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中國科學(xué)院大學(xué)物理化學(xué)070304考研科目及參考書目

2021中國科學(xué)院大學(xué)物理化學(xué)070304考研科目及參考書目

中國科學(xué)院大學(xué)物理化學(xué)070304考研科目及參考書目

2021中國科學(xué)院大學(xué)物理化學(xué)（甲）專業(yè)研究生考試大綱

中國科學(xué)院大學(xué)碩士研究生入學(xué)考試
《物理化學(xué)（甲）》大綱
 
本《物理化學(xué)》（甲）考試大綱適用于報(bào)考中國科學(xué)院大學(xué)化學(xué)類專業(yè)的碩士研究生入學(xué)考試。《物理化學(xué)》是大學(xué)本科化學(xué)專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)理論課。它是從物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系入手探求化學(xué)變化基本規(guī)律的一門科學(xué)。物理化學(xué)課程的主要內(nèi)容包括化學(xué)熱力學(xué)（統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)）、化學(xué)動力學(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，并具有綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析和解決實(shí)際問題的能力。
 
一、考試內(nèi)容
（一）氣體
1、氣體分子動理論
2、摩爾氣體常數(shù)
3、理想氣體狀態(tài)圖
4、分子運(yùn)動的速率分布
5、分子平動能的分布
6、氣體分子在重力場中的分布
7、分子的碰撞頻率與平均自由程
8、實(shí)際氣體
9、氣液間的轉(zhuǎn)變 — 實(shí)際氣體的等溫線和液化過程
10、壓縮因子圖 — 實(shí)際氣體的有關(guān)計(jì)算
 
（二）熱力學(xué)第一定律
1、熱力學(xué)概論
2、熱平衡和熱力學(xué)第零定律-溫度的概念
3、熱力學(xué)的一些基本概念
4、熱力學(xué)第一定律
5、準(zhǔn)靜態(tài)過程與可逆過程
6、焓
7、熱容
8、熱力學(xué)第一定律對理想氣體的應(yīng)用
9、Carnot循環(huán)
10、Joule-Thomson效應(yīng)-實(shí)際氣體的DU和DH
11、熱化學(xué)
12、赫斯定律
13、幾種熱效應(yīng)
14、反應(yīng)焓變和溫度的關(guān)系 — Kirchhoff定律
15、絕熱反應(yīng) — 非等溫反應(yīng)
 
（三）熱力學(xué)第二定律
1、自發(fā)過程的共同特征 — 不可逆性
2、熱力學(xué)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(xué)基本方程與T-S圖
7、熵變的計(jì)算
8、熵和能量退降
9、熱力學(xué)第二定律的本質(zhì)和熵統(tǒng)計(jì)意義
10、Helmholtz自由能和Gibbs自由能
11、變化的方向和平衡條件
12、DG的計(jì)算示例
13、幾個(gè)熱力學(xué)函數(shù)間的關(guān)系
14、熱力學(xué)第三定律與規(guī)定熵
 
（四）多組分體系熱力學(xué)及其在溶液中的應(yīng)用
1、多組分系統(tǒng)的組成表示法
2、偏摩爾量
3、化學(xué)勢
4、氣體混合物中各組分的化學(xué)勢
5、稀溶液中的兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)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(xué)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
 
（五）相平衡
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(yīng)用
5、三組分體系的相圖及其應(yīng)用
 
（六）化學(xué)平衡
1、化學(xué)反應(yīng)的平衡條件和化學(xué)反應(yīng)的親和勢
2、化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)與等溫方程式
3、平衡常數(shù)的表示式
4、復(fù)相化學(xué)平衡
5、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能
6、溫度、壓力及惰性氣體對化學(xué)平衡的影響
7、同時(shí)化學(xué)平衡
8、反應(yīng)的耦合
9、近似計(jì)算
 
（七）統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)基礎(chǔ)
1、概論
2、玻茲曼統(tǒng)計(jì)
3、配分函數(shù)
4、各配分函數(shù)的求法及其對熱力學(xué)函數(shù)的貢獻(xiàn)
5、分子的全配分函數(shù)
6、用配分函數(shù)計(jì)算和反應(yīng)的平衡常數(shù)
 
