大學物理唐南答案

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上海硅酸鹽研究所考的是物理化學（乙），把考綱要求的內容弄熟。

把參考教材（《物理化學》上、下冊（第四版），天津大學物理化學教研室所編）復習好。
中科院研究生院碩士研究生入學考試
《物理化學（乙）》考試大綱

本《物理化學》（乙）考試大綱適用於報考中國科學院研究生院化工類專業的碩士研究生入學考試。物理化學是化學學科的重要分支，是整個化學學科和化工學科的理論基礎。它從物質的物理現象和化學現象的聯系入手探求化學變化基本規律。物理化學課程的主要內容包括化學熱力學（統計熱力學）、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，並具有綜合運用所學知識分析和解決實際問題的能力。

一、考試內容
（一） 氣體的PVT關系
1、理想氣體狀態方程
2、理想氣體混合物
3、氣體的液化及臨界參數
4、真實氣體狀態方程
5、對應狀態原理及普遍化壓縮因子圖

（二） 熱力學第一定律
1、熱力學基本概念
2、熱力學第一定律
3、恆容熱、恆壓熱、焓
4、熱容、恆容變溫過程、恆壓變溫過程
5、焦耳實驗，理想氣體的熱力學能、焓
6、氣體可逆膨脹壓縮過程
7、相變化過程
8、溶解焓及混合焓
9、化學計量數、反應進度和標准摩爾反應焓
10、由標准摩爾生成焓和標准摩爾燃燒焓計算標准摩爾反應焓

11、節流膨脹與焦耳—湯姆遜效應
12、穩流過程的熱力學第一定律及其應用

（三） 熱力學第二定律
1、卡諾循環
2、熱力學第二定律
3、熵、熵增原理
4、單純pVT變化熵變的計算
5、相變過程熵變的計算
6、熱力學第三定律和化學變化過程熵變的計算
7、亥姆霍茲函數和吉布斯函數
8、熱力學基本方程
9、克拉佩龍方程
10、吉布斯—亥姆霍茲方程和麥克斯韋關系式

（四）多組分系統熱力學
1、偏摩爾量
2、化學勢
3、氣體組分的化學勢
4、拉烏爾定律和亨利定律
5、理想液態混合物
6、理想稀溶液
7、稀溶液的依數性
8、逸度與逸度因子
9、活度及活度因子

（五）化學平衡
1、化學反應的等溫方程
2、理想氣體化學反應的標准平衡常數
3、溫度對標准平衡常數的影響
4、其它因素對理想氣體化學平衡的影響
壓力對於平衡轉化率的影響；惰性組分對平衡轉化率的影響；反應物的摩
5、真實氣體反應的化學平衡
6、混合物和溶液中的化學平街

（六）相平衡
1、相律
2、杠桿規則
3、單組分系統相圖
4、二組分理想液態混合物的氣-液平衡相圖
5、二組分真實液態混合物的氣-液平衡相圖
6、二組分液態部分互溶系統及完全不互溶系統的氣 - 液平衡相圖
7、二組分固態不互溶系統液-固平街相圖
8、二組分固態互溶系統液-固平衡相圖
9、生成化合物的二組分凝聚系統相圖
10、三組分系統液-液平衡相圖

（七）電化學
1、電解質溶液的導電機理及法拉第定律
2、離子的遷移數
3、電導、電導率和摩爾電導率
4、電解質的平均離子活度因子
5、可逆電池及其電動勢的測定
6、原電池熱力學
7、電極電勢和液體接界電勢
8、電極的種類
9、原電池設計舉例
10、分解電壓
11、極化作用
12、電解時的電極反應

（八）統計熱力學初步
1、粒子各運動形式的能級及能級的簡並度
2、能級分布的微態數及系統的總微態數
3、最概然分布與平衡分布
4、玻耳茲曼分布
5、粒子配分函數的計算
6、系統的熱力學能與配分函數的關系
7、系統的摩爾定容熱容與配分函數的關系
8、系統的熵與配分函數的關系
9、其它熱力學函數與配分函數的關系
10、理想氣體反應的標准平衡常數

（九）界面現象
1、界面張力
2、彎曲液面的附加壓力及其後果
3、固體表面
4、液-固界面
5、溶液表面

（十）化學動力學
1、化學反應的反應速率及速率方程
2、速率方程的積分形式
3、速率方程的確定
4、溫度對反應速率的影響
5、典型復合反應
6、復合反應速率的近似處理法
7、鏈反應
8、氣體反應的碰撞理論
9、勢能面與過渡狀態理論
10、溶液中反應
11、多相反應
12、光化學
13、催化作用的通性
14、單相催化反應
15、多相催化反應

