物理化學教學大綱(專業版)

　　

【正文】 5 溶膠的穩定性和聚沉作用溶膠的穩定性，聚沉作用，影響聚沉作用的一些因素，*膠體穩定性的DLVO理論簡介。主要內容： 1．基本概念分散度和表面積，界面張力和界面吉布斯自由能。主要內容： 剛球碰撞模型，碰撞頻率，碰撞參數，碰撞截面，閾能εc，反應閾能與實驗活化能的關系由碰撞理論計算反應速率的基本關系式，概率因子。思考題：？？？如何用電動式法測定熱力學數據？ 第九章：電解及極化作用 教學目的和要求：1．明確極化產生的原因，了解超電勢在電解中的作用 2．能計算一些簡單的電解分離問題 3．了解金屬腐蝕的原因及防腐的方法 主要內容：1．分解電壓與極化作用 2．電解時電極上的反應金屬的析出與氫的超電勢，塔菲爾公式，氫析出的反應機理，溶液中金屬離子的分離 3．金屬電化學腐蝕與防腐 電化學腐蝕，防腐，鈍化 *化學電池 學時：6 主要教學環節的組織：課堂講授、習題、討論、答疑。 離子的電遷移現象，離子遷移率和遷移數，離子遷移數的測定。6． 外界條件對平衡的影響溫度的影響、壓力的影響、惰性氣體的影響。形成化合物，完全互熔的固熔體，部分互熔的固熔體，*重結晶、*區域熔煉。3． 理想溶液和稀溶液 理想溶液中各組分的化學勢、理想溶液的通性。2． 玻茲曼統計最概率分布，α、β值的推導。思考題：？？意義何在？ 第二章：熱力學第二定律 教學目的和要求： 。《物理化學》，韓德剛、高執棣、高盤良，高等教育出版社，2001。實驗七、爐渣相圖的綜合應用 【實驗性質】網絡平臺實驗；學時：2通過本實驗的學習，使學生熟練掌握二元系、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、飽和溶解度等性質的方法，從而達到利用所學物理化學知識分析和指導冶金生產的目的。提高學生的動手能力、綜合運用知識的能力。在基礎層次培養的基礎上，加強綜合層次和創新層次的能力培養的教學體系。例題 28第222學時作業213 214 215理論模型。教師在講解重點和難點內容的過程中，要放慢速度，舉一反三。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考核結合的方法。4．掌握杠桿規則在相圖中的應用。四、理論教學內容與學時分配（1）緒論、熱力學第一定律(10學時)1．掌握熱力學基本概念（內能、熱、功、焓、熱容）和熱力學第一定律。物理化學的基本原理被廣泛地運用到其它分支學科。它是從化學現象與物理現象的聯系入手以尋求化學變化基本規律的學科。（5）多相平衡（10學時）1．掌握相、組分數和自由度，相律。五、實驗教學內容與學時分配（有課內實驗的課程請填寫此項）本課程實驗單獨開課。含有一個不穩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力學機理；液液反應動力學的雙膜理論的應用；不同控速條件的氣固反應動力學的未反應核模型。第10學時作業： 32課外閱讀：相圖的基本規則6）具有一個穩定二元化合物的三元系7）具有一個不穩定二元系的三元系：圖的特點、分析相圖中一個特殊的點M1的冷卻過程 第112學時作業：分析MM3點的冷卻過程1）高爐渣系CaOSiO2Al2O3 分析2）轉爐渣系CaOSiO2FeO2 分析 第114學時作業343．冶金溶液（10學時） 鐵溶液具體內容 拉烏爾定律；亨利定律；兩個定律的聯系及區別分析。課程的設計思想(1)注重實踐，倡導創新，將學生分析和解決實際問題的能力及創新能力的培養放在首位；在實驗設計上，我們將傳統的印證性實驗改為探索性、設計性實驗，用以培養學生分析和解決實際問題的能力及創新能力。子模塊二：利用網絡和國際優秀物理化學軟件FactSage，設計了四個網絡實驗平臺，每個實驗2學時，共計8學時。實驗六、鐵水脫硫的熱力學模擬 【實驗性質】網絡平臺實驗；學時：2實際冶金過程多為金屬熔體、爐渣、煙氣等多元多相組成的復雜體系，計算其平衡組成目前唯一可行的方法是采用如FactSage這樣的熱化學計算專業軟件；同時，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，其過剩熱力性質多采用溶液模型來描述。為能夠定性解釋和通過定量計算解決上述問題，必須有一定的無機化學、有機化學、分析化學、高等數學、普通物理的基礎知識，通過本課程的學習可提高對前面知識的認識，從而提高分析問題和解決問題的能力。反應進度ξ的定義、熱化學反應方程式、等壓反應熱與等容反應熱、赫斯定律、生成熱、燃燒熱、*溶解熱與稀釋熱、*自鍵焓估計生成熱、反應熱與溫度的關系—基爾霍夫定律。*—規定熵。2． 混合氣體中各組分的化學勢理想氣體的化學勢—氣體的標準態。3． 單組分體系水的相圖、*硫的相圖、*超臨界態萃取的應用簡介。4．平衡常數的計算標準生成吉布斯自由能法。主要內容：電導、電導率，摩爾電導率。測定溶液pH值。學時：12 主要教學環節的組織：課堂講授、習題、討論、答疑。4．