2021湖南師范大學物理化學研究生考試大綱 正文

湖南師范大學碩士研究生入學考試自命題考試大綱
考試科目代碼：[728]               考試科目名稱：物理化學
 
一、考試內容及要點
（一）化學熱力學部分
1、熱力學第一定律及其應用
考試內容
熱力學的一些基本概念，可逆過程，溫度，焓，熱容，Carnot循環(huán)，Joule-Thomson效應，等壓熱效應，等容熱效應，反應進度，標準摩爾焓變，標準摩爾生成焓，標準摩爾燃燒焓，鍵焓，熱力學第零定律，熱力學第一定律及其對理想氣體、相變過程和化學反應過程的應用，Hess定律，Kirchhoff定律，能量均分原理。
考試要點
理解并掌握熱力學的一些基本概念：系統(tǒng)、環(huán)境、熱、功、熱力學能、焓、熱容、狀態(tài)函數(shù)及其特性、強度性質、廣度性質、過程、途徑、準靜態(tài)過程、可逆過程與不可逆過程、過程方程式、熱機效率、冷凍系數(shù)、節(jié)流過程、反應進度、標準摩爾焓變、標準摩爾生成焓、標準摩爾燃燒焓、鍵焓等。
熟練掌握一些基本定律和原理：熱力學第零定律、熱力學第一定律、Hess定律、Kirchhoff定律、能量均分原理。
熟練應用熱力學第一定律：計算理想氣體在自由膨脹、等溫、等壓、絕熱、等容、節(jié)流膨脹、卡諾循環(huán)等過程中的ΔU，ΔH，Q和W等；可逆相變及不可逆相變過程的ΔU，ΔH，Q和W；等溫或非等溫化學反應過程的反應焓變、終態(tài)溫度等。
2、熱力學第二定律及其應用
考試內容
自發(fā)變化，熱溫商，熵，規(guī)定熵，Helmholtz自由能，Gibbs自由能，熱力學概率，溫–熵圖，特性函數(shù)，特征變量，熵流、熵產(chǎn)生等基本概念。熱力學第二定律，熱力學第三定律，熵增原理，卡諾定理，Boltzmann熵定理等基本定律和原理。熱力學基本方程，Maxwell關系式，Gibbs-Helmholtz方程等基本方程式。熵判據(jù)，Gibbs自由能判據(jù)，Helmholtz自由能判據(jù)及特性函數(shù)判據(jù)等判斷自發(fā)變化方向和限度的判據(jù)。理想氣體的各種過程、相變過程、化學反應過程的ΔS，ΔG和ΔA等的計算。
考試要點
掌握并理解自發(fā)變化、熵、規(guī)定熵、Helmholtz自由能、Gibbs自由能、熱力學概率、特性函數(shù)、特征變量、熵流、熵產(chǎn)生等基本概念及其物理意義。熟練掌握熱力學第二定律的各種表述及其意義，了解熱力學第三定律的內容。能熟練地計算理想氣體的各種過程、相變過程、化學反應過程的ΔS，ΔG和ΔA等狀態(tài)函數(shù)變化，并熟練應用相應熱力學判據(jù)判斷過程的可逆性及自發(fā)變化的方向。能熟練應用熱力學基本方程、Maxwell關系式、重要狀態(tài)函數(shù)的定義式等，利用熱力學方法進行一些狀態(tài)函數(shù)間關系的推導證明。
3、多組分系統(tǒng)熱力學及其在溶液中的應用
考試內容
多組分系統(tǒng)組成的表示法，偏摩爾量及其物理意義，化學勢及其物理意義，各類系統(tǒng)中組分化學勢的表達式及其標準狀態(tài)，逸度、逸度因子、理想液態(tài)混合物、理想稀溶液、活度、活度因子、超額函數(shù)等的定義，理想液態(tài)混合物的通性，稀溶液的依數(shù)性，吉布斯集合公式和Gibbs-Duhem公式，Raoult定律和Henry定律，分配定律。
考試要點
了解并掌握用化學勢討論平衡問題的方法，如依數(shù)性公式的推導及應用；各組分化學勢的表示及其各種標準態(tài)；等溫、等壓下由純組分混合制備混合物或溶液時系統(tǒng)ΔG的計算。理解偏摩爾量概念及其物理意義；吉布斯集合公式和Gibbs-Duhem公式的物理意義及其應用；理想液態(tài)混合物和理想稀溶液的的定義及物理意義；掌握Raoult定律和Henry定律及其各種應用；理想液態(tài)混合物的性質；稀溶液依數(shù)性的概念及其通過依數(shù)性測定溶質分子量的方法；逸度及逸度因子的的概念，活度的概念及其測定的方法，超額函數(shù)的概念，無熱溶液、正規(guī)溶液的特點。掌握分配定律及其應用。
