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一、教学基本情况
课程名称
物理化学
课程类型
理论课
总学时
授课对象
本科生
授课教师
职称
授课形式
以教师讲授为主,其它教学方式为辅
教材及主要参考书、学习网站
南京大学主编,物理化学核心教程;胡英主编,《物理化学》;天津大学主编,《物理化学》;大连理工大学主编,《物理化学》;各种习题解题辅导书;课后所列各种参考读物
本课程教学目标
本课程内容主要包括相平衡、化学动力化学、电化学基本知识和基本理论,以及相关应用等内容。
教学方法和手段
通过课堂讲授、学生自习、学科前沿介绍、习题课、讨论课、计算机辅助教学、多媒体网络教学、考试等教学环节达到本课程的目的。
学情分析
学生在前期的学习中,已学习了数学、物理学、化学热力学等基础知识,本课程旨在引导学生利用所学知识解决相平衡、化学动力学、电化学中的问题,拓展学生的知识范围。
学时分配
第六章相平衡8学时
第七章化学反应动力学14学时
第八章电化学10学时
教研室意见
学院意见
二、授课单元教案
授课单元名称
第六章相平衡
学时
8
时间、课次
2月26日-3月24日3节-4节总第4次
教学目的
理解相律的意义,掌握其应用。掌握单组分系统,二组分气-液平衡系统和二组分凝聚系统典型相图的分析和应用。掌握用杠杆规则进行分析与计算。了解由实验数据绘制简单相图的方法。
重点、难点
重点:相律,两组分系统的气-液平衡相图,两组分系统的液-固平衡相图,相平衡计算的原理。
难点:相律的推导,二组分凝聚系统的相图
教学过程设计
一、课程引入(1-3分钟)
简要回顾上节课所学知识、以及与本节课之间的联系
二、课程内容(40分钟)
授课
三、课程小结(1-3分钟)
简要总结
四、板书设计
左面板书
五、课后作业和下次课预习安排(1分钟)
1. 课后全部思考题、概念题
2. 作业题:课后全部的习题
6.1引言
相:系统内物理和化学性质完全均匀的一部分称为相。
相与相之间有明显的界面,从宏观上讲,越过界面时,性质将发生突变。
关于气,液,固的相的说明(固溶体)。
热力学对相平衡研究的应用
根据热力学的结论:“在达到相平衡时,任一组分在各相的化学势相等”,可以推出一定的系统最多可以平衡的相数,在一定的范围内可以自由变化的强度性质(温度,压力,浓度等)——相律。
相律:相平衡系统中,组分数,相数,和自由度数之间关系的规律。
相律只能告诉“数目”,不能告诉“数值”。
自由度:在不引起新相生成和原来的相消失的条件下,在一定的条件下可以自由变化的强度性质的数目(以水为例说明之)。
相图:用点,线,面等表示的多相平衡体系中相与强度性质变化关系的几何图形称为相图。
多相平衡体研究的意义:理论意义,实际意义。
如:盐的提纯,反应产物的提纯,新材料的研究与开发(金属材料与陶瓷材料)。
6.2多相系统平衡的一般条件
在由一个多相构成的系统中,相和相之间没有任何限制,每个相都是相互敞开的,有物质的交换,热和功的传递。
热力学平衡
一个热力学系统,如诸性质不随时间而改变,则系统处于热力学平衡状态。
热力学平衡实际上包括了热平衡,力学平衡,相平衡和化学平衡。
热平衡:指系统的各部分没有热的传递。
力学平衡:指系统的各部分没有因力的作用而变生形变。
相平衡:系统中不会发生新相的生成和旧相的消失。
化学平衡:系统中不会发生净的化学反应过程。
热力学平衡的条件
相平衡的条件:在一定的条件下,相平衡的条件为任一种物质在每一相的化学势相等。
热平衡的条件:设系统有α,β两相,在内能及体积不变的条件下,有δQ的热从α相传至β相,由于。
dS=dSα+dSβ
如热量的传递过程是在平衡的条件下进行的,则
则有
即热平衡的条件为各相的温度相等。
力学平衡条件:设系统的温度为T,体积为V,在T,V不变的条件下,如α相膨胀了dVα,β相收缩了dVα,如果这个过程是在平衡的条件下进行的,则
则有
即多相平衡的力学条件为各相的压力相等。
化学平衡条件:化学平衡条件将在化学平衡一章中讨论。
6.3相律
多相平衡系统中组分数,相数,和自由度数之间关系的规律为相律。
系统中组分数,相数,和自由度数的含义和求算
组分数:能够详尽描述系统所需的最少的独立的物种数(c)
如果系统中物种数为s,且这些物质之间没有化学反应,则c=s。
如果在个物质之间,存