西北師范大學2014年碩士生入學考試《物理化學Ⅰ》科目大綱

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    (科目代碼:622)
    一、考核要求
    物理化學主要內(nèi)容包括氣體、化學熱力學(統(tǒng)計熱力學)、化學動力學、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。
    二、考核目標
    物理化學考試在考查基本知識、基本理論的基礎上,注重考查考生靈活運用這些基礎知識觀察和解決實際問題的能力。它的評價標準是高等學校優(yōu)秀畢業(yè)生能達到及格或及格以上水平,以保證被錄取者具有較扎實的物理化學基礎知識。
    三、考核內(nèi)容
    第一章氣體
    §1.1氣體分子運動論
    §1.2摩爾氣體常數(shù)
    §1.3理想氣體的狀態(tài)圖
    §1.4氣體運動的速率分布
    §1.5氣體平動能分布
    §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、平均自由程和實際氣體概念,特別要了解實際氣體的狀態(tài)方程(范德華方程)以及實際氣體的液化、臨界性質(zhì)、應狀態(tài)原理與壓縮因子圖等。
    第二章熱力學第一定律及其應用
    §2.1熱力學概論
    §2.2熱平衡與熱力學第零定律-溫度的概念
    §2.3熱力學的一些基本概念
    §2.4熱力學第一定律
    §2.5準靜態(tài)過程和和可逆過程
    §2.6焓
    §2.7熱容
    §2.8熱力學第一定律對理想氣體的應用
    §2.9Carnot循環(huán)
    §2.10實際氣體
    §2.11熱化學
    §2.12赫斯定律
    §2.13幾種熱效應
    §2.14反應熱與溫度的關系-基爾霍夫定律
    §2.15絕熱反應-非等溫反應
    §216熱力學第一定律的微觀說明
    明確熱力學的一些基本概念和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。了解摩爾定壓、定容熱容的概念。熟練應用熱力學第一定律計算理想氣體和實際氣體在等溫、等壓、絕熱等過程中的Q、W、ΔU和ΔH。熟練應用標準摩爾生成焓、標準摩爾燃燒焓計算不同溫度下的化學反應熱。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。從微觀角度了解熱力學第一定律的本質(zhì)。
    第三章熱力學第二定律
    §3.1自發(fā)過程的共同特征-不可逆性
    §3.2熱力學第二定律
    §3.3Carnot定理
    §3.4熵的概念
    §3.5Clausius不等式與熵增加原理
    §3.6熱力學基本方程與T-S圖
    §3.7熵變的計算
    §3.8熵和能量退降
    §3.9熱力學第二定律的本質(zhì)和熵的統(tǒng)計意義
    §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的計算實例
    §3.13熱力學函數(shù)之間的關系
    §3.14熱力學第三定律和規(guī)定熵
    熟悉自發(fā)過程的共同特征,熱力學第二定律的表述,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),熱力學基本方程、麥克斯韋關系式,系統(tǒng)平衡的判據(jù)等基本知識。明確熱力學第二定律的意義。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。了解熱力學第三定律的內(nèi)容,明確規(guī)定熵及標準熵值的意義。初步了解不可逆過程熱力學關于熵流和熵產(chǎn)生等基本內(nèi)容。
    第四章多組分系統(tǒng)熱力學在溶液中的應用
    §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化學勢
    §4.5氣體混合物中各組分的化學勢
    §4.6稀溶液中的兩個經(jīng)驗定律
    §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系。明確偏摩爾量和化學勢的意義。理解理想液態(tài)混合物、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)中各組分化學勢的表達式及其應用。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函數(shù)的變化。了解稀溶液依數(shù)性的概念及公式的推導,以及分配定律公式的推導,了解熱力學處理溶液的一般方法。掌握稀溶液依數(shù)性的基本應用。
    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)相圖及應用
    §5.6三組分系統(tǒng)相圖及應用
    理解相律并掌握其簡單應用。熟練應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,以簡單低共溶物的相圖為重點,了解熱分析法和溶解度法繪制相圖及其應用。
    第六章化學平衡
    §6.1化學反應的平衡條件和化學反應的親和勢
    §6.2化學反應的平衡常數(shù)和等溫方程式
    §6.3平衡常數(shù)的表示式
    §6.4復相化學平衡
    §6.5標準摩爾生成吉布斯自由能
    §6.6溫度、壓力及惰性氣體對化學平衡的影響
    §6.7同時化學平衡
    §6.8反應的耦合
    §6.9近似計算
    §6.10生物能力學簡介
    能夠從化學勢的角度理解化學平衡的意義,理解并掌握化學反應等溫式的意義并用以判斷反應發(fā)生的方向。熟悉各種平衡常數(shù)的表達及相互間的關系。能根據(jù)標準熱力學函數(shù)的表值計算各平衡常數(shù)。了解平衡常數(shù)與溫度、壓力的關系和惰性氣體對平衡組成的影響,并掌握其計算方法。掌握反應物平衡轉(zhuǎn)化率及體系平衡組成的計算。了解對同時平衡、反應耦合、近似計算等的處理方法。初步了解生物能力學的基本內(nèi)容。
    第七章統(tǒng)計熱力學基礎
    §7.1概論
    §7.2Boltzmann統(tǒng)計
    §7.3Bose-Einstein統(tǒng)計和Fermi-Dirac統(tǒng)計
    §7.4配分函數(shù)
    §7.5配分函數(shù)的求法及其對熱力學函數(shù)的貢獻
    §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)計算和反應的平衡常數(shù)
