物理化学Ⅲ

科目基礎情報

学校 沼津工業高等専門学校 開講年度 令和05年度 (2023年度)
授業科目 物理化学Ⅲ
科目番号 2023-588 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 学修単位: 1
開設学科 物質工学科 対象学年 4
開設期 後期 週時間数 1
教科書/教材 「アトキンス物理化学要論 第7版」千原・稲葉訳 東京化学同人
担当教員 稲津 晃司

到達目標

1.速い反応と遅い反応がある理由を説明できる
2.反応速度を調べる実験的手段を例示できる
3.発熱反応と発熱反応がある理由を説明できる
4.反応速度とエネルギーの関係が説明できる(C1-3)

ルーブリック

理想的な到達レベルの目安標準的な到達レベルの目安未到達レベルの目安
評価項目1 速い反応と遅い反応がある理由を説明できる□反応速度の定義と速度式について具体例をあげながら説明できる。 □反応速度への影響因子を定量的に評価してあげることができる。 □衝突理論の概要を具体例をあげて説明できる。 □いくつかの反応の速度,反応次数,時定数を計算できる。□反応速度の定義と速度式について説明できる。 □反応速度に影響する因子をあげることができる。 □衝突理論の概要を説明できる。 □簡単な反応の速度,反応次数,時定数を計算できる。□反応速度の定義と速度式について説明できない。 □反応速度に影響する因子をあげることができない。 □衝突理論の概要を説明できない。 □簡単な反応の速度,反応次数,時定数を計算できない。
評価項目2 反応速度を調べる実験的手段を例示できる□反応速度を調べるための測定項目をあげ,測定値の取り扱いを説明できる。 □反応速度を調べる実験にの用いる機器,設備を要件を含めてあげることができる。 □反応速度を調べる実験方法を具体的手続きや条件を含めて示せる。□反応速度を調べるための測定項目をあげることができる。 □反応速度を調べる実験にの用いる機器,設備をあげることができる。 □反応速度を調べる実験方法と用いる機器等の原理を例示できる。□反応速度を調べるための測定項目をあげることができない。 □反応速度を調べる実験にの用いる機器,設備をあげることができない。 □反応速度を調べる実験方法と用いる機器等の原理を例示できない。
評価項目3 発熱反応と発熱反応の差異を説明できる□具体的な反応について反応断面図を用いて反応熱を説明できる。 □遷移状態理論をアイリングの式を用い,衝突理論との差異を含めて説明できる。 □反応の有効エネルギーを原系と反応系の状態と関連付けて発熱反応と吸熱反応について説明できる。□反応断面図を用いて反応熱を説明できる。 □遷移状態理論を説明できる。 □反応の有効エネルギーを発熱反応と吸熱反応について説明できる。□反応断面図を用いて反応熱を説明できない。 □遷移状態理論を説明できない。 □反応の有効エネルギーを発熱反応と吸熱反応について説明できない。
評価項目4 反応速度とエネルギーの関係が説明できる(C1-4)□反応速度の温度依存性についての計算し,反応系のエネルギーについて考察できる。 □アレニウスの式とその熱力学的解釈を微視的観点を含めて説明できる。 □反応速度とエネルギーの関係を複数の反応機構について説明できる。□反応速度の温度依存性についての計算ができる。 □アレニウスの式とその熱力学的解釈を説明できる。 □反応速度とエネルギーの関係を反応機構と関連付けて説明できる。□反応速度の温度依存性についての計算ができない。 □アレニウスの式とその熱力学的解釈を説明できない。 □反応機構と反応速度-エネルギーの関係を説明できない。

学科の到達目標項目との関係

実践指針 (C1) 説明 閉じる
実践指針のレベル (C1-2) 説明 閉じる
実践指針のレベル (C1-3) 説明 閉じる
【本校学習・教育目標(本科のみ)】 3 説明 閉じる
【プログラム学習・教育目標 】 C 説明 閉じる

教育方法等

概要:
化学反応が進行する速さを反応物・生成物のマクロな濃度変化によって追跡する反応速度論と,化学反応を反応分子どうしのミクロな衝突過程としてとらえる反応動力学とをあわせて教授する。分光学に関する解説やレーザーや分子線を用いた現代的な研究データを交えながらの演習も行い,化学反応論を学ぶ。
授業の進め方・方法:
授業は講義を中心に進め,学習内容について口頭試問,議論,あるいは演習を適宜行う。また演習や発表議論の課題を課すこともある.
注意点:
1.評価は成績評価基準表(ルーブリック)による.
2.この科目は学修単位科目であり、1単位あたり15(30)時間の対面授業を実施します.併せて1単位あたり30(15)時間の事前学習・事後学習が必要です.

