科目名稱：物理化學(xué)
適用專業(yè)：環(huán)境科學(xué)
參考書目：《 物理化學(xué)》（第五版）（上、下冊(cè)），傅獻(xiàn)彩、沈文霞、姚天揚(yáng)等編，高等教育出版社，2005
《基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》 ，大連交通大學(xué)主編，中國(guó)鐵道出版社，2006
考試時(shí)間：3小時(shí)
考試方式：筆試
總 分：150分
考試范圍：
一、概述
物理化學(xué)課程主要包括化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、界面現(xiàn)象、膠體化學(xué)和統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)基礎(chǔ)部分。其中前四部分為主要內(nèi)容。 考生應(yīng)比較牢固地掌握物理化學(xué)基本概念及計(jì)算方法，同時(shí)還應(yīng)掌握物理化學(xué)一般方法，及結(jié)合具體條件應(yīng)用理論解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容中，要求掌握常用的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和測(cè)試技術(shù)。 在有關(guān)的物理量計(jì)算和表述中，注意采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)單位制（SI制）及遵循有效數(shù)運(yùn)算規(guī)則。
二、課程考試的基本要求
1、理論部分（110分）
下面按化學(xué)熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)初步、電化學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、界面現(xiàn)象和膠體化學(xué)六個(gè)部分列出基本要求?；疽蟀瓷钊氤潭确帧傲私狻薄ⅰ袄斫狻焙汀罢莆铡比齻€(gè)層次。
(1)化學(xué)熱力學(xué)
①．熱力學(xué)基礎(chǔ)
理解下列熱力學(xué)基本概念：平衡狀態(tài)，狀態(tài)函數(shù)，可逆過(guò)程，熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。 理解熱力學(xué)第一、第二的敘述及數(shù)學(xué)表達(dá)式，掌握熱力學(xué)能、焓、熵、Helmholtz函數(shù)和Gibbs函數(shù)等熱力學(xué)函數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓、標(biāo)準(zhǔn)生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵、標(biāo)準(zhǔn)生成Gibbs函數(shù)等概念。掌握在物質(zhì)P、V、T變化、相變化和化學(xué)變化過(guò)程中計(jì)算熱、功和各種狀態(tài)函數(shù)變化值的原理和方法。在將熱力學(xué)一般關(guān)系式應(yīng)用于特定系統(tǒng)的時(shí)候，會(huì)應(yīng)用狀態(tài)方程(主要是理想氣體狀態(tài)方程，其次是Van der Waals方程)和物性數(shù)據(jù)(熱容、相變熱、蒸汽壓等)。 掌握熵增原理和各種平衡判據(jù)。理解熱力學(xué)公式的適用條件。 理解熱力學(xué)基本方程和Maxwell關(guān)系式。 掌握用熱力學(xué)基本方程和Maxwell關(guān)系式推導(dǎo)重要熱力學(xué)公式的演繹方法。
②．溶液與相平衡
理解偏摩爾量和化學(xué)勢(shì)的概念。掌握Raoult定律和Henry定律以及它們的應(yīng)用。理解理想系統(tǒng)(理想溶液及理想稀溶液)中各組分化學(xué)勢(shì)的表達(dá)式。 理解逸度和活度的概念。了解逸度和活度的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。
會(huì)從相平衡條件推導(dǎo) Clapeyron和Clapeyron—Clausius方程，并能應(yīng)用這些方程于有關(guān)的計(jì)算。理解相律的意義。 掌握單組分系統(tǒng)和二組分系統(tǒng)典型相圖的特點(diǎn)和應(yīng)用。 能用杠桿規(guī)則進(jìn)行計(jì)算。能用相律分析相圖。
③．化學(xué)平衡
