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1 中国科学院大学 硕士研究生入学考试 物理化学 （甲） 大纲 本物理化学（甲）考试大纲适用于报考中国科学院 大学 化学类专业的硕士研究生 入学考试。 物理化学是大学本科化学专业的一门重要基础理论课。它是从物质的物 理现象和化学现象的联系入手探求化学变化基本规律的一门科学。 物理化学课程的主要 内容包括化学热力学（统计热力学）、化学动力学、电化学、界面化学与胶体化学等。 要求考生熟练掌握物理化学的基本概念、基本原理及计算方法，并具有综合运用所学知 识分析和解决实际问题的能力。 一、考试内容 （一） 气体 1、气体分子动理 论 2、摩尔气体常数 3、理想气体状态图 4、分子运动的速率分布 5、分子平动能的分布 6、 气体分子在重力场中的分布 7、分子 的 碰撞频率与平均自由程 8、实际气体 9、气液间的转变 实际气体的等温线和液化过程 10、压缩因子图 实际气体的有关计算 （ 二 ）热力学第一定律 1、热力学概论 2、 热平衡和热力学第零定律 -温度的概念 3、 热力学的一些基本概念 4、 热力学第一定律 5、 准静态过程与可逆过程 6、 焓 7、 热容 8、 热力学第一定律对理想气体的应用 9、 Carnot 循环 10、 Joule-Thomson 效应 -实际气体的 U 和 H 11、 热化学 12、 赫斯定律 2 13、 几种热效应 14、 反应焓变和温度的关系 Kirchhoff 定律 15、 绝热反应 非等温反应 （ 三 ）热力学第二定律 1、自发过程的共同特征 不可逆性 2、热力学第二定律 3、 Carnot 定理 4、熵的概念 5、 Clausius 不等式与熵增加原理 6、 热力学基本方程与 T-S 图 7、 熵变的计算 8、熵和能量退降 9、热力学第二定律的本质和熵统计意义 10、 Helmholtz 自由能和 Gibbs 自由能 11、变化的方向和平衡条件 12、 G 的计算示例 13、几个热力学函数间的关系 14、热力学第三定律与规定熵 （四）多组分体系热力学 及其 在溶液中的应用 1、 多组分系统的 组成表示法 2、 偏摩尔量 3、化学势 4、 气体 混合 物 中各组分的化学势 5、稀溶液中的两个经验定律 6、理想液态混合物 7、理想 稀溶液中任一 组分的化学势 8、稀溶液的依数性 9、活度与活度因子 10、分配定律 溶质在两互不相溶液相中的分配 （五）相平衡 1、多相体系平衡的一般条件 2、相律 3、单组分体系的相 平衡 4、二组分体系的相图及其应用 3 5、三组分体系的相图及其应 用 （六）化学平衡 1、化学反应的平衡条件和化学反应的亲和势 2、化学反应的平衡常数与等温方程式 3、平衡常数的表示式 4、复相化学平衡 5、标准 摩尔 生成吉布斯自由能 6、温度、压力及惰性气体对化学平衡的影响 7、同时 化学 平衡 8、反应的耦合 9、近似计算 （七）统计热力学基础 1、概论 2、玻兹曼统计 3、配分函数 4、各配分函数的求法及其对热力学函数的贡献 5、分子的全配分函数 6、用配分函数计算 mrG 和反应的平衡常数 （ 八 ）电解质溶液 1、电化学的基本概念 与 电解 定律 2、离子的电迁移和迁移数 3、 电解质溶液的 电导 4、 电解质的平均活度和平均活度因子 5、强电解质溶液理论简介 （ 九 ）可逆电池的电动势及其应用 1、可逆电池和可逆电极 2、电动势的测定 3、可逆电池的书写方法及电动势的取号 4、可逆电池 的 热力学 5、电动势产生的机理 6、电极电势和电池的电动势 7、 电动势测定的应用 4 （ 十 ）电解与极化作用 1、分解电压 2、极化作用 3、电解时电极上的 竞争 反应 4、金属的电化学腐蚀、防腐与金属的钝化 5、化学电源 （十 一 ）化学反应动力学基础 1、化学反应速率表 示法和速率方程 2、具有简单级数的反应 3、几种典型的复杂反应 4、温度对反应速率的影响 5、链反应 6、碰撞理论 7、过渡态理论 8、单分子反应理论 9、 在 溶液中进行的反应 10、光化学反应 11、催化反应动力学 （十 二 ） 表面物理化学 1、表面吉布斯自由能和表面张力 2、弯曲表面下的附加压力和蒸气压 3、 溶液的表面吸附 4、 液 -液 界面的性质 5、 L-B 膜及生物 膜 6、液 -固界面现象 7、表面活性剂及其作用 8、固体表面的吸附 9、气 -固相表面催化反应 （十 三 ）胶体分散 系 统 和大分子溶液 1、 胶体和胶体的 基本特性 2、 溶胶的制备和净化 3、 溶胶的动力性质 4、 溶胶的光学性质 5、 溶胶的电学性质 5 6、双电层理论和 电位 7、 溶胶的稳定性和聚沉作用 8、 乳状液 9、凝胶 10、 大分子 溶液 11、 Donnan 平衡 和聚电解质溶液的渗透压 二、考试要求 （一）气体 了解气体分子运动公式的推导过程，建立微观的运动模型。 了解前人对问题的处 理方法和过程。