太原理工大学博士研究生入学考试物理化学考试大纲
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一、 参考书目
1. 《物理化学》,傅献彩等著,第四版,第五版
二、 考查要点
一、气体分子运动理论
1. 气体分子运动理论
气体分子运动理论的基本公式,压力和温度的统计概念,气体分子运动公式对几个经验定律的说明,分子平均平动能与温度的关系,分子运动的速率分布,分子的碰撞频率与平均自由程。
2. 理想气体与实际气体
理想气体和实际气体的行为,Van der Waals方程式,其他状态方程式。
二、热力学第一定律
1. 热力学的基本概念
热力学的基本内容,热力学的方法,热力学方法的优点和局限性;
系统与环境,系统的性质,热力学平衡态,状态函数和状态方程,过程和途径,热和功,可逆过程。
2. 热力学第一定律及应用
焓,热容;
Joule实验,理想气体的热力学能和焓,理想气体的Cp与Cv,绝热过程,Carnot循环和热机效率;
Joule-Thomson效应,实际气体的ΔU和ΔH。
3. 热化学
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;溶解热和稀释热;
反应焓变与温度的关系,Kirchhoff定律,绝热反应—非等温反应。
三、热力学第二定律
1. 热力学第二定律
自发变化的共同特征—不可逆性,Carnot定理,熵的概念,C1ausius不等式与熵增加原理,热力学第二定律的数学表达式,熵增加原理,热力学第二定律的本质和熵的统计意义,等温过程和非等温过程中熵的变化值的计算,熵和能量的退化,T-S图及其应用。
2. 热力学基本方程
Helmholtz自由能,Gibbs自由能;
热力学的基本方程基本公式,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;
Gibbs自由能变化的计算,化学反应中的Gibbs自由能变化,化学反应等温式,变化的方向与平衡条件。
3. 热力学第三定律
热力学第三定律,规定熵值,化学反应过程的熵变计算。
四、多组分系统热力学及其在溶液中的应用
1. 多组分系统的组成表示
2. 偏摩尔量
偏摩尔量的定义,偏摩尔量的加和公式,偏摩尔量的求法,Gibbs-Duhem公式—系统中偏摩尔量之间的关系。
3. 化学势
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的化学势,非理想气体混合物的化学势,逸度,逸度系数。
4. 稀溶液
Raoult 定律和Henry定律,稀溶液的依数性。
5. 理想溶液
理想溶液,理想溶液中任一组分的化学势,理想溶液的通性。
6. Duhem-Margule公式
7. 活度和活度系数
非理想液态混合物中各组分的化学势,非理想稀溶液,活度和活度系数,双液系中活度系数之间的关系。
8. 分配定律
溶质在两互不相溶液相中的分配。
五、相平衡
1. 相律
相率的推导,相律的基本应用
2. 单组分系统的相平衡
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,硫的相图,超临界状态。
3. 二组分系统的相图及其应用
完全互溶的双液系,杠杆规则,蒸馏和或精馏的基本原理;
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,水蒸汽蒸馏;
简单的低共熔二元相图,气-固态的平衡图,液、固相都完全互溶的相图,区域熔炼。
4. 三组分系统的相图及其应用
等边三角形坐标表示法,部分互溶的三液体系统,二固体和一液体的水盐系统,三组分低共熔系统的相图。
六、化学平衡
1. 化学反应的平衡条件
化学反应的平衡条件和反应进度的关系,化学反应的亲和势
2. 化学反应的平衡常数和等温方程式
气相反应的平衡常数,溶液中反应的平衡常数,化学反应的等温方程式;
平衡常数的表示式,复相化学平衡。
3. 标准摩尔生成Gibbs自由能
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,近似计算。
4. 温度、压力及惰性气体对化学平衡的影响
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。
5. 化学平衡的应用
同时化学平衡,反应的耦合。
七、电解质溶液
1. 电化学中的基本概念和电解定律
原电池和电解池,Faraday电解定律。
2. 离子的电迁移率和迁移数
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。
3. 电解质溶液的电导
