大学化学, 2021, 36(1): 2009052-0 doi: 10.3866/PKU.DXHX202009052

专题

高等学校化学类专业物理化学相关教学内容与教学要求建议(2020版)

张树永,1, 李金林2, 范楼珍3, 侯文华4, 刁国旺5, 郭玉鹏6

Suggestions for Teaching Contents and Requirements of Physical Chemistry Course for Chemistry Majors (2020 Edition)

Zhang Shuyong,1, Li Jinlin2, Fan Louzhen3, Hou Wenhua4, Diao Guowang5, Guo Yupeng6

通讯作者: 张树永, E-mail:syzhang@sdu.edu.cn

收稿日期: 2020-09-21   接受日期: 2020-09-22  

Received: 2020-09-21   Accepted: 2020-09-22  

Abstract

The revision of "Suggestions for Teaching Contents and Requirements of Physical Chemistry Course for Chemistry Majors (2020 Edition)" is introduced. The way to use this suggestion is explained. Based on the ideas of student-centeredness and outcome-based education, the overall objectives of physical chemistry teaching and the knowledge, ability and quality objectives of each part are defined. It is of guiding significance for the teaching research, teaching reform, textbook composition and evaluation of teaching effectiveness of physical chemistry course in our country at present and in the future.

Keywords: Chemistry majors ; Physical chemistry ; Teaching contents ; Teaching requirements

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本文引用格式

张树永, 李金林, 范楼珍, 侯文华, 刁国旺, 郭玉鹏. 高等学校化学类专业物理化学相关教学内容与教学要求建议(2020版). 大学化学[J], 2021, 36(1): 2009052-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202009052

Zhang Shuyong. Suggestions for Teaching Contents and Requirements of Physical Chemistry Course for Chemistry Majors (2020 Edition). University Chemistry[J], 2021, 36(1): 2009052-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202009052

编者按:课程是高等学校开展人才培养的最重要载体,是落实“立德树人”根本任务、推进专业毕业要求达成和人才培养目标实现的最重要手段。建设一流专业、创建一流大学、培养创新型、复合型和应用型一流人才必须以一流课程建设为起点。

2015年教育部谋划启动“精品在线开放课程”建设,拉开了一流课程建设的序幕。之后“虚拟仿真实验项目”“线下一流课程”“线上线下混合式一流课程”和“社会实践一流课程”等五类一流课程的建设先后启动,2019年又进一步明确了一流课程的“两性一度”标准,在全国推动形成了一流课程建设高潮。截止2020年,化学类专业课、基础课和通识教育课入选国家级一流课程的门数已经达到127门。

为了进一步推进各类课程的一流建设,2018–2022年教育部高等学校化学类专业教学指导委员会与《大学化学》编辑部联合推出“化学类课程一流建设”专刊,刊登教育部相关文件精神解读、一流课程建设经验和一流课程申报注意事项等论文,以指导、示范和引领化学类课程的一流建设。因篇幅有限,本专刊仅精选出31篇论文集结发表,并按照理论课、实验课、在线课三个类型进行目录编排。

相信这些论文将为今后化学类专业一流课程建设提供有益借鉴,也欢迎广大教师继续积极投身一流课程改革与建设,形成新成果、新经验,并继续踊跃投稿!

1 修订说明

2017年,根据2013–2017年教育部化学类专业教学指导委员会的要求,山东大学张树永教授、南京大学侯文华教授、扬州大学刁国旺教授共同起草了《高等学校化学类专业物理化学相关教学内容与教学要求建议》(以下简称《物化教学建议》),经广泛征求意见后在《大学化学》发表[1],对指导我国高校物理化学教学改革和教学建设发挥了积极作用。2020年,2018–2022年教育部高等学校化学类专业教学指导委员会启动了新一轮课程教学标准建设,由山东大学张树永教授牵头,联合中南民族大学李金林教授、北京师范大学范楼珍教授、南京大学侯文华教授、扬州大学刁国旺教授和吉林大学郭玉鹏教授共同完成了对《物化教学建议》的修订,还征求了国内14所高校的16位教师的意见,最终形成了本修订版。