理解標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的定義。了解等溫方程的推導(dǎo)。掌握用等溫方程判斷化學(xué)反應(yīng)的方向和限度的方法。 會(huì)用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。了解等壓方程的推導(dǎo)。理解溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的影響。會(huì)用等壓方程計(jì)算不同溫度下的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。 了解溫度、壓力和惰性氣體對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡組成的影響。
(2)統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)初步
了解獨(dú)立子系統(tǒng)的微觀狀態(tài)，能量分布和宏觀狀態(tài)間的關(guān)系。 理解統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的基本假設(shè)。 理解Boltzmann能量分布及其適用條件。 理解配分函數(shù)的定義、物理意義和析因子性質(zhì)。掌握雙原子分子移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)配分函數(shù)的計(jì)算。 理解獨(dú)立子系統(tǒng)的能量、熵與配分函數(shù)的關(guān)系。
(3) 電化學(xué)
了解電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理。理解離子遷移數(shù)。 理解表征電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力的物理量(電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率)。 理解電解質(zhì)活度和離子平均活度系數(shù)的概念。 了解離子氛的概念，掌握Debye—Hueckel極限公式。 理解原電池電動(dòng)勢(shì)與熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系。掌握 Nernst方程及其計(jì)算。 掌握各種類型電極的特征和電動(dòng)勢(shì)測(cè)定的主要應(yīng)用。 理解產(chǎn)生電極極化的原因和超電勢(shì)的概念。
(4) 化學(xué)動(dòng)力學(xué)
理解化學(xué)反應(yīng)速率、反應(yīng)速率常數(shù)及反應(yīng)級(jí)數(shù)的概念。掌握通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立速率方程的方法。 掌握一級(jí)和二級(jí)反應(yīng)的速率方程及其應(yīng)用。 理解對(duì)行反應(yīng)、連串反應(yīng)和平行反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特征。 理解基元反應(yīng)及反應(yīng)分子數(shù)的概念。掌握由反應(yīng)機(jī)理建立速率方程的近似方法(穩(wěn)定態(tài)近似法、平衡態(tài)近似法)。了解鏈反應(yīng)機(jī)理的特點(diǎn)及支鏈反應(yīng)與爆炸的關(guān)系。 了解多相反應(yīng)的步驟，了解催化作用、光化學(xué)反應(yīng)、溶液中反應(yīng)的特征。 掌握 Arrhennius方程及其應(yīng)用。明了活化能及指前因子的定義和物理意義。 了解簡(jiǎn)單碰撞理論的基本思想和結(jié)果。理解經(jīng)典過(guò)渡狀態(tài)理論的基本思想、基本公式及有關(guān)概念。
(5)界面現(xiàn)象
理解表面張力和表面Gibbs函數(shù)的概念。 理解彎曲界面的附加壓力概念和Laplace公式。 理解Kelvin公式及其應(yīng)用。 了解鋪展和鋪展系數(shù)。了解潤(rùn)濕、接觸角和Young方程。 了解溶液界面的吸附及表面活性物質(zhì)的作用。理解Gibbs吸附等溫式。 了解物理吸附與化學(xué)吸附的含義和區(qū)別。掌握Langmuir單分子層吸附模型和吸附等溫式。
(6)膠體化學(xué)
了解膠體的制備方法。 了解膠體的若干重要性質(zhì)(Tyndall效應(yīng)、Brown運(yùn)動(dòng)、沉降平衡、電泳和電滲)。 理解膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)和擴(kuò)散雙電層概念。 了解憎液溶膠的DLVO理論。理解電解質(zhì)對(duì)溶膠和高分子溶液穩(wěn)定性的作用。 了解乳狀液的類型及穩(wěn)定和破壞的方法。
2、實(shí)驗(yàn)部分（40分）
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是利用物理方法研究化學(xué)系統(tǒng)變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)中常用多種物理測(cè)量?jī)x器，因此應(yīng)注意基本測(cè)量技術(shù)的基本原理和方法。 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)包含下列內(nèi)容：
