石河子大學碩士研究生入學考試

    《物理化學》大綱

    本《物理化學》考試大綱適用于報考石河子大學化工、化學類專業(yè)的碩士研究生入學考試。《物理化學》是大學本科化學專業(yè)的一門重要基礎理論課。從物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學現(xiàn)象的聯(lián)系入手探求化學變化基本規(guī)律的一門科學。物理化學課程的主要內(nèi)容包括化學熱力學、動力學、電化學、界面化學與膠體化學等。要求考生熟練掌握物理化學的基本概念、基本原理及計算方法，并具有綜合運用所學知識分析和解決實際問題的能力。

    一、考試基本要求

    學生通過物理化學課程的學習，運用所學知識解決化學過程的一些實際問題，例如：熱力學三個定律，熱力學基本函數(shù)及其變化的計算，并能運用這些知識定量地判斷化學過程（包括溶液體系、相平衡、表面現(xiàn)象等）進行的方向與限度；化學動力學基本理論，并能運用這些知識定量的求算化學反應的基本動力學參數(shù)、能初步推測或判斷化學反應的反應機理。

    物理化學是化學基礎課中比較抽象、理論性比較強的課程，也是培養(yǎng)學生邏輯思維和空間想象力的重要課程。物理化學中的許多分析問題、解決問題的方法是人們科學地認識自然界規(guī)律的典范，在學習物理化學課程的過程中，可以培養(yǎng)學生科學地分析問題、提出問題、和解決問題的能力。

    二、考試方式與時間:

    碩士研究生入學《物理化學》考試為筆試，考試時間為120分鐘。

    三、考試主要內(nèi)容和要求

    （一）熱力學第一定律

    （1）考試內(nèi)容

    1、熱力學概論

    2、熱力學的一些基本概念

    3、熱力學第一定律

    4、準靜態(tài)過程與可逆過程

    5、焓

    6、熱容

    7、熱力學第一定律對理想氣體的應用

    8、Carnot循環(huán)

    9、Joule-Thomson效應

    10、熱化學

    11、赫斯定律

    12、幾種熱效應

    13、反應焓變和溫度的關系—Kirchhoff定律

    （2）考試要求

    明確熱力學的一些基本概念，如體系、環(huán)境、功、熱、狀態(tài)函數(shù)、變化過程和途徑等。掌握熱力學第一定律和內(nèi)能的概念。熟知功和熱正負號的取號慣例及各種過程中功與熱的計算。明確準靜態(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。熟練應用熱力學第一定律計算理想氣體在等溫、等壓、絕熱等過程中的U、H、Q和W。熟練應用生成焓、燃燒焓來計算焓變。會應用赫斯定律和基爾霍夫定律。了解卡諾循環(huán)的意義。了解摩爾定壓、定容熱容的概念；了解節(jié)流過程的特點及焦耳-湯姆遜系數(shù)的定義與實際應用。

    （二）熱力學第二定律

    （1）考試內(nèi)容

    1、自發(fā)過程的共同特征—不可逆性

    2、熱力學第二定律

    3、Carnot定理

    4、熵的概念

    5、Clausius不等式與熵增加原理

    6、熱力學基本方程與T-S圖

    7、熵變的計算

    8、熱力學第二定律的本質(zhì)和熵的統(tǒng)計意義

    9、Helmholtz自由能和Gibbs自由能

    10、變化的方向和平衡條件

    11、G的計算示例

    12、幾個熱力學函數(shù)間的關系

    13、熱力學第三定律與規(guī)定熵

    （2）考試要求

    了解自發(fā)變化的共同特征，明確熱力學第二定律的意義。掌握熱力學第二定律與卡諾定理的聯(lián)系。理解克勞修斯不等式的重要性。清楚熱力學函數(shù)U、H、S、F、G的定義，并了解其物理意義。明確G在特殊條件下的物理意義，會用它來判別變化的方向和平衡條件。熟練計算一些簡單過程的S、H、A和G，學會設計可逆過程，能利用范霍夫等溫式判別變化的方向。較熟練地運用吉布斯-亥姆霍茲公式、克拉貝龍方程式和克老修斯-克拉貝龍方程式。明確偏摩爾量和化學勢的意義。了解熱力學第三定律的內(nèi)容，明確規(guī)定熵值的意義、計算及其應用。掌握熵增加原理和各種平衡判據(jù)。