本次修订在保持原有知识–能力–素质框架的基础上,引入了部分新概念和新原理,并对原有表述进行了改进。

2 《物化教学建议(2020版)》使用说明

《物化教学建议(2020版)》旨在对物理化学教学所涉及的知识、能力和素质提出明确要求。该建议主要参照《高等学校化学类专业指导性专业规范》[2]、《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》[3]、《化学类专业化学理论教学建议内容》[4]和国内重要物理化学教材[59]制定,依据全国科学技术名词审定委员会相关规定对术语进行了规范,并根据物理化学研究与应用进展引入了部分新内容[10]。使用时应注意以下原则:

(1) 本建议为物理化学教学建议而非强制性要求,各高校可以根据需要增加其他内容或者提高教学要求,并对带“*”内容进行取舍;

(2) 本建议所列内容不包含与物质结构相关的内容,所列内容也不限于物理化学课程讲授,对于内容的组合和编排方式、讲授学时也不做限定,由各高校根据需要自行确定;

(3) 本建议强调学生中心、产出导向,鼓励各高校积极改革教学方法,并通过有效测评,监控和保证教学质量。

3 物理化学课程教学总体目标

学生除了记忆和理解物理化学的概念、原理和公式等基础知识和基本理论外,还应形成以下能力和素质:

(1) 构建系统的知识体系。能够对物理化学的概念、原理和方法进行归类、分析、对比并建立相互联系,形成系统的知识框架;

(2) 能够以物理化学的学科视角和方法进行观察、分析和预测,从微观和统计的角度解释宏观过程及其相关现象和性质,能够通过简化和近似,概括特征,建立模型并进行理论处理,形成系统的物理化学学科思维;

(3) 能够对现有概念、原理和方法进行批判性思考,说明其成功与不足、应用条件及局限性,并提出个人观点,体现批判和创新意识;

(4) 能够从科学研究和生产生活中发现科学现象,提出科学问题,利用物理化学原理和方法进行解释、研究、分析和判断;

(5) 能够综合运用物理化学及其他相关学科的知识和原理,设计灵活多样的问题解决方案,并对方案的可行性和局限性进行评价,明确个人的义务和责任;

(6) 能够利用计算机和信息技术有效获取和处理信息,通过自主学习不断适应科学技术和经济社会发展需要。

通过学习,能够深化对辩证唯物主义的认识,形成系统的化学学科思维,能够采用科学的世界观和方法论观察、分析和解决问题并做出预测,并藉由分析和解决生产生活中的现象和问题,体现社会责任感、创新意识和科学发展意识。

4 物理化学教学内容与教学要求建议

为了落实“物理化学课程教学总体目标”,对各部分知识、能力和素质的教学内容与教学要求提出以下建议。其中,知识体现为知识点,能力体现为具体问题的解决,而素质强调观察和分析的视角和思路,更多地属于世界观和方法论范畴。

4.1 理想(完美)气体与真实气体

知识点:

(1) 玻意耳(Boyle)定律  盖吕萨克(Gay-Lussac)定律  查理(Charles)定律  理想(完美)气体  状态方程  气体常数  道尔顿(Dalton)分压定律  阿伏加德罗(Avogadro)定律

(2) 真实气体  范德瓦耳斯(van der Waals)方程  内压力  临界点  临界常数  对比状态原理  压缩因子  位力(Virial)方程  真实气体等温线  气体的液化  玻意耳温度

能力:(1)利用理想(完美)气体状态方程、范德瓦耳斯方程和位力方程进行相关计算和预测;(2)利用对比状态原理和压缩因子图研究实际气体的行为;(3)能够对复杂问题进行简化和模型化处理。

素质:(1)能够基于模型的建立说明理想(完美)气体近似的基本假设和实际气体偏离理想(完美)气体行为的原因,修正理想(完美)气体模型的基本思路,展示采用模型化方法处理问题的素质;(2)能够从分子角度说明真实气体状态方程的多样性。

