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一、考試要求

 

物理化學(xué)I考試大綱適用于北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與生命學(xué)部（0703）化學(xué)學(xué)科的碩士研究生招生考試。考試內(nèi)容包含物理化學(xué)基礎(chǔ)理論部分（熱力學(xué)統(tǒng)計和量子化學(xué)部分除外），這門課程是物理化學(xué)學(xué)科的重要基礎(chǔ)理論課。物理化學(xué)的考試內(nèi)容主要包括化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)與平衡理論、電化學(xué)理論基礎(chǔ)、化學(xué)動力學(xué)理論、界面物理化學(xué)與膠體與高分子體系五大部分，要求考生對其中的基本概念有深入的理解，系統(tǒng)掌握物理化學(xué)中基本定理和分析方法，具有綜合運用所學(xué)知識分析問題和解決問題的能力。要求學(xué)生具有必要的基礎(chǔ)知識，熟練的計算能力，一定的分析、綜合能力。

 

二、考試內(nèi)容

 

（一）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、變化過程等。掌握熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)能的概念。熟知功和熱正負號的取號慣例。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(yīng)用熱力學(xué)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(yīng)用生成焓、燃燒焓來計算反應(yīng)熱。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)流過程的特點及焦耳-湯姆遜系數(shù)的定義與實際應(yīng)用。從微觀角度了解熱力學(xué)第一定律的本質(zhì)。

 

（二）熱力學(xué)第二定律

 

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。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?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。熟練計算過程的?S、?H和?G，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勞修斯-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。熟練掌握和使用標準摩爾定容熱容、標準摩爾定壓熱容、標準摩爾相變焓、標準摩爾生成焓、標準摩爾燃燒焓和標準熵的定義和應(yīng)用。

 

（三）溶液—多組分體系熱力學(xué)在溶液中的應(yīng)用

 

熟悉溶液濃度的各種表示法及其相互關(guān)系。理解理想溶液、稀溶液與實際溶液三者的區(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、理想溶液、理想稀溶液）中各組分化學(xué)勢的表達式及其應(yīng)用。了解逸度和活度的概念及逸度系數(shù)、活度系數(shù)的簡單計算。了解從微觀角度討論溶液形成時一些熱力學(xué)函數(shù)的變化。了解稀溶液依數(shù)性公式的推導(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。

 

（四）相平衡

 

明確相、組分數(shù)和自由度的概念，理解相律并掌握其簡單應(yīng)用。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。在雙液系中以完全互溶的雙液系為重點了解其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，以簡單低共熔物的相圖為重點，了解相圖的繪制及其應(yīng)用。了解水鹽體系相圖的應(yīng)用。了解相圖在萃取、結(jié)晶、純化等過程中的應(yīng)用。

 

（五）化學(xué)平衡

 

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)等溫式的意義與應(yīng)用。了解均相和多相反應(yīng)的平衡常數(shù)表示式的區(qū)別。理解?Gm的意義，會用Gm估計反應(yīng)發(fā)生的可能性。熟悉KO、Kp、Kx和Kc間的關(guān)系。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，并掌握其計算方法。能根據(jù)標準熱力學(xué)函數(shù)的表值計算平衡常數(shù)。熟練掌握用熱力學(xué)方法計算化學(xué)反應(yīng)標準平衡常數(shù)。掌握反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率及體系平衡組成的計算。了解對同時平衡、反應(yīng)耦合、近似計算等的處理方法。初步了解生物能力學(xué)的基本內(nèi)容。

 

（六）電解質(zhì)溶液

 

明確電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率的意義及它們與溶液濃度的關(guān)系。熟悉離子獨立移動定律及電導(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，并掌握其計算方法。了解強電解質(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。

 

（七）可逆電池的電動勢及其應(yīng)用

 

熟悉電化學(xué)慣用的電極電勢名稱和符號。熟悉標準電極電勢表的應(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)化學(xué)反應(yīng)來設(shè)計電池。掌握電極電勢及電動勢的計算；熟知標準電動勢E與反應(yīng)平衡常數(shù)Ka的關(guān)系。明確溫度對電動勢影響。掌握由電化學(xué)數(shù)據(jù)計算熱力學(xué)函數(shù)的變量?rHm、rSm、?rGm等。了解電動勢產(chǎn)生的機理及電動勢測定法的一些應(yīng)用。

 

（八）電解與極化作用

 

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

 

（九）化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)

 

掌握等容反應(yīng)速率的表示方法及其基元反應(yīng)、反應(yīng)級數(shù)、速率常數(shù)等概念。對于由簡單級數(shù)的反應(yīng)如零級、一級、二級，要掌握其速率公式（微分式和積分式）的各種特征并能夠由實驗數(shù)據(jù)確定簡單反應(yīng)的級數(shù)。對三級反應(yīng)有一般的了解。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，并對其中比較簡單的反應(yīng)能寫出反應(yīng)速率與濃度關(guān)系的微分式。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)驗式中各項的含意，會計算Ea、A、等物理量。掌握鏈反應(yīng)的特點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。能夠推斷簡單復(fù)雜反應(yīng)的反應(yīng)機理。了解化學(xué)反應(yīng)動力學(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，會計算一些簡單基元反應(yīng)的速率常數(shù)。掌握Ec、Eb、E0、?rHm、rSm與Ea和指前因子A之間的關(guān)系。初步了解分子反應(yīng)動力學(xué)的常用實驗方法和該研究在理論上的意義。了解溶液中反應(yīng)的特點和溶劑對反應(yīng)的影響。了解快速反應(yīng)所常用的測試方法及弛豫時間。理解光化學(xué)反應(yīng)的基本定律（光化當量定律、量子產(chǎn)率）及量子產(chǎn)率的計算。了解催化反應(yīng)的特點，明確催化作用的基本原理和常見的催化反應(yīng)的類型。

 

（十）界面現(xiàn)象

 

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(yīng)用及作簡單計算。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Langmuir吸附理論要點。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、作用及大致分類。理解和使用Langmuir-Hinshclwood和Langmuir-Rideal歷程的假設(shè)和應(yīng)用。

 

（十一）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。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(yīng)用于實踐。了解溶膠在穩(wěn)定性方面的特點及電解質(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。了解什么是唐南平衡，如何較準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、凝膠的特點等有一個初步的概念。

 

三、參考書目

 

1.《物理化學(xué)》（第五版），上冊，劉俊吉，周亞平，李松林著天津大學(xué)物理化學(xué)教研室編，高等教育出版社，2009年出版

 

2.《物理化學(xué)》（第五版），下冊，李松林，周亞平，劉俊吉著天津大學(xué)物理化學(xué)教研室編，高等教育出版社，2009年出版

 

3.《物理化學(xué)》（第五版），上、下冊，傅獻彩、沈文霞、姚天楊、侯文華編，高等教育出版社，2005年；《物理化學(xué)》（第四版），上、下冊，傅獻彩、沈文霞、姚天楊編，高等教育出版社（1990年），也可作為參考