4、相平衡
考試內容
多相平衡的一般條件，相律及其應用，Clapeyron方程和Clapeyron-Clausius方程，外壓與蒸汽壓的關系，單組分系統(tǒng)的相圖，超臨界狀態(tài)，杠桿規(guī)則，二組分系統(tǒng)的氣-液相圖和固-液相圖及其應用，等邊三角形坐標表示法及三組分系統(tǒng)的相圖及應用，二級相變。
考試要點
了解相律的推導過程；能看懂部分互溶的三液體系統(tǒng)和二固體和一液體的水鹽系統(tǒng)相圖并了解其應用；初步了解二級相變。掌握相、組分數(shù)和自由度等概念及理解其意義，并能利用相律進行相關計算；掌握相律在相圖中的應用；掌握單組分系統(tǒng)相圖的特征；熟練掌握二組分體系的氣-液相圖和固-液相圖的意義及相圖的繪制和應用；掌握杠桿規(guī)則及其應用。掌握三組分系統(tǒng)等邊三角形坐標表示法；熟練掌握Clapeyron方程和Clapeyron-Clausius方程及其應用。
5、化學平衡
考試內容
反應進度，化學反應的親和勢，化學反應的平衡條件、平衡常數(shù)、等溫方程式，平衡常數(shù)的表示式，復相化學平衡，標準摩爾生成Gibbs自由能、標準狀態(tài)下反應的Gibbs自由能變化值，各種因素如溫度、壓力及惰性氣體對化學平衡的影響，同時化學平衡，反映的耦合，反應有利溫度及標準狀態(tài)下反應的Gibbs自由能變化值的近似計算或估算。
考試要點
了解如何用化學勢討論化學平衡，比如化學反應等溫式的導出；反應進度的概念；三類反應生產(chǎn)條件的理論分析（常溫常壓氣相反應，液相反應，高溫高壓氣相反應）；對同時平衡、反應耦合和對復雜體系近似計算等的處理方法。掌握用化學反應等溫式判斷反應進行的方向；各種平衡常數(shù)的表示及其相互關系；溫度對平衡常數(shù)的影響及其應用；壓力、惰性氣體等對平衡的影響；由標準摩爾生成Gibbs自由能計算平衡常數(shù)的方法；從平衡常數(shù)計算平衡轉化率和平衡組成的方法。
6、統(tǒng)計熱力學基礎
考試內容
統(tǒng)計系統(tǒng)的分類，統(tǒng)計熱力學的研究方法及基本假定，最概然分布，摘取最大項法及其原理，量子統(tǒng)計方法及其應用，配分函數(shù)的定義及其物理意義，配分函數(shù)與熱力學函數(shù)的關系，各種運動形式的配分函數(shù)的計算方法及其在簡單分子熱力學函數(shù)計算方面的應用，單原子和雙原子分子的統(tǒng)計熵的計算，自由能函數(shù)，熱函函數(shù)，用配分函數(shù)計算標準狀態(tài)下反應的Gibbs自由能變化值和平衡常數(shù)。    
考試要點
了解熱力學三大定律的統(tǒng)計解釋，量子統(tǒng)計方法及其應用。掌握統(tǒng)計熱力學的基本假定，宏觀態(tài)、微觀態(tài)和熱力學幾率等基本概念，Maxwell-Boltzmann分布律的物理意義，配分函數(shù)的概念和各種運動形式的配分函數(shù)計算以及配分函數(shù)與熱力學函數(shù)的關系，單原子和雙原子分子統(tǒng)計熵的計算方法，從配分函數(shù)計算理想氣體反應的平衡常數(shù)的方法。
7、電解質溶液
考試內容
電化學中的基本概念，原電池，電解池，離子的電遷移率，離子遷移數(shù)及其測定，電導，電導率，摩爾電導率，電導測定的應用，電解質的平均活度和平均活度因子，離子強度，離子氛，F(xiàn)araday電解定律，離子獨立移動定律，Ostwald稀釋定律，強電解質溶液理論：Debye–Hükel離子互吸理論，Debye–Hükel-Onsager電導理論，Debye–Hükel極限公式。
考試要點