（八）電解質(zhì)溶液
1、電化學(xué)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(dǎo)
4、電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子
5、強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論簡介
 
（九）可逆電池的電動勢及其應(yīng)用
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(xué)
5、電動勢產(chǎn)生的機(jī)理
6、電極電勢和電池的電動勢
7、電動勢測定的應(yīng)用
 
（十）電解與極化作用
1、分解電壓
2、極化作用
3、電解時(shí)電極上的競爭反應(yīng)
4、金屬的電化學(xué)腐蝕、防腐與金屬的鈍化
5、化學(xué)電源
 
（十一）化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)
1、化學(xué)反應(yīng)速率表示法和速率方程
2、具有簡單級數(shù)的反應(yīng)
3、幾種典型的復(fù)雜反應(yīng)
4、溫度對反應(yīng)速率的影響
5、鏈反應(yīng)
6、碰撞理論
7、過渡態(tài)理論
8、單分子反應(yīng)理論
9、在溶液中進(jìn)行的反應(yīng)
10、光化學(xué)反應(yīng)
11、催化反應(yīng)動力學(xué)
 
（十二）表面物理化學(xué)
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
9、氣-固相表面催化反應(yīng)
 
（十三）膠體分散系統(tǒng)和大分子溶液
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(xué)性質(zhì)
5、溶膠的電學(xué)性質(zhì)
6、雙電層理論和x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
 
二、考試要求
（一）氣體
了解氣體分子運(yùn)動公式的推導(dǎo)過程，建立微觀的運(yùn)動模型。了解前人對問題的處理方法和過程。了解理想氣體的微觀模型，熟練使用理想氣體狀態(tài)方程。了解分子速度和能量分布公式的推導(dǎo)及物理意義。了解實(shí)際氣體狀態(tài)方程及對實(shí)際氣體的計(jì)算。了解對比狀態(tài)；會使用壓縮因子圖。
 
（二）熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用
明確熱力學(xué)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(xué)第一定律和內(nèi)能的概念。熟知功和熱正負(fù)號的取號慣例及各種過程中功與熱的計(jì)算。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。熟練應(yīng)用熱力學(xué)第一定律計(jì)算理想氣體在等溫、等壓、絕熱等過程中的DU、DH、Q和W。熟練應(yīng)用生成焓、燃燒焓來計(jì)算焓變。會應(yīng)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(diǎn)及焦耳-湯姆遜系數(shù)的定義與實(shí)際應(yīng)用。從微觀角度了解能量均分原理和熱力學(xué)第一定律的本質(zhì)。
 
（三）熱力學(xué)第二定律
了解自發(fā)變化的共同特征，明確熱力學(xué)第二定律的意義。掌握熱力學(xué)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。注意在熟記熱力學(xué)函數(shù)U、H、S、F、G的定義，并了解其物理意義。明確DG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(jì)算一些簡單過程的DS、DH、DA和DG，學(xué)會設(shè)計(jì)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(yùn)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(xué)勢的意義。了解熱力學(xué)第三定律的內(nèi)容，明確規(guī)定熵值的意義、計(jì)算及其應(yīng)用。掌握熵增加原理和各種平衡判據(jù)。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。了解熵的統(tǒng)計(jì)意義。
 
（四）多組分體系熱力學(xué)及其在溶液中的應(yīng)用
熟悉多組分系統(tǒng)的組成表示法及其相互關(guān)系。掌握偏摩爾量和化學(xué)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(xué)勢的意義。掌握理想氣體化學(xué)勢的表示式及其標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的含義，了解理想和非理想氣體化學(xué)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(xué)勢的表示方法。了解理想稀溶液中各組分化學(xué)勢的表示法。熟悉稀溶液的依數(shù)性，會用依數(shù)性計(jì)算未知物的摩爾質(zhì)量。了解相對活度的概念，描述溶劑的非理想程度。了解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。
 