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
後期
3rdQ
1週 ガイダンス 授業計画と評価方法の説明,化学反応論とは;身近な化学反応とその仕組みを理解する必要性を理解できる.
2週 反応速度の表現 反応速度の定義と表現方法および化学量論式と反応速度の関係が理解できる.
3週 反応系の熱力学 反応の熱力学的定義,駆動力,化学親和力の考え方を理解できる.
4週 反応速度の測定1 反応速度の実験的定義と測定法の原理を説明できる.
5週 反応速度の測定2 反応速度式の決定法および活性化エネルギー決定法を理解し,簡単な計算ができる.
6週 反応と反応経路1 素反応と複合反応,逐次反応と併発反応について説明できる.
7週 反応と反応経路2 律速段階および緩和型速度式を理解し,簡単な問題が解ける.
8週 まとめの演習 基本的な反応速度論について計算や図的開放で問題を解ける.
4thQ
9週
10週
11週
12週
13週
14週
15週
16週

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

分類分野学習内容学習内容の到達目標到達レベル授業週
基礎的能力数学数学数学平方根の基本的な計算ができる(分母の有理化も含む)。3後4,後5,後6,後7,後8
解の公式等を利用して、2次方程式を解くことができる。3後4,後5,後6,後7,後8
1次不等式や2次不等式を解くことができる。3後4,後5,後6,後7,後8
累乗根の意味を理解し、指数法則を拡張し、計算に利用することができる。3後4,後5,後6,後7,後8
対数の意味を理解し、対数を利用した計算ができる。3後4,後5,後6,後7,後8
対数関数の性質を理解し、グラフをかくことができる。3後4,後5,後6,後7,後8
対数関数を含む簡単な方程式を解くことができる。3後4,後5,後6,後7,後8
不定積分の定義を理解し、簡単な不定積分を求めることができる。3後5,後6,後7,後8
定積分の定義と微積分の基本定理を理解し、簡単な定積分を求めることができる。3後5,後6,後7,後8
微分方程式の意味を理解し、簡単な変数分離形の微分方程式を解くことができる。3後5,後6,後7,後8
簡単な1階線形微分方程式を解くことができる。3後6,後7,後8
自然科学化学(一般)化学(一般)同位体について説明できる。3後6,後7,後8
放射性同位体とその代表的な用途について説明できる。3後6,後7,後8
化学反応を反応物、生成物、係数を理解して組み立てることができる。3後2,後3,後4,後5,後6,後7,後8
専門的能力分野別の専門工学化学・生物系分野物理化学放射線の種類と性質を説明できる。2後5,後6,後7,後8
放射性元素の半減期と安定性を説明できる。4後5,後6,後7,後8
核分裂と核融合のエネルギー利用を説明できる。4後5,後6,後7,後8
気体の分子速度論から、圧力を定義して、理想気体の方程式を証明できる。4後2,後3,後4,後5,後7,後8
反応速度の定義を理解して、実験的決定方法を説明できる。4後1,後2,後3,後4,後6,後7,後8
反応速度定数、反応次数の概念を理解して、計算により求めることができる。4後2,後3,後4,後5,後6,後7,後8
微分式と積分式が相互に変換できて半減期が求められる。4後4,後5,後6,後7,後8
連続反応、可逆反応、併発反応等を理解している。4後6,後8
律速段階近似、定常状態近似等を理解し、応用できる。4後7,後8

評価割合

試験課題・発表相互評価態度ポートフォリオその他合計
総合評価割合50500000100
基礎的能力0000000
専門的能力50500000100
分野横断的能力0000000