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碩士研究生招生考試

 

《物理化學(xué)Ⅰ》科目大綱

 

（科目代碼：622）

 

學(xué)院名稱（蓋章）：化學(xué)化工學(xué)院

 

學(xué)院負(fù)責(zé)人（簽字）：

 

編制時(shí)間：2022年6月25日

 

《物理化學(xué)Ⅰ》科目大綱

 

（科目代碼：622）

 

一、考核要求

 

物理化學(xué)主要內(nèi)容包括氣體、化學(xué)熱力學(xué)（統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)）、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)、界面化學(xué)與膠體化學(xué)等。要求考生熟練掌握物理化學(xué)的基本概念、基本原理及計(jì)算方法。

 

二、考核目標(biāo)

 

物理化學(xué)考試在考查基本知識、基本理論的基礎(chǔ)上，注重考查考生靈活運(yùn)用這些基礎(chǔ)知識觀察和解決實(shí)際問題的能力。它的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是高等學(xué)校優(yōu)秀畢業(yè)生能達(dá)到及格或及格以上水平，以保證被錄取者具有較扎實(shí)的物理化學(xué)基礎(chǔ)知識。

 

三、考核內(nèi)容

 

第一章氣體

 

§1.1氣體分子運(yùn)動(dòng)論

 

§1.2摩爾氣體常數(shù)

 

§1.3理想氣體的狀態(tài)圖

 

§1.4氣體運(yùn)動(dòng)的速率分布

 

§1.5氣體平動(dòng)能分布

 

§1.6氣體分子在重力場中的分布

 

§1.7分子的碰撞頻率與平均自由程

 

§1.8實(shí)際氣體

 

§1.9氣液間的轉(zhuǎn)變

 

§1.10壓縮分子圖

 

掌握理想氣體狀態(tài)方程和混合氣體的性質(zhì)（組成的表示、分壓定律、分容定律）。了解分子碰撞頻率、平均自由程和實(shí)際氣體概念，特別要了解實(shí)際氣體的狀態(tài)方程（范德華方程）以及實(shí)際氣體的液化、臨界性質(zhì)、應(yīng)狀態(tài)原理與壓縮因子圖等。

 

第二章熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用

 

§2.1熱力學(xué)概論

 

§2.2熱平衡與熱力學(xué)第零定律－溫度的概念

 

§2.3熱力學(xué)的一些基本概念

 

§2.4熱力學(xué)第一定律

 

§2.5準(zhǔn)靜態(tài)過程和和可逆過程

 

§2.6焓

 

§2.7熱容

 

§2.8熱力學(xué)第一定律對理想氣體的應(yīng)用

 

§2.9 Carnot循環(huán)

 

§2.10實(shí)際氣體

 

§2.11熱化學(xué)

 

§2.12赫斯定律

 

§2.13幾種熱效應(yīng)

 

§2.14反應(yīng)熱與溫度的關(guān)系－基爾霍夫定律

 

§2.15絕熱反應(yīng)－非等溫反應(yīng)

 

§216熱力學(xué)第一定律的微觀說明

 

明確熱力學(xué)的一些基本概念和功和熱正負(fù)號的取號慣例。明確準(zhǔn)靜態(tài)過程與可逆過程的意義。掌握U及H都是狀態(tài)函數(shù)以及狀態(tài)函數(shù)的特性。了解摩爾定壓、定容熱容的概念。熟練應(yīng)用熱力學(xué)第一定律計(jì)算理想氣體和實(shí)際氣體在等溫、等壓、絕熱等過程中的Q、W、ΔU和ΔH。熟練應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓計(jì)算不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)熱。了解節(jié)流過程的特點(diǎn)及焦耳-湯姆遜系數(shù)的定義與實(shí)際應(yīng)用。從微觀角度了解熱力學(xué)第一定律的本質(zhì)。

 

第三章熱力學(xué)第二定律

 

§3.1自發(fā)過程的共同特征－不可逆性

 

§3.2熱力學(xué)第二定律

 

§3.3 Carnot定理

 

§3.4熵的概念

 

§3.5 Clausius不等式與熵增加原理

 