（五）相平衡
   明確相、組分?jǐn)?shù)和自由度等相平衡中的基本概念。了解相律的推導(dǎo)過程，熟練掌握相律在相圖中的應(yīng)用。能看懂各種類型的相圖，并進(jìn)行簡單分析，理解相圖中各相區(qū)、線和特殊點(diǎn)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(diǎn)，掌握如何利用相圖進(jìn)行有機(jī)物的分離提純。學(xué)會用步冷曲線繪制二組分低共熔點(diǎn)相圖，會對相圖進(jìn)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(yīng)用。了解三組分系統(tǒng)相圖中點(diǎn)、線、面的含義，學(xué)會將三組分系統(tǒng)相圖用于鹽類的分離提純和有機(jī)物的萃取方面。
 
（六）化學(xué)平衡
   了解從平衡常數(shù)導(dǎo)出化學(xué)反應(yīng)等溫式，并掌握這個(gè)公式的使用。了解從化學(xué)勢導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。掌握均相和多相反應(yīng)的平衡常數(shù)表示式。理解的意義以及標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的關(guān)系，掌握的求算和應(yīng)用。理解的意義并掌握其用途。熟悉溫度，壓力和惰性氣體對平衡的影響。
 
（七）統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)基礎(chǔ)
    了解統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的分類和統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的基本假定。了解最概然分布和擷取最大項(xiàng)原理。了解配分函數(shù)的定義及其物理意義，知道配分函數(shù)與熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系。了解各種配分函數(shù)的計(jì)算方法，學(xué)會用配分函數(shù)計(jì)算簡單分子的熱力學(xué)函數(shù)，掌握理想氣體簡單分子平動熵的計(jì)算。了解分子配分函數(shù)的分離和全配分函數(shù)的組成。了解自由能函數(shù)和熱函函數(shù)，用自由能函數(shù)和配分函數(shù)計(jì)算平衡常數(shù)。
 
（八）電解質(zhì)溶液
      掌握電化學(xué)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(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率的意義及它們與溶液濃度的關(guān)系。熟悉離子獨(dú)立移動定律及電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用。掌握遷移數(shù)與摩爾電導(dǎo)率、離子電遷移率之間的關(guān)系，能熟練地進(jìn)行計(jì)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(jì)算方法。了解強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論的基本內(nèi)容及適用范圍，并會計(jì)算離子強(qiáng)度及使用德拜-休克爾極限公式。
 
（九）可逆電池的電動勢及其應(yīng)用
     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(yīng)和電池反應(yīng)。了解對消法測電動勢的基本原理和標(biāo)準(zhǔn)電池的作用。在正確寫出電極和電池反應(yīng)的基礎(chǔ)上，熟悉地用Nernst方程計(jì)算電極電勢和電池的電動勢。了解電動勢產(chǎn)生的機(jī)理和氫標(biāo)準(zhǔn)電極的作用。掌握熱力學(xué)與電化學(xué)之間的聯(lián)系，會利用電化學(xué)測定的數(shù)據(jù)計(jì)算熱力學(xué)函數(shù)的變化值。熟悉電動勢測定的主要應(yīng)用，會從可逆電池測定數(shù)據(jù)計(jì)算平均活度因子、解離平衡常數(shù)和溶液的pH值。      
 
（十）電解與極化作用
      了解分壓的意義，要使電解池不斷地進(jìn)行工作必須克服的阻力的種類。了解極化現(xiàn)象、超電勢、極化作用的種類、降低極化作用的方法。了解極化曲線、電解池與原電池的極化曲線的異同點(diǎn)。掌握H₂(g)的超電勢的計(jì)算。在電解過程中，能用計(jì)算的方法判斷在兩個(gè)電極上首先發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)。了解電解的一般過程及其應(yīng)用。了解金屬腐蝕的類型，了解常用的防止金屬腐蝕的方法。了解常用化學(xué)電源的基本原理、類型及目前的發(fā)展概況，特別是燃料電池的應(yīng)用前景。
 
