2021中國石油大學（北京）物理化學研究生考試大綱 正文

碩士研究生《物理化學》考試大綱
 
課程名稱：物理化學
科目代碼：862
適用專業(yè)：化學工程與技術(shù)，材料與化工，化學
參考書目：《物理化學》（上、下冊）（第六版）高等教育出版社，2017，天津大學 周亞平；
（物理化學實驗教材可由下列教材中任選一種）
《物理化學實驗》石油大學出版社 吳肇亮等；
《基礎化學實驗》（上、下冊）石油工業(yè)出版社，2003，吳肇亮等

碩士研究生物理化學課程考試大綱

一、概述

物理化學課程主要包括熱力學原理和應用（熱力學基礎、相平衡基礎、化學平衡基礎）、化學動力學基礎、電化學基礎、表面膠化和統(tǒng)計熱力學基礎部分。其中前四部分為主要內(nèi)容。
考生應比較牢固地掌握物理化學基本概念及計算方法，同時還應掌握物理化學一般方法，及并結(jié)合具體條件應用理論解決實際問題的能力。
在物理化學實驗的相關(guān)內(nèi)容中，要求掌握常用的物理化學實驗方法和測試技術(shù)。
在有關(guān)的物理量計算和表述中，應注意采用國家標準單位制（SI制）及遵循有效數(shù)運算規(guī)則。

二、課程考試的基本要求

理論部分：

下面按化學熱力學、統(tǒng)計熱力學初步、化學動力學、電化學、界面現(xiàn)象和膠體化學六個部分列出基本要求。基本要求按深入程度分“了解”、“理解”(或“明了”)和“掌握”(或“會用”)三個層次。

（1）化學熱力學

1．熱力學基礎
理解下列熱力學基本概念：平衡狀態(tài)，狀態(tài)函數(shù)，可逆過程，熱力學標準態(tài)。
理解熱力學第一、第二、第三定律的敘述及數(shù)學表達式。
明了熱力學能、焓、熵、Helmholtz函數(shù)和Gibbs函數(shù)等熱力學函數(shù)以及標準燃燒焓、標準生成焓、標準摩爾熵、標準生成Gibbs函數(shù)等概念。
掌握在物質(zhì)的P、V、T變化、相變化和化學變化過程中計算熱、功和各種狀態(tài)函數(shù)變化值的原理和方法。在將熱力學一般關(guān)系式應用于特定系統(tǒng)的時候，掌握并會應用狀態(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)以及熱力學公式的適用條件。
理解熱力學基本方程和Maxwell關(guān)系式。
了解用熱力學基本方程和Maxwell關(guān)系式推導重要熱力學公式的演繹方法。
2．相平衡
理解偏摩爾量和化學勢的概念。
會從相平衡條件推導 Clapeyron和Clapeyron—Clausius方程，并能應用這些方程于有關(guān)的計算。
掌握Raoult定律和Henry定律以及它們的應用。理解理想系統(tǒng)(理想溶液及理想稀溶液)中各組分化學勢的表達式。
理解逸度和活度的概念。了解逸度和活度的標準態(tài)。
理解相律的意義。
掌握單組分系統(tǒng)和二組分系統(tǒng)典型相圖的特點和應用。
能用杠桿規(guī)則進行計算。能用相律分析相圖。
3．化學平衡
明了標準平衡常數(shù)的定義。了解等溫方程的推導。掌握用等溫方程判斷化學反應的方向和限度的方法。
會用熱力學數(shù)據(jù)計算標準平衡常數(shù)。了解等壓方程的推導。理解溫度對標準平衡常數(shù)的影響。會用等壓方程計算不同溫度下的標準平衡常數(shù)。
了解壓力和惰性氣體對化學反應平衡組成的影響。了解同時平衡原理。

(2)統(tǒng)計熱力學初步

了解獨立子系統(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)計熱力學的基本假設。
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、轉(zhuǎn)動和振動配分函數(shù)的計算。
理解獨立子系統(tǒng)的能量、熵與配分函數(shù)的關(guān)系。

(3)化學動力學

明了化學反應速率、反應速率常數(shù)及反應級數(shù)的概念。掌握通過實驗建立速率方程的方法。
掌握一級和二級反應的速率方程及其應用。
理解對行反應、連串反應和平行反應的動力學特征。
理解基元反應及反應分子數(shù)的概念。掌握由反應機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)。了解鏈反應的機理和特點及支鏈反應與爆炸的關(guān)系。
了解多相反應的步驟，了解催化作用、光化學反應、溶液中反應的特征。
掌握Arrhennius方程及其應用。明了活化能及指前因子的定義和物理意義。
了解簡單碰撞理論的基本思想和結(jié)果。理解經(jīng)典過渡狀態(tài)理論的基本思想、基本公式及有關(guān)概念。

(4)電化學

了解電解質(zhì)溶液的導電機理。理解離子遷移數(shù)。
理解表征電解質(zhì)溶液導電能力的物理量(電導率、摩爾電導率)。
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。
掌握原電池電動勢與熱力學函數(shù)的關(guān)系。掌握 Nernst方程及其計算。
掌握各種類型電極的特征和電動勢測定的主要應用。
掌握常規(guī) 將化學反應設計成原電池的方法。
理解產(chǎn)生電極極化的原因和超電勢的概念。

(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公式及其應用。
了解鋪展和鋪展系數(shù)。了解潤濕、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

了解膠體的制備方法。
了解膠體的若干重要性質(zhì)(Tyndall效應、Brown運動、沉降平衡、電泳和電滲)。
掌握膠團的結(jié)構(gòu)的書寫和擴散雙電層概念。
了解憎液溶膠的DLVO理論。理解電解質(zhì)對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

物理化學實驗部分：

物理化學實驗的特點是利用物理方法研究化學系統(tǒng)變化規(guī)律。實驗中常用多種物理測量儀器，因此應注意基本測量技術(shù)的基本原理和方法。
物理化學實驗包含下列內(nèi)容：
1．熱力學部分
量熱、相平衡和化學平衡實驗
2．電化學部分
用電位差計測量電池的電動勢。
3．化學動力學部分
測定反應速率常數(shù)、反應級數(shù)及活化能。
4．界面現(xiàn)象與膠體部分
表面張力的測定。
考生對以下物理化學實驗中常用的基本測量技術(shù)與控制技術(shù)應加以掌握或有所了解：
1．溫度的測量與控制
水銀溫度計和熱電偶溫度計的使用和校正。 Beckman溫度計和熱敏電阻溫度計的使用。桓溫浴的裝配和使用。
2．氣壓計的使用和校正。U型汞壓計的使用與校正。
3．電學測量
電位差計的原理及正確使用。標準電池、檢流計、參比電極的使用。自動平衡記錄儀、電導儀的使用，常見電極的使用，鹽橋原理。
4．光學測量
Abbe折射儀的原理及使用。
 

中國石油大學(北京)

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