2013年中科院619物理化學(甲)考試大綱.doc

中科院研究生院碩士研究生入學考試物理化學（甲）大綱本物理化學（甲）考試大綱適用于報考中國科學院研究生院化學類專業(yè)的碩士研究生入學考試。物理化學是大學本科化學專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)理論課。它是從物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學現(xiàn)象的聯(lián)系入手探求化學變化基本規(guī)律的一門科學。物理化學課程的主要內(nèi)容包括化學熱力學（統(tǒng)計熱力學）、化學動力學、電化學、界面化學與膠體化學等。要求考生熟練掌握物理化學的基本概念、基本原理及計算方法，并具有綜合運用所學知識分析和解決實際問題的能力。一、考試內(nèi)容（一）氣體1、氣體分子動理論2、摩爾氣體常數(shù)3、理想氣體狀態(tài)圖4、分子運動的速率分布5、分子平動能的分布6、氣體分子在重力場中的分布7、分子的碰撞頻率與平均自由程8、實際氣體9、氣液間的轉(zhuǎn)變 實際氣體的等溫線和液化過程10、壓縮因子圖 實際氣體的有關(guān)計算（二）熱力學第一定律1、熱力學概論2、熱平衡和熱力學第零定律-溫度的概念3、熱力學的一些基本概念4、熱力學第一定律5、準靜態(tài)過程與可逆過程6、焓7、熱容8、熱力學第一定律對理想氣體的應用9、Carnot循環(huán)10、Joule-Thomson效應-實際氣體的DU和DH11、熱化學12、赫斯定律13、幾種熱效應14、反應焓變和溫度的關(guān)系 Kirchhoff定律15、絕熱反應 非等溫反應（三）熱力學第二定律1、自發(fā)過程的共同特征 不可逆性2、熱力學第二定律3、Carnot定理4、熵的概念5、Clausius不等式與熵增加原理6、熱力學基本方程與T-S圖7、熵變的計算8、熵和能量退降9、熱力學第二定律的本質(zhì)和熵統(tǒng)計意義10、Helmholtz自由能和Gibbs自由能11、變化的方向和平衡條件12、DG的計算示例13、幾個熱力學函數(shù)間的關(guān)系14、熱力學第三定律與規(guī)定熵（四）多組分體系熱力學及其在溶液中的應用1、多組分系統(tǒng)的組成表示法2、偏摩爾量3、化學勢4、氣體混合物中各組分的化學勢5、稀溶液中的兩個經(jīng)驗定律6、理想液態(tài)混合物7、理想稀溶液中任一組分的化學勢8、稀溶液的依數(shù)性9、活度與活度因子10、分配定律 溶質(zhì)在兩互不相溶液相中的分配（五）相平衡1、多相體系平衡的一般條件2、相律3、單組分體系的相平衡4、二組分體系的相圖及其應用5、三組分體系的相圖及其應用（六）化學平衡1、化學反應的平衡條件和化學反應的親和勢2、化學反應的平衡常數(shù)與等溫方程式3、平衡常數(shù)的表示式4、復相化學平衡5、標準摩爾生成吉布斯自由能6、溫度、壓力及惰性氣體對化學平衡的影響7、同時化學平衡8、反應的耦合9、近似計算（七）統(tǒng)計熱力學基礎(chǔ)1、概論2、玻茲曼統(tǒng)計3、配分函數(shù)4、各配分函數(shù)的求法及其對熱力學函數(shù)的貢獻5、分子的全配分函數(shù)6、用配分函數(shù)計算和反應的平衡常數(shù)（八）電解質(zhì)溶液1、電化學的基本概念與電解定律2、離子的電遷移和遷移數(shù)3、電解質(zhì)溶液的電導4、電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子5、強電解質(zhì)溶液理論簡介（九）可逆電池的電動勢及其應用1、可逆電池和可逆電極2、電動勢的測定3、可逆電池的書寫方法及電動勢的取號4、可逆電池的熱力學5、電動勢產(chǎn)生的機理6、電極電勢和電池的電動勢7、電動勢測定的應用（十）電解與極化作用1、分解電壓2、極化作用3、電解時電極上的競爭反應4、金屬的電化學腐蝕、防腐與金屬的鈍化5、化學電源（十一）化學反應動