了解遷移數(shù)的意義及常用的測定遷移數(shù)的方法，了解強電解質溶液理論的基本內容及適用范圍。掌握電化學的基本概念，F(xiàn)araday電解定律，電導率和摩爾電導率的意義及它們與溶液濃度的關系；掌握遷移數(shù)與摩爾電導率、離子電遷移率之間的關系，并能熟練進行計算；熟悉離子獨立移動定律及電導測定在如下幾方面的應用：水純度的檢驗，弱電解質的解離度和解離常數(shù)的計算，難溶鹽溶解度的測定及計算，電導滴定；理解電解質的離子平均活度、平均活度因子的意義及其計算方法，會計算離子強度和使用Debye–Hükel極限公式。
8、可逆電池的電動勢及其應用
考試內容
可逆電池形成的必要條件，可逆電極的類型，電池的書寫方法。電動勢的測定，可逆電池熱力學，電動勢產(chǎn)生的機理和氫標準電極的作用，電動勢測定的應用。
考試要點
了解對消法測電動勢的基本原理和標準電池的作用，電動勢產(chǎn)生的機理和氫標準電極的作用，液體接界電勢的概念及消除方法。掌握可逆電池的書寫方法，熟練、正確地寫出電極反應和電池反應，能熟練地應用Nernst方程計算電極電勢和電池的電動勢，利用電化學測定數(shù)據(jù)計算熱力學函數(shù)的變化值，可由電池反應設計電池。熟悉電動勢測定的主要應用，會利用相應測定數(shù)據(jù)計算電解質溶液的平均活度因子、難溶鹽的活度積以及弱酸或弱堿的解離常數(shù)、溶液的pH等。
9、電解與極化作用
    考試內容
分解電壓，極化作用，極化曲線，電解時電極上的競爭反應，金屬的電化學腐蝕、防腐與金屬的鈍化，化學電源。
考試要點
了解分解電壓的意義，極化現(xiàn)象，極化作用及其分類，超電勢及其影響因素，氫超電勢理論，電化學腐蝕的原因及防腐的方法，化學電源的類型及其應用。了解并掌握產(chǎn)生極化的原因及極化現(xiàn)象的應用，電解池和原電池極化曲線的異同點，Tafel公式的物理意義及其在計算氫超電勢方面的應用，析出電勢與電極上的放電次序以及在金屬離子分離方面的應用。
10、化學動力學基礎（一）
    考試內容
    化學動力學的一些基本概念：基元反應，非基元反應，反應速率，反應機理，反應級數(shù)，反應分子數(shù)，速率常數(shù)，半衰期，活化能等。具有簡單級數(shù)的反應，反應級數(shù)的測定，對峙反應，平行反應，連續(xù)反應，鏈反應，溫度對反應速率的影響，擬定反應歷程的一般方法，及處理反應歷程時一些常用的近似處理方法?；磻馁|量作用定律，微觀可逆性原理，反應獨立共存原理。
考試要點
    了解基元反應，非基元反應，反應速率，反應機理，反應級數(shù)，反應分子數(shù)，半衰期等基本概念，了解速率常數(shù)及其物理意義和影響因素，理解活化能的概念、基元反應活化能的物理意義及其估算方法。熟練掌握及應用基元反應的質量作用定律、微觀可逆性原理和反應獨立共存原理。掌握零級、一級、二級、三級等具有簡單級數(shù)的反應的特點，能利用實驗數(shù)據(jù)確定反應級數(shù)，并能熟練地利用速率方程進行相關計算。對于對峙反應，平行反應，連續(xù)反應要掌握它們各自的特點，并進行一些簡單計算。掌握溫度對反應速率的影響，對復合反應能確定有利于制備目標產(chǎn)物的溫度條件，明確Arrhenius公式中各項的物理意義并掌握活化能的求算方法。掌握鏈反應的特點，會用穩(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速率方程。
11、化學動力學基礎（二）
    考試內容
簡單碰撞理論、過渡態(tài)理論、單分子反應的Linedemann理論和RRKM理論及與上述理論相關的一些基本概念，分子反應動態(tài)學簡介，在溶液中進行的反應、光化學反應和催化反應動力學，快速反應的幾種測試手段。
考試要點
了解單分子反應的RRKM理論的基本要點，了解弛豫法適用的條件及用弛豫法計算快速對峙反應的速率常數(shù)，了解分子反應動態(tài)學的發(fā)展概況、常用實驗方法和該研究的理論意義。了解溶液反應的特點、溶劑對反應的影響，會利用原鹽效應判斷離子強度對溶液中有離子參加的反應速率的影響。了解光化學反應的基本定律、光化學平衡與熱化學平衡的區(qū)別，了解催化劑的特征、各類催化反應的特點和產(chǎn)生化學振蕩的原因。
