【導(dǎo)讀】化學(xué)工程與工藝專業(yè)（本科）

　　

【正文】 料電池、蓄電池。 第十一章 化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)（一） 一、本章基本要求 1．明確動力學(xué)中的基本概念，弄清反應(yīng)級數(shù)、反應(yīng)分子數(shù)、簡單反應(yīng)、復(fù)雜反應(yīng)、基元反應(yīng)、質(zhì)量作用定律等。 2．熟悉反應(yīng)速率的表達(dá)，速率常數(shù)ｋ的物理意義。 3．掌握簡單級數(shù)反應(yīng)的動力學(xué)規(guī)律，了解速度常數(shù)，半衰期，反應(yīng)級數(shù)的實驗測定。 4．掌握典型的復(fù)雜反應(yīng)速率方程的建立及各自的特點 。 5．掌握阿累尼烏斯方程的三種形式及其應(yīng)用，明確活化能的概念。 35 6．掌握鏈反應(yīng)的特點，會應(yīng)用穩(wěn)態(tài)近似 、平衡假設(shè)等近似處理方法。 二、教學(xué)內(nèi)容 1．化學(xué)反應(yīng)的速率 反應(yīng)速率的表示方法及實驗測定。 2．化學(xué)反應(yīng)的速率方程 基元反應(yīng)和非基元反應(yīng)、基元反應(yīng)的速率方程 質(zhì)量作用定律，反應(yīng)分子數(shù)，速率方程的一般形式、反應(yīng)級數(shù)、速率常數(shù)。 3．具有簡單級數(shù)的反應(yīng) 零級、一級、二級、三級反應(yīng)、準(zhǔn)級反應(yīng)的速率方程、特點、半衰期；反應(yīng)級數(shù)的測定方法。 4．幾種典型的復(fù)雜反應(yīng) 對峙反應(yīng)、平行反應(yīng)和連續(xù)反應(yīng)的速率方程、特點。 5．溫度對反應(yīng)速率的影響 阿累尼烏斯公式、反應(yīng)速率與溫度關(guān)系的幾種類型、活化能。 6．鏈反應(yīng) 直鏈反應(yīng)、 支鏈反應(yīng)、鏈反應(yīng)與爆炸、復(fù)雜反應(yīng)速率的近似處理法。 第十二章 化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)（二） 一、本章基本要求 1．了解碰撞理論和過渡態(tài)理論并加以比較。 2．了解分子反應(yīng)動力學(xué)的常用實驗方法 。 3．了解溶液中的反應(yīng)、光化學(xué)反應(yīng)的特征 。 4．了解快速反應(yīng)常用的測試方法及弛豫時間 。 5．明確催化反應(yīng)的一些術(shù)語概念，掌握均相，酶，復(fù)相催化反應(yīng)的步驟。 二、教學(xué)內(nèi)容 1．反應(yīng)速率理論 氣相雙分子簡單碰撞理論、過渡狀態(tài)理論、單分子反應(yīng)理論。 2．溶液中的反應(yīng) 36 溶劑對反應(yīng)速率的影響 —籠效應(yīng)、原鹽效應(yīng)。 3．快速反應(yīng)的幾種測試手 段 弛豫法、閃光光解法。 4．光化學(xué)反應(yīng) 光化學(xué)反應(yīng)與熱化學(xué)反應(yīng)的區(qū)別、光化反應(yīng)的基本定律、量子產(chǎn)率、光化反應(yīng)的機(jī)理與速率方程。 5．催化反應(yīng)動力學(xué) 催化劑與催化作用、催化反應(yīng)的一般機(jī)理、均相催化反應(yīng)、酶催化反應(yīng)。 第十三章 表面物理化學(xué) 一、本章基本要求 1．理解表面張力及表面吉布斯自由能的概念。 2．理解接觸角、潤濕、附加壓力的概念及其與表面張力的關(guān)系。 3．理解拉普拉斯公式及開爾文公式的應(yīng)用。 4．理解亞穩(wěn)狀態(tài)與新相生成的關(guān)系。 5．理解物理吸附與化學(xué)吸附的含義和區(qū)別。 6．了解朗繆爾單分子層吸附理 論，理解朗繆爾吸附等溫式。 7．了解溶液界面的吸附及表面活性物質(zhì)的作用與應(yīng)用。 8．了解吉布斯吸附公式的含義和應(yīng)用。 二、教學(xué)內(nèi)容 1．表面張力與表面吉布斯能 表面張力的定義、表面熱力學(xué)的基本公式、表面張力與溫度的關(guān)系、溶液的表面張力與溶液濃度的關(guān)系。 2．彎曲表面上的附加壓力和蒸氣壓 彎曲表面上附件壓力的產(chǎn)生、 YoungLaplace 公式、彎曲表面上的蒸氣壓—Kelvin公式。 3．溶液的表面吸附 表面過剩、 Gibbs 吸附公式 。 37 4．