力學基礎(chǔ)1、化學反應速率表示法和速率方程2、具有簡單級數(shù)的反應3、幾種典型的復雜反應4、溫度對反應速率的影響5、鏈反應6、碰撞理論7、過渡態(tài)理論8、單分子反應理論9、在溶液中進行的反應10、光化學反應11、催化反應動力學（十二）表面物理化學1、表面吉布斯自由能和表面張力2、彎曲表面下的附加壓力和蒸氣壓3、溶液的表面吸附4、液-液界面的性質(zhì)5、L-B膜及生物膜6、液-固界面現(xiàn)象7、表面活性劑及其作用8、固體表面的吸附9、氣-固相表面催化反應（十三）膠體分散系統(tǒng)和大分子溶液1、膠體和膠體的基本特性2、溶膠的制備和凈化3、溶膠的動力性質(zhì)4、溶膠的光學性質(zhì)5、溶膠的電學性質(zhì)6、雙電層理論和x電位7、溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用8、乳狀液9、凝膠10、大分子溶液11、Donnan平衡和聚電解質(zhì)溶液的滲透壓二、考試要求（一）氣體了解氣體分子運動公式的推導過程，建立微觀的運動模型。了解前人對問題的處理方法和過程。了解理想氣體的微觀模型，熟練使用理想氣體狀態(tài)方程。了解分子速度和能量分布公式的推導及物理意義。了解實際氣體狀態(tài)方程及對實際氣體的計算。了解對比狀態(tài)；會使用壓縮因子圖。（二）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、狀態(tài)函數(shù)、變化過程和途徑等。掌握熱力學第一定律和內(nèi)能的概念。熟知功和熱正負號的取號慣例及各種過程中功與熱的計算。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DU、DH、Q和W。熟練應用生成焓、燃燒焓來計算焓變。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。從微觀角度了解能量均分原理和熱力學第一定律的本質(zhì)。（三）熱力學第二定律了解自發(fā)變化的共同特征，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。注意在熟記熱力學函數(shù)U、H、S、F、G的定義，并了解其物理意義。明確DG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。熟練計算一些簡單過程的DS、DH、DA和DG，學會設(shè)計可逆過程，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老修斯-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(nèi)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(guān)于熵流和熵產(chǎn)生等基本內(nèi)容。了解熵的統(tǒng)計意義。（四）多組分體系熱力學及其在溶液中的應用熟悉多組分系統(tǒng)的組成表示法及其相互關(guān)系。掌握偏摩爾量和化學勢的定義，了解它們之間的區(qū)別和在多組分系統(tǒng)中引入偏摩爾量和化學勢的意義。掌握理想氣體化學勢的表示式及其標準態(tài)的含義，了解理想和非理想氣體化學勢的表示式以及兩者的共同之處，了解逸度的概念。了解理想液態(tài)混合物的通性及化學勢的表示方法。了解理想稀溶液中各組分化學勢的表示法。熟悉稀溶液的依數(shù)性，會用依數(shù)性計算未知物的摩爾質(zhì)量。了解相對活度的概念，描述溶劑的非理想程度。了解分配定律公式的推導，了解熱力學處理溶液的一般方法。（五）相平衡 明確相、組分數(shù)和自由度等相平衡中的基本概念。了解相律的推導過程，熟練掌握相律在相圖中的應用。能看懂各種類型的相圖，并進行簡單分析，理解相圖中各相區(qū)、線和特殊點所代表的意義，了解其自由度的變化情況。