（十一）化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)
掌握宏觀動力學(xué)中反應(yīng)速率的表示法，基元反應(yīng)，非基元反應(yīng)，反應(yīng)級數(shù)，反應(yīng)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(yīng)如零級、一級、二級的特點(diǎn)，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用各種方法判斷反應(yīng)級數(shù)，熟練地利用速率方程計(jì)算速率常數(shù)，半衰期等。掌握三種典型的復(fù)雜反應(yīng)（對峙反應(yīng)、平行反應(yīng)和連續(xù)反應(yīng)）的特點(diǎn)，學(xué)會使用合理的近似的方法作一些簡單的計(jì)算。掌握溫度對反應(yīng)速率的影響，特別是在平行反應(yīng)中如何進(jìn)行溫度調(diào)控，以提高所需產(chǎn)物的產(chǎn)量。掌握Arrhenius經(jīng)驗(yàn)式的各種表示形式，掌握活化能的含義，它對反應(yīng)速率的影響，以及活化能的求算方法。掌握鏈反應(yīng)的特點(diǎn)，用穩(wěn)態(tài)近似、平衡假設(shè)和速控步等近似方法從復(fù)雜反應(yīng)的機(jī)理推導(dǎo)出速率方程。
了解較常用的反應(yīng)速率理論，碰撞理論和過渡態(tài)理論采用的模型，推導(dǎo)過程中引進(jìn)的假定、計(jì)算速率常數(shù)的公式及理論的優(yōu)缺點(diǎn)。用這兩個(gè)理論計(jì)算簡單反應(yīng)的速率常數(shù)，掌握活化能、閾能和活化焓等能量之間的關(guān)系。了解微觀反應(yīng)動力學(xué)的發(fā)展概況、常用的實(shí)驗(yàn)方法和該研究在理論上的意義。了解溶液反應(yīng)的特點(diǎn)和溶劑對反應(yīng)的影響（原鹽效應(yīng)），會判斷離子強(qiáng)度對不同反應(yīng)速率的影響。了解擴(kuò)散對反應(yīng)的影響。了解較常用的測試快速反應(yīng)的方法，學(xué)會用弛豫法來計(jì)算簡單快速對峙反應(yīng)的兩個(gè)速率常數(shù)。了解光化學(xué)反應(yīng)的基本定律、光化學(xué)平衡與熱化學(xué)平衡的區(qū)別以及這類反應(yīng)的發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景。了解催化反應(yīng)特別是酶催化反應(yīng)的特點(diǎn)、催化劑改變反應(yīng)速率的本質(zhì)和常用催化劑的類型。了解自催化反應(yīng)的特點(diǎn)和產(chǎn)生化學(xué)振蕩的原因。
 
（十二）表面物理化學(xué)
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。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(yīng)用開爾文公式，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，各項(xiàng)的物理意義，并能應(yīng)用及作簡單計(jì)算。了解表面活性劑的特點(diǎn)、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(yīng)動力學(xué)。了解化學(xué)吸附與物理吸附的區(qū)別，了解影響固體吸附的主要因素。了解化學(xué)吸附和多相催化反應(yīng)的關(guān)系，了解氣-固相表面催化反應(yīng)速率的特點(diǎn)及反應(yīng)機(jī)理。
 
（十三）膠體分散體系和大分子溶液
了解膠體分散體系的基本特性，憎液溶膠的膠粒結(jié)構(gòu)、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(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)，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(yīng)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(diǎn)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(zhǔn)確地用滲透壓法測定聚電解質(zhì)的數(shù)均摩爾質(zhì)量。了解牛頓流體和非牛頓流體的區(qū)別，了解粘彈性流體的特點(diǎn)。了解納米材料的制備和特性。
 
三、主要參考書
《物理化學(xué)》（第五版），上、下冊，傅獻(xiàn)彩、沈文霞、姚天揚(yáng)、侯文華編，高等教育出版社，2005年。書中以“*”號作記的，不作要求。
 
四、說明
主要題型可能有：是非題、選擇題、填空題、簡答題、計(jì)算題、綜合題等。
 
 
編制單位：中國科學(xué)院大學(xué)
編制日期：2019年6月26日
 

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