液 液界面的性質(zhì) 液 液界面的輔展、單分子表面膜、表面壓。 5．液 固 界面 粘濕過程、浸濕過程、鋪展過程、接觸角與潤濕方程。 6．表面活性劑及其作用 表面活性劑的定義、分類及作用。 7．固體表面上的吸附作用 固體表面的特點、吸附等溫線、 Langmuir 等溫式、弗侖德利希經(jīng)驗式、 BET多層、物理吸附與化學(xué)吸附、化學(xué)吸附與催化反應(yīng)。 第十四章 膠體分散系統(tǒng)和大分子溶液 一、本章基本要求 1．了解分散體系的分類及膠體的定義 。 2．理解溶膠的光學(xué)性質(zhì)、動力性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)。 3．掌握膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)和膠體穩(wěn)定性與聚沉作用。 二、教學(xué)內(nèi)容 1．膠體和膠體的基本特征 分散物系的基本性質(zhì)與分類、 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)。 2．溶膠的制備和凈化 溶膠的制備方法和凈化方法、溶膠的形成和老化機(jī)理。 3．溶膠的動力性質(zhì) 布朗運(yùn)動，擴(kuò)散和滲透壓，沉降與沉降平衡。 4．溶膠的光學(xué)性質(zhì) 丁達(dá)爾效應(yīng)，瑞利公式。 5．溶膠的電學(xué)性質(zhì) 電動現(xiàn)象、電泳、電滲、沉降電勢、流動電勢、雙電層理論和 ξ電勢 。 6．溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用 影響溶膠穩(wěn)定性和聚沉作用的因素、聚沉值、高分子化合物對溶膠的絮凝和 38 穩(wěn)定作用、膠體穩(wěn)定性的 DLVO 理論。 7．乳狀液和凝膠 O/W和 W/O 型乳狀液、乳化劑的作用、乳狀液的不穩(wěn)定性；凝膠的分類、形成和性質(zhì)。 8． 大分子溶液 大分子溶液的特點 。 9． Donnan平衡和聚電解質(zhì)溶液的滲透壓 補(bǔ)充說明： 《物理化學(xué)》課程的理論和應(yīng)用實例應(yīng)根據(jù)專業(yè)特點有所側(cè)重，應(yīng)注意與后續(xù)專業(yè)課的聯(lián)系。 39 《物理化學(xué)實驗》 教學(xué)大綱 一、課程的基本信息 課程名稱： 《物理化學(xué)實驗》 英文名稱： Experiments in Physical Chemistry 課程性質(zhì)： 專業(yè)必修課程 課程編號： 0610017/0610018 周 學(xué) 時： 5/5 學(xué)時 總 學(xué) 時： 45/45 學(xué)時 學(xué) 分： 適用專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝專業(yè) 預(yù)備知識： 高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、物理化學(xué) 課程教材： 張洪林主編，《物理化學(xué)實驗》、青島：中國海洋大學(xué)出版社出版、 2020 年 7月 ． 參考書目： [1] 山東大學(xué)等校編，《基礎(chǔ)化學(xué)實驗 物理化學(xué)實驗》，化學(xué)工業(yè)出版社， 2020 年 ． [2] 孫爾康等編 ， 《物理化學(xué)實驗》，南京大學(xué)出版社， 1998 年 ． [3] 北京大學(xué)《物理化學(xué)實驗》，北京大學(xué)出版社， 1995 年 ． [4] 復(fù)旦大學(xué)等編 ， 《物理化學(xué)實驗》，高等教育出版社， 2020 年 ． 考核方式： 考查 制定時間： 2020 年 6 月制定 二、課程 的目的與任務(wù) 《 物理化學(xué)實驗 》 作為化學(xué)實驗科學(xué)的重要分支，是化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生必修的一門獨(dú)立的基礎(chǔ)實驗課程。 物理化學(xué)實驗課的主要目的是： 1．掌握物理化學(xué)基本的研究方法，通過實驗手段熟悉物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)與化學(xué)反應(yīng)規(guī)律之間的關(guān)系，學(xué)會重要的物理化學(xué)實驗技術(shù)和基本的實驗儀器的使用。 40 2．