北京工业大学环境与能源工程学院物理化学保研夏令营

2021 年硕士研究生招生考试大纲

考试科目名称：物理化学 III

考试科目代码：814

一、考试要求

物理化学 III 考试大纲适用于北京工业大学环境与生命学部（0817）化学工程与技

术、（0856）材料与化工（专业学位）的硕士研究生招生考试。考试内容包含物理化

学课程的主要部分，这门课程是化学工程与技术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与平衡、电解质溶液与电化学、化学动力学和界面现象

四大部分，要求考生对其中的基本概念有很深入的理解，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。物理化学的考试

内容主要包括封闭系统中相关问题涉及的基本概念，必要的基础知识，比较熟练的计

算能力，一定的分析、综合能力。

二、考试内容

（一）化学热力学与平衡部分

1.理想气体

（1）熟练掌握理性气体状态方程

（2）熟练掌握理想气体混合物的相关性质与计算

2.热力学第一、二、三定律

（1）熟练掌握并理解热力学基本概念， 热力学第一定律，热(heat)和功

(work)，热力学能，恒容热，恒压热， 焓，理想气体恒温过程， 恒压变温过程，恒

容变温过程，凝聚态物质的变温过程，可逆过程和绝热可逆过程方程，标准相变

焓，标准生成焓和标准燃烧焓，标准摩尔反应焓，热力学第二定律，卡诺循环与卡

诺定理, 熵和熵增加原理， pVT 变化熵变的计算，相变过程熵变的计算，热力学第

三定律，规定熵与标准摩尔（规定）熵，标准摩尔反应熵， Helmholtz 函数和 Gibbs

函数，热力学基本方程

（2）熟练掌握热力学全微分形式，麦克斯韦方程，并应于相关热力学函数的推

导与证明（3）熟练掌握热力学标准状态的概念和意义标准摩尔定容热容、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

