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(nèi)容及要點
（一）化學熱力學部分
1、熱力學第一定律及其應(yīng)用
考試內(nèi)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(yīng)，等壓熱效應(yīng)，等容熱效應(yīng)，反應(yīng)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(yīng)過程的應(yīng)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(zhì)、廣度性質(zhì)、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(yīng)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(yīng)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(yīng)過程的反應(yīng)焓變、終態(tài)溫度等。
2、熱力學第二定律及其應(yīng)用
考試內(nèi)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(guān)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(yīng)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(nèi)容。能熟練地計算理想氣體的各種過程、相變過程、化學反應(yīng)過程的ΔS，ΔG和ΔA等狀態(tài)函數(shù)變化，并熟練應(yīng)用相應(yīng)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(yīng)用熱力學基本方程、Maxwell關(guān)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(guān)系的推導證明。
3、多組分系統(tǒng)熱力學及其在溶液中的應(yīng)用
考試內(nèi)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(yīng)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(yīng)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(yīng)用；理想液態(tài)混合物的性質(zhì)；稀溶液依數(shù)性的概念及其通過依數(shù)性測定溶質(zhì)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(yīng)用。
4、相平衡
考試內(nèi)容
多相平衡的一般條件，相律及其應(yīng)用，Clapeyron方程和Clapeyron-Clausius方程，外壓與蒸汽壓的關(guān)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(yīng)用，等邊三角形坐標表示法及三組分系統(tǒng)的相圖及應(yīng)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(yīng)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(guān)計算；掌握相律在相圖中的應(yīng)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(yīng)用；掌握杠桿規(guī)則及其應(yīng)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(yīng)用。
5、化學平衡
考試內(nèi)容
反應(yīng)進度，化學反應(yīng)的親和勢，化學反應(yīng)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(fù)相化學平衡，標準摩爾生成Gibbs自由能、標準狀態(tài)下反應(yīng)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(yīng)有利溫度及標準狀態(tài)下反應(yīng)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(yīng)等溫式的導出；反應(yīng)進度的概念；三類反應(yīng)生產(chǎn)條件的理論分析（常溫常壓氣相反應(yīng)，液相反應(yīng)，高溫高壓氣相反應(yīng)）；對同時平衡、反應(yīng)耦合和對復(fù)雜體系近似計算等的處理方法。掌握用化學反應(yīng)等溫式判斷反應(yīng)進行的方向；各種平衡常數(shù)的表示及其相互關(guān)系；溫度對平衡常數(shù)的影響及其應(yīng)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(zhuǎn)化率和平衡組成的方法。
6、統(tǒng)計熱力學基礎(chǔ)
考試內(nèi)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(yīng)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(guān)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(guān)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(yīng)的平衡常數(shù)的方法。
7、電解質(zhì)溶液
考試內(nèi)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(yīng)用，電解質(zhì)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(zhì)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(zhì)溶液理論的基本內(nèi)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(guān)系；掌握遷移數(shù)與摩爾電導率、離子電遷移率之間的關(guān)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(yīng)用：水純度的檢驗，弱電解質(zhì)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(zhì)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(yīng)用
考試內(nèi)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(yīng)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(yīng)和電池反應(yīng)，能熟練地應(yīng)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(yīng)設(shè)計電池。熟悉電動勢測定的主要應(yīng)用，會利用相應(yīng)測定數(shù)據(jù)計算電解質(zhì)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(nèi)容
分解電壓，極化作用，極化曲線，電解時電極上的競爭反應(yīng)，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(yīng)用。了解并掌握產(chǎn)生極化的原因及極化現(xiàn)象的應(yīng)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(yīng)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(yīng)用。
10、化學動力學基礎(chǔ)（一）
    考試內(nèi)容
    化學動力學的一些基本概念：基元反應(yīng)，非基元反應(yīng)，反應(yīng)速率，反應(yīng)機理，反應(yīng)級數(shù)，反應(yīng)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(yīng)，反應(yīng)級數(shù)的測定，對峙反應(yīng)，平行反應(yīng)，連續(xù)反應(yīng)，鏈反應(yīng)，溫度對反應(yīng)速率的影響，擬定反應(yīng)歷程的一般方法，及處理反應(yīng)歷程時一些常用的近似處理方法。基元反應(yīng)的質(zhì)量作用定律，微觀可逆性原理，反應(yīng)獨立共存原理。
考試要點
    了解基元反應(yīng)，非基元反應(yīng)，反應(yīng)速率，反應(yīng)機理，反應(yīng)級數(shù)，反應(yīng)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(yīng)活化能的物理意義及其估算方法。熟練掌握及應(yīng)用基元反應(yīng)的質(zhì)量作用定律、微觀可逆性原理和反應(yīng)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(yīng)的特點，能利用實驗數(shù)據(jù)確定反應(yīng)級數(shù)，并能熟練地利用速率方程進行相關(guān)計算。對于對峙反應(yīng)，平行反應(yīng)，連續(xù)反應(yīng)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(yīng)速率的影響，對復(fù)合反應(yīng)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(yīng)的特點，會用穩(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)的機理推導速率方程。
11、化學動力學基礎(chǔ)（二）
    考試內(nèi)容
簡單碰撞理論、過渡態(tài)理論、單分子反應(yīng)的Linedemann理論和RRKM理論及與上述理論相關(guān)的一些基本概念，分子反應(yīng)動態(tài)學簡介，在溶液中進行的反應(yīng)、光化學反應(yīng)和催化反應(yīng)動力學，快速反應(yīng)的幾種測試手段。
考試要點
了解單分子反應(yīng)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(yīng)的速率常數(shù)，了解分子反應(yīng)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(yīng)的特點、溶劑對反應(yīng)的影響，會利用原鹽效應(yīng)判斷離子強度對溶液中有離子參加的反應(yīng)速率的影響。了解光化學反應(yīng)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(yīng)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(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。掌握單分子反應(yīng)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(yīng)的動力學問題。會處理酶催化反應(yīng)的動力學問題。
12、表面物理化學
    考試內(nèi)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(zhì)，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(yīng)。
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(guān)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(zhì)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(yīng)用。掌握氣–固相表面催化反應(yīng)的基本步驟、反應(yīng)機理，能解釋簡單的表面反應(yīng)動力學，以及利用反應(yīng)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(yīng)的表觀活化能。
13、膠體分散系統(tǒng)和大分子溶液
    考試內(nèi)容
膠體的基本特性，溶膠的制備與凈化，溶膠的動力性質(zhì)、光學性質(zhì)和電學性質(zhì)，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(zhì)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(yīng)用。了解憎液溶膠的膠團結(jié)構(gòu)，其在動力性質(zhì)、光學性質(zhì)和電學性質(zhì)等方面的特點，以及如何利用相關(guān)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(shù)在工業(yè)、生物學、醫(yī)學等方面的應(yīng)用。了解雙電層理論模型及相關(guān)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(zhì)。了解大分子溶液和溶膠的異同點，大分子物質(zhì)平均摩爾質(zhì)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(yīng)及其應(yīng)用，掌握ζ電勢等概念以及電解質(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。掌握如何用滲透壓法準確測定聚電解質(zhì)的數(shù)均摩爾質(zhì)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(yīng)用實例（第4版）. 中國科學技術(shù)大學出版社，2010
 

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