（十一）膠體化學
1、膠體系統的制備
2、膠體系統的光學性質
3、肢體系統的動力性質
4、溶膠系統的電學性質
5、溶膠的穩定與聚沉
6、懸浮液
7、乳狀液
8、泡沫
9、氣溶膠
10、高分子化合物溶液的滲透壓和粘度

二、考試要求
（一） 氣體的PVT關系
掌握理想氣體狀態方程和混合氣體的性質（道爾頓分壓定律、阿馬加分容定律）。了解實際氣體的狀態方程（范德華方程）。了解實際氣體的液化和臨界性質。了解對應狀態原理與壓縮因子圖。

（二） 熱力學第一定律
明確熱力學的一些基本概念，如體系、環境、狀態、功、熱、變化過程等。掌握熱力學第一定律和內能的概念。熟知功與熱正負號和取號慣例。明確准靜態過程與可逆過程的意義及特徵。明確U及H都是狀態函數，以及狀態函數的特性。較熟練地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ΔU、ΔH、Q和W。能熟練應用生成熱、燃燒熱計算反應熱。會應用蓋斯定律和基爾霍夫定律進行一系列計算。了解卡諾循環的意義。

（三）熱力學第二定律
明確熱力學第二定律的意義及其與卡諾定理的聯系。理解克勞修斯不等式的重要性。注意在導出熵函數的過程中，公式推導的邏輯推理。熟記熱力學函數U、H、S、F、G的定義，明確其在特殊條件下的物理意義和如何利用它們判別過程變化的方向和平衡條件。較熟練地運用吉布斯-亥姆霍茲公式和克老修斯-克拉貝龍方程式。掌握熵的統計意義。了解熱力學第三定律，明確規定熵的意義、計算及其應用。

（四）多組分系統熱力學
熟悉溶液濃度的各種表示法及其相互關系。掌握理想溶液定義、實質和通性。掌握拉烏爾定律和亨利定律。了解逸度和活度的概念，了解如何利用牛頓圖求氣體的逸度系數。明確偏摩爾量和化學勢的意義。掌握表示溶液中各組分化學勢的方法。了解稀溶液依數性公式推導和分配定律公式的推導和熱力學處理溶液問題的一般方法。

（五）化學平衡
掌握反應等溫式的應用。掌握均相和多相反應的平衡常數表示法。理解ΔrGm0的意義，由ΔrGm0估計反應的可能性。熟悉KP0、KP、KX、KC的意義、單位及其關系。了解平衡常數與溫度、壓力關系和惰性氣體對平衡組成的影響，並掌握其計算方法。能根據標准熱力學函數的數據計算平衡常數。了解同時平衡、反應耦合、近似計算等處理方法。

（六） 相平衡
掌握相、組分數和自由度的定義。了解相律的推導過程及其在相圖中的應用。掌握杠桿規則在相圖中的應用。在雙液系中以完全互溶的雙液系為重點掌握P-X圖和T-X圖。在二組分液—固體系中，以簡單共熔物的相圖為重點，掌握相圖的繪制及其應用。對三組分體系，了解水鹽體系相圖的應用，了解相圖在萃取過程中的應用。

（七）電化學
掌握電導率、摩爾電導率的意義及其與溶液濃度的關系。了解離子獨立移動定律及電導測定的一些應用。熟悉遷移數與摩爾電導率、離子遷移率之間的關系。掌握電解質的離子平均活度系數的意義及其計算方法。了解電解質溶液理論（主要是離子氛的概念），並會使用德拜-休克爾極限公式。掌握電動勢與ΔrGm的關系，熟悉電極電勢的符號慣例。熟悉標准電極電勢及其應用（包括氧化能力的估計，平衡常數的計算等）。對於所給的電池能熟練、正確地寫出電極反應和電池反應並能計算其電動勢。明確溫度對電動勢的影響及ΔrHm和ΔrSm的計算。了解分解電壓的意義。了解產生極化作用的原因。

（八）統計熱力學初步
了解用最概然分布的微觀狀態數代替整個體系的微觀狀態數的原因。明確配分函數定義及其物理意義。了解定位體系與非定位體系的熱力學函數的差別。了解平動、轉動、振動配分函數及其對熱力學函數的貢獻。

