一、課程名稱、對(duì)象
名稱:物理化學(xué)(包括物理化學(xué)實(shí)驗(yàn))
對(duì)象:化學(xué)、化工、材料等專業(yè)碩士研究生入學(xué)考試用
二、考試大綱內(nèi)容
第一章 物質(zhì)的p、V、T性質(zhì)
1、理想氣體
理想氣體的宏觀定義及微觀模型,分壓定律、分體積定律。
2、真實(shí)氣體
真實(shí)氣體的液化、與理想氣體的偏差及狀態(tài)方程。
3、對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理及壓縮因子圖
臨界現(xiàn)象、臨界參數(shù)、對(duì)比參數(shù)、對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理;壓縮因子圖及使用。
第二章 熱力學(xué)第一定律
1、基本概念
系統(tǒng)、環(huán)境、過(guò)程、途徑、性質(zhì)、狀態(tài)、狀態(tài)函數(shù)、平衡態(tài)。
2、熱力學(xué)第一定律
功、熱、熱力學(xué)能,熱力學(xué)第一定律。
3、熱容
平均熱容、定壓摩爾熱容(Cp,m)、定容摩爾熱容(Cv,m);Cp,m與Cv,m的關(guān)系。
4、熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用
焦耳實(shí)驗(yàn),理想氣體的熱力學(xué)能、焓、熱容差;理想氣體的等溫、等壓、等容與絕熱過(guò)程。
5、熱力學(xué)第一定律對(duì)實(shí)際氣體的應(yīng)用
焦耳--湯姆生效應(yīng)、節(jié)流系數(shù);實(shí)際氣體的熱力學(xué)能與焓。
6、相變焓。
7、熱化學(xué)
等壓、等容熱效應(yīng),Hess定律。
8、摩爾反應(yīng)焓
反應(yīng)進(jìn)度、標(biāo)準(zhǔn)態(tài)、標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓及標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓;標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓與溫度的關(guān)系。
第三章 熱力學(xué)第二定律
1、熱力學(xué)第二定律
自發(fā)過(guò)程的共同特征、熱力學(xué)第二定律的文字表述;卡諾循環(huán)及卡諾定理,熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式;熵增原理及熵判據(jù)。
2、熵變計(jì)算
簡(jiǎn)單p.V.T變化過(guò)程、可逆相變與不可逆相變過(guò)程的熵變。
3、熱力學(xué)第三定律
熱力學(xué)第三定律,規(guī)定熵、標(biāo)準(zhǔn)熵,化學(xué)反應(yīng)熵變的計(jì)算。
4、亥姆霍茲函數(shù)與吉布斯函數(shù)
定義、等溫等容過(guò)程與等溫等壓過(guò)程變化方向的判據(jù),亥姆霍茲函數(shù)與吉布斯函數(shù)變化的計(jì)算。
5、熱力學(xué)基本方程和麥克斯韋關(guān)系式
熱力學(xué)基本方程、麥克斯韋關(guān)系式;熱力學(xué)證明的一般方法。
6、熱力學(xué)第二定律應(yīng)用舉例
克拉佩龍方程和克勞修斯-克拉佩龍方程。
第四章 多組分系統(tǒng)熱力學(xué)
1、拉烏爾定律與享利定律。
2、偏摩爾量與化學(xué)勢(shì)。
偏摩爾量、吉布斯--杜亥姆方程,化學(xué)勢(shì),理想氣體的化學(xué)勢(shì)、實(shí)際氣體的化學(xué)勢(shì)。
3、理想液態(tài)混合物
理想液態(tài)混合物中任意組分的化學(xué)勢(shì),理想液態(tài)混合物的混合性質(zhì)。
4、理想稀溶液
溶劑、溶質(zhì)的化學(xué)勢(shì),分配定律,稀溶液的依數(shù)性。
5、逸度及逸度系數(shù)。
6、活度及活度系數(shù)。
第五章 化學(xué)平衡
1、化學(xué)反應(yīng)的方向和限度
化學(xué)反應(yīng)平衡的條件、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的導(dǎo)出及化學(xué)反應(yīng)等溫方程式。
2、理想氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)
標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的性質(zhì)、K、Kp、Kc、Ky、Kn的關(guān)系;平衡常數(shù)及平衡組成的計(jì)算。
3、有純態(tài)凝聚相參加的理想氣體反應(yīng)