§3.6熱力學(xué)基本方程與T-S圖

 

§3.7熵變的計(jì)算

 

§3.8熵和能量退降

 

§3.9熱力學(xué)第二定律的本質(zhì)和熵的統(tǒng)計(jì)意義

 

§3.10亥姆霍茲自由能和吉布斯自由能

 

§3.11變化的方向和平衡條件

 

§3.12ΔG的計(jì)算實(shí)例

 

§3.13熱力學(xué)函數(shù)之間的關(guān)系

 

§3.14熱力學(xué)第三定律和規(guī)定熵

 

熟悉自發(fā)過程的共同特征，熱力學(xué)第二定律的表述，卡諾循環(huán)及卡諾定律，克勞修斯不等式，熵和熵增原理，熱力學(xué)第三定律，規(guī)定熵，赫姆霍茲函數(shù)和吉布斯函數(shù)，熱力學(xué)基本方程、麥克斯韋關(guān)系式，系統(tǒng)平衡的判據(jù)等基本知識。明確熱力學(xué)第二定律的意義。理解克勞修斯不等式的重要性。熟記熱力學(xué)函數(shù)U、H、S、F、G的定義。明確ΔG在特殊條件下的物理意義，熟練掌握理想氣體單純PVT變化、相變及化學(xué)變化過程中ΔS、ΔF和ΔG的原理和方法并用于判斷變化的方向和限度。了解熱力學(xué)第三定律的內(nèi)容，明確規(guī)定熵及標(biāo)準(zhǔn)熵值的意義。初步了解不可逆過程熱力學(xué)關(guān)于熵流和熵產(chǎn)生等基本內(nèi)容。

 

第四章多組分系統(tǒng)熱力學(xué)在溶液中的應(yīng)用

 

§4.1引言

 

§4.2多組分系統(tǒng)組成的表示方法

 

§4.3偏摩爾量

 

§4.4化學(xué)勢

 

§4.5氣體混合物中各組分的化學(xué)勢

 

§4.6稀溶液中的兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律

 

§4.7理想液態(tài)混合物

 

§4.8理想稀溶液中各組分的化學(xué)勢

 

§4.9稀溶液的依數(shù)性

 

§4.10吉布斯-杜亥姆公式和杜亥姆-馬居耳公式

 

§4.11活度與活度因子

 

§4.12滲透因子和超額函數(shù)

 

§4.13分配定律－溶質(zhì)在兩互不相溶液相中的分配

 

熟悉溶液濃度的各種表示法及其相互關(guān)系。明確偏摩爾量和化學(xué)勢的意義。理解理想液態(tài)混合物、稀溶液與實(shí)際溶液三者的區(qū)別和聯(lián)系。掌握拉烏爾定律和亨利定律以及它們的應(yīng)用。理解理想體系（理想氣體、理想液態(tài)混合物、理想稀溶液）中各組分化學(xué)勢的表達(dá)式及其應(yīng)用。了解逸度和活度的概念及逸度系數(shù)、活度系數(shù)的簡單計(jì)算。了解從微觀角度討論溶液形成時(shí)一些熱力學(xué)函數(shù)的變化。了解稀溶液依數(shù)性的概念及公式的推導(dǎo)，以及分配定律公式的推導(dǎo)，了解熱力學(xué)處理溶液的一般方法。掌握稀溶液依數(shù)性的基本應(yīng)用。

 

第五章相平衡

 

§5.1引言

 

§5.2多相系統(tǒng)平衡的一般條件

 

§5.3相律

 

§5.4單組分系統(tǒng)

 

§5.5二組分系統(tǒng)相圖及應(yīng)用

 

§5.6三組分系統(tǒng)相圖及應(yīng)用

 

理解相律并掌握其簡單應(yīng)用。熟練應(yīng)用克拉貝龍方程式和克勞修斯-克拉貝龍方程式。掌握杠桿規(guī)則在相圖中的應(yīng)用。掌握單組分系統(tǒng)和二組分系統(tǒng)典型相圖的特點(diǎn)。在雙液系中以完全互溶的雙液系為重點(diǎn)了解其p-x圖和T-x圖，了解蒸餾和精餾的基本原理。在二組分液-固體系中，以簡單低共溶物的相圖為重點(diǎn)，了解熱分析法和溶解度法繪制相圖及其應(yīng)用。

