2019年中国地质大学(武汉)648物理化学考研大纲

《物理化学》考试大纲
试卷结构
选择题：约 20%
问答题：约 20%
计算题：约 60%
一、热力学第一定律
考试内容
系统和环境，系统的性质，热力学平衡态，状态函数，状态方程，过程和途径，
热和功，热力学第一定律，准静态过程和可逆过程，功与过程，准静态过程，可
逆过程，焓，热容，热力学第一定律对理想气体的应用，理想气体的内能和焓
—Gay-Lussac-Joule 实验，理想气体的 Cp 与 CV 之差，绝热过程的功和过程方程
式，Carnot 循环，热机效率，Joule-Thomson 效应，实际气体的 U 和 H，化学
反应的热效应—等压热效应与等容热效应，反应进度，标准反应摩尔焓变，Hess
定律，标准摩尔生成焓，标准摩尔离子生成焓，标准摩尔燃烧焓，反应焓变与温
度的关系—Kirchhoff 定律。
考试要求
1．理解热力学的一些基本概念，会用基本概念解决一些问题。
2．熟知功和热正负号的取号惯例及各种过程中功与热的计算。
3．熟练地应用热力学第一定律计算理想气体在等温、等压、绝热等过程中的 U、
H、Q 和 W。
4．能熟练地应用生成焓、燃烧焓来计算反应焓变。
5．会应用 Hess 定律和 Kirchhoff 定律。
二、热力学第二定律
考试内容
自发变化的共同特征—不可逆性，热力学第二定律，Carnot 定律，熵的概念，
Clausius 不等式—热力学第二定律的数学表达式，熵增加原理，热力学基本方程
—热力学第一定律和第二定律的联合公式，熵变的计算，等温过程中熵的变化值，
非等温过程中熵的变化值，热力学第二定律的本质，熵与热力学概率的关系
—Boltzmann 公式，Helmholtz 自由能，Gibbs 自由能，变化的方向与平衡条件，
等温物理变化中的 G 的计算，化学反应中的 G—化学反应等温式，基本公式，
特 性 函 数 ， Maxwell 关 系 式 及 其 应 用 ， Gibbs 自 由 能 与 温 度 的 关 系
—Gibbs-Helmholtz方程，Gibbs自由能与压力的关系，热力学第三定律与规定熵，
热力学第三定律，规定熵值。
考试要求
1．了解自发变化的共同特征，明确热力学第二定律的意义。
2．熟记热力学函数 S 的含意及 A、G 的定义，了解其物理意义。
3．能熟练地计算一些过程中的 S、H、A 和 G，会设计可逆过程。会运用
热力学基本方程及 Gibbs-Helmholtz 公式。
4．理解熵的统计意义。
5．了解热力学第三定律的内容，知道规定熵值的意义、计算及其应用。
三、多组分系统热力学及其在溶液中的应用
考试内容
多组分系统的组成表示法，偏摩尔量的定义，偏摩尔量的加和公式，Gibbs-Duhem
公式—系统中偏摩尔量之间的关系，化学势的定义，化学势在相平衡中的应用，
化学势与温度、压力的关系，理想气体及其混合物中各组分的化学势，非理想气
体及其混合物中各组分的化学势—逸度的概念，Raoult 尔定律，Henry 定律，理
想液态混合物的定义，理想液态混合物中任一组分的化学势，理想液态混合物的
通性，理想稀溶液中任一组分的化学势，稀溶液的依数性，非理想液态混合物中
任一组分的化学势—活度的概念，非理想稀溶液。
考试要求
1．熟练掌握多组分系统的组成表示法及其相互之间的关系。
2．掌握偏摩尔量和化学势的定义，了解他们之间的区别。
3．掌握理想气体化学势的表示式及其标准态的含义，了解逸度的概念。
4．掌握 Raoult 定律和 Henry 定律。了解理想液态混合物的通性及化学势的表示
方法。
5．了解理想稀溶液中各组分化学势的表示法。
6．熟悉稀溶液的依数性，会利用依数性计算未知物的摩尔质量。
7．了解相对活度的概念。
四、相平衡
考试内容
多相系统平衡的一般条件，相数，独立组分数和自由度，相律及其推导，单组分
系统的两相平衡—Clapeyron 方程，外压与蒸气压的关系—不活泼气体对液体蒸
气压的影响，水的相图，超临界状态，理想的二组分液态混合物—完全互溶双液
系，杠杆规则，蒸馏（或精馏）原理，非理想的二组分液态混合物，部分互溶的
双液系，不互溶的双液系—蒸气蒸馏，简单的低共熔二元相图，形成化合物的系
统，液、固相都完全互溶的相图，区域熔炼，固相部分互溶的二组分相图。
