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2023考研大纲:大连交通大学2023年考研 805数据结构初试大纲 考试大纲

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2022年硕士研究生招生考试初试考试大纲

科目代码:804

科目名称:物理化学

适用专业:环境科学与工程

考试时间:3小时

考试方式:笔试

总  分:150分

考试范围:

一、概述

物理化学课程主要包括化学热力学、电化学化学动力学、界面现象胶体化学和统计热力学等六个部分。其中前部分为主要内容。 考生应比较牢固地掌握物理化学基本概念及计算方法,同时还应掌握物理化学一般方法,及结合具体条件应用理论解决实际问题的能力。在有关的物理量计算和表述中,注意采用国家标准单位制(SI制)及遵循有效数运算规则。

二、课程考试的基本要求

下面按化学热力学、统计热力学初步、电化学、化学动力学、界面现象和胶体化学六个部分列出基本要求。基本要求按深入程度分了解理解掌握三个层次。

1、化学热力学

(1)热力学基础

理解下列热力学基本概念:平衡状态,状态函数,可逆过程,热力学标准态。 理解热力学第一、第二定律的叙述及数学表达式,掌握热力学能、焓、熵、Helmholtz函数和Gibbs函数等热力学函数及标准燃烧焓、标准生成焓、标准摩尔熵、标准生成Gibbs函数等概念。掌握在物质P、V、T变化、相变化和化学变化过程中计算热、功和各种状态函数变化值的原理和方法。在将热力学一般关系式应用于特定系统的时候,会应用状态方程(主要是理想气体状态方程,其次是Van der Waals方程)和物性数据(热容、相变热、蒸汽压等)。 掌握熵增原理和各种平衡判据。理解热力学公式的适用条件。 理解热力学基本方程和Maxwell关系式。 掌握用热力学基本方程和Maxwell关系式推导重要热力学公式的演绎方法。

(2)溶液与相平衡

理解偏摩尔量和化学势的概念。掌握Raoult定律和Henry定律以及它们的应用。理解理想系统(理想溶液及理想稀溶液)中各组分化学势的表达式。 理解逸度和活度的概念。了解逸度和活度的标准态。

会从相平衡条件推导 Clapeyron和Clapeyron—Clausius方程,并能应用这些方程进行有关计算。理解相律的意义。 掌握单组分系统和二组分系统典型相图的特点和应用。 能用杠杆规则进行计算。能用相律分析相图。

(3)化学平衡

理解标准平衡常数的定义。了解等温方程的推导。掌握用等温方程判断化学反应的方向和限度的方法。 会用热力学数据计算标准平衡常数。了解等压方程的推导。理解温度对标准平衡常数的影响。会用等压方程计算不同温度下的标准平衡常数。 了解温度、压力和惰性气体对化学反应平衡组成的影响。

2、统计热力学初步

了解独立子系统的微观状态,能量分布和宏观状态间的关系。 理解统计热力学的基本假设。 理解Boltzmann能量分布及其适用条件。 理解配分函数的定义和物理意义。掌握双原子分子移动、转动和振动配分函数的计算。 理解独立子系统的能量、熵与配分函数的关系。

3、电化学

解电解质溶液的导电机理。理解离子迁移数。 理解表征电解质溶液导电能力的物理量(电导率、摩尔电导率)。 理解电解质活度和离子平均活度系数的概念。 了解离子氛的概念,掌握Debye—Hueckel极限公式。 理解原电池电动势与热力学函数的关系。掌握 Nernst方程及其计算。 掌握各种类型电极的特征和电动势测定的主要应用。 理解产生电极极化的原因和超电势的概念。

4、化学动力学

理解化学反应速率、反应速率常数及反应级数的概念。掌握通过实验建立速率方程的方法。 掌握一级和二级反应的速率方程及其应用。 理解对反应、连反应和平行反应的动力学特征。 理解基元反应及反应分子数的概念。掌握由反应机理建立速率方程的近似方法(稳定态近似法、平衡态近似法)。了解链反应机理的特点及支链反应与爆炸的关系了解多相反应的步骤,了解催化作用、光化学反应、溶液中反应的特征。掌握 Arrhennius方程及其应用。明了活化能及指前因子的定义和物理意义了解简单碰撞理论的基本思想和结果。理解经典过渡状态理论的基本思想、基本公式及有关概念。

5、界面现象

理解表面张力和表面Gibbs函数的概念 理解弯曲界面的附加压力概念和Laplace公式。 理解Kelvin公式及其应用。了解铺展和铺展系数。了解润湿、接触角和Young方程。 了解溶液界面的吸附及表面活性物质的作用。理解Gibbs吸附等温式。了解物理吸附与化学吸附的含义和区别。掌握Langmuir单分子层吸附模型和吸附等温式。

