2022 年硕士研究生招生考试大纲
考试科目名称:物理化学I 考试科目代码:684
一、考试要求
物理化学 I 考试大纲适用于北京工业大学环境与生命学部(0703)化学学科的硕
士研究生招生考试。考试内容包含物理化学基础理论部分(热力学统计和量子化学部
分除外),这门课程是物理化学学科的重要基础理论课。物理化学的考试内容主要包
括化学热力学基础与平衡理论、电化学理论基础、化学动力学理论、界面物理化学与
胶体与高分子体系五大部分,要求考生对其中的基本概念有深入的理解,系统掌握物
理化学中基本定理和分析方法,具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。
要求学生具有必要的基础知识,熟练的计算能力,一定的分析、综合能力。
二、考试内容
(一)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、变化过程等。掌握热力
学第一定律和热力学能的概念。熟知功和热正负号的取号惯例。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、燃烧焓来计算反应热。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。从微观角度了解热力学第一定律的本质。
(二)热力学第二定律
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。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。
熟练计算过程的S、H 和G,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劳修斯-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。熟练掌握和使用标准摩尔定容热容、标准摩尔定压热容、标准
摩尔相变焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓和标准熵的定义和应用。
(三)溶液 — 多组分体系热力学在溶液中的应用
熟悉溶液浓度的各种表示法及其相互关系。理解理想溶液、稀溶液与实际溶液
三者的区别和联系。掌握拉乌尔定律和亨利定律以及它们的应用。理解理想体系
(理想气体、理想溶液、理想稀溶液)中各组分化学势的表达式及其应用。了解逸
度和活度的概念及逸度系数、活度系数的简单计算。了解从微观角度讨论溶液形成
时一些热力学函数的变化。了解稀溶液依数性公式的推导,以及分配定律公式的推
导,了解热力学处理溶液的一般方法。
(四)相平衡
明确相、组分数和自由度的概念,理解相律并掌握其简单应用。掌握杠杆规则
在相图中的应用。掌握单组分系统和二组分系统典型相图的特点。在双液系中以完
全互溶的双液系为重点了解其 p-x 图和 T-x 图,了解蒸馏和精馏的基本原理。在二
组分液-固体系中,以简单低共熔物的相图为重点,了解相图的绘制及其应用。了解
水盐体系相图的应用。了解相图在萃取、结晶、纯化等过程中的应用。
(五)化学平衡
能够从化学势的角度理解化学平衡的意义,理解并掌握化学反应等温式的意义
与应用。了解均相和多相反应的平衡常数表示式的区别。理解Gm 的意义,会用
Gm 估计反应发生的可能性。熟悉 KO、Kp、Kx 和 Kc 间的关系。了解平衡常数与
温度、压力的关系和惰性气体对平衡组成的影响,并掌握其计算方法。能根据标准
热力学函数的表值计算平衡常数。熟练掌握用热力学方法计算化学反应标准平衡常
数。掌握反应物平衡转化率及体系平衡组成的计算。了解对同时平衡、反应耦合、
近似计算等的处理方法。初步了解生物能力学的基本内容。
(六)电解质溶液
明确电导率、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。了解迁移数与摩尔电导率、离子迁移率之间的关系。
明确电解质的离子平均活度系数的概念,并掌握其计算方法。了解强电解质溶液理
论(主要是离子氛的概念),并会使用德拜-休克尔极限公式。
(七)可逆电池的电动势及其应用
熟悉电化学惯用的电极电势名称和符号。熟悉标准电极电势表的应用。对于所
给的电池,能熟练、正确地写出电极反应和电池反应。能根据化学反应来设计电
池。掌握电极电势及电动势的计算;熟知标准电动势 E 与反应平衡常数 Ka 的关
系。明确温度对电动势影响。掌握由电化学数据计算热力学函数的变量rHm、
rSm、rGm 等。了解电动势产生的机理及电动势测定法的一些应用。
(八)电解与极化作用
明确极化现象产生的原因、极化的分类、极化的机理。理解超电势、分解电压
等概念。了解超电势在电解中的作用。能计算一些简单的电解分离问题。了解金属
腐蚀的机理和各种防腐方法。了解化学电源的类型及应用。
(九)化学反应动力学基础
掌握等容反应速率的表示方法及其基元反应、反应级数、速率常数等概念。对
于由简单级数的反应如零级、一级、二级,要掌握其速率公式(微分式和积分式)
的各种特征并能够由实验数据确定简单反应的级数。对三级反应有一般的了解。对
三种复杂的典型反应(对峙反应、平行反应和连续反应)要掌握其各自的特点,并
对其中比较简单的反应能写出反应速率与浓度关系的微分式。明确温度、活化能对
反应速率的影响,理解阿累尼乌斯经验式中各项的含意,会计算 Ea、A、等物理
量。掌握链反应的特点及其速率方程的建立,会应用稳态近似、平衡假设等近似处
理方法。能够推断简单复杂反应的反应机理。
了解化学反应动力学的碰撞理论、过渡态理论和单分子反应理论的基本内容,
会计算一些简单基元反应的速率常数。掌握 Ec、Eb、E0、