(1) 熱力學(xué)部分： 量熱、相平衡和化學(xué)平衡實(shí)驗(yàn)
(2) 電化學(xué)部分： 用電位差計(jì)測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)及其應(yīng)用。
(3) 化學(xué)動(dòng)力學(xué)部分： 測(cè)定反應(yīng)速率常數(shù)、反應(yīng)級(jí)數(shù)及活化能。
(4) 界面現(xiàn)象與膠體部分： 表面張力的測(cè)
3、參考題型
一、選擇題
1. 下列不同濃度的 NaCl 溶液中(濃度單位 mol·dm-3),哪個(gè)溶液的電導(dǎo)率大？ ( )
(A) 0.001
(B) 0.01
(C) 0.1
(D) 1.0
2. 多數(shù)情況下, 降低液體接界電位采用KCl鹽橋, 這是因?yàn)椋?( )
(A) K+, Cl- 的電荷數(shù)相同，電性相反
(B) K+, Cl- 的核電荷數(shù)相近
(C) K+, Cl- 的遷移數(shù)相近
(D) K+, Cl- 的核外電子構(gòu)型相同
二、填空題
1. 用 NH4VO3和濃 HCl 作用，可制得穩(wěn)定的 V2O5溶膠，其膠團(tuán)結(jié)構(gòu)是： 。
2. 當(dāng)一個(gè)不可逆過(guò)程發(fā)生之后， 增加了，而 的可用性減少了。
三、計(jì)算題
1. 1mol理想氣體由100kPa、10dm3恒壓壓縮到1dm3，再恒容升壓到1000kPa。試計(jì)算整個(gè)過(guò)程的W、Q、DU、DH。
2. 電池： Ag│AgCl(s)│KCl(aq)│Hg2Cl2(s)│Hg(l) 在 298 K 時(shí)的電動(dòng)勢(shì) E = 0.0455 V，(¶E/¶T )p= 3.38×10-4 V·K-1，寫出該電池的反應(yīng)，并求出 DrHm，DrSm 及可逆放電時(shí)的熱效應(yīng)Qr。
四、問(wèn)答題
1、請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)繪制苯-乙醇二元?dú)?液平衡相圖。
2、為什麼不能用伏特計(jì)測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)？用什麼方法消除液接電勢(shì)？
適用專業(yè)：環(huán)境科學(xué)
參考書目：《 物理化學(xué)》（第五版）（上、下冊(cè)），傅獻(xiàn)彩、沈文霞、姚天揚(yáng)等編，高等教育出版社，2005
《基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》 ，大連交通大學(xué)主編，中國(guó)鐵道出版社，2006
考試時(shí)間：3小時(shí)
考試方式：筆試
總 分：150分
考試范圍：
一、概述
物理化學(xué)課程主要包括化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、界面現(xiàn)象、膠體化學(xué)和統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)基礎(chǔ)部分。其中前四部分為主要內(nèi)容。 考生應(yīng)比較牢固地掌握物理化學(xué)基本概念及計(jì)算方法，同時(shí)還應(yīng)掌握物理化學(xué)一般方法，及結(jié)合具體條件應(yīng)用理論解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容中，要求掌握常用的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和測(cè)試技術(shù)。 在有關(guān)的物理量計(jì)算和表述中，注意采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)單位制（SI制）及遵循有效數(shù)運(yùn)算規(guī)則。
二、課程考試的基本要求
1、理論部分（110分）
下面按化學(xué)熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)初步、電化學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、界面現(xiàn)象和膠體化學(xué)六個(gè)部分列出基本要求?；疽蟀瓷钊氤潭确帧傲私狻薄ⅰ袄斫狻焙汀罢莆铡比齻€(gè)層次。
(1)化學(xué)熱力學(xué)
①．熱力學(xué)基礎(chǔ)