標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的表示式,分解壓力與分解溫度。
4、標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)及其計(jì)算。
5、溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的影響。
吉布斯一亥姆霍茲方程、范特霍夫方程,平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系。
6、其它因素(濃度、壓力、惰性組分)對(duì)化學(xué)平衡的影響。
7、同時(shí)平衡,反應(yīng)耦合。
8、真實(shí)氣體的化學(xué)平衡。
第六章 相平衡
1相律
相、相平衡、組分?jǐn)?shù)、自由度數(shù)的概念,相律的推導(dǎo)。
2、單組分系統(tǒng)相平衡
水的相圖繪制及分析。
3、兩組分液態(tài)完全互溶系統(tǒng)的氣-液平衡
理想液態(tài)混合物的p-X、T-X圖,杠桿規(guī)則。真實(shí)液態(tài)混合物的p-X、T-X圖,恒沸混合物及精餾原理。
4、兩組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)氣-液平衡
部分互溶系統(tǒng)的溫度-溶解度圖、部分互溶系統(tǒng)的氣-液平衡相圖(T-X圖)。
5、兩組分液態(tài)完全不互溶系統(tǒng)的氣-液平衡
氣-液平衡T-X、p-T圖,水蒸汽蒸餾。
6、兩組分系統(tǒng)的液一固平衡
兩組分固態(tài)不溶凝聚系統(tǒng)相圖(生成低共熔混合物及水鹽系統(tǒng)相圖);生成化合物(穩(wěn)定、不穩(wěn)定)的凝聚系統(tǒng)相圖。
7兩組分固態(tài)互溶(完全互溶、部分互溶)系統(tǒng)
相圖的繪制(熱分析法及溶解度法);步冷曲線及相圖分析。
第七章 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)初步
1、基本概念
統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)分類、粒子的運(yùn)動(dòng)形式及能級(jí)公式。能級(jí)分布與狀態(tài)分布。
2、微態(tài)數(shù)
分布的微態(tài)數(shù)、系統(tǒng)的總微態(tài)數(shù)及計(jì)算。
3、最可幾分布與平衡分布
等概率假設(shè)、最概然分布;波爾茲曼分布(拉格朗日待定乘數(shù)法);最概然分布與平衡分布的關(guān)系。
4、粒子的配分函數(shù)
配分函數(shù)的定義及析因子性質(zhì),能量零點(diǎn)對(duì)配函數(shù)的影響。粒子的平動(dòng)、雙原子分子轉(zhuǎn)動(dòng)及振動(dòng)配分函數(shù)的計(jì)算。
5、粒子配分函數(shù)與系統(tǒng)熱力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系
理想氣體的熱力學(xué)性質(zhì)及統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)模型;理想氣體的狀態(tài)方程式、熱力學(xué)能、焓、熱容等熱力學(xué)性質(zhì)的統(tǒng)計(jì)關(guān)系式。理想氣體的統(tǒng)計(jì)熵及化學(xué)平衡常數(shù)的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式。
第八章 電化學(xué)
1、電解質(zhì)溶液導(dǎo)電機(jī)理及導(dǎo)電能力
電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理、法拉弟定律,離子的遷移現(xiàn)象,遷移數(shù)及實(shí)驗(yàn)測(cè)定,電遷移率、電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率及影響電導(dǎo)的因素;離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律,電導(dǎo)測(cè)定及應(yīng)用。
2、電解質(zhì)的平均活度和平均活度系數(shù),德拜-休格爾極限公式。
3、原電池的電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生及電動(dòng)勢(shì)的能斯特方程。
4、可逆電池。
5、原電池?zé)崃W(xué)。
6、電極電勢(shì)
標(biāo)準(zhǔn)氫電極、參比電極;電極電勢(shì)及其計(jì)算;電極電勢(shì)與電池電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系.