    了解統(tǒng)計熱力學的基本假定。掌握統(tǒng)計熱力學的基本術語。理解玻爾茲曼分布的意義并會用玻爾茲曼公式于有關計算。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)的計算方法。理解熱力學函數(shù)與粒子配分函數(shù)的關系。掌握用吉布斯自由能函數(shù)及焓函數(shù)計算理想氣體反應的標準平衡常數(shù)的方法。
    第八章電解質(zhì)溶液
    §8.1電化學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
    §8.4電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子
    §8.5強電解質(zhì)溶液理論簡介
    明確電導率、摩爾電導率的意義及計算。熟悉離子獨立移動定律及電導測定的一些應用。了解遷移數(shù)與摩爾電導率、離子遷移率之間的關系。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。
    第九章可逆電池的電動勢及其應用
    §9.1可逆電池和可逆電極
    §9.2電動勢的測定
    §9.3可逆電池的書寫方法與電動勢的取號
    §9.4可逆電池的熱力學
    §9.5電極電勢產(chǎn)生的機理
    §9.6電極電勢和電池的電動勢
    §9.7電動勢測定的應用
    §9.8內(nèi)電位、外電位和電化學勢
    熟悉電化學慣用的電極電勢名稱和符號。熟悉標準電極電勢表的應用。對于所給的電池,能熟練、正確地寫出電極反應和電池反應。能根據(jù)簡單的化學反應來設計電池。掌握電極電勢及電動勢的計算和溫度對電動勢的影響。掌握由電化學數(shù)據(jù)計算熱力學函數(shù)和ΔH、ΔS、和ΔG等。了解電動勢產(chǎn)生的機理及電動勢測定法的一些應用。
    第十章電解與極化作用
    §10.1分解電壓
    §10.2極化作用
    §10.3電解時電極上的競爭反應
    §10.4金屬的電化學腐蝕、防腐與金屬的鈍化
    §10.5化學電源
    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。了解化學電源的類型及應用。
    第十一章化學動力學基礎(一)
    §11.1化學動力學的任務和目的
    §11.2化學反應速率的表示法
    §11.3化學反應的速率方程
    §11.4具有簡單級數(shù)反應的速率方程
    §11.5幾種典型的復雜反應
    §11.6基元反應的微觀可逆性原理
    §11.7溫度對反應速率的影響
    §11.8關于活化能
    §11.9鏈反應
    §11.10擬定反應歷程的一般方法
    掌握等容反應速率的表示方法和基元反應、反應級數(shù)、速率常數(shù)等概念。掌握有簡單級數(shù)的反應如零級、一級、二級反應的各種特征并能夠由實驗數(shù)據(jù)確定簡單反應的級數(shù)。對三種復雜的典型反應(對峙反應、平行反應和連續(xù)反應)要掌握其各自的特點,并對其中比較簡單的反應能進行運算。明確溫度、活化能對反應速率的影響,理解阿累尼烏斯經(jīng)驗式中各項的含意,會計算Ea、A、k等物理量。掌握鏈反應的特點及其速率方程的建立,會應用穩(wěn)態(tài)近似、平衡假設等近似處理方法。
    第十二章化學動力學基礎(二)
    §12.1碰撞理論
    §12.2過渡狀態(tài)理論
    §12.3單分子反應理論
    §12.4分子反應動態(tài)學簡介
    §12.5在溶液中進行的反應
    §12.6快速反應的幾種測試方法
    §12.7光化學反應
    §12.8化學激光簡介
    §12.9催化反應動力學
    了解化學反應動力學的碰撞理論、過渡態(tài)理論和單分子反應理論的基本內(nèi)容。初步了解分子反應動力學的常用實驗方法和該研究在理論上的意義。了解溶液中反應的特點和溶劑對反應的影響。了解快速反應所常用的測試方法及弛豫時間。理解光化學反應的基本定律(光化當量定律、量子產(chǎn)率)及量子產(chǎn)率的計算。了解催化反應的特點,明確催化作用的基本原理和常見的催化反應的類型。
    第十三章表面物理化學
    §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表面活性劑及其應用
    §13.8固體表面的吸附
    §11.8氣-固相表面催化反應
    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。能運用楊-拉普拉斯公式進行計算。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用,并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并能應用及作簡單計算。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。掌握朗繆爾吸附理論要點。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。
    第十四章膠體化學
    §14.1膠體和膠體的基本特征
    §14.2膠體的制備和凈化
    §14.3膠體的動力性質(zhì)
    §14.4膠體的光學性質(zhì)
    §14.5膠體的電學性質(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
    §14.11Donnan平衡和聚電解質(zhì)的滲透壓
    §14.12流變學簡介
    §14.13納米化學
    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。
    教材及主要參考資料
    (一)建議教材
    傅獻彩,沈文霞,姚天揚侯文華編,《物理化學》(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》,廣州:中山大學出版社,2000.
    2.胡英主編,呂瑞東,劉國杰,葉汝強等編,《物理化學》(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》,北京:高等教育出版社,1993.
    4.姚允斌等編,《物理化學教程》(修訂本),長沙:湖南教育出版社,1991.
    5.朱文濤編,《物理化學》,北京:清華大學出版社,1995.
    6.傅獻彩,沈文霞,姚天揚編著,《物理化學》(第四版),北京:高等教育出版社,1990.
    7.P.W.Atkins.PhysicalChemistry.7thed.,OxfordUniversityPress,1994.
    8.IRA.N.Levine.PhysicalChemistry.4thed.,McGraw-Hill,1995.
    9.G.M.Barrow.PhysicalChemistry.6thed.,McGraw-Hill,1996.
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