理解下列熱力學(xué)基本概念：平衡狀態(tài)，狀態(tài)函數(shù)，可逆過(guò)程，熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。 理解熱力學(xué)第一、第二的敘述及數(shù)學(xué)表達(dá)式，掌握熱力學(xué)能、焓、熵、Helmholtz函數(shù)和Gibbs函數(shù)等熱力學(xué)函數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓、標(biāo)準(zhǔn)生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵、標(biāo)準(zhǔn)生成Gibbs函數(shù)等概念。掌握在物質(zhì)P、V、T變化、相變化和化學(xué)變化過(guò)程中計(jì)算熱、功和各種狀態(tài)函數(shù)變化值的原理和方法。在將熱力學(xué)一般關(guān)系式應(yīng)用于特定系統(tǒng)的時(shí)候，會(huì)應(yīng)用狀態(tài)方程(主要是理想氣體狀態(tài)方程，其次是Van der Waals方程)和物性數(shù)據(jù)(熱容、相變熱、蒸汽壓等)。 掌握熵增原理和各種平衡判據(jù)。理解熱力學(xué)公式的適用條件。 理解熱力學(xué)基本方程和Maxwell關(guān)系式。 掌握用熱力學(xué)基本方程和Maxwell關(guān)系式推導(dǎo)重要熱力學(xué)公式的演繹方法。
②．溶液與相平衡
理解偏摩爾量和化學(xué)勢(shì)的概念。掌握Raoult定律和Henry定律以及它們的應(yīng)用。理解理想系統(tǒng)(理想溶液及理想稀溶液)中各組分化學(xué)勢(shì)的表達(dá)式。 理解逸度和活度的概念。了解逸度和活度的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。
會(huì)從相平衡條件推導(dǎo) Clapeyron和Clapeyron—Clausius方程，并能應(yīng)用這些方程于有關(guān)的計(jì)算。理解相律的意義。 掌握單組分系統(tǒng)和二組分系統(tǒng)典型相圖的特點(diǎn)和應(yīng)用。 能用杠桿規(guī)則進(jìn)行計(jì)算。能用相律分析相圖。
③．化學(xué)平衡
理解標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的定義。了解等溫方程的推導(dǎo)。掌握用等溫方程判斷化學(xué)反應(yīng)的方向和限度的方法。 會(huì)用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。了解等壓方程的推導(dǎo)。理解溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的影響。會(huì)用等壓方程計(jì)算不同溫度下的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。 了解溫度、壓力和惰性氣體對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡組成的影響。
(2)統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)初步
了解獨(dú)立子系統(tǒng)的微觀狀態(tài)，能量分布和宏觀狀態(tài)間的關(guān)系。 理解統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的基本假設(shè)。 理解Boltzmann能量分布及其適用條件。 理解配分函數(shù)的定義、物理意義和析因子性質(zhì)。掌握雙原子分子移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)配分函數(shù)的計(jì)算。 理解獨(dú)立子系統(tǒng)的能量、熵與配分函數(shù)的關(guān)系。
(3) 電化學(xué)
了解電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理。理解離子遷移數(shù)。 理解表征電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力的物理量(電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率)。 理解電解質(zhì)活度和離子平均活度系數(shù)的概念。 了解離子氛的概念，掌握Debye—Hueckel極限公式。 理解原電池電動(dòng)勢(shì)與熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系。掌握 Nernst方程及其計(jì)算。 掌握各種類型電極的特征和電動(dòng)勢(shì)測(cè)定的主要應(yīng)用。 理解產(chǎn)生電極極化的原因和超電勢(shì)的概念。
(4) 化學(xué)動(dòng)力學(xué)