4.2 气体分子动理论

知识点

(1) 压力和温度的统计概念  最概然速率  数学平均速率  均方根速率  麦克斯韦(Maxwell)速率分布定律  速率分布的影响因素

(2) 分子的平均自由程  碰撞直径  碰撞截面  碰撞频率  分子隙流  *分子束

能力:(1)利用气体分子动理论说明三个气体经验定律;(2)推导麦克斯韦速率分布定律并得出分子平动能分布。

素质:(1)基于统计的观念说明微观和宏观的区别和联系,并能够从微观角度解释宏观性质;(2)从微观和宏观联系角度说明分子平均平动能与温度的关系。

4.3 热力学第一定律

知识点:

(1) 系统与环境

(2) 状态性质  广度性质  强度性质

(3) 热力学平衡  热平衡  力平衡  相平衡  化学平衡  平衡态  准静态  非平衡态  热力学第零定律

(4) 状态函数  状态方程  状态函数法

(5) 过程  等温过程  等压过程  等容过程  绝热过程  循环过程  可逆过程  不可逆过程  准静态过程  节流过程

(6) 功  体积功  非体积功  热  热力学能  焓  热容  定容热容  定压热容

(7) 热力学第一定律及其数学表达式

(8) 热功转换  卡诺(Carnot)循环  卡诺定理  热机效率  冷冻系数

(9) 节流膨胀  焦耳(Joule)-汤姆孙(Thomson)效应  焦耳-汤姆孙系数  转化温度

(10) 理想(完美)气体的热力学能和焓  实际气体的热力学能和焓

(11) 热化学  反应进度  等压热效应  等容热效应  标准反应焓变  赫斯(Hess)定律  标准生成焓  离子生成焓  标准燃烧焓  相变焓  溶解热  稀释热  混合热  基尔霍夫(Kirchhoff)定律

能力:(1)计算各类过程所对应的功、热、热力学能和焓的变化;(2)书写热化学方程式并进行相关计算;(3)计算不同温度下的反应热效应;(4)计算热功转化效率。

素质:(1)说明各类系统的性质及其对开展物理化学研究的意义;(2)能够从微观层面说明热及热传导的本质以及体积功的本质;(3)能够运用能量守恒与转化的观念解释相关现象并做出合理判断;(4)能够运用状态函数法说明计算过程能量变化的原理;(5)能够从分子运动角度说明气体热容的微观本质;(6)能够从微观角度说明理想(完美)气体和非理想(非完美)气体热力学性质差异的原因。

4.4 热力学第二定律

知识点:

(1) 方向与限度  自发变化  非自发变化

(2) 自发变化的共同特征  热力学第二定律的经典表述

(3) 热温商  熵  克劳修斯(Clausius)不等式  熵增加原理  能量退降

(4) 亥姆霍兹(Helmholtz)自由能  吉布斯(Gibbs)自由能  吉布斯-亥姆霍兹方程

(5) 热力学基本方程  麦克斯韦(Maxwell)关系式

(6) 特性函数  变化方向和限度以及过程可逆与否的热力学判据(或变化的方向和平衡条件)

(7) 热力学第三定律  规定熵

能力:(1)计算各类过程的熵变;(2)计算各类过程和不同温度下的亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能变化;(3)应用麦克斯韦关系式推导或者证明各热力学函数间的关系。

素质:(1)通过特定状态函数的变化对变化的方向和限度以及过程的可逆与否进行判断;(2)能够基于函数间关系说明通过容易测量的物理量来测量或者计算难以测量物理量的灵活思路和多样化方法。

4.5 统计热力学基础

知识点:

(1) 宏观状态  微观状态  能级  简并度  微观状态数(热力学概率)  玻耳兹曼(Boltzmann)公式

(2) 定域子系统  离域子系统  独立子系统  相依子系统

(3) 统计热力学基本假定  统计分布  统计平均  最概然分布  玻耳兹曼分布律

(4) 麦克斯韦-玻耳兹曼统计  玻色(Bose)-爱因斯坦(Einstein)统计  费米(Fermi)-狄拉克(Dirac)统计  *系综

(5) 配分函数的定义及其分解(析因子)  配分函数与热力学函数的关系

(6) 能量零点的选取及其与配分函数的关系  自由能函数  焓函数

(7) 热力学能和热容的微观解释

能力:(1)能够利用玻耳兹曼分布定律计算各种分布的概率;(2)能够利用分子性质计算各种配分函数,并进而表示和计算相关热力学函数和平衡常数;(3)对热容进行理论估算;(4)能够利用自由能函数和焓函数计算化学反应的吉布斯自由能变化和焓变。

素质:(1)能够从统计角度说明热力学定律的本质和熵的物理意义,正确使用熵的概念;(2)说明统计在联系微观状态和宏观规律中的作用;(3)说明撷取最大项法及其原理;(4)说明麦克斯韦-玻耳兹曼统计、玻色-爱因斯坦统计和费米-狄拉克统计的异同。

4.6 非平衡态热力学简介

知识点:

(1) 非平衡态  稳(定)态  局域平衡假设  熵产生  熵流  熵产生率  力  流  力与流的线性唯象关系  盎萨格(Onsager)倒易关系  最小熵产生原理

(2) 非线性非平衡定态稳定性的判据  耗散结构  自组织现象

能力:利用非平衡态热力学解释相关现象。

素质:(1)能够说明最小熵产生及其应用条件;(2)能够说明耗散结构和自组织现象产生的条件。

4.7 化学热力学(多组分系统、化学平衡和相平衡部分)

知识点:

(1) 偏摩尔量  偏摩尔量加和公式  化学势及其表达式  标准态  化学势等温式  组成可变系统热力学基本方程  吉布斯-杜安(Duhem)公式  平衡条件  平衡稳定性判据  杜安-马居尔(Margule)公式

(2) 组分  均相系统  多相系统  理想液体混合物  非理想液体混合物  逸度  逸度系数  理想稀溶液  拉乌尔(Raoult)定律  亨利(Henry)定律  依数性  活度  活度系数  渗透因子  超额函数

(3) 化学反应亲合势  化学平衡  标准平衡常数  化学反应的等温方程  活度商  范托夫(van’t Hoff)方程  溶液中的化学平衡  化学平衡移动

(4) 相  独立组分数  自由度  相律  克拉佩龙(Clapeyron)方程

(5) 相图  单组分系统相图  超临界状态  超临界流体  一级相变  *二级相变

(6) 二组分系统相图  溶解度曲线  杠杆原理  完全互溶双液系统  最低恒沸点  最高恒沸点  部分互溶双液系统  会溶温度  完全不互溶双液系统  低共熔系统  固态部分互溶系统  固溶体  区域熔炼  低共熔混合物  最低共熔温度  转熔温度  步冷曲线

(7) 三组分相图  等边三角形坐标表示法  部分互溶的三液体系统  二固体一液体水盐系统  三组分低共熔系统  直角坐标表示法

能力:(1)计算各类系统以及不同温度、压力下的化学势;(2)能够说明逸度系数、活度系数的测量和求算方法;(3)能够应用相律说明系统的状态;(4)能够绘制简单系统的相图,对重要的单组分系统、二组分系统、三组分系统的相图进行说明;能够应用相图解释蒸馏、精馏、蒸气蒸馏和萃取等相关过程和现象;(5)能够基于平衡进行计算并解释相关实验现象。

素质:(1)能够从化学势角度判断反应或者过程发生的方向和限度;(2)能够从微观角度说明理想和非理想液态混合物的异同;(3)能够基于稀溶液依数性预测相关变化规律,解释相关现象;(4)能够从多相系统平衡角度分析说明相关现象和应用;(5)能够基于超临界流体的特征解释相关现象和应用;(6)能够从平衡影响因素角度解释相关变化及其应用;(7)能够说明多相化学平衡和固相反应的特征。

4.8 化学动力学

知识点:

(1) 化学反应速率  动力学曲线  速率方程  速率常数  反应级数  准级数反应  简单级数反应及其速率方程  半衰期  质量作用定律

(2) 反应机理  基元反应  中间体  简单反应  复杂反应  反应分子数  微观可逆性原理

(3) 反应级数确定方法:微分法  积分法  孤立法

(4) 温度影响反应速率的类型  范托夫经验规则和经验公式  阿伦尼乌斯(Arrhenius)经验公式  指前因子  活化能  活化分子  实验活化能  表观活化能  托尔曼(Tolman)活化能

(5) 碰撞理论  碰撞频率  碰撞参数  反应临界能  有效碰撞  频率因子  空间因子  碰撞理论速率常数表达式  反应临界能与活化能的关系

(6) 过渡态理论  势能函数  势能面  共线碰撞  鞍点  反应坐标  过渡态  活化配合物  零点能  *标准摩尔活化熵  *标准摩尔活化焓  *标准摩尔活化吉布斯自由能  过渡态理论速率常数表达式及其热力学形式

(7) 单分子反应速率理论  林德曼(Lindemann)机理  时滞  *富能分子  RRKM理论

(8) 对峙反应  动力学平衡常数  平行反应  反应的选择性  连串反应  速率控制步骤  稳态近似  平衡近似  速率控制步骤近似

(9) 链反应  直链反应  支链反应  引发剂  支链爆炸  热爆炸  爆炸限

(10) 溶液反应  溶剂效应  溶剂笼  遭遇对  活化控制反应  扩散控制反应  原盐效应  溶剂化能

(11) 流动法  阻碍流动法  闪光光解法  弛豫法  交叉分子束  分子反应动态学  态-态反应  *计算机模拟

能力:(1)能够根据实验数据确定反应的速率方程;(2)计算不同级数反应的反应速率、速率常数、反应级数、指前因子、活化能等重要动力学参数并进行相关判断;(3)能够计算不同温度下的反应速率,设计反应温度,调整产物比例;(4)根据经验规则估算反应活化能;(5)判断合理的速率控制步骤;选择合理的近似处理方法,从机理推导动力学方程,计算表观活化能;(6)根据动力学特征,推测和拟定简单反应机理并进行验证;(7)推导碰撞理论、过渡态理论、林德曼机理的速率方程,说明各物理量的含义;(8)能够设计前提条件对复杂速率方程进行简化。

素质:(1)能够说明化学法、物理法测量反应速率的本质,说明各类方法的使用条件及其可能的局限性;(2)能够说明基于活化能与反应热效应的关系估算反应活化能的原理,能够从活化能角度分析反应或者过程发生的可能性和速率,对反应实施调控;(3)能够基于温度对反应速率影响的规律说明阿伦尼乌斯公式应用的局限性;(4)能够说明建立简单碰撞理论和过渡态理论的出发点、科学思维过程和应用局限;(5)能够说明进行近似处理的原因,解释各类近似处理的前提条件;(6)能够从微观角度说明反应过程,说明确定反应机理的一般原理和方法及其对理解反应本质的意义。

4.9 电解质溶液

知识点:

(1) 电解质  固体电解质  聚电解质  离子液体  强电解质  弱电解质  *真实电解质  *潜在电解质

(2) 电离  离子溶剂化  离子对  电离度  解离度  电迁移  淌度  迁移数

(3) 法拉第(Faraday)定律  法拉第常数  电流效率  电量计  电化学容量

(4) 电导  电导率  摩尔电导率  极限摩尔电导率  离子极限摩尔电导率  科尔劳乌施(Kohlrausch)经验定律  离子独立运动定律

(5) 离子平均质量摩尔浓度  离子平均活度  离子平均活度系数  离子强度  路易斯(Lewis)经验公式

(6) 离子互吸理论  离子氛  德拜(Debye)-休克尔(Hückel)极限公式  不对称离子氛  德拜-盎萨格(Onsager)公式

能力:(1)能够说明电导测量的原理与方法;(2)能够说明迁移数测量的原理和方法并比较各类方法的优劣;(3)能够利用法拉第定律计算反应量、电化学容量和电子电量等;(4)能够利用电导率、摩尔电导率等进行相关测量和计算;(5)能够计算电解质溶液的平均活度等参数。