 

第六章化學(xué)平衡

 

§6.1化學(xué)反應(yīng)的平衡條件和化學(xué)反應(yīng)的親和勢

 

§6.2化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)和等溫方程式

 

§6.3平衡常數(shù)的表示式

 

§6.4復(fù)相化學(xué)平衡

 

§6.5標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能

 

§6.6溫度、壓力及惰性氣體對化學(xué)平衡的影響

 

§6.7同時(shí)化學(xué)平衡

 

§6.8反應(yīng)的耦合

 

§6.9近似計(jì)算

 

§6.10生物能力學(xué)簡介

 

能夠從化學(xué)勢的角度理解化學(xué)平衡的意義，理解并掌握化學(xué)反應(yīng)等溫式的意義并用以判斷反應(yīng)發(fā)生的方向。熟悉各種平衡常數(shù)的表達(dá)及相互間的關(guān)系。能根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)函數(shù)的表值計(jì)算各平衡常數(shù)。了解平衡常數(shù)與溫度、壓力的關(guān)系和惰性氣體對平衡組成的影響，并掌握其計(jì)算方法。掌握反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率及體系平衡組成的計(jì)算。了解對同時(shí)平衡、反應(yīng)耦合、近似計(jì)算等的處理方法。初步了解生物能力學(xué)的基本內(nèi)容。

 

第七章統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)基礎(chǔ)

 

§7.1概論

 

§7.2 Boltzmann統(tǒng)計(jì)

 

§7.3 Bose-Einstein統(tǒng)計(jì)和Fermi-Dirac統(tǒng)計(jì)

 

§7.4配分函數(shù)

 

§7.5配分函數(shù)的求法及其對熱力學(xué)函數(shù)的貢獻(xiàn)

 

§7.6晶體的熱容問題

 

§7.7分子的全配分函數(shù)

 

§7.8用配分函數(shù)計(jì)算和反應(yīng)的平衡常數(shù)

 

了解統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的基本假定。掌握統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的基本術(shù)語。理解玻爾茲曼分布的意義并會用玻爾茲曼公式于有關(guān)計(jì)算。明確配分函數(shù)的意義及配分函數(shù)的析因子性質(zhì)。掌握粒子配分函數(shù)的計(jì)算方法。理解熱力學(xué)函數(shù)與粒子配分函數(shù)的關(guān)系。掌握用吉布斯自由能函數(shù)及焓函數(shù)計(jì)算理想氣體反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的方法。

 

第八章電解質(zhì)溶液

 

§8.1電化學(xué)的基本概念和電解定律

 

§8.2離子的電遷移和遷移數(shù)

 

§8.3電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)

 

§8.4電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子

 

§8.5強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論簡介

 

明確電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率的意義及計(jì)算。熟悉離子獨(dú)立移動(dòng)定律及電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用。了解遷移數(shù)與摩爾電導(dǎo)率、離子遷移率之間的關(guān)系。明確電解質(zhì)的離子平均活度系數(shù)的概念，并掌握其計(jì)算方法。了解強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論（主要是離子氛的概念），并會使用德拜-休克爾極限公式。

 

第九章可逆電池的電動(dòng)勢及其應(yīng)用

 

§9.1可逆電池和可逆電極

 

§9.2電動(dòng)勢的測定

 

§9.3可逆電池的書寫方法與電動(dòng)勢的取號

 

§9.4可逆電池的熱力學(xué)

 

§9.5電極電勢產(chǎn)生的機(jī)理

 

§9.6電極電勢和電池的電動(dòng)勢

 

§9.7電動(dòng)勢測定的應(yīng)用

 

§9.8內(nèi)電位、外電位和電化學(xué)勢

 