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。
4. 电解质的平均活度和平均活度系数
电解质的平均活度和平均活度系数,离子强度。
八、可逆电池的电动势及其应用
1. 可逆电池和可逆电极
可逆电池,可逆电极和电极反应,电动势的测定,对消法测电动势,标准电池,可逆电池的书写方法,可逆电池电动势的取号。
2. 可逆电池的热力学
Nernst方程,由标准电动势E求电池反应的平衡常数,由电动势及其温度系数求反应的焓变和熵变。
3. 电极电势和电池的电动势
标准电极电势,标准氢电极,电池电动势的计算,内电位与外电位,电化学势;
电极与电解质溶液界面间电势差,接触电势,液体接界电势,液接电势的计算公式,电池电动势的产生。
4. 电动势测定的应用
求电解质溶液的平均活度因子,求难溶盐的活度积,pH的测定,电势-pH图及其应用。
5. 化学电源
燃料电池,蓄电池。
九、电解与极化作用
1. 分解电压和极化作用
浓差极化,电化学极化,极化曲线,超电势的测定,氢超电势。
2. 电解时电极上的竞争反应
金属的析出与氢的超电势,金属离子的分离。
3. 金属的电化学腐蚀、防腐与金属的钝化
金属的电化学腐蚀,金属的防腐,金属的钝化。
十、化学动力学
1. 化学反应的速率方程
化学反应速率的表示法,基元反应和非基元反应,基元反应的微观可逆性原理;
反应的级数和反应分子数,反应的速率常数。
2. 具有简单级数的反应
一级反应,二级反应,三级反应,零级反应和准级反应,反应级数的测定法。
3. 几种典型的复杂反应
对峙反应,平行反应,连续反应;
直链反应,支链反应。
4. 温度对反应速率的影响
速率常数与温度的关系,活化能,Arrhenius经验式,反应速率与温度关系的几种类型,反应速率与活化能之间的关系,活化能与温度的关系,活化能的估算。
5. 反应的历程
反应的历程,稳态近似法,拟定反应历程的一般方法。
6. 化学动力学基础理论
碰撞理论,硬球碰撞模型,双分子的互碰频率和速率常数,反应阈能,反应阈能与实验活化能的关系,概率因子;
过渡态理论,势能面,由过渡态理论计算反应速率常数,活化络合物的活化能E和指前因子A与诸热力学函数之间的关系。
7. 催化反应动力学基础
催化剂与催化作用,均相酸碱催化,络合催化,酶催化反应,自催化反应和化学振荡;
化学吸附与催化反应。
十一、表面物理化学
1. 表面张力及表面Gibbs自由能
表面张力,表面热力学的基本公式,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和蒸气压,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。
2. 溶液的表面吸附
溶液的表面吸附,Gibbs吸附公式,Gibbs吸附等温式的推导
3. 界面的性质
液-液界面的铺展,单分子表面膜;
粘湿过程,浸湿过程,铺展过程,接触角与润湿方程。
4. 表面活性剂及其作用
表面活性剂的分类,表面活性剂的结构对其效率及能力的影响,表面活性剂的HLB值,表面活性剂在水中的溶解度,表面活性剂的重要应用。
5. 固体表面的吸附
吸附等温线,Langmuir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,五种类型吸附等温线的特点。
化学吸附和物理吸附,化学吸附热,吸附的势能曲线,影响气-固界面吸附的主要因素;
气-固相系统中的吸附和解吸速率方程式;
固体在溶液中的吸附。
十二、胶体分散系统和大分子溶液
1. 胶体和胶体的基本特性
分散系统的分类,胶团的结构,溶胶的制备,溶胶的净化,溶胶的形成机理和老化条件。
2. 胶体的性质和理论
胶体的动力性质,Brown运动,扩散和渗透压,沉降和沉降平衡;
溶胶的光学性质,Tyndall效应和Rayleigh公式,超显微镜的基本原理和粒子大小的测定;
溶胶的电学性质,电动现象,电泳,电渗;
双电层理论和ζ电势。
3. 溶胶的稳定性和聚沉作用
溶胶的稳定性,聚沉作用以及影响聚沉作用的因素,高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用。
4. 乳状液和凝胶
O/W型和W/O型乳状液,乳化剂的作用,乳状液的不稳定性;
凝胶的分类,凝胶的形成,凝胶的性质。
5. 大分子溶液
大分子的平均摩尔质量,聚合物摩尔质量的测定方法,聚合物的分级。
6. Donnan平衡和聚电解质溶液的渗透压
Donnan平衡,聚电解质溶液的渗透压。
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