一、考試要求

 

物理化學I考試大綱適用于北京工業(yè)大學環(huán)境與生命學部（0703）化學學科的碩士研究生招生考試。考試內容包含物理化學基礎理論部分（熱力學統(tǒng)計和量子化學部分除外），這門課程是物理化學學科的重要基礎理論課。物理化學的考試內容主要包括化學熱力學基礎與平衡理論、電化學理論基礎、化學動力學理論、界面物理化學與膠體與高分子體系五大部分，要求考生對其中的基本概念有深入的理解，系統(tǒng)掌握物理化學中基本定理和分析方法，具有綜合運用所學知識分析問題和解決問題的能力。要求學生具有必要的基礎知識，熟練的計算能力，一定的分析、綜合能力。

 

二、考試內容

 

（一）熱力學第一定律及其應用

 

明確熱力學的一些基本概念，如體系、環(huán)境、功、熱、變化過程等。掌握熱力學第一定律和熱力學能的概念。熟知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。熟練應用熱力學第一定律計算理想氣體在等溫、等壓、絕熱等過程中的?U、?H、Q和W。熟練應用生成焓、燃燒焓來計算反應熱。會應用赫斯定律和基爾霍夫定律。了解卡諾循環(huán)的意義。了解摩爾定壓、定容熱容的概念；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。

 

（二）熱力學第二定律

 

明確熱力學第二定律的意義。掌握熱力學第二定律與卡諾定理的聯(lián)系。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，并了解其物理意義。明確?G在特殊條件下的物理意義，會用它來判別變化的方向和平衡條件。熟練計算過程的?S、?H和?G，能利用范霍夫等溫式判別變化的方向。較熟練地運用吉布斯-亥姆霍茲公式、克拉貝龍方程式和克勞修斯-克拉貝龍方程式。明確偏摩爾量和化學勢的意義。了解熱力學第三定律的內容，明確規(guī)定熵值的意義、計算及其應用。掌握熵增加原理和各種平衡判據(jù)。初步了解不可逆過程熱力學關于熵流和熵產(chǎn)生等基本內容。熟練掌握和使用標準摩爾定容熱容、標準摩爾定壓熱容、標準摩爾相變焓、標準摩爾生成焓、標準摩爾燃燒焓和標準熵的定義和應用。

 

（三）溶液—多組分體系熱力學在溶液中的應用

 

熟悉溶液濃度的各種表示法及其相互關系。理解理想溶液、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、理想溶液、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。

 

（四）相平衡

 

明確相、組分數(shù)和自由度的概念，理解相律并掌握其簡單應用。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，以簡單低共熔物的相圖為重點，了解相圖的繪制及其應用。了解水鹽體系相圖的應用。了解相圖在萃取、結晶、純化等過程中的應用。

 

（五）化學平衡

 

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與應用。了解均相和多相反應的平衡常數(shù)表示式的區(qū)別。理解?Gm的意義，會用Gm估計反應發(fā)生的可能性。熟悉KO、Kp、Kx和Kc間的關系。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。能根據(jù)標準熱力學函數(shù)的表值計算平衡常數(shù)。熟練掌握用熱力學方法計算化學反應標準平衡常數(shù)。掌握反應物平衡轉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容。

 

（六）電解質溶液

 

明確電導率、摩爾電導率的意義及它們與溶液濃度的關系。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。

 

（七）可逆電池的電動勢及其應用

 

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)化學反應來設計電池。掌握電極電勢及電動勢的計算；熟知標準電動勢E與反應平衡常數(shù)Ka的關系。明確溫度對電動勢影響。掌握由電化學數(shù)據(jù)計算熱力學函數(shù)的變量?rHm、rSm、?rGm等。了解電動勢產(chǎn)生的機理及電動勢測定法的一些應用。

 

（八）電解與極化作用

 

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。

 

（九）化學反應動力學基礎

 

掌握等容反應速率的表示方法及其基元反應、反應級數(shù)、速率常數(shù)等概念。對于由簡單級數(shù)的反應如零級、一級、二級，要掌握其速率公式（微分式和積分式）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)。對三級反應有一般的了解。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寫出反應速率與濃度關系的微分式。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、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。能夠推斷簡單復雜反應的反應機理。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容，會計算一些簡單基元反應的速率常數(shù)。掌握Ec、Eb、E0、?rHm、rSm與Ea和指前因子A之間的關系。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。

 

（十）界面現(xiàn)象

 

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。會使用楊-拉普拉斯公式。了解彎曲表面上的蒸氣壓與平面相比有何不同，熟練掌握定量應用開爾文公式，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，各項的物理意義，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-固表面的吸附本質及吸附等溫線的主要類型。掌握Langmuir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。理解和使用Langmuir-Hinshclwood和Langmuir-Rideal歷程的假設和應用。

 

（十一）膠體分散體系和大分子溶液

 

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、光學性質及電學性質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對溶膠穩(wěn)定性的影響，會判斷電解質聚沉能力的大小。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的相對分子質量。了解聚合物相對分子質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。

 

三、參考書目

 

1.《物理化學》（第五版），上冊，劉俊吉，周亞平，李松林著天津大學物理化學教研室編，高等教育出版社，2009年出版

 

2.《物理化學》（第五版），下冊，李松林，周亞平，劉俊吉著天津大學物理化學教研室編，高等教育出版社，2009年出版

 

3.《物理化學》（第五版），上、下冊，傅獻彩、沈文霞、姚天楊、侯文華編，高等教育出版社，2005年；《物理化學》（第四版），上、下冊，傅獻彩、沈文霞、姚天楊編，高等教育出版社（1990年），也可作為參考