了解 理想气体的微观模型，熟练使用理想气体状态方程。了解分子速度 和能量分布公式的推导及物理意义。了解实际气体状态方程 及对实际气体的计算 。 了解 对比状态；会使用压缩因子图。 （ 二 ）热力学第一定律及其应用 明确热力学的一些基本概念，如体系、环境、功、热、 状态函数、 变化过程 和途 径 等。掌握热力学第一定律和内能的概念。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 。明确准静态过程与可逆过程的意义。掌握 U 及 H 都是状态函数以及状 态函数的特性。熟练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。熟练应用生成焓、燃烧焓来计算 焓变 。会应用赫斯定律和基尔霍夫 定律。了解卡诺循环的意义。 了解摩尔定压、定容热容的概念；了解节流过程的特点及 焦耳 -汤 姆逊 系数的定义与实际应用 。 从微观角度了解 能量均分原理和 热力学第一定律 的本质。 （ 三 ）热力学第二定律 了解自发变化的共同特征， 明确热力学第二定律的意义。掌握热力学第二定律与卡 诺定理的联系。理解克劳修斯不等式的重要性。 注意在 熟记热力学函数 U、 H、 S、 F、 G 的定义，并了解其物理意义。明确 G 在特殊条件下的物理意义，会用它来判别变化 的方向和平衡条件。熟练 计算一些简单过程的 S、 H、 A 和 G， 学会设计可逆过程， 能利用范霍夫等温式判别变化的方向。较熟练地运用吉布斯 -亥姆霍兹公式、克拉贝龙 方程式和 克老修斯 -克拉贝龙方程式。 明确偏摩尔量和化 学势的意义。了解热力学第三 定律的内容，明确规定熵值的意义、计算及其应用。 掌握熵增加原理和各种平衡判据。 初步了解不可逆过程热力学关于熵流和熵产生等基本内容。 了解熵的统计意义。 （ 四 ） 多组分体系热力学及其在溶液中的应用 熟悉 多组分系统的组成表示法 及其相互关系。 掌握偏摩尔量和化学势的定义，了解 它们之间的区别和在多组分系统中引入偏摩尔量和化学势的意义。 掌握理想气体化学势 6 的表示式及其标准态的含义，了解理想和非理想气体化学势的表示式以及两者的共同之 处，了解逸度的概念。了解理想液态混合物的通性及化学势的表示方法。了解理 想稀溶 液中各组分化学势的表示法。熟悉 稀溶液的依数性，会用依数性计算未知物的摩尔质量。 了解相对活度的概念，描述溶剂的非理想程度。 了解 分配定律公式的推导，了解热力学 处理溶液的一般方法。 （五）相平衡 明确相 、组分数和自由度等相平衡中的基本概念。了解相律的推导过程，熟练掌握 相律在相图中的应用。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、 线和特殊点所代表的意义，了解其自由度的变化情况。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。学会用 步冷曲线绘制二组分低共熔点相图，会对相图进行分析，并了解二组分低共熔相图和水 盐相图在冶金、 分离、提纯等方面的应用。了解三组分系统相图中点、线、面的含义， 学会将三组分系统相图用于盐类的分离提纯和有机物的萃取方面。 （ 六） 化学平衡 了解 从平衡常数导出化学反应等温式，并掌握这个公式的使用。了解从化学势导出 标准平衡常数。掌握均相和多相反应的平衡常数表示式 。理解 mG 的意义以及标准平衡 常数的关系，掌握 mG 的求算和应用。理解 mG 的意义并掌握其用途。熟悉温度，压力 和惰性气体对平衡的影响。 （七） 统 计热力学基础 了解统计系统的分类 和统计热力学的基本假定。了解最概然分布和撷取最大项原 理。了解配分函 数的定义及其物理意义，知道配分函数与热力学函数的关系。了解 各种 配分函数的计算方法，学会用配分函数计算简单分子的热力学函数，掌握理想气体简单 分子平动熵的计算。了解分子配分函数的分离和全配分函数的组成。了解自由能函数和 热函函数 ，用自由能函数和配分函数计算平衡常数。 （八） 电解质溶液 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。掌握电导率 、摩尔电导率的意义及它们与溶液浓度的关系。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。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。了解强 电解质溶液理论的基本内容及适用范围，并会计算离子强度及使用德拜 -休克尔极限公 式。 （九） 可逆电池的电动势及其应用 7 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。了解对消法测电动势的基本原理和标准电池的作用。 在正确写出电极和电池反应的基础上，熟悉地用 Nernst 方程计算电极电势和电池的电 动势。了解电动势产生的机理和氢标准电极的作用。