    （三）多組分體系熱力學及其在溶液中的應用

    （1）考試內(nèi)容

    1、多組分系統(tǒng)的組成表示法

    2、偏摩爾量

    3、化學勢

    4、氣體混合物中各組分的化學勢

    5、稀溶液中的兩個經(jīng)驗定律

    6、理想液態(tài)混合物

    7、理想稀溶液中任一組分的化學勢

    8、稀溶液的依數(shù)性

    9、活度與活度因子

    10、分配定律—溶質(zhì)在兩互不相溶液相中的分配

    （2）考試要求

    熟悉多組分系統(tǒng)的組成表示法及其相互關系。掌握偏摩爾量和化學勢的定義，了解它們之間的區(qū)別和在多組分系統(tǒng)中引入偏摩爾量和化學勢的意義。掌握理想氣體化學勢的表示式及其標準態(tài)的含義，了解理想和非理想氣體化學勢的表示式以及兩者的共同之處，了解逸度的概念。了解理想液態(tài)混合物的通性及化學勢的表示方法。了解理想稀溶液中各組分化學勢的表示法。熟悉稀溶液的依數(shù)性，會用依數(shù)性計算未知物的摩爾質(zhì)量。

    （四）化學平衡

    （1）考試內(nèi)容

    1、化學反應的平衡條件和化學反應的親和勢

    2、化學反應的平衡常數(shù)與等溫方程式

    3、平衡常數(shù)的表示式

    4、標準摩爾生成吉布斯自由能

    5、溫度、壓力及惰性氣體對化學平衡的影響

    6、同時化學平衡

    7、反應的耦合

    （2）考試要求

    了解從平衡常數(shù)導出化學反應等溫式，并掌握這個公式的使用。了解各種形式的平衡常數(shù)。掌握均相和多相反應的平衡常數(shù)表示式。理解的意義以及標準平衡常數(shù)的關系，掌握的求算和應用。熟悉溫度，壓力和惰性氣體對平衡的影響。

    （五）相平衡

    （1）考試內(nèi)容

    1、多相體系平衡的一般條件

    2、相律

    3、單組分體系的相平衡

    4、二組分體系的相圖及其應用

    （2）考試要求

    明確相、組分數(shù)和自由度等基本概念。了解相律的推導過程，熟練掌握相律在相圖中的應用。能看懂各種類型的相圖，并進行簡單分析，理解相圖中各相區(qū)、線和特殊點所代表的意義，了解其自由度的變化情況。在雙液系相圖中，了解完全互溶、部分互溶和完全不互溶相圖的特點，掌握如何利用相圖進行有機物的分離提純。學會用步冷曲線繪制二組分低共熔點相圖，會對相圖進行分析，并了解二組分低共熔相圖和水鹽相圖在冶金、分離、提純等方面的應用。

    （六）電解質(zhì)溶液

    （1）考試內(nèi)容

    1、電化學的基本概念與電解定律

    2、離子的電遷移和遷移數(shù)

    3、電解質(zhì)溶液的電導

    4、電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子

    5、強電解質(zhì)溶液理論簡介

    （2）考試要求

    掌握電化學的基本概念和電解定律，了解遷移數(shù)的意義及常用的測定遷移數(shù)的方法。掌握電導率、摩爾電導率的意義及它們與溶液濃度的關系。熟悉離子獨立移動定律及電導測定的一些應用。掌握遷移數(shù)與摩爾電導率、離子電遷移率之間的關系，能熟練地進行計算。理解電解質(zhì)的離子平均活度、平均活度因子的意義及其計算方法。了解強電解質(zhì)溶液理論的基本內(nèi)容及適用范圍，會計算離子強度及使用德拜-休克爾極限公式。

    （七）可逆電池的電動勢及其應用

    （1）考試內(nèi)容

    1、可逆電池和可逆電極

    2、電動勢的測定

    3、可逆電池的書寫方法及電動勢的取號

    4、可逆電池的熱力學

    5、電動勢產(chǎn)生的機理

    6、電極電勢和電池的電動勢

    7、電動勢測定的應用

    （2）考試要求

    掌握形成可逆電池的必要條件、可逆電極的類型和電池的書面表示方法，能熟練、正確地寫出電極反應和電池反應。了解對消法測電動勢的基本原理和標準電池的作用。在正確寫出電極和電池反應的基礎上，熟悉地用Nernst方程計算電極電勢和電池的電動勢。了解電動勢產(chǎn)生的機理和氫標準電極的作用。掌握熱力學與電化學之間的聯(lián)系，會利用電化學測定的數(shù)據(jù)計算熱力學函數(shù)的變化值。熟悉電動勢測定的主要應用，會從可逆電池測定數(shù)據(jù)計算平均活度因子、解離平衡常數(shù)和溶液的pH值。