熟悉電化學(xué)慣用的電極電勢名稱和符號。熟悉標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表的應(yīng)用。對于所給的電池，能熟練、正確地寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)。能根據(jù)簡單的化學(xué)反應(yīng)來設(shè)計(jì)電池。掌握電極電勢及電動(dòng)勢的計(jì)算和溫度對電動(dòng)勢的影響。掌握由電化學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算熱力學(xué)函數(shù)和ΔH、ΔS、和ΔG等。了解電動(dòng)勢產(chǎn)生的機(jī)理及電動(dòng)勢測定法的一些應(yīng)用。

 

第十章電解與極化作用

 

§10.1分解電壓

 

§10.2極化作用

 

§10.3電解時(shí)電極上的競爭反應(yīng)

 

§10.4金屬的電化學(xué)腐蝕、防腐與金屬的鈍化

 

§10.5化學(xué)電源

 

明確極化現(xiàn)象產(chǎn)生的原因、極化的分類、極化的機(jī)理。理解超電勢、分解電壓等概念。了解超電勢在電解中的作用。能計(jì)算一些簡單的電解分離問題。了解金屬腐蝕的機(jī)理和各種防腐方法。了解化學(xué)電源的類型及應(yīng)用。

 

第十一章化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（一）

 

§11.1化學(xué)動(dòng)力學(xué)的任務(wù)和目的

 

§11.2化學(xué)反應(yīng)速率的表示法

 

§11.3化學(xué)反應(yīng)的速率方程

 

§11.4具有簡單級數(shù)反應(yīng)的速率方程

 

§11.5幾種典型的復(fù)雜反應(yīng)

 

§11.6基元反應(yīng)的微觀可逆性原理

 

§11.7溫度對反應(yīng)速率的影響

 

§11.8關(guān)于活化能

 

§11.9鏈反應(yīng)

 

§11.10擬定反應(yīng)歷程的一般方法

 

掌握等容反應(yīng)速率的表示方法和基元反應(yīng)、反應(yīng)級數(shù)、速率常數(shù)等概念。掌握有簡單級數(shù)的反應(yīng)如零級、一級、二級反應(yīng)的各種特征并能夠由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定簡單反應(yīng)的級數(shù)。對三種復(fù)雜的典型反應(yīng)（對峙反應(yīng)、平行反應(yīng)和連續(xù)反應(yīng)）要掌握其各自的特點(diǎn)，并對其中比較簡單的反應(yīng)能進(jìn)行運(yùn)算。明確溫度、活化能對反應(yīng)速率的影響，理解阿累尼烏斯經(jīng)驗(yàn)式中各項(xiàng)的含意，會計(jì)算Ea、A、k等物理量。掌握鏈反應(yīng)的特點(diǎn)及其速率方程的建立，會應(yīng)用穩(wěn)態(tài)近似、平衡假設(shè)等近似處理方法。

 

第十二章化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（二）

 

§12.1碰撞理論

 

§12.2過渡狀態(tài)理論

 

§12.3單分子反應(yīng)理論

 

§12.4分子反應(yīng)動(dòng)態(tài)學(xué)簡介

 

§12.5在溶液中進(jìn)行的反應(yīng)

 

§12.6快速反應(yīng)的幾種測試方法

 

§12.7光化學(xué)反應(yīng)

 

§12.8化學(xué)激光簡介

 

§12.9催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

 

了解化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的碰撞理論、過渡態(tài)理論和單分子反應(yīng)理論的基本內(nèi)容。初步了解分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的常用實(shí)驗(yàn)方法和該研究在理論上的意義。了解溶液中反應(yīng)的特點(diǎn)和溶劑對反應(yīng)的影響。了解快速反應(yīng)所常用的測試方法及弛豫時(shí)間。理解光化學(xué)反應(yīng)的基本定律（光化當(dāng)量定律、量子產(chǎn)率）及量子產(chǎn)率的計(jì)算。了解催化反應(yīng)的特點(diǎn)，明確催化作用的基本原理和常見的催化反應(yīng)的類型。

 

第十三章表面物理化學(xué)

 

§13.1表面張力和表面吉布斯自由能

 

§13.2彎曲液面下的附加壓力和蒸氣壓

 

§13.3溶液的表面吸附

 

§13.4液-液界面的性質(zhì)

 

§13.5膜

 