考试要求
1．理解解相、相分数和自由度等相平衡中的基本概念，并能运用其解决问题。
2．熟练掌握相律在相图中的应用。
3．能看懂各种类型的相图，并进行简单分析，理解相图中各相区、线和特殊点
所带代表的意义，了解其自由度的变化情况。
4．在双液系相图中，了解完全互溶、部分互溶和完全不互溶相图的特点，掌握
如何利用相图进行有机物的分离提纯。
5．会用步冷曲线绘制二组分固液相图，会对相图进行分析，并了解二组分固液
相图和水盐相图在冶金、分离、提纯等方面的应用。
五、化学平衡
考试内容
化学反应的平衡条件和反应进度 ξ 的关系，气相反应的平衡常数—化学反应的等
温方程式，溶液中反应的平衡常数，平衡常数的表示式，复相化学平衡，标准状
态下反应的 Gibbs 自由能变化值，标准摩尔生成 Gibbs 自由能，温度对化学平衡
的影响，压力对化学平衡的影响，惰性气体对化学平衡的影响，近似计算
考试要求
1．掌握并能使用化学反应等温式。
2．掌握各类平衡常数的表达方式。能利用平衡转化率计算平衡常数。
3．掌握均相和多相反应的平衡常数表示式的不同。
4．理解 ΔrG
θ
m
的意义以及与标准平衡常数的关系，掌握 ΔrG
θ
m
的求解和应用。理
解 ΔrG
θ
m
的意义并掌握其用途。
5．熟悉温度、压力和惰性气体对平衡的影响。
六、电解质溶液
考试内容
电化学中的基本概念，原电池和电解池，Faraday 电解定律，离子的电迁移现象，
离子的电迁移率和迁移数，离子迁移数的测定，电导、电导率、摩尔电导率，电
导的测定，电导率、摩尔电导率与浓度的关系，离子独立移动定律和离子的摩尔
电导率，电导测定的一些应用，电解质的平均活度和平均活度因子，离子强度，
Debye-Hückel 离子互吸理论。
考试要求
1．掌握电化学的基本概念和电解定律，了解迁移数的意义及常用的测定迁移数
的方法。
2．掌握电导率、摩尔电导率的意义及它们与溶液浓度的关系。
3．熟悉离子独立移动定律及电导测定的一些应用。掌握迁移数与摩尔电导率、
离子电迁移率之间的关系，能熟练地进行计算。
4．理解电解质的离子平均活度、平均活度因子的意义及其计算方法。
5．会计算离子强度及使用 Debye-Hückel 极限公式。
七、可逆电池电动势及其应用
考试内容
可逆电池，可逆电极和电极反应，对消法测电动势，标准电池，可逆电池的书写
方法，电动势的取号，Nernst 方程，由标准电动势求电池反应的平衡常数，由电
动势及其温度系数求反应的 rHm 和 rSm，电极与电解质溶液界面间电势差的形
成，接触电势，液体接界电势，电动势的产生，标准电极电势—标准氢标电极，
参比电极，电池电动势的计算，求电解质溶液的平均活度因子，求难溶盐的活度
积，pH 值的测定。
考试要求
1．掌握形成可逆电池的必要条件、可逆电极的类型和电池的书面表示方法，能
熟练、正确地写出电极反应和电池反应。
2．了解对消法测电动势的基本原理和标准电池的作用。
3．熟练地用 Nernst 方程计算电极电势和电池的电动势。
4．掌握热力学与电化学之间的联系，会利用电化学测定的数据计算热力学函数
的变化值。
5．熟悉电动势测定的主要应用，会从可逆电池测定数据的计算平均活度因子、
解离平衡常数和溶液的 pH 等。
八、电解与极化作用
考试内容
分解电压，浓差极化，电化学极化，极化曲线—超电势的测定，氢超电势，金属
析出与氢的超电势，金属离子的分离，电解过程的一些其他应用，金属的电化学
腐蚀，金属的防腐，金属的钝化。
考试要求
1．理解掌握分解电压、极化现象和超电势。
2．了解电解池与原电池的极化曲线有哪些异同点。
3．掌握如何计算超电势，能在电解过程中，用计算的方法判断在两个电极上首
先发生反应的物质。
.4．了解金属腐蚀的类型，了解常用的防止金属腐蚀的方法。
九、化学动力学基础（一）
考试内容
化学反应速率的表示方法，基元反应和非基元反应，反应的级数、反应分子数和
反应的速率常数，一级反应，二级反应，零级反应和准级反应，反应级数的测定
法，对峙反应，平行反应，连续反应，反应速率与温度的关系—Arrhenius 经验
式，反应速率与温度关系的几种类型，活化能与温度的关系，反应速率与活化能
之间的关系，直链反应（H2 和 Cl2 反应的历程）—稳态近似法，支链反应—H2