掌握實驗數(shù)據(jù)的處理及實驗結(jié)果的分析和歸納方法，從而加深對物理化學(xué)基本理論和概念的理解，增強(qiáng)解決實際化學(xué)問題的能力。 3．對學(xué)生進(jìn)行實驗工作的綜合訓(xùn)練 ,使之具有基本的科研素質(zhì)，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、實事求是的?作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度。 物理化學(xué)實驗課的主要任務(wù)是： 1．培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的能力 物理化學(xué)是一門理論性強(qiáng)、公式多、概念抽象的基礎(chǔ)課，學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的最大困難是概念不清和公式條件難以掌握。因此課堂教學(xué)應(yīng)聯(lián)系實踐教學(xué)，而實驗教學(xué)就是在實驗室進(jìn)行的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。通過實驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而進(jìn)一步鞏固和加深課堂所學(xué)的基本理論，重要概念和公式的理解以及應(yīng)用，提高理論聯(lián)系實際的能力和動手、動腦、觀察和思考問題的能力。 2．培養(yǎng)想象力和邏輯思維的能力 實驗是獲得原始數(shù)據(jù)的唯一途徑，但是實驗中最后所得的結(jié)果往往不是由 直接測量數(shù)據(jù)得到的，而是通過理論分析，推導(dǎo)出一系列計算公式，再由直接測量到的物理量運(yùn)算而得到的。因此要求學(xué)生在做實驗中要勤于思考，善于分析、對比和綜合，充分發(fā)揮想象力，不斷提高思維的邏輯性。這樣一來，通過做各個部分的實驗，學(xué)生一定能得到一般科學(xué)方法的訓(xùn)練和邏輯思維能力的培養(yǎng)。 3．培養(yǎng)自學(xué)能力 物理化學(xué)實驗是為我校高年級學(xué)生開設(shè)的一門獨(dú)立基礎(chǔ)課程，因此可以創(chuàng)造條件通過多方面來培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。比如說：實驗教材和實驗儀器使用說明書，讓學(xué)生自學(xué)，以便鍛煉學(xué)生的閱讀能力和學(xué)習(xí)自覺性；讓學(xué)生查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料以及使 用的工具書和手段，可培養(yǎng)學(xué)生獲取所需新知識的自學(xué)能力；學(xué)生通過做實驗和書寫實驗報告，對實驗現(xiàn)象進(jìn)行分析；總結(jié)和歸納實驗結(jié)果和進(jìn)行誤差分析；提出對實驗的改進(jìn)意見；寫出心得體會等，以培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生整理、歸納、綜合、評價知識的自學(xué)能力。 4．培養(yǎng)科學(xué)研究能力 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究能力是指研究和解決問題的創(chuàng)新能力。要求學(xué)生上新臺階。 41 因此在物理化學(xué)實驗中，應(yīng)注意并加強(qiáng)學(xué)生這方面的培養(yǎng)和訓(xùn)練。比如，試驗研究方案的設(shè)計；實驗研究方法的比較；實驗研究條件的選擇；有關(guān)文獻(xiàn)資料的查閱；實驗研究結(jié)果的分析、總結(jié)和歸納；實驗研究報告（ 或論文）的書寫等基本科學(xué)研究能力的訓(xùn)練，為畢業(yè)論文和科學(xué)實踐打基礎(chǔ)。 為了達(dá)到以上目的，努力實現(xiàn)上述 “能力 ”培養(yǎng)的基本任務(wù)，為我校培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神，適應(yīng)國家需要的高質(zhì)量的專門人才打下堅實基礎(chǔ)。 本課程分兩個學(xué)期開設(shè)，上學(xué)期主要是熱力學(xué)部分實驗及熱力學(xué)應(yīng)用，下學(xué)期主要是電化學(xué)和動力學(xué)部分實驗。 