§13.6液-固界面－潤濕作用

 

§13.7表面活性劑及其應(yīng)用

 

§13.8固體表面的吸附

 

§11.8氣-固相表面催化反應(yīng)

 

明確表面吉布斯自由能、表面張力、接觸角的概念，了解表面張力與溫度的關(guān)系。明確彎曲表面的附加壓力產(chǎn)生的原因及與曲率半徑的關(guān)系。能運(yùn)用楊-拉普拉斯公式進(jìn)行計(jì)算。了解彎曲表面上的蒸氣壓與平面相比有何不同，熟練掌握開爾文公式的具體應(yīng)用，并會用這個(gè)基本原理解釋常見的表面現(xiàn)象。理解吉布斯吸附等溫式的表示形式并能應(yīng)用及作簡單計(jì)算。了解液-液、液-固界面的鋪展與潤濕情況。理解氣-固表面的吸附本質(zhì)及吸附等溫線的主要類型。掌握朗繆爾吸附理論要點(diǎn)。對弗倫德利希等溫式、BET多分子層吸附等溫式有初步了解。了解表面活性劑的特點(diǎn)、作用及大致分類。

 

第十四章膠體化學(xué)

 

§14.1膠體和膠體的基本特征

 

§14.2膠體的制備和凈化

 

§14.3膠體的動(dòng)力性質(zhì)

 

§14.4膠體的光學(xué)性質(zhì)

 

§14.5膠體的電學(xué)性質(zhì)

 

§14.6雙電層理論和z電勢

 

§14.4溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用

 

§14.8乳狀液

 

§14.9凝膠

 

§14.10大分子溶液

 

§14.11 Donnan平衡和聚電解質(zhì)的滲透壓

 

§14.12流變學(xué)簡介

 

§14.13納米化學(xué)

 

了解膠體分散體系的基本特性。掌握膠體分散體系在動(dòng)力性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)及電學(xué)性質(zhì)等方面的特點(diǎn)以及如何利用這些特點(diǎn)對膠體進(jìn)行粒度大小、帶電情況等方面的研究并應(yīng)用于實(shí)踐。了解溶膠在穩(wěn)定性方面的特點(diǎn)及電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響，會判斷電解質(zhì)聚沉能力的大小。了解乳狀液的種類、乳化劑的作用以及在工業(yè)和日常生活中的應(yīng)用。了解大分子溶液與溶膠的異同點(diǎn)。了解什么是唐南平衡，如何較準(zhǔn)確地用滲透壓法測定電離大分子物質(zhì)的相對分子質(zhì)量。了解聚合物相對分子質(zhì)量的種類及其測定方法。對天然大分子、凝膠的特點(diǎn)等有一個(gè)初步的概念。

 

教材及主要參考資料

 

（一）建議教材

 

傅獻(xiàn)彩，沈文霞，姚天揚(yáng)侯文華編，《物理化學(xué)》(第五版)，北京:高等教育出版社，2006.

 

（二）主要參考資料

 

1．劉冠昆，車冠全，陳六平，童葉翔編著,《物理化學(xué)》,廣州：中山大學(xué)出版社，2000.

 

2．胡英主編，呂瑞東，劉國杰，葉汝強(qiáng)等編，《物理化學(xué)》（上、中、下，第四版），北京：高等教育出版社，1999.

 

3．鄧景發(fā)，范康年編著,《物理化學(xué)》，北京：高等教育出版社，1993.

 

4．姚允斌等編，《物理化學(xué)教程》（修訂本），長沙：湖南教育出版社，1991.

 

5．朱文濤編，《物理化學(xué)》，北京:清華大學(xué)出版社,1995.

 

6．傅獻(xiàn)彩，沈文霞，姚天揚(yáng)編著，《物理化學(xué)》(第四版)，北京:高等教育出版社,1990.

 

7．P.W.Atkins.Physical Chemistry.7th ed.,Oxford University Press,1994.

 

8．IRA.N.Levine.Physical Chemistry.4th ed.,McGraw-Hill,1995.

 

9．G.M.Barrow.Physical Chemistry.6th ed.,McGraw-Hill,1996.