)者周國治院士給全體學(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)問題的方法。2）教師通過舉例、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，助課老師對內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，講解習(xí)題中的問題，針對不同章節(jié)的內(nèi)容，講有代表性的例題。在這些過程中，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)。如對于“活度的概念及活度標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇”問題，要求學(xué)生閱讀魏壽昆院士編著的“冶金過程熱力學(xué)”的有關(guān)章節(jié)，對于“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“冶金過程動(dòng)力學(xué)”的相關(guān)章節(jié)等。針對這些問題，也作為作業(yè)，要求學(xué)生寫出評論。

通過教學(xué)中采取了以上方法，對解決教學(xué)過程中出現(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：

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

1）氧勢圖的形成原理；

2）氧勢圖的熱力學(xué)特征；（特殊的線；直線斜率；直線位置）3）氧勢圖的應(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）簡單共晶型三元系：圖的構(gòu)成、平面投影圖、結(jié)晶過程（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的冷卻過程 第11、12學(xué)時(shí)

作業(yè)：分析M2、M3點(diǎn)的冷卻過程

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.氣泡在上浮過程中長大。

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)生帶著問題做實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中去尋找這些問題的答案，有利于鞏固學(xué)生對相關(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，學(xué)院“211” 工程建設(shè)實(shí)驗(yàn)室投入資金2000萬元，建成了符合當(dāng)前世界冶金科技發(fā)展趨勢的“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溫原理、測溫方法、高溫爐恒溫帶的測量；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)過程中質(zhì)量變化的測量方法。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)法測量含水鐵礦石或紅土鎳礦在加熱過程中質(zhì)量變化及熱分解溫度；

（2）通過分析軟件，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 【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】綜合性實(shí)驗(yàn)；學(xué)時(shí)：4

通過本實(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)性能測定方法；了解所用設(shè)備的工作原理及基本操作方法。通過實(shí)驗(yàn)，使得同學(xué)們的動(dòng)手能力和分析問題與解決問題的能力得到提高。

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；

（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；通過實(shí)驗(yàn)，使得同學(xué)們的動(dòng)手能力和分析問題與解決問題的能力得到提高。

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鋼中夾雜物微觀形貌和組成進(jìn)行分析及測定。

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，其過剩熱力性質(zhì)多采用溶液模型來描述。目前，同時(shí)集成熱化學(xué)數(shù)據(jù)庫并具有多種計(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)算及過程模擬的主流工具。

通過本實(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，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；以煉銅和煉鋼過程的主要渣系為例，掌握利用爐渣相圖分析冶金過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)勢區(qū)圖在硫化物焙燒過程的應(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

通過本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉優(yōu)勢區(qū)圖的解讀，掌握利用優(yōu)勢區(qū)圖分析硫化物焙燒過程所需的熱力學(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定方法與測定原理；運(yùn)用所學(xué)冶金物理化學(xué)過程熱力學(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；確定侵蝕過程的反應(yīng)機(jī)理；加深對冶金液固反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的理解與認(rèn)識(shí)。通過實(shí)驗(yàn)，使得同學(xué)們的動(dòng)手能力和分析問題與解決問題的能力得到提高。

實(shí)驗(yàn)

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

通過本實(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定方法與測試原理；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。通過實(shí)驗(yàn)，使得同學(xué)們的動(dòng)手能力和分析問題與解決問題的能力得到提高。

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定方法與測試原理；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。通過實(shí)驗(yàn)，使得同學(xué)們的動(dòng)手能力和分析問題與解決問題的能力得到提高。

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

通過本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠掌握熔體粘度的測試原理及方法；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。通過實(shí)驗(yàn)，使得同學(xué)們的動(dòng)手能力和分析問題與解決問題的能力得到提高