能用界面現象的一些知識解釋日常生活中碰到的界面現象。2 *溶膠的動力學性質布朗運動，擴散和滲透壓，沉降和沉降平衡。大分子的相對分子質量。3．*液—液界面溶液的表面張力與濃度的關系，吉布斯吸附公式，吸附層的結構，不溶性表面膜。4.*分子反應動態學簡介研究分子反應的實驗方法，分子碰撞與態—態反應。、求法以及它對反應速率的影響。*德拜—休克爾理論及其發展。9． 生物能力學簡介。思考題：？n的意義如何？ ？ 第六章：化學平衡 教學目的和要求： *1． 能用化學勢導出平衡常數的熱力學表達式。6． *杜亥姆—馬居耳公式。*費米—狄拉克統計和玻色—愛因斯坦統計簡介。—亥姆霍茲公式的應用以及ΔG、ΔS的計算。解題方法》，范崇正、杭瑚、蔣淮渭，中國科學技術大學出版社，2002。通過實驗，使得同學們的動手能力和分析問題與解決問題的能力得到提高。實驗二、利用差熱分析技術研究AlN材料的氧化行為 【實驗性質】設計性實驗；學時：4 通過本實驗的學習，使學生能夠理解熱分析技術相應的工作原理，掌握運用熱分析數據研究AlN材料的氧化反應動力學過程的方法，相關數據的處理計算；了解TG、DTA及TGDTA（DSC）聯用熱分析儀的操作技術；掌握試樣化學反應過程中質量變化的測量方法。(2)實驗教學與課堂教學緊密結合、互相補充、相互加強。硫容量與堿度第224學時作業216 217 219閱讀 磷酸鹽容量4．冶金熱力學應用（8 學時） 冶金反應過程最高反應溫度及煉鋼中元素發熱能力的計算 第226學時直接還原熱力學分析；直接還原機理；直接還原％CO－T平衡圖。如對于“活度的概念及活度標準態的選擇”問題，要求學生閱讀魏壽昆院士編著的“冶金過程熱力學”的有關章節，對于“液液反應動力學的雙膜理論的應用”，要求學生閱讀韓其勇教授編寫的“冶金過程動力學”的相關章節等。執筆人：向翠麗審核人：張煥芝 2015年5月21日第四篇：教學大綱_冶金物理化學《冶金物理化學》教學大綱一、課程概要 課程編號：020401開課院系：冶金與生態工程學院課程類別：必修課適用專業：冶金工程課內總學時：88（課內64，實驗24）課程基礎：物理化學，冶金傳輸原理根據我校的人才培養目標，建設特色突出、國內一流、國際知名的研究型大學，對國家與地方經濟，特別是鋼鐵行業，培育創新、進取、團結、實踐能力強的一代新人。3．掌握電極反應的書寫、電池的設計和電動勢的計算及其應用。（2）熱力學第二定律（8學時）1．掌握熱力學第二、三定律。熱力學第一定律熱力學的基本概念：體系、環境、狀態、熱力學平衡態、功、熱及其符號、孤立體系、封閉體系、開放體系等熱力學第一定律；內能U的概念；狀態函數與過程量可逆過程、不可逆過程、準靜過程、自發過程焓H的定義；等壓過程的熱效應與焓變的關系理想氣體的定義與性質；各種過程的Q、W、DU、DH的計算實際氣體的性質；等焓過程，焦－湯效應及焦湯系數赫斯定律；反應焓的計算；物質的生成焓、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*熱化學的現代進展*；生物熱化學及其應用*熱力學第二定律熱力學第二定律；自發過程的共同性質卡諾循環；卡諾定理；熵函數的定義及物理意義熵增原理；熱力學第二定律的微觀意義赫氏自由能F；吉布斯自由能G熱力學的熵判據、赫氏自由能判據、吉布斯自由能判據及適用條件熱力學基本關系式；麥克斯韋關系式常見過程的熱力學函數改變值的計算；吉布斯－赫姆霍茲公式偏摩爾量；偏摩爾量集合公式化學勢的定義和物理意義多組分體系熱力學；復相多組分體系熱力學熱力學第三定律；物質的規定熵熱力學非平衡態熱力學簡介；耗散體系知識簡介**溶 液理想氣體化學勢；理想氣體混合物實際氣體；范德華狀態方程；氣體逸度的概念和計算物質的臨界狀態和對比態；對比態原理；牛頓圖溶液濃度的各種表示法及其相互間的關系拉烏爾定律；亨利定律理想溶液的定義；理想溶液的化學勢；理想溶液的性質理想稀溶液；溶劑化學勢；溶質化學勢；各種標準狀態和標態化學勢的物理意義稀溶液的依數性：沸點上升；凝固點下降；滲透壓非理想溶液；活度及活度系數；溶液活度的測定；活度的計算滲透系數；超額函數吉布斯－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、相數、獨立組份數和自由度之間的關系單組份相圖；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px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；二級相變；氦的相圖；金屬的居里點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用*利用相圖分離提純物質的基本原理*化 學平衡化學反應進行的進度；反應的條件；化學反應等溫式氣相反應的熱力學平衡常數；平衡常數與反應DrGm的關系溶液中的化學反應的平衡常數；復相反應的平衡常數熱力學平衡常數與各種經驗平衡常數之間的關系物質的標準生成吉布斯自由能；物質的規定吉