（九）界面現象
掌握表面吉布斯函數、表面張力的概念，了解表面張力與溫度的關系。掌握彎曲表面的附加壓力產生的原因及其與曲率半徑的關系，會使用楊—拉普拉斯公式進行簡單計算。了解彎曲表面上的蒸氣壓，學會使用Kelvin公式。理解吉布斯吸附等溫式及各項的物理意義，並能進行簡單的計算。了解表面活性物質結構特性、表面活性劑的分類及其應用。了解液—固界面的鋪展與潤濕現象。理解氣—固表面的吸附本質、吸附等溫線的主要類型和吸附熱力學。

（十）化學動力學
掌握等容反應速率的表示法、基元反應、反應級數、反應分子數等基本概念。掌握具有簡單級數的反應的速率方程和特徵，並能夠由實驗數據確定簡單反應的級數。對三種典型的復雜反應（對峙反應、平行反應和連串反應），掌握其各自的特點，並能對其中比較簡單的反應能寫出反應速率與濃度關系的微分式。明確溫度、活化能對反應速率的影響，理解阿侖尼烏斯經驗式中各項的含義，計算Ea、A、k等物理量。掌握鏈反應的特點。掌握穩態近似法、平衡態法和速控步驟法等近似處理方法。理解碰撞理論和過渡狀態理論。了解溶液中反應的特點和溶劑、電解質對反應速率的影響。了解催化反應的特點和常見催化反應的類型。了解光化學反應的特點。

（十一）膠體化學
掌握膠體分散體系的動力性質、光學性質、電學性質等方面的特點，能利用這些特點對膠體粒子大小、帶電情況等方面分析並能應用於實踐。了解溶膠穩定性特點及電解質對溶膠穩定性的影響，能判斷電解質聚沉能力的大小。了解乳狀液的種類、乳化劑的作用及在工業和日常生活中的應用。了解大分子溶液與溶膠的異同點。了解唐南平衡。

三、主要參考書
《物理化學》上、下冊（第四版），天津大學物理化學教研室所編，高等教育出版社，2001年。

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。

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各學校物理化學考查內容大同小異，基本情況如下：

一、考試內容
（一） 氣體的PVT關系
1、理想氣體狀態方程
2、理想氣體混合物
3、氣體的液化及臨界參數
4、真實氣體狀態方程
5、對應狀態原理及普遍化壓縮因子圖

（二） 熱力學第一定律
1、熱力學基本概念
2、熱力學第一定律
3、恆容熱、恆壓熱、焓
4、熱容、恆容變溫過程、恆壓變溫過程
5、焦耳實驗，理想氣體的熱力學能、焓
6、氣體可逆膨脹壓縮過程
7、相變化過程
8、溶解焓及混合焓
9、化學計量數、反應進度和標准摩爾反應焓
10、由標准摩爾生成焓和標准摩爾燃燒焓計算標准摩爾反應焓

11、節流膨脹與焦耳—湯姆遜效應
12、穩流過程的熱力學第一定律及其應用

（三） 熱力學第二定律
1、卡諾循環
2、熱力學第二定律
3、熵、熵增原理
4、單純pVT變化熵變的計算
5、相變過程熵變的計算
6、熱力學第三定律和化學變化過程熵變的計算
7、亥姆霍茲函數和吉布斯函數
8、熱力學基本方程
9、克拉佩龍方程
10、吉布斯—亥姆霍茲方程和麥克斯韋關系式

（四）多組分系統熱力學
1、偏摩爾量
2、化學勢
3、氣體組分的化學勢
4、拉烏爾定律和亨利定律
5、理想液態混合物
6、理想稀溶液
7、稀溶液的依數性
8、逸度與逸度因子
9、活度及活度因子

（五）化學平衡
1、化學反應的等溫方程
2、理想氣體化學反應的標准平衡常數
3、溫度對標准平衡常數的影響
4、其它因素對理想氣體化學平衡的影響
壓力對於平衡轉化率的影響；惰性組分對平衡轉化率的影響；反應物的摩
5、真實氣體反應的化學平衡
6、混合物和溶液中的化學平街

（六）相平衡
1、相律
2、杠桿規則
3、單組分系統相圖
4、二組分理想液態混合物的氣-液平衡相圖
5、二組分真實液態混合物的氣-液平衡相圖
6、二組分液態部分互溶系統及完全不互溶系統的氣 - 液平衡相圖
7、二組分固態不互溶系統液-固平街相圖
8、二組分固態互溶系統液-固平衡相圖
9、生成化合物的二組分凝聚系統相圖
10、三組分系統液-液平衡相圖