理解化學(xué)反應(yīng)速率、反應(yīng)速率常數(shù)及反應(yīng)級(jí)數(shù)的概念。掌握通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立速率方程的方法。 掌握一級(jí)和二級(jí)反應(yīng)的速率方程及其應(yīng)用。 理解對(duì)行反應(yīng)、連串反應(yīng)和平行反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特征。 理解基元反應(yīng)及反應(yīng)分子數(shù)的概念。掌握由反應(yīng)機(jī)理建立速率方程的近似方法(穩(wěn)定態(tài)近似法、平衡態(tài)近似法)。了解鏈反應(yīng)機(jī)理的特點(diǎn)及支鏈反應(yīng)與爆炸的關(guān)系。 了解多相反應(yīng)的步驟，了解催化作用、光化學(xué)反應(yīng)、溶液中反應(yīng)的特征。 掌握 Arrhennius方程及其應(yīng)用。明了活化能及指前因子的定義和物理意義。 了解簡(jiǎn)單碰撞理論的基本思想和結(jié)果。理解經(jīng)典過(guò)渡狀態(tài)理論的基本思想、基本公式及有關(guān)概念。
(5)界面現(xiàn)象
理解表面張力和表面Gibbs函數(shù)的概念。 理解彎曲界面的附加壓力概念和Laplace公式。 理解Kelvin公式及其應(yīng)用。 了解鋪展和鋪展系數(shù)。了解潤(rùn)濕、接觸角和Young方程。 了解溶液界面的吸附及表面活性物質(zhì)的作用。理解Gibbs吸附等溫式。 了解物理吸附與化學(xué)吸附的含義和區(qū)別。掌握Langmuir單分子層吸附模型和吸附等溫式。
(6)膠體化學(xué)
了解膠體的制備方法。 了解膠體的若干重要性質(zhì)(Tyndall效應(yīng)、Brown運(yùn)動(dòng)、沉降平衡、電泳和電滲)。 理解膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)和擴(kuò)散雙電層概念。 了解憎液溶膠的DLVO理論。理解電解質(zhì)對(duì)溶膠和高分子溶液穩(wěn)定性的作用。 了解乳狀液的類型及穩(wěn)定和破壞的方法。
2、實(shí)驗(yàn)部分（40分）
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是利用物理方法研究化學(xué)系統(tǒng)變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)中常用多種物理測(cè)量?jī)x器，因此應(yīng)注意基本測(cè)量技術(shù)的基本原理和方法。 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)包含下列內(nèi)容：
(1) 熱力學(xué)部分： 量熱、相平衡和化學(xué)平衡實(shí)驗(yàn)
(2) 電化學(xué)部分： 用電位差計(jì)測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)及其應(yīng)用。
(3) 化學(xué)動(dòng)力學(xué)部分： 測(cè)定反應(yīng)速率常數(shù)、反應(yīng)級(jí)數(shù)及活化能。
(4) 界面現(xiàn)象與膠體部分： 表面張力的測(cè)
3、參考題型
一、選擇題
1. 下列不同濃度的 NaCl 溶液中(濃度單位 mol·dm-3),哪個(gè)溶液的電導(dǎo)率大？ ( )
(A) 0.001
(B) 0.01
(C) 0.1
(D) 1.0
2. 多數(shù)情況下, 降低液體接界電位采用KCl鹽橋, 這是因?yàn)椋?( )
(A) K+, Cl- 的電荷數(shù)相同，電性相反
(B) K+, Cl- 的核電荷數(shù)相近
(C) K+, Cl- 的遷移數(shù)相近
(D) K+, Cl- 的核外電子構(gòu)型相同
二、填空題
1. 用 NH4VO3和濃 HCl 作用，可制得穩(wěn)定的 V2O5溶膠，其膠團(tuán)結(jié)構(gòu)是： 。
2. 當(dāng)一個(gè)不可逆過(guò)程發(fā)生之后， 增加了，而 的可用性減少了。
三、計(jì)算題
1. 1mol理想氣體由100kPa、10dm3恒壓壓縮到1dm3，再恒容升壓到1000kPa。試計(jì)算整個(gè)過(guò)程的W、Q、DU、DH。
2. 電池： Ag│AgCl(s)│KCl(aq)│Hg2Cl2(s)│Hg(l) 在 298 K 時(shí)的電動(dòng)勢(shì) E = 0.0455 V，(¶E/¶T )p= 3.38×10-4 V·K-1，寫出該電池的反應(yīng)，并求出 DrHm，DrSm 及可逆放電時(shí)的熱效應(yīng)Qr。
四、問(wèn)答題
1、請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)繪制苯-乙醇二元?dú)?液平衡相圖。
2、為什麼不能用伏特計(jì)測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)？用什麼方法消除液接電勢(shì)？