2021中國(guó)石油大學(xué)（北京）物理化學(xué)研究生考試大綱 正文

碩士研究生《物理化學(xué)》考試大綱
 
課程名稱：物理化學(xué)
科目代碼：862
適用專業(yè)：化學(xué)工程與技術(shù)，材料科學(xué)與工程，化學(xué)
參考書目：《物理化學(xué)》（上、下冊(cè)）（第六版）高等教育出版社，2017，天津大學(xué) 周亞平；
（物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材可由下列教材中任選一種）
《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》石油大學(xué)出版社 吳肇亮等；
《基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》（上、下冊(cè)）石油工業(yè)出版社，2003，吳肇亮等

碩士研究生物理化學(xué)課程考試大綱

一、概述

物理化學(xué)課程主要包括熱力學(xué)原理和應(yīng)用（熱力學(xué)基礎(chǔ)、相平衡基礎(chǔ)、化學(xué)平衡基礎(chǔ)）、化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、電化學(xué)基礎(chǔ)、表面膠化和統(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，及并結(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)的相關(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，應(yīng)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

理論部分：

下面按化學(xué)熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)初步、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)、界面現(xiàn)象和膠體化學(xué)六個(gè)部分列出基本要求。基本要求按深入程度分“了解”、“理解”(或“明了”)和“掌握”(或“會(huì)用”)三個(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、第三定律的敘述及數(shù)學(xué)表達(dá)式。
明了熱力學(xué)能、焓、熵、Helmholtz函數(shù)和Gibbs函數(shù)等熱力學(xué)函數(shù)以及標(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)的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，掌握并會(huì)應(yīng)用狀態(tài)方程(主要是理想氣體狀態(tài)方程， Van der Waals方程、其他真實(shí)氣體狀態(tài)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)以及熱力學(xué)公式的適用條件。
理解熱力學(xué)基本方程和Maxwell關(guān)系式。
了解用熱力學(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．相平衡
理解偏摩爾量和化學(xué)勢(shì)的概念。
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。
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)。
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
明了標(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)。
了解壓力和惰性氣體對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡組成的影響。了解同時(shí)平衡原理。

(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。
明了統(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)化學(xué)動(dòng)力學(xué)

明了化學(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、速控步驟法)。了解鏈反應(yīng)的機(jī)理和特點(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。

(4)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，理解Debye-Huckel極限公式。
掌握原電池電動(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。
掌握常規(guī) 將化學(xué)反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池的方法。
理解產(chǎn)生電極極化的原因和超電勢(shì)的概念。

(5)界面現(xiàn)象

掌握表面張力和表面Gibbs函數(shù)的概念。
掌握彎曲界面的附加壓力概念和Laplace公式。
掌握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。
掌握物理吸附與化學(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)。
掌握膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)的書寫和擴(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。
掌握乳狀液的類型及穩(wěn)定和破壞的方法

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)部分：

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)。
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)定。
考生對(duì)以下物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的基本測(cè)量技術(shù)與控制技術(shù)應(yīng)加以掌握或有所了解：
1．溫度的測(cè)量與控制
水銀溫度計(jì)和熱電偶溫度計(jì)的使用和校正。 Beckman溫度計(jì)和熱敏電阻溫度計(jì)的使用。桓溫浴的裝配和使用。
2．氣壓計(jì)的使用和校正。U型汞壓計(jì)的使用與校正。
3．電學(xué)測(cè)量
電位差計(jì)的原理及正確使用。標(biāo)準(zhǔn)電池、檢流計(jì)、參比電極的使用。自動(dòng)平衡記錄儀、電導(dǎo)儀的使用，常見(jiàn)電極的使用，鹽橋原理。
4．光學(xué)測(cè)量
Abbe折射儀的原理及使用。
 

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