物理化学１

科目基礎情報

学校	新居浜工業高等専門学校	開講年度	2017
授業科目	物理化学１
科目番号	140305	科目区分	専門 / 必修
授業形態	講義	単位の種別と単位数	履修単位: 2
開設学科	生物応用化学科	対象学年	3
開設期	通年	週時間数	2
教科書/教材	PEL物理化学
担当教員	青野 宏通,松口 正信

到達目標

1．有効数字の考え方を理解し、数値に正しい単位をつけることができる。
2．クラペイロン‐クラウジウスの式を用いて、蒸気圧や沸点を計算することができる。
3．ボイルの法則とシャルルの法則より、理想気体の状態方程式を導くことができる。
4．気体分子運動論を用いて、理想気体の圧力と平均速度の関係式を示すことができる。
5．理想気体と実在気体の違いを理解し、ファンデルワールスの状態方程式を示すことができる。
6．ファンデルワールスの状態方程式を用いて、臨界圧力、臨界温度、臨界体積を表すことができる。
7．溶液の濃度をいくつかの表し方で計算できる。
8．ドルトンの分圧の法則、ヘンリーの法則、ブンゼンの吸収係数、ラウールの法則を説明することができる。
9．束一的性質について説明でき、具体例を挙げることができる。
10．相平衡および各種状態図を説明することができる。
11．圧平衡定数と濃度平衡定数について説明することができる。
12．ルシャトリエの原理を用いて、濃度、圧力、温度の変化に伴う平衡の移動について説明することができる。　

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	有効数字の計算法を理解し、指定された桁数において数値を求めることができる。数値に異なった表し方で正しい単位をつけることができる。	有効数字を考慮して数値計算することができる。数値に正しい単位をつけることができる。	有効数字を考慮して数値計算することができない。数値に正しい単位をつけることができない。
評価項目2	クラペイロン‐クラウジウスの式を用いて蒸気圧と沸点、外圧と凝固点の関係を説明でき、これらの数値を計算することができる。	クラペイロン‐クラウジウスの式を用いて、蒸気圧や沸点を計算することができる。	クラペイロン‐クラウジウスの式を用いて、蒸気圧や沸点を計算することができない。
評価項目3	ボイルの法則とシャルルの法則にアボガドロの法則を組み合わせることで、気体定数を表すことができる。	ボイルの法則とシャルルの法則より、理想気体の状態方程式を導くことができる。	ボイルの法則とシャルルの法則より、理想気体の状態方程式を導くことができない。
評価項目4	圧力と分子の平均速度の関係式を導き、根平均二乗速度を求めることができる。マクスウェル-ボルツマンの速度分布式を用いて、平均速度、最大速度を求めることができる。	気体分子運動論を用いて、圧力と分子の平均速度の関係式を示し、根平均二乗速度を求めることができる。	圧力と分子の平均速度の関係から根平均二乗速度を求めることができない。
評価項目5	理想気体と実在気体の違いを説明できる。ファンデルワールスの状態式を導くことができる。	理想気体と実在気体の違いを説明できる。ファンデルワールスの状態式を示すことができる。	理想気体と実在気体の違いを説明できない。ファンデルワールスの状態式を示すことができない。
評価項目6	ファンデルワールスの状態式を用いて、臨界圧力、臨界温度、臨界体積を与える式を導くことができる。	ファンデルワールスの状態式を用いて、臨界圧力、臨界温度、臨界体積を表すことができる。	ファンデルワールスの状態式を用いて、臨界圧力、臨界温度、臨界体積を表すことができない。
評価項目7	式によって溶液の濃度をいくつかの方法で表し、計算することができる。	いくつかの方法で溶液の濃度を計算することができる。	混合気体について、ブンゼンの吸収係数を使ってヘンリーの法則より水中での組成を計算することができる。２成分系について、液相線を与える式を示し、図をかくことができる。束一的性質について説明でき、具体例を挙げることができる。
評価項目8	混合気体について、ブンゼンの吸収係数を使ってヘンリーの法則より水中での組成を計算することができる。２成分系について、液相線と気相線を与える式を導き、図をかくことができる。	混合気体について、ブンゼンの吸収係数を使ってヘンリーの法則より水中での組成を計算することができる。２成分系について、液相線を与える式を示し、図をかくことができる。束一的性質について説明でき、具体例を挙げることができる。	混合気体について、ブンゼンの吸収係数を使ってヘンリーの法則より水中での組成を計算することができない。２成分系について、液相線を与える式を示すことができない。
評価項目9	束一的性質と具体例について説明することができる。	束一的性質について説明でき、具体例を挙げることができる。	束一的性質について説明できず、具体例を挙げることができない。
評価項目10	液相-液相平衡、固相-液相平衡の相図を示し、説明できる。	与えられた液相-液相平衡、固相-液相平衡の相図について、説明できる	与えられた液相-液相平衡、固相-液相平衡の相図について、説明できない。
評価項目11	気相反応について、理想気体の状態方程式を用いて圧平衡定数と濃度平衡定数を与える式を導き、平衡定数を求めることができる。	与えられた反応について、圧平衡定数と濃度平衡定数を求めることができる。	与えられた反応について、圧平衡定数と濃度平衡定数を求めることができない。
評価項目12	与えられた反応について、ルシャトリエの原理を用いて、濃度、圧力、温度の変化に伴う平衡の移動を説明できる。平衡における組成を計算し、ルシャトリエの原理が成り立つことを示すことができる。	与えられた反応について、ルシャトリエの原理を用いて、濃度、圧力、温度の変化に伴う平衡の移動を説明できる。	与えられた反応について、ルシャトリエの原理を用いて、濃度、圧力、温度の変化に伴う平衡の移動を説明できない。