在雙液系相圖中，了解完全互溶、部分互溶和完全不互溶相圖的特點，掌握如何利用相圖進行有機物的分離提純。學會用步冷曲線繪制二組分低共熔點相圖，會對相圖進行分析，并了解二組分低共熔相圖和水鹽相圖在冶金、分離、提純等方面的應用。了解三組分系統(tǒng)相圖中點、線、面的含義，學會將三組分系統(tǒng)相圖用于鹽類的分離提純和有機物的萃取方面。（六）化學平衡 了解從平衡常數(shù)導出化學反應等溫式，并掌握這個公式的使用。了解從化學勢導出標準平衡常數(shù)。掌握均相和多相反應的平衡常數(shù)表示式。理解的意義以及標準平衡常數(shù)的關(guān)系，掌握的求算和應用。理解的意義并掌握其用途。熟悉溫度，壓力和惰性氣體對平衡的影響。（七）統(tǒng)計熱力學基礎(chǔ) 了解統(tǒng)計系統(tǒng)的分類和統(tǒng)計熱力學的基本假定。了解最概然分布和擷取最大項原理。了解配分函數(shù)的定義及其物理意義，知道配分函數(shù)與熱力學函數(shù)的關(guān)系。了解各種配分函數(shù)的計算方法，學會用配分函數(shù)計算簡單分子的熱力學函數(shù)，掌握理想氣體簡單分子平動熵的計算。了解分子配分函數(shù)的分離和全配分函數(shù)的組成。了解自由能函數(shù)和熱函函數(shù)，用自由能函數(shù)和配分函數(shù)計算平衡常數(shù)。（八）電解質(zhì)溶液 掌握電化學的基本概念和電解定律，了解遷移數(shù)的意義及常用的測定遷移數(shù)的方法。掌握電導率、摩爾電導率的意義及它們與溶液濃度的關(guān)系。熟悉離子獨立移動定律及電導測定的一些應用。掌握遷移數(shù)與摩爾電導率、離子電遷移率之間的關(guān)系，能熟練地進行計算。理解電解質(zhì)的離子平均活度、平均活度因子的意義及其計算方法。了解強電解質(zhì)溶液理論的基本內(nèi)容及適用范圍，并會計算離子強度及使用德拜-休克爾極限公式。（九）可逆電池的電動勢及其應用 掌握形成可逆電池的必要條件、可逆電極的類型和電池的書面表示方法，能熟練、正確地寫出電極反應和電池反應。了解對消法測電動勢的基本原理和標準電池的作用。在正確寫出電極和電池反應的基礎(chǔ)上，熟悉地用Nernst方程計算電極電勢和電池的電動勢。了解電動勢產(chǎn)生的機理和氫標準電極的作用。掌握熱力學與電化學之間的聯(lián)系，會利用電化學測定的數(shù)據(jù)計算熱力學函數(shù)的變化值。熟悉電動勢測定的主要應用，會從可逆電池測定數(shù)據(jù)計算平均活度因子、解離平衡常數(shù)和溶液的pH值。 （十）電解與極化作用 了解分壓的意義，要使電解池不斷地進行工作必須克服的阻力的種類。了解極化現(xiàn)象、超電勢、極化作用的種類、降低極化作用的方法。了解極化曲線、電解池與原電池的極化曲線的異同點。掌握H2(g)的超電勢的計算。在電解過程中，能用計算的方法判斷在兩個電極上首先發(fā)生反應的物質(zhì)。了解電解的一般過程及其應用。了解金屬腐蝕的類型，了解常用的防止金屬腐蝕的方法。了解常用化學電源的基本原理、類型及目前的發(fā)展概況，特別是燃料電池的應用前景。（十一）化學反應動力學基礎(chǔ)掌握宏觀動力學中反應速率的表示法，基元反應，非基元反應，反應級數(shù)，反應分子數(shù)，速率常數(shù)等的基本概念。掌握簡單級數(shù)的反應如零級、一級、二級的特點，從實驗數(shù)據(jù)利用各種方法判斷反應級數(shù)，熟練地利用速率方程計算速率常數(shù)，半衰期等。掌握三種典型的復雜反應（對峙反應、平行反應和連續(xù)反應）的特點，學會使用合理的近似的方法作一些簡單的計算。掌握溫度對反應速率的影響，特別是在平行反應中如何進行溫度調(diào)控，以提高所需產(chǎn)物的產(chǎn)量。掌握Arrhenius經(jīng)驗式的各種表示形式，掌握活化能的含義，它對反應速率的影響，以及活化能的求算方法。掌握鏈反應的特點，用穩(wěn)態(tài)近似、平衡假設(shè)和速控步等近似方法從復雜反應的機理推導出速率方程。