（七）電化學
1、電解質溶液的導電機理及法拉第定律
2、離子的遷移數
3、電導、電導率和摩爾電導率
4、電解質的平均離子活度因子
5、可逆電池及其電動勢的測定
6、原電池熱力學
7、電極電勢和液體接界電勢
8、電極的種類
9、原電池設計舉例
10、分解電壓
11、極化作用
12、電解時的電極反應

（八）統計熱力學初步
1、粒子各運動形式的能級及能級的簡並度
2、能級分布的微態數及系統的總微態數
3、最概然分布與平衡分布
4、玻耳茲曼分布
5、粒子配分函數的計算
6、系統的熱力學能與配分函數的關系
7、系統的摩爾定容熱容與配分函數的關系
8、系統的熵與配分函數的關系
9、其它熱力學函數與配分函數的關系
10、理想氣體反應的標准平衡常數

（九）界面現象
1、界面張力
2、彎曲液面的附加壓力及其後果
3、固體表面
4、液-固界面
5、溶液表面

（十）化學動力學
1、化學反應的反應速率及速率方程
2、速率方程的積分形式
3、速率方程的確定
4、溫度對反應速率的影響
5、典型復合反應
6、復合反應速率的近似處理法
7、鏈反應
8、氣體反應的碰撞理論
9、勢能面與過渡狀態理論
10、溶液中反應
11、多相反應
12、光化學
13、催化作用的通性
14、單相催化反應
15、多相催化反應

（十一）膠體化學
1、膠體系統的制備
2、膠體系統的光學性質
3、肢體系統的動力性質
4、溶膠系統的電學性質
5、溶膠的穩定與聚沉
6、懸浮液
7、乳狀液
8、泡沫
9、氣溶膠
10、高分子化合物溶液的滲透壓和粘度

二、考試要求
（一） 氣體的PVT關系
掌握理想氣體狀態方程和混合氣體的性質（道爾頓分壓定律、阿馬加分容定律）。了解實際氣體的狀態方程（范德華方程）。了解實際氣體的液化和臨界性質。了解對應狀態原理與壓縮因子圖。

（二） 熱力學第一定律
明確熱力學的一些基本概念，如體系、環境、狀態、功、熱、變化過程等。掌握熱力學第一定律和內能的概念。熟知功與熱正負號和取號慣例。明確准靜態過程與可逆過程的意義及特徵。明確U及H都是狀態函數，以及狀態函數的特性。較熟練地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ΔU、ΔH、Q和W。能熟練應用生成熱、燃燒熱計算反應熱。會應用蓋斯定律和基爾霍夫定律進行一系列計算。了解卡諾循環的意義。

（三）熱力學第二定律
明確熱力學第二定律的意義及其與卡諾定理的聯系。理解克勞修斯不等式的重要性。注意在導出熵函數的過程中，公式推導的邏輯推理。熟記熱力學函數U、H、S、F、G的定義，明確其在特殊條件下的物理意義和如何利用它們判別過程變化的方向和平衡條件。較熟練地運用吉布斯-亥姆霍茲公式和克老修斯-克拉貝龍方程式。掌握熵的統計意義。了解熱力學第三定律，明確規定熵的意義、計算及其應用。

（四）多組分系統熱力學
熟悉溶液濃度的各種表示法及其相互關系。掌握理想溶液定義、實質和通性。掌握拉烏爾定律和亨利定律。了解逸度和活度的概念，了解如何利用牛頓圖求氣體的逸度系數。明確偏摩爾量和化學勢的意義。掌握表示溶液中各組分化學勢的方法。了解稀溶液依數性公式推導和分配定律公式的推導和熱力學處理溶液問題的一般方法。

（五）化學平衡
掌握反應等溫式的應用。掌握均相和多相反應的平衡常數表示法。理解ΔrGm0的意義，由ΔrGm0估計反應的可能性。熟悉KP0、KP、KX、KC的意義、單位及其關系。了解平衡常數與溫度、壓力關系和惰性氣體對平衡組成的影響，並掌握其計算方法。能根據標准熱力學函數的數據計算平衡常數。了解同時平衡、反應耦合、近似計算等處理方法。

（六） 相平衡
掌握相、組分數和自由度的定義。了解相律的推導過程及其在相圖中的應用。掌握杠桿規則在相圖中的應用。在雙液系中以完全互溶的雙液系為重點掌握P-X圖和T-X圖。在二組分液—固體系中，以簡單共熔物的相圖為重點，掌握相圖的繪制及其應用。對三組分體系，了解水鹽體系相圖的應用，了解相圖在萃取過程中的應用。