学科の到達目標項目との関係

専門知識 (B)

教育方法等

概要:

気体と液体の性質について取り上げる。これらの性質を原子、分子の立場から解説することにより、気体や液体の化学的、物理的現象を分子レベルでイメージできるようになることを目的とする。

授業の進め方・方法:

教科書と関連したプリントによって授業を進める。必要に応じてレポートの提出や小テストをおこない、理解度を確認しながら授業を進める。

注意点:

授業内容の多くはすでに化学１と化学２で学習していいますが、結果を覚えることよりも、なぜそうなるのかを考えることが大切です。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	物理化学の目的と役割、物質のとらえ方（巨視的・微視的）
		2週	有効数字	1
		3週	単位と記号	1
		4週	主な物理量	1
		5週	物質の状態（クラペイロン-クラウジウスの式）	2
		6週	理想気体（ボイルの法則、シャルルの法則）	3
		7週	理想気体の状態方程式	3
		8週	中間試験
	2ndQ
		9週	気体分子運動論	4
		10週	分子の速度と分布	4
		11週	衝突頻度と平均自由行程	4
		12週	実在気体とファンデルワールスの状態式	5
		13週	気体の液化と臨界現象	6
		14週	対応状態の原理	6
		15週	期末試験
		16週	試験返却、復習
後期
	3rdQ
		1週	濃度の表し方	7
		2週	混合気体とドルトンの分圧の法則	8
		3週	気体の溶解度とヘンリーの法則	8
		4週	ラウールの法則	8
		5週	溶液の束一的性質１	9
		6週	溶液の束一的性質2	9
		7週	気相-液相平衡	10
		8週	中間試験
	4thQ
		9週	液相-液相平衡	10
		10週	固相-液相平衡	10
		11週	可逆反応と化学平衡、質量作用の法則	11
		12週	ルシャトリエの原理	12
		13週	平衡定数の温度変化	12
		14週	水溶液中の酸-塩基平衡および溶解度積	12
		15週	期末試験
		16週	試験返却、復習

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
専門的能力	分野別の専門工学	化学・生物系分野	物理化学	気体の法則を理解して、理想気体の方程式を説明できる。	4
				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
				実在気体の特徴と状態方程式を説明できる。	4
				臨界現象と臨界点近傍の特徴を説明できる。	4
				純物質の状態図(P-V、P-T)を理解して、蒸気圧曲線を説明できる。	4
				2成分の状態図(P-x、y、T-x、y)を理解して、気液平衡を説明できる。	4
				束一的性質を説明できる。	4
				蒸気圧降下、沸点上昇より、溶質の分子量を計算できる。	4
				凝固点降下と浸透圧より、溶質の分子量を計算できる。	4

評価割合

	試験	発表	相互評価	態度	ポートフォリオ	その他	小テスト	レポート	合計
総合評価割合	80	0	0	0	0	0	10	10	100
基礎的能力	0	0	0	0	0	0	0	0	0
専門的能力	80	0	0	0	0	0	10	10	100
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0	0	0