了解較常用的反應速率理論，碰撞理論和過渡態(tài)理論采用的模型，推導過程中引進的假定、計算速率常數(shù)的公式及理論的優(yōu)缺點。用這兩個理論計算簡單反應的速率常數(shù)，掌握活化能、閾能和活化焓等能量之間的關(guān)系。了解微觀反應動力學的發(fā)展概況、常用的實驗方法和該研究在理論上的意義。了解溶液反應的特點和溶劑對反應的影響（原鹽效應），會判斷離子強度對不同反應速率的影響。了解擴散對反應的影響。了解較常用的測試快速反應的方法，學會用弛豫法來計算簡單快速對峙反應的兩個速率常數(shù)。了解光化學反應的基本定律、光化學平衡與熱化學平衡的區(qū)別以及這類反應的發(fā)展趨勢和應用前景。了解催化反應特別是酶催化反應的特點、催化劑改變反應速率的本質(zhì)和常用催化劑的類型。了解自催化反應的特點和產(chǎn)生化學振蕩的原因。（十二）表面物理化學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(guān)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(guān)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。了解表面活性劑的特點、作用及大致分類，它在表面上作定向排列及降低表面自由能的情況。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(zhì)及吸附等溫線的主要類型，能解釋簡單的表面反應動力學。了解化學吸附與物理吸附的區(qū)別，了解影響固體吸附的主要因素。了解化學吸附和多相催化反應的關(guān)系，了解氣-固相表面催化反應速率的特點及反應機理。（十三）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，憎液溶膠的膠粒結(jié)構(gòu)、制備和凈化常用的方法。掌握膠體分散體系在動力性質(zhì)、光學性質(zhì)及電學性質(zhì)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，掌握動電電位及電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響，會判斷電解質(zhì)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。了解凝膠的分類、形成及主要性質(zhì)。了解大分子溶液與溶膠的異同點及大分子物質(zhì)平均摩爾質(zhì)量的種類和測定方法。了解什么是唐南平衡，如何較準確地用滲透壓法測定聚電解質(zhì)的數(shù)均摩爾質(zhì)量。了解牛頓流體和非牛頓流體的區(qū)別，了解粘彈性流體的特點。了解納米材料的制備和特性。三、主要參考書物理化學（第五版），上、下冊，傅獻彩、沈文霞、姚天揚、侯文華編，高等教育出版社，2005年。書中以“*”號作記的，不作要求。四、說明主要題型可能有：是非題、選擇題、填空題、簡答題、計算題、綜合題等。編制單位：中國科學院研究生院編制日期：2011年7月1日說明：中科院研究生院2013年碩士招生入學考試業(yè)務課統(tǒng)一命題科目考試大綱（與2012相同，無修訂）僅供大家在復習備考中參考。中科院研究生院各培養(yǎng)單位（中科院所屬各研究院、所、中心、園、臺、站，以及研究生院所屬各學院、系）的用題途徑（研究生院統(tǒng)一命題、培養(yǎng)單位自命題或其它用題方式）由各培養(yǎng)單位自由確定的，具體請咨詢你準備報考的培養(yǎng)單位。 2013年碩士入學考試“計算機科學與技術(shù)”一級學科第四單元考試科目為“計算機學科專業(yè)基礎(chǔ)綜合”，由國家統(tǒng)一命題。中科院研究生院統(tǒng)一命題的計算機類考試科目主要針對“計算機科學與技術(shù)”一級學科以外的需要考核計算機業(yè)務課的其它專業(yè)。碩士研究生