掌握簡單碰撞理論的基本要點，過渡態(tài)理論的基本要點和熱力學、統(tǒng)計熱力學兩種處理方法，會利用簡單碰撞理論和過渡態(tài)理論計算一些簡單反應的速率常數(shù)，掌握活化能、閾能和活化焓等能量之間的關系。掌握單分子反應的Linedemann理論的基本要點。掌握量子產(chǎn)率的計算并會處理簡單的光化學反應的動力學問題。會處理酶催化反應的動力學問題。
12、表面物理化學
    考試內容
    表面化學中的一些基本概念，如比表面、表面張力、表面Gibbs自由能、潤濕、鋪展、吸附等，表面熱力學的基本公式，彎曲表面上的附加壓力和蒸汽壓，溶液的表面吸附，液–液界面的性質，膜，液–固界面現(xiàn)象，表面活性劑及其作用，固體表面的吸附，氣–固相表面催化反應。
考試要點
理解表面化學中的基本概念，掌握表面張力和表面Gibbs自由能概念的異同點，了解表面張力與溫度的關系。了解表面活性的概念及其原理，表面活性劑的分類及其幾種重要作用。了解液–液、液–固界面的鋪展與潤濕情況，理解氣–固表面的吸附本質及吸附等溫線的主要類型，了解Freundlich等溫式和喬姆金方程式及其適用的吸附類型，了解化學吸附和物理吸附的區(qū)別。
掌握表面熱力學的基本公式，并能進行一些熱力學計算。掌握Young-Laplace公式，Kelvin公式和Gibbs吸附等溫式，能對一些常見的表面現(xiàn)象進行解釋以及進行一些簡單計算。掌握Langmuir單分子吸附理論要點并能進行簡單計算，掌握BET多分子層吸附理論要點及其主要應用。掌握氣–固相表面催化反應的基本步驟、反應機理，能解釋簡單的表面反應動力學，以及利用反應機理、基元步驟活化能和吸附熱等計算氣–固相表面催化反應的表觀活化能。
13、膠體分散系統(tǒng)和大分子溶液
    考試內容
膠體的基本特性，溶膠的制備與凈化，溶膠的動力性質、光學性質和電學性質，雙電層理論和ζ電勢，溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用，乳狀液，大分子溶液，凝膠，Donnan平衡和聚電解質溶液的滲透壓，流變學簡介，納米材料及納米粒子。
考試要點
了解分散系統(tǒng)的大概分類，了解溶膠的制備、凈化方法及其應用。了解憎液溶膠的膠團結構，其在動力性質、光學性質和電學性質等方面的特點，以及如何利用相關特點對膠體進行粒度大小、帶電情況等方面進行研究，了解電泳、電滲等實驗技術在工業(yè)、生物學、醫(yī)學等方面的應用。了解雙電層理論模型及相關概念，了解溶膠在穩(wěn)定性方面的特點及膠體穩(wěn)定性的DLVO理論。了解乳狀液的種類、乳化劑的作用，凝膠的分類、形成和主要性質。了解大分子溶液和溶膠的異同點，大分子物質平均摩爾質量的種類及其分布的測定方法，大分子溶液黏度的幾種表示法。了解Donnan平衡，Newton流體和非Newton流體的區(qū)別及常見的流體類型。簡單了解納米材料的特性及制備方法。
掌握丁鐸爾效應及其應用，掌握ζ電勢等概念以及電解質對溶膠穩(wěn)定性的影響，會判斷電解質聚沉能力的大小。掌握如何用滲透壓法準確測定聚電解質的數(shù)均摩爾質量。
 
二、參考書目
[1] 傅獻彩，沈文霞，姚天揚，侯文華. 物理化學（第五版） 上、下冊. 高等教育出版社，2006
[2] 胡 英 主編.  物理化學（第四版）.   高等教育出版社，1999
[3] 孫德坤，沈文霞，姚天揚，侯文華. 物理化學學習指導. 高等教育出版社，2007
[4] 范崇政，杭瑚，蔣淮渭. 物理化學概念辨析·解題方法·應用實例（第4版）. 中國科學技術大學出版社，2010
 

湖南師范大學

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