    （八）化學反應動力學基礎

    （1）考試內(nèi)容

    1、化學反應速率表示法和速率方程

    2、具有簡單級數(shù)的反應

    3、幾種典型的復雜反應

    4、溫度對反應速率的影響

    5、鏈反應

    （2）考試要求

    掌握宏觀動力學中反應速率的表示法，基元反應，非基元反應，反應級數(shù)，反應分子數(shù)，速率常數(shù)等的基本概念。掌握簡單級數(shù)的反應如零級、一級、二級的特點，從實驗數(shù)據(jù)利用各種方法判斷反應級數(shù)，熟練地利用速率方程計算速率常數(shù)，半衰期等。掌握三種典型的復雜反應（對峙反應、平行反應和連續(xù)反應）的特點，學會使用合理的近似的方法作一些簡單的計算。掌握溫度對反應速率的影響。掌握Arrhenius經(jīng)驗式的各種表示形式，掌握活化能的含義，它對反應速率的影響，以及活化能的求算方法。掌握鏈反應的特點，用穩(wěn)態(tài)近似、平衡假設和速控步等近似方法從復雜反應的機理推導出速率方程。

    （九）表面物理化學

    （1）考試內(nèi)容

    1、表面吉布斯自由能和表面張力

    2、彎曲表面下的附加壓力和蒸氣壓

    3、溶液的表面吸附

    4、液-液界面的性質(zhì)

    5、L-B膜及生物膜

    6、液-固界面現(xiàn)象

    7、表面活性劑及其作用

    8、固體表面的吸附

    （2）考試要求

    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系。會使用楊-拉普拉斯公式。了解彎曲表面上的蒸氣壓與平面相比有何不同，熟練掌握定量應用開爾文公式，會用這個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，各項的物理意義，并能應用及作簡單計算。了解表面活性劑的特點、作用及大致分類，它在表面上作定向排列及降低表面自由能的情況。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，能解釋簡單的表面反應動力學。了解化學吸附與物理吸附的區(qū)別，了解影響固體吸附的主要因素。

    （十）膠體分散系統(tǒng)和大分子溶液

    （1）考試內(nèi)容

    1、膠體和膠體的基本特性

    2、溶膠的制備和凈化

    3、溶膠的動力性質(zhì)

    4、溶膠的光學性質(zhì)

    5、溶膠的電學性質(zhì)

    6、雙電層理論和電位

    7、溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用

    8、乳狀液

    9、凝膠

    10、大分子溶液

    11、Donnan平衡和聚電解質(zhì)溶液的滲透壓

    （2）考試要求

    了解膠體分散體系的基本特性，憎液溶膠的膠粒結構、制備和凈化常用的方法。掌握膠體分散體系在動力性質(zhì)、光學性質(zhì)及電學性質(zhì)等方面的特點以及如何利用這些特點對膠體進行粒度大小、帶電情況等方面的研究并應用于實踐。了解溶膠在穩(wěn)定性方面的特點，掌握動電電位及電解質(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)和日常生活中的應用。了解凝膠的分類、形成及主要性質(zhì)。了解大分子溶液與溶膠的異同點及大分子物質(zhì)平均摩爾質(zhì)量的種類和測定方法。了解什么是唐南平衡，如何較準確地用滲透壓法測定聚電解質(zhì)的數(shù)均摩爾質(zhì)量。

    四、主要參考書

    《物理化學》（第四版），上、下冊，天津大學物理化學教研室編，王正烈、周亞平修訂，高等教育出版社，2001年。書中以“*”號作標記的，不作要求。

    五、試卷題型及比例

    （1）題型（參考比例）

    選擇判斷題占35%、簡答題占25%、計算題占40%。

    （2）試卷滿分為：100分。

    編制單位：石河子大學化學化工學院

    編制日期：2019年9月9日

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