素质:(1)能够从微观角度辨析电导率、摩尔电导率和离子极限摩尔电导率的影响因素,解释相关现象、规律和应用;(2)能够说明用电导法测量相关物理量的原理及其应用的局限性;(3)能够从微观角度解释平均活度等概念,说明其影响因素和变化规律;(4)能够应用线性化方法、模型化方法、标准溶液方法、相对基准方法等一般性科学方法分析和解决问题;(5)辨析建立理论模型时设置前提假设的原因,说明模型修正的一般思路。

4.10 电化学

知识点

(1) 电化学装置  (原)电池  电解池  *电化学电容器  *赝电容

(2) 电池热力学  可逆电池  标准电池  *电化学势  电池电动势  标准电池电动势  能斯特(Nernst)方程  电动势温度系数  可逆电池热力学关系式

(3) 电极  可逆电极  标准氢电极  参比电极  电极电势  标准电极电势  接触电势  液体接界电势  玻璃电极  离子选择性电极  电势分析  *电势型传感器  电势-pH图(普贝图,Pourbeix图)  化学电池  浓差电池  *Harned电池

(4) 电荷分离  界面电荷  双电层  双电层模型  亥姆霍兹紧密双层模型  *古依-查普曼(Gouy-Chapman)扩散双层模型  施特恩(Stern)模型

(5) 电极过程动力学  不可逆电极过程  理论和实际分解电压  极化  超电势  浓差极化  电化学极化  电阻极化  三电极电解池  极化曲线  电流密度  塔费尔(Tafel)公式  塔费尔曲线   *巴特勒-福尔默(Butler-Volmer)方程  *交换电流密度

(6) 电解  析出电势  电化学氧化  电化学还原  电化学合成  电镀  电化学聚合  阳极氧化  电沉积  电解精炼  电化学冶金  电量分析  *电流型传感器  电解加工  *电化学软化水  *电化学整平

(7) 腐蚀  腐蚀防护  均匀腐蚀  局部腐蚀  化学腐蚀  电化学腐蚀  生物腐蚀  差异充气腐蚀  析氢腐蚀  *氢脆  吸氧腐蚀  腐蚀速率  缓蚀剂  阴极保护  阳极保护  钝化  钝化膜  *多孔阳极氧化膜

(8) 化学电源  一次电池  二次电池  开路电压  工作电压  比容量  充放电  充放电效率  *自放电  干电池  铅蓄电池  锂离子电池  燃料电池  *液流电池  *金属-空气电池

能力:(1)正确设计和书写可逆电极、可逆电池及其对应反应;(2)利用电化学原理和方法测量或者计算反应的热力学参数变化量;(3)利用电极电势和电池电动势对反应的方向和限度进行判断;(4)绘制并应用简单系统的pH-电势图;(5)能够说明超电势测量的原理、方法和应用;(6)能够结合极化,判断或者调整物质的析出顺序并加以应用;(7)能够说明腐蚀原理,初步设计腐蚀防护的方法;(8)计算物质的电化学容量、电池的理论容量、电池能量转换效率等。

素质:(1)能够从设计可逆过程的角度说明测量可逆电池电动势的方法和原理;(2)能够从电荷分离角度说明电极电势产生的原因,并分析标准电池电动势稳定的原因;说明液体接界电势产生的原因、影响因素以及降低或者消除液体接界电势的原理;(3)从微观角度说明膜电势形成机理及经典膜电极(玻璃电极)的响应原理;(4)从电化学反应角度辨析电极极化的原因,设计降低或者利用电极极化的方法;(5)能够分析电化学合成、电化学纯化、电化学共沉积的条件和优势;(6)从微观角度说明导致局部腐蚀的原因;(7)能够从原理和微观角度说明腐蚀防护的思路;(8)能够从电化学热力学角度说明化学电源在能源高效利用中的作用;(9)能够从电化学角度说明电流(电量)、电势分析的原理及其优缺点。

4.11 表(界)面化学

知识点:

(1) 分散度  比表面积  粉体材料  多孔材料  孔隙度  孔径分布  *悬挂键  *表面的稳定化

(2) 吸附剂  吸附质  吸附量  化学吸附  物理吸附  吸附热  吸附速率  脱附速率  吸附平衡及平衡常数  覆盖度  吸附热力学公式  单层吸附  多层吸附  吸附等压线  吸附等量线  吸附曲线类型

(3) 吸附等温式  朗缪尔(Langmuir)吸附等温式  BET吸附等温式  弗罗因德利希(Freundlich)吸附等温式  乔姆金(Temkin)吸附等温式  竞争吸附  解离吸附  溶液中的吸附  *自组装  *表面修饰  *电化学吸附

(4) 表面  界面  表面自由能  表面张力  表面热力学公式  表面张力与温度的关系  *安妥诺夫(Antonoff)规则  *拉姆(Ramay)-希尔茨(Shields)公式

(5) 润湿  浸湿  沾湿  铺展  接触角  杨(Young)方程  亲液固体  疏液固体  *超疏水性  *双疏性

(6) 弯曲液面  附加压力  杨-拉普拉斯(Laplace)方程  开尔文(Kelvin)公式  毛细现象  过饱和蒸气  过冷液体  过热液体  过饱和溶液  *超临界干燥  重结晶原理  *等温蒸发

(7) 界面相  溶液表面吸附  表面过剩  吉布斯吸附等温式

(8) 表面膜  表面压力  朗缪尔(Langmuir)膜天平  朗缪尔膜  朗缪尔-布洛翟特(Blogget)膜

(9) 表面活性  表面活性剂  双亲性  表面活性剂分类  HLB值  胶束  临界胶束浓度  乳化  乳状液  微乳液  反胶束  囊泡

(10) 表界面结构  位错  台阶  活性位  空位  吸附原子  *表面重构  界面结构表征

能力:(1)能够说明比表面积、孔隙度和孔径分布的测量原理并进行相关计算;(2)能够说明表面张力的测量原理并进行相关计算;(3)能够说明吸附热的测量原理并进行相关计算;(4)能够针对附加压力进行相关计算,解释相关现象并进行判断;(5)能够通过吸附等温式判断吸附类型并计算相关物理量。

素质:(1)能够从微观角度解释表面张力的形成机制、影响因素和变化规律;(2)能够从表面张力和附加压力角度解释相关现象和应用;(3)能够应用吸附原理说明相关实验现象和应用;说明气相吸附与溶液吸附的异同;(4)能够从微观角度说明朗缪尔吸附模型、BET吸附模型及相关吸附等温式的建立前提和各自的局限性;解释吸附等温式多样性的原因;*(5)能够从微观角度说明超临界干燥、超疏水、超亲水、双疏表面处理的原理;(6)能够基于结构与功能的关系,系统归纳表面活性剂的性质及应用;(7)能够从理论上推理乳状液和微乳液的形成机制、稳定化作用原理及破坏方法;(8)能够依托分子模型说明不溶性表面膜的结构特征及相关应用的原理。

4.12 胶体化学

知识点:

(1) 分散系统  分散相  分散介质  分子分散系统  胶体分散系统  粗分散系统  双连续相

(2) 胶体的制备  分散法  凝聚法  化学法  物理法  胶溶法  渗析  电渗析  反渗析  *电化学脱盐  *海水淡化  *超过滤

(3) 胶体  溶胶  凝胶  胶团结构及其表达式  刚性凝胶  弹性凝胶  触变凝胶  离浆  *胶体电解质

(4) 丁铎尔(Tyndall)现象  瑞利(Rayleigh)散射  散射强度  超显微镜及其应用

(5) 布朗(Brown)运动  爱因斯坦(Einstein)-布朗运动公式  扩散  菲克(Fick)第一定律  *菲克第二定律  沉降与沉降平衡  沉降速率  高度分布  *超离心机及其应用