7、濃差電池:電極濃差電池與電解質(zhì)濃差電池;液體接界電勢(shì)的產(chǎn)生及計(jì)算。
8、電極的種類及電池設(shè)計(jì):原電池設(shè)計(jì)的一般方法。
9、極化作用:分解電壓、電極極化與超電勢(shì)、極化曲線、析出電勢(shì);電解時(shí)的電極反應(yīng)。
第九章 化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)
1、化學(xué)反應(yīng)的速率
反應(yīng)速率的表示方法及實(shí)驗(yàn)測(cè)定。
2、化學(xué)反應(yīng)的速率方程(微分式)
基元反應(yīng)的概念及速率方程、反應(yīng)分子數(shù),反應(yīng)級(jí)數(shù)、速率常數(shù)及速率方程的一般形式。
3、速率方程的積分式
零級(jí)、一級(jí)、二級(jí)及n級(jí)反應(yīng)的特點(diǎn)。
4、速率方程的確定
微分方法、積分法、半衰期法等。
5、溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響
阿累尼烏斯方程及活化能。
6、簡(jiǎn)單復(fù)雜反應(yīng)
對(duì)行反應(yīng)、平行反應(yīng)、連串反應(yīng)速率方程的建立、反應(yīng)速率的近似處理(選取速控步法、平衡態(tài)法及穩(wěn)態(tài)法)。
7、鏈反應(yīng):鏈反應(yīng)機(jī)理及動(dòng)力學(xué)方程;鏈反應(yīng)與爆炸。
8、反應(yīng)速度理論
碰撞理論及過(guò)渡狀態(tài)理論。
9、溶液中的反應(yīng)。
10、光化學(xué)。
光化反應(yīng)的基本定律、量子效率;光化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理與速率方程。
11、催化反應(yīng)
催化作用的通性、催化劑的活性和選擇性;催化反應(yīng)的一般機(jī)理。均相催化反應(yīng);氣-固相催化反應(yīng)―固體表面上的吸附,氣-固相催化反應(yīng)的步驟及催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。
第十章 表面現(xiàn)象
1、表面吉布斯函數(shù)與表面張力。
2、潤(rùn)濕現(xiàn)象、接觸角、潤(rùn)濕與輔展、楊氏方程。
3、彎曲液面的附加壓力、飽和蒸汽壓、拉普拉斯方程、開(kāi)爾文方程及毛細(xì)現(xiàn)象。
4、亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成、過(guò)飽和蒸氣、過(guò)熱液體、過(guò)冷液體、過(guò)飽和溶液。
5、固體表面上的吸附作用:物理吸附與化學(xué)吸附、蘭格謬爾單分子層吸附理論及蘭格謬爾吸附等溫式、BET吸附公式及固體比表面積的測(cè)定。
6、液體表面吸附作用:吉布斯吸附公式、表面活性物質(zhì)。
第十一章 膠體化學(xué)
1、膠體及分散物系概述
分散物系的基本性質(zhì)與分類。
2、膠體的光學(xué)性質(zhì)
丁達(dá)爾效應(yīng)、瑞利公式。
3、膠體的動(dòng)力性質(zhì)
布朗運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散、沉降與沉降平衡。
4、膠體的電學(xué)性質(zhì)
電泳、電滲現(xiàn)象;膠團(tuán)結(jié)構(gòu)、沉降電勢(shì)、流動(dòng)電勢(shì)。
5、溶膠的穩(wěn)定和聚沉
膠粒的穩(wěn)定性,溶膠的聚沉及聚沉值。
三、實(shí)驗(yàn)部分
1、內(nèi)容:
實(shí)驗(yàn)一:恒溫槽原理及無(wú)水乙醇黏度的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)二:萘的燃燒熱的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)三:液體飽和蒸汽壓的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)四:氨基甲酸胺分解反應(yīng)平衡常數(shù)的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)五:二組分系統(tǒng)氣液平衡相圖
實(shí)驗(yàn)六:乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)七:蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)八:原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定
2、要求:
掌握實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置原理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法、實(shí)驗(yàn)測(cè)定及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差分析。
四、參考資料
[1]《物理化學(xué)》上、下冊(cè).天津大學(xué)物理化學(xué)教研室編 李松林等,北京:高等教育出版社.2009年第五版
[2]《物理化學(xué)簡(jiǎn)明教程》北京化工大學(xué)編 張麗丹等,北京:高等教育出版社.2011年第一版
[3]《物理化學(xué)例題與習(xí)題》北京化工大學(xué)編,北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2001年第一版,2006年第二版
[4]《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》北京化工大學(xué)編 柯以侃等,北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2010年第二版
[5]《物理化學(xué)》上、下冊(cè),《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程講授視頻網(wǎng)址:http://www.icourses.cn/mooc/
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1、免費(fèi)注冊(cè)
2、輸入課程名稱:《物理化學(xué)》,學(xué)校:北京化工大學(xué)
3、輸入課程名稱:《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》,學(xué)校:北京化工大學(xué)
執(zhí)筆人:張麗丹 賈建光
2016年9月16日
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