6、胶体化学

了解胶体的制备方法。了解胶体的若干重要性质(Tyndall效应、Brown运动、沉降平衡、电泳和电渗)。 理解胶团的结构和扩散双电层概念。了解憎液溶胶的DLVO理论。理解电解质对溶胶和高分子溶液稳定性的作用了解乳状液的类型及稳定和破坏的方法。

样题:

简答题(本大题共2小题,总计20分)

1.10分)用所学的物理化学知识解释过热液体出现的原因。

2.10分)简述液接电势产生的原因以及克服的方法。

、读图题(本大题共2小题,总计20分)

MnO-SiO2相图如下图所示

1000

1. 12分)作w(SiO2) = 40%的系统(R)从1700oC冷却到1000oC的步冷(冷却)曲线示意图,并标明相应的相转变和自由度值。

2. 8分)900克w(SiO2) = 10%的系统(Z)系统从2000oC冷却到1400oC时,是否有固体物质析出?是何种物质?有多少克?此时熔融态中含有SiO2多少克?

四、计算题(本大题共7小题,总计70分)

8分)298K时,乙醚的蒸气压为58.95 kPa在0.10 kg的乙醚中溶入0.01 kg的非挥发性有机物,乙醚的蒸气压降低到56.79 kPa,求该有机物的摩尔质量。(乙醚的摩尔质量为0.074 kg/mol)

8分)一根半径为10-4 m的玻璃毛细管,垂直插入不互溶的苯和水的界面处,一端在水中,另一端在苯中,测得毛细管中水-苯弯月面上升0.04 m,计算此条件下水-苯界面张力γ水-苯。(已知此条件下水苯的密度分别为1000和800 kg·m-3,苯-水-玻璃的接触角θ为96.5°)

12)环氧乙烷(C2H4O)热分解生成甲烷(CH4)和一氧化碳(CO)反应的半衰期与环氧乙烷的初始浓度没有关系,377℃时,半衰期为363 min。求:

377℃时,环氧乙烷(C2H4O)分解掉99%需要的时间

若环氧乙烷为1mol,在377℃经10h时,生成甲烷多少摩尔?

此反应在417℃时,半衰期为26.3min,求反应的活化能。

(8分)1.0 mol水在100oC,一个大气压下蒸发为水蒸气,计算该过程的ΔU、ΔS、ΔH 、ΔG.(已知水在此条件下的汽化焓为 2258 J g-1, 水蒸气可看作理想气体,液态水的体积可以忽略)

12分)电池的电池电动势E=1.015-4.9210-4(T-298)(V)。

(1) 写出该电池有1mol电子得失的电极及电池反应式

(2) 计算在298K当电池有1mol电子的电量输出时,电池反应的和此过程的可逆热效应QR

6.(10分)铜可能受到H2S(g)的腐蚀而发生如下反应:

H2S (g) + Cu (s) = CuS (s) + H2 (g)

今在298K、1个大气压下,将Cu 放在等体积的氢气和硫化氢气体组成的混合气体中,问铜是否能被腐蚀?

298K时的热力学数据见下表, 且该反应的 ΔCp,m = 0

物质

数据

H

2

S (g)

Cu (s)

CuS (s)

H

2

(g)

Δ

f

H

m

θ

(KJ mol

-1

)

-20.15

0

-48.53

0

S

m

θ

(J K

-1

mol

-1

)

205.64

33.3

66.53

130.58

7.(12分)298K和100kPa时,将2mol O2(g)经绝热可逆压缩至压力为600 kPa。求此过程的Q, W, U, H, SG。已知298K时,(O2,g) = 205.03 J·K-1

五、实验题(本大题共2小题,总计40分)

1. (20分)已知苯甲酸的燃烧热值Qv,燃烧丝(Ni-Cr)的热值Q,欲测定蔗糖的燃烧热,简述实验原理。实验中所用的氧气钢瓶是什么颜色的,氧气钢瓶的总阀和减压阀向哪方向是关闭。

2. (20分)现有铜电极和锌电极各一只,并有相关电解质溶液,预测定两电极组成电池的电动势,用什么方法测定原电池的电动势?写出组成原电池的电池符号,并简述该方法的基本原理。

参考书目

傅献彩、沈文霞、姚天扬、侯文华等编.《物理化学》.高等教育出版社,2005.第五版(上、下册)

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