(6) 胶粒带电原因  滑移面  电动电势  等电点  电泳  电渗  沉降电势  流动电势  电泳分离  毛细管电泳

(7) 聚沉  聚沉值  哈代(Hardy)-舒尔策(Schulze)规则  感胶离子序  DLVO理论  絮凝  絮凝剂  稳定剂  敏化剂  *架桥效应  金值  *红值

(8) 高分子溶液  平均摩尔质量  唐南(Donnan)平衡  盐析  盐溶  溶胀  *牛顿(Newton)流体  *非牛顿(non-Newton)流体  触变性

能力:(1)能够说明电泳测量的原理并进行相关计算;(2)能够设计合理途径保护或者破坏胶体,对物质的聚沉能力进行估算和比较;(3)能够说明各类测量大分子分子量的方法并比较其优劣;(4)能够推导沉降速率、高度分布公式并进行相关计算,解释相关现象。

素质:(1)能够从电荷分离角度说明胶粒带电和电动电势形成原因,影响电动电势的因素及其与溶胶稳定性的关系;(2)能够从溶胶结构和组成角度说明溶胶制备、净化的原理;(3)能够从动力学、热力学、电学等角度说明溶胶稳定与不稳定的辩证关系,说明增强及破坏其稳定性的方法和原理;(4)从散射特征角度说明通过超显微镜判断溶胶浓度、胶粒尺寸和形状的原理,以及分离大分子和测量其分子量的原理;(5)根据胶体性质说明通过电泳、盐析等分离蛋白质的原理;(6)能够解释纳米粒子制备和溶胶-凝胶合成的原理;(7)能够比较测量大分子分子量方法的优劣。

4.13 光化学

知识点:

(1) 光量子  光激发  基态  激发态  能级  能带  雅布隆斯基(Jablonski)图  激发态衰变  振动弛豫  内转换  系间穿越  辐射跃迁  无辐射跃迁  单线态  三线态  荧光  磷光  *延迟荧光  *聚集诱导发光

(2) 光化学反应  光化学初级过程  光化学次级过程  光化学第一定律  光化学第二定律  光化学反应动力学  光化学平衡  量子产率  能量储存效率

(3) 光敏化反应  光敏剂  猝灭  猝灭剂

(4) 光致发光  *电致发光  化学发光  *电化学发光  化学激光  受激辐射  受激吸收  *激光冷冻  *机械发光  *激光化学

(5) 光解反应  光合反应  *太阳能电池  *光电化学池

能力:(1)计算光子的能量,预测光化学反应发生的可能性;(2)计算光化学反应的量子产率;(3)能够利用雅布隆斯基图说明相关光物理过程;(4)能够书写光化学反应速率方程。

素质:(1)能够从原理角度说明光化学反应和热化学反应的异同;(2)能够从能级角度说明化学发光的基本原理;(3)能够从光激发和反应角度说明光解的原理及其对能源发展的重要意义。

4.14 催化化学

知识点:

(1) 催化剂  催化作用  催化反应特征  助催化剂  催化剂载体  催化剂的选择性  催化活性  抑制剂  *转换频率(turn-over frequency)  催化剂中毒  催化剂再生  自催化  *化学振荡

(2) 均相催化  酸碱催化  布朗斯特(Brønsted)定律  配位催化

(3) 多相催化  催化活性位  表面反应速率  表面反应历程  朗缪尔-里迪尔(Langmuir-Rideal)机理  朗缪尔-欣谢尔伍德(Langmuir-Hinshelwood)机理

(4) 酶  酶催化  底物  米氏(Michaelis-Menten)机理  米氏方程  米氏常数  竞争性抑制

(5) 光催化  电催化  光电催化

能力: (1)能够说明均相催化、多相催化、酶催化的一般机理,推导相关动力学方程,进行相关计算和讨论;(2)能够从机理角度说明催化反应的动力学特征。

素质:(1)能够概括和分析催化剂和催化反应的主要特征;(2)能够从微观角度说明催化剂中毒的机制和再生的原理和方法;(3)能够从结构与性能关系的角度,说明酶催化的特异性以及反应机理多样性的原因;(4)能够从热力学角度说明化学吸附强度与催化活性的关系。

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