（七）電化學
掌握電導率、摩爾電導率的意義及其與溶液濃度的關系。了解離子獨立移動定律及電導測定的一些應用。熟悉遷移數與摩爾電導率、離子遷移率之間的關系。掌握電解質的離子平均活度系數的意義及其計算方法。了解電解質溶液理論（主要是離子氛的概念），並會使用德拜-休克爾極限公式。掌握電動勢與ΔrGm的關系，熟悉電極電勢的符號慣例。熟悉標准電極電勢及其應用（包括氧化能力的估計，平衡常數的計算等）。對於所給的電池能熟練、正確地寫出電極反應和電池反應並能計算其電動勢。明確溫度對電動勢的影響及ΔrHm和ΔrSm的計算。了解分解電壓的意義。了解產生極化作用的原因。

（八）統計熱力學初步
了解用最概然分布的微觀狀態數代替整個體系的微觀狀態數的原因。明確配分函數定義及其物理意義。了解定位體系與非定位體系的熱力學函數的差別。了解平動、轉動、振動配分函數及其對熱力學函數的貢獻。

（九）界面現象
掌握表面吉布斯函數、表面張力的概念，了解表面張力與溫度的關系。掌握彎曲表面的附加壓力產生的原因及其與曲率半徑的關系，會使用楊—拉普拉斯公式進行簡單計算。了解彎曲表面上的蒸氣壓，學會使用Kelvin公式。理解吉布斯吸附等溫式及各項的物理意義，並能進行簡單的計算。了解表面活性物質結構特性、表面活性劑的分類及其應用。了解液—固界面的鋪展與潤濕現象。理解氣—固表面的吸附本質、吸附等溫線的主要類型和吸附熱力學。

（十）化學動力學
掌握等容反應速率的表示法、基元反應、反應級數、反應分子數等基本概念。掌握具有簡單級數的反應的速率方程和特徵，並能夠由實驗數據確定簡單反應的級數。對三種典型的復雜反應（對峙反應、平行反應和連串反應），掌握其各自的特點，並能對其中比較簡單的反應能寫出反應速率與濃度關系的微分式。明確溫度、活化能對反應速率的影響，理解阿侖尼烏斯經驗式中各項的含義，計算Ea、A、k等物理量。掌握鏈反應的特點。掌握穩態近似法、平衡態法和速控步驟法等近似處理方法。理解碰撞理論和過渡狀態理論。了解溶液中反應的特點和溶劑、電解質對反應速率的影響。了解催化反應的特點和常見催化反應的類型。了解光化學反應的特點。

（十一）膠體化學
掌握膠體分散體系的動力性質、光學性質、電學性質等方面的特點，能利用這些特點對膠體粒子大小、帶電情況等方面分析並能應用於實踐。了解溶膠穩定性特點及電解質對溶膠穩定性的影響，能判斷電解質聚沉能力的大小。了解乳狀液的種類、乳化劑的作用及在工業和日常生活中的應用。了解大分子溶液與溶膠的異同點。了解唐南平衡。

三、主要參考書
《物理化學》上、下冊（第四版），天津大學物理化學教研室所編，高等教育出版社，2001年。

❻ 什麼是道南膜理論，請詳細解釋

唐南

F.G.Frederick George Donnan (1870～1956)英國物理化學家。1870年9月6日生於錫蘭科倫坡，1956年12月16日卒於英格蘭坎特伯雷。曾於萊比錫大學就讀於J.A.威斯利采努斯和W.奧斯特瓦爾德，於柏林大學就讀於J.H.范托夫,於倫敦大學就讀於W.拉姆齊。1910～1913年任利物浦大學物理化學教授。1913～1937年，任倫敦大學化學教授。
唐南研究了膠體分散的理論和氣液界面的吸附，解釋了肥皂去污的原理。其最重要的成就是1911年提出了半透膜平衡理論（見膜平衡），並且為實驗所證實，後人稱之為唐南平衡。由於蛋白質一類的大分子或大離子不能透過半透膜,而溶劑等小分子卻能自由通過,因此半透膜兩邊達到平衡時膜兩邊電解質的濃度並不相等。唐南平衡不僅對研究電解質的滲透現象十分重要，而且這種體系在生物膜現象中也非常重要。

唐南平衡 許多大分子化合物本身就是電解質,能在溶液中電離成聚離子和能通過半透膜的小離子,唐南平衡指的是半透膜兩側小離子的滲透平衡

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