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。熟悉电动势测定的主要应用，会从 可逆电池测定数据 计算平均活度因子、解离平衡常数和溶液的 pH 值。 （十） 电解与极化作用 了解 分压的意义，要使电解池不断地进行工作必须克服的阻力的种类。了解极化 现象 、 超电势 、 极化作用的种类 、 降低极化作用的方法。了解极化曲线 、 电解池与原电 池的极化曲线的异同点。掌握 H2(g)的超电势的计算。在电解过程中，能用计算的方法 判断在两个电极上首先发生反应的物质。了解电解的一般过程及其应用。了解金属腐蚀 的类型，了解常用的防止金 属腐蚀的方法。 了解常用化学电源的基本原理 、类型及目前 的发展概况，特别是燃料电池的应用前景。 （十一） 化学反应动力学基础 掌握宏观动力学 中 反应速率的表示法，基元反应，非基元反应，反应级数，反应分 子数，速率常数等的基本概念 。掌握 简单级数的反应如零级、一级、二级的特点，从实 验数据利用各种方法判断反应级数，熟练地利用速率方程计算速率常数，半衰期等。掌 握三种典型的复杂反应（对峙反应、平行反应和连续反应）的特点，学会使用合理的近 似的方法作一些简单的计算。掌握温度对反应速率的影响，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，掌握活 化能的含义，它对反应速率的影响，以及活化能的求算方法。掌握链反应的特点，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。 了解较常用的反应速率理论，碰撞理论和过渡态理论采用的模型，推导过程中引进 的假定、计算速率常数的公式及理论的优缺点。用这两个理论计算简单反应的速率常数， 掌握活化能、阈能和活化焓等能量之间的关系。了解微观反应动力学的发展概况、常用 的实验方法和该研究在理论上的意义。了解溶液反应的特点和溶剂对反应的影响 （ 原盐 效应） ，会判断 离子强度对不同反应速率的影响。了解扩散对反应的影响。 了解较常用 的测试快速反应的方法，学会用弛豫法来计算简单快速对峙反应的两个速率常数。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以及这类反应的发展趋势和应 用前景。 了解催化反应特别是酶催化反应的特点、催化剂改变反应速率的本质和常用催 化剂的类型。了解自催化反应的特点和产生化学振荡的原因。 （十 二 ） 表面物理化学 明确表面吉布斯自由能、表面张力、接触 角 的概念，了解表面张力与温度的关系。 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。 会使用杨 -拉普拉斯公式。 8 了解弯曲表面上的蒸气压与平面相比有何不同， 熟练掌握定量应用开尔文公式， 会用这 个基本原理解释常见的表面现象。理解吉布斯吸附等温式的表示形式，各项的物理意义， 并能应用及作简单计算。 了解表面活性剂的特点、作用及大致分类，它在表面上作定向 排列及降低表面自由能的情况。 了解液 -液、液 -固界面的铺展与润湿情况。理解气 -固 表面的吸附本质及吸附等温线的主要类型 ，能解释简单的表面反应动力学 。 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。了解化学吸附和多相催化反应的 关系，了解气 -固相表面催化反 应速率的特点及反应机理。 （十 三 ）胶体分散体系和大分子溶液 了解胶体分散体系的基本特性 ，憎液溶胶的胶粒结构 、制备和净化常用的方法 。掌 握胶体分散体系在动力性质、光学性质及电学性质等方面的特点以及如何利用这些特点 对胶体进行粒度大小、带电情况等方面的研究并应用于实践。了解溶胶在稳定性方面的 特点 ，掌握动电电位 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。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。 了解凝胶的分类 、形 成及主要性质。 了解大分子溶液与溶胶的异同点 及大分子物质平均摩尔质量的种类和 测 定方法 。了解什么是唐南平衡，如何较准确地用渗透压法测定 聚电解质的数均摩尔 质量。 了解牛顿流体和非牛顿流体的区别，了解粘弹性流体的特点。了解纳米材料的制备和特 性。 三、主要参考书 物理化学（第 五 版），上、下册，傅献彩、沈文霞、姚天 扬 、 侯文华 编 ，高等教 育出版社， 2005 年 。书中以“ *”号作记 的 ，不作要求。 四、说明 主要题型可能有：是非题、选择题、填空题、简答题、计算题、综合题等。 编制单位：中国科学院 大学 编制日期： 2021 年 6 月 18 日
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