和 O2 反应的历程，拟定反应历程的一般方法。
考试要求
1．掌握宏观动力学中的一些基本概念，
2．掌握具有简单级数反应（如一级、二级和零级）的特点，会从试验数据利用
各种方法判断反应级数，还要能熟练地利用速率方程计算速率常数、半衰期等。
3．掌握三种典型的复杂反应的特点，会使用合理的近似方法，作一些简单的计
算。
4．掌握温度对反应就速率的影响，特别是在平行反应中如何进行温度调控，以
提高所需产物的产量。掌握 Arrhenius 经验式的各种表示形式，知道活化能的含
义，它对反应速率的影响和掌握活化能的求算方法。
5．掌握链反应的特点，会用稳态近似、平衡假设和速控步等近似方法从复杂反
应的机理推导出速率方程。
十、化学动力学基础（二）
考试内容
碰撞理论，过渡态理论，单分子反应理论，溶剂对反应速率的影响—笼效应，原
盐效应，光化学反应与热化学反应的区别，光化学反应的初级过程和次级过程，
光化学最基本定律，量子产率，光化学反应动力学，光化学平衡和热化学平衡，
催化剂与催化作用，均相酸碱催化，络合催化，酶催化。
考试要求
1．了解碰撞理论和过渡态理论。掌握活化能、阈能和活化焓等能量之间的关系。
2．了解溶液反应的特点和溶剂对反应的影响，会判断离子强度对不同反应速率
的影响（即原盐效益）。
3．了解光化学反应的基本定律、光化学平衡与热化学平衡的区别。掌握量子产
率的计算和会处理简单的光化学反应的动力学问题。
4．了解催化反应的特点、了解催化剂改变反应速率的本质。
十一、表面物理化学
考试内容
表面能及表面 Gibbs 自由能，表面张力，表面张力与温度的关系，溶液的表面张
力与溶液浓度的关系，弯曲表面上的附加压力，Young-Laplace 公式，弯曲表面
上的蒸气压—Kelvin 公式，溶液的表面吸附—Gibbs 吸附公式，粘湿过程，浸湿
过程，铺展过程，接触角与润湿方程，表面活性剂的分类，表面活性剂的结构，
表面活性剂的一些重要作用及其应用，固体表面的特点，吸附等温线，Langmuir
吸附等温式，混合气体的 Langmuir 吸附等温式，Freundlich 等温式，BET 多层
吸附公式，化学吸附和物理吸附，固体在溶液中的吸附—吸附等温线。
考试要求
1．明确表面张力和表面 Gibbs 自由能的概念，了解表面张力与温度的关系。
2 ． 明 确 弯 曲 表 面的 附 加 压 力 产生 的 原 因 及 与曲 率 半 径 的 关系 ， 掌 握
Young-Laplace 公式。
3．掌握 Kelvin 公式，会用这个基本原理来解释常见的表面现象。
4．掌握 Gibbs 吸附等温式的表示形式及各项的物理意义，并能应用该式作简单
计算。
5．理解什么叫表面活性剂，了解它在表面上作定向排列及降低表面 Gibbs 自由
能的情况，了解表面活性剂的大致分类及它的几种重要作用。
6．理解液－液、液－固界面的铺展与润湿情况。
7．理解气－固表面的吸附本质，了解化学吸附与物理吸附的区别，了解影响固
体吸附的主要因素，掌握 Langmuir 吸附等温式。
8．了解化学吸附与多相催化反应的关系，了解气－固相表面催化反应速率的特
点及反应机理。
十二、胶体分散系统和大分子溶液
考试内容
胶体和胶体的基本特性，分散系统的分类，胶团的结构，Brown 运动、扩散和渗
透压、沉降和沉降平衡，Tyndall 效应，Rayleigh 公式，电动现象，电泳，电渗，
沉降电势和流动电势，双电层理论和 ζ 电势，溶胶的稳定性，影响聚沉的一些因
素，胶体稳定性的 DLVO 理论大意，高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用，
大分子溶液的界定，Donnan 平衡，聚电解质溶液的渗透压。
考试要求
1．了解胶体分散系统的大概分类，掌握憎液溶胶的胶粒结构。
2．掌握憎液溶胶在动力性质、光学性质、电学性质等方面的特点。
3．掌握溶胶在稳定性方面的特点，掌握电动电势以及电解质对溶胶稳定性的影
响，会判断电解质聚沉能力的大小。
4．了解乳状液的种类、乳化剂的作用以及在工业和日常生活中的应用。
5．了解大分子溶液与溶胶的异同点。了解什么是 Donnan 平衡。能用渗透压法
确定聚电解质的数均摩尔质量。