三、課程內(nèi)容及學(xué)時分配 章節(jié) 內(nèi) 容 學(xué)時 實驗 1 溫度的測量與控制 4 實驗 2 燃燒熱的測定 6 實驗 3 液體飽和蒸汽壓的測定 5 實驗 4 甲基紅電離平衡常數(shù)的測定 5 實驗 5 凝固點降低法測 定摩爾質(zhì)量 5 實驗 6 完全互溶雙液系的平衡相圖 5 實驗 7 溶液偏摩爾體積的測定 5 實驗 8 三組分等溫相圖的繪制 5 實驗 9 原電池電動勢的測定及應(yīng)用 5 實驗 10 離子遷移數(shù)的測定 5 實驗 11 電導(dǎo)的測定及應(yīng)用 5 實驗 12 氯離子選擇性電極的測試及應(yīng)用 5 實驗 13 蔗糖的轉(zhuǎn)化 5 實驗 14 乙酸乙酯皂化 5 實驗 15 粘度的測定和應(yīng)用 5 實驗 16 丙酮碘化 5 42 實驗 17 溶液表面張力的測定 5 實驗 18 固液吸附測比表面 5 實驗 19 溶膠的制備及電泳 8 實驗 20 表面活性劑 cmc 值的測定 5 43 教學(xué)內(nèi)容： 實驗一 溫度的測量與控制 一、目的和要求 1．了解貝克曼溫度計、貝克曼數(shù)字溫度計、電接點溫度計等幾種溫度計的用法。 2．掌握恒溫槽工作原理，測量恒溫槽靈敏度。 二、實驗內(nèi)容 測定恒溫槽的溫度、溫差、性能，分析恒溫槽靈敏度。 實驗二 燃燒熱的測定 一、目的和要求 1．學(xué)會用氧彈量熱計測定固體或液體樣品的燃燒熱。 2．了解氧彈量熱計的原理、構(gòu)造并掌握其使用方法。 3．學(xué)會應(yīng)用圖解法校正溫度的改變值。 4．選擇和設(shè)計實驗測定固體或液體的燃燒熱。 二、實驗 內(nèi)容 固體樣品壓片；樣品的燃燒熱的測定。 實驗三 液體飽和蒸氣壓的測定 一、目的和要求 1．了解純液體飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系 ——克勞修斯 —克拉貝龍方程的意義。 2．用靜態(tài)法測定樣品在不同溫度下的飽和蒸氣壓，并求其平均摩爾氣化熱和正常沸點。 二、實驗內(nèi)容 測量不同溫度下的真空度；繪出 lgp 對 1/T 圖，求出斜率和相變熱 ΔH 及樣品的正常沸點。 實驗四 甲基紅電離平衡常數(shù)的測定 一、目的和要求 1．用分光光度法測定弱電解質(zhì)的電離常數(shù)。 44 2．掌握分光光度法測定甲基紅電離常數(shù)的基本原理。 3．掌握分光光度計及 pH 計 的正確使用方法。 二、實驗內(nèi)容 測定甲基紅溶液在不同環(huán)境下的最大吸收波長，測定混合溶液的吸光度，求出平衡長數(shù)。 實驗五 凝固點降低法測定摩爾質(zhì)量 一、目的和要求 1．掌握溶液凝固點的測定技術(shù)。 2．用凝固點降低法測定蔗糖的分子量。 二、實驗內(nèi)容 測定純?nèi)軇┑哪厅c，測定溶液的凝固點，求待測物質(zhì)的分子量。 實驗六 完全互溶雙液系的平衡相圖 一、目的和要求 1．學(xué)會用阿貝折光儀測定液態(tài)物質(zhì)的折光率，并繪制雙液系的折光率 濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線。 2．學(xué)用沸點儀測定不同濃度雙液系的沸點和氣液兩相平 衡組成，并繪制相圖。 3．掌握阿貝折光儀的工作原理和使用方法。 二、實驗內(nèi)容 1．測定不同濃度環(huán)己烷 —丁酮雙液系的沸點和氣液平衡兩相各物質(zhì)的折射率。 2．測定組成與折射率的工作曲線，確定氣液組成，并繪制相圖，找出恒沸組成和最低恒沸點。 實驗七 溶液偏摩爾體積的測定 一、目的和要求 1．掌握用比重瓶測定液體密度的方法。 2．理解偏摩爾體積的物理意義。 二、實驗內(nèi)容 45 測定不同濃度的溶液的比容。 實驗八 三組分等溫相圖的繪制 一、目的和要求 1．了解三組分相圖的原理及應(yīng)用。 2．掌握滴定法繪制苯 水 醋 酸三組分相圖的主要實驗技術(shù)。 二、實驗內(nèi)容 互溶度和連結(jié)線的滴定測定，三組份相圖的繪制。 實驗九 原電池電動勢的測定及應(yīng)用 一、目的和要求 學(xué)會銅電極，鋅電極的制備與處理方法，熟悉甘汞電極的用法。 掌握電位差計的測量原理與使用方法。 二、實驗內(nèi)容 制備電極；測定各電池的電動勢。 實驗十 離子遷移數(shù)的測定 一、目的和要求 1．掌握用希托夫法測定離子遷移數(shù)的方法和技術(shù)。 2．學(xué)會使氣體電量計。 二、實驗內(nèi)容 測定一定濃度的電解質(zhì)溶液在通過一定量的電量后濃度的