3.多组分系统热力学

（1）熟练掌握并理解偏摩尔量，集合公式和吉布斯——杜亥姆方程

（2）熟练掌握并理解化学势，组成可变的均相多组分系统和多相多组分系统的

热力学基本方程

（3）熟练掌握并理解适用于相变化和化学变化的平衡判据

（4）熟练掌握并理解理想混合物和理想稀溶液，拉乌尔定律、亨利定律及其应

用

（5）熟练掌握并理解活度，活度参考状态的惯例Ⅰ和惯例Ⅱ，液态（固态）混

合物中组分的活度表示以及溶液中溶剂和溶质的化学势的表示形式，混合物或溶液

的蒸气压数据求组分的活度因子

4.相平衡与化学平衡

（1）熟练掌握并理解相律及其应用

（2）熟练掌握并理解单组份相图、克拉珀龙方程、克拉珀龙-克劳修斯方程、

两组分系统的气液、液液气平衡相图，杠杆规则计算平衡时各相的量，精馏的原理

（3）熟练掌握并理解用热分析法和溶解度法制作液固平衡相图，几种典型液固

相图的点、线、面的物理意义

（4）熟练掌握并理解标准平衡常数的定义和特性。以分压、浓度、活度、摩尔

分数表示的平衡常数的形式和特性，及与标准平衡常数的关系

（5）熟练掌握并理解等温方程判断化学反应方向与限度的方法

（6）熟练掌握并理解使用范特荷甫方程计算不同温度下标准平衡常数的方法，

用热性质数据计算标准平衡常数的方法

（二）电解质溶液与电化学部分

1.熟练掌握并理解电解质活度、离子活度、离子平均活度、溶剂活度和溶剂渗

透因子的定义

2.熟练掌握并理解电解质溶液的导电机理。电迁移率、迁移数、电导率、摩尔

电导率和离子摩尔电导率的定义和物理意义，以及它们间的相互关系

3.熟练掌握并理解电导测定对离解平衡的应用4.熟练掌握并理解电动势、电池电势、电池反应电势、电池反应标准电势和电

池反应条件电势的区别

5.熟练掌握并理解电化学系统的热力学基本方程、电化学势和电化学平衡判据

6.熟练掌握并理解电池反应和电极反应的能斯特方程

7.熟练掌握并理解浓差电池，液接电势

8.熟练掌握并理解极化、超电势、氧化还原反应的在不同电极的发生顺序

（三）化学动力学部分

1.熟练掌握并理解零级、一级、二级、n 级反应速率方程的特点以及它们的积分

形式及其它们的应用

2.熟练掌握并理解简单级数对峙反应、连串反应和平行反应的基本特点以及它

们的积分形式

3.熟练掌握并理解不同形式的阿仑尼乌斯方程及其应用

4.熟练掌握并理解实验数据获得动力学特征参数的积分法和微分法

5.熟练掌握并理解反应机理求速率方程的近似方法——平衡态处理法和恒稳态

处理法

（四）界面现象部分

1.熟练掌握并理解有界面相的系统的热力学基本方程和平衡条件

2.熟练掌握并理解拉普拉斯方程、开尔文方程以及吉布斯等温方程

3.熟练掌握并理解润湿和铺展等界面现象的热力学基础

4.熟练掌握并理解获得各类界面平衡特性的实验方法、半经验方法和理论方法

5.熟练掌握并理解气体在固体表面的物理吸附和化学吸附，各种半经验模型，

特别是 Langmuir 模型、BET 多层吸附模型的意义和应用，毛细管凝结现象

6.理解并使用催化反应相关的模型分析和解释相关的现象

三、参考书目

1.《物理化学》（第五版），上册，刘俊吉，周亚平，李松林著天津大学物理化

学教研室编，高等教育出版社，2009 年出版

2.《物理化学》（第五版），下册，李松林，周亚平，刘俊吉著天津大学物理化

学教研室编，高等教育出版社，2009 年出版3.《物理化学》（第五版），上、下册，傅献彩、沈文霞、姚天杨、侯文华编，

高等教育出版社，2005 年。《物理化学》（第四版），上、下册，傅献彩、沈文霞、

姚天杨编，高等教育出版社（1990 年），也可作为参考

2021 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、rHm、 rSm 与 Ea 和指

前因子 A 之间的关系。初步了解分子反应动力学的常用实验方法和该研究在理论上

的意义。了解溶液中反应的特点和溶剂对反应的影响。了解快速反应所常用的测试

方法及弛豫时间。理解光化学反应的基本定律（光化当量定律、量子产率）及量子

产率的计算。了解催化反应的特点，明确催化作用的基本原理和常见的催化反应的

类型。（十）界面现象

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。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。掌握 Langmuir 吸附理论

要点。对弗伦德利希等温式、BET 多分子层吸附等温式有初步了解。了解表面活性

剂的特点、作用及大致分类。理解和使用 Langmuir-Hinshclwood 和 Langmuir-Rideal

历程的假设和应用。

（十一）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。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。了解大分子溶液与溶胶的异同点。了解什么是唐南平衡，如

何较准确地用渗透压法测定电离大分子物质的相对分子质量。了解聚合物相对分子

质量的种类及其测定方法。对天然大分子、凝胶的特点等有一个初步的概念。

三、参考书目

1.《物理化学》（第五版），上册，刘俊吉，周亚平，李松林著天津大学物理化

学教研室编，高等教育出版社，2009 年出版

2.《物理化学》（第五版），下册，李松林，周亚平，刘俊吉著天津大学物理化

学教研室编，高等教育出版社，2009 年出版

3.《物理化学》（第五版），上、下册，傅献彩、沈文霞、姚天杨、侯文华编，

高等教育出版社，2005 年；《物理化学》（第四版），上、下册，傅献彩、沈文霞、

姚天杨编，高等教育出版社（1990 年），也可作为参考

专业名称：物理化学     专业代码：070304     门类/类别：理学     学科/类别：化学

宁波大学为例

物理化学是2006年国务院学位委员会批准的硕士学位授予点，依托宁波市新型功能材料及其制备科学省部共建国家重点实验室培育基地和浙江省材料科学与工程重点学科、材料物理与化学重点学科。

学位点现有教授(研究员)15人、副教授（副研究员）13人，博士43人，入选国家“QR”1名、国家“外专QR”2人（包括诺贝尔化学奖得主Robert H. Grubbs教授）、浙江省“151人才工程”5名。学位点目前承担国家973计划前期研究专项、国家自然科学基金、浙江省重点创新团队、浙江省科技攻关、浙江省自然科学基金、浙江省自然科学基金青年科技人才培养专项基金、教育部高等学校中青年骨干教师重点培养基金、宁波市科技计划重点项目等研究课题40余项，科研经费1000多万元。在国内外重要学术刊物上发表论文300余篇，其中SCI 和EI收录论文200余篇。学位点拥有多台X光衍射、各类光谱、色质联用、元素分析、综合热分析、电化学、高效液相色谱等相关大型仪器，和一批用于高分子材料研究的一流设施，包括无水无氧操作及多台聚合反应器等合成设备，高温及低温凝胶色谱仪、流变仪、原子力及场发射扫描显微设备、小角X光散射仪等分子与凝聚态表征仪器，橡胶加工、力学性能测试等成套加工与性能测试设备等，近3年科研经费超过5000万元，为研究生的学习和科研提供了良好条件。

学位点拥有境外优质教育资源，每年选派优秀硕士研究生赴海外交流。与香港浸会大学理学院的项目交流和研究工作已进行多年。最近与美国加州理工学院等世界顶级名校达成了研究生交流意向，聘任了包括诺贝尔化学奖得主在内的多位著名高分子材料专家为研究生兼职导师。学院还聘任了包括三位国家“QR”创业类国家特聘专家在内的高科技企业掌门人作为客座教授联合培养研究生。宁波市进出口商品检验检疫局、北仑商检局等单位作为该学位点的实践基地，同时为该学位点优秀硕士毕业生提供理想的就业渠道。

学位点负责人梁云霄教授，1988年本科毕业于吉林大学化学系物理化学专业，2004年获得南开大学化学系物理化学专业博士学位，浙江省“151人才工程”入选者。早期从事物质结构与性能关系的理论研究工作。目前主要从事多孔材料、光电等能量转换材料的设计、合成与制备、结构与性能关系和应用研究。承担或参与国家自然科学基金、省科技厅重大项目、公益项目、科技攻关、自然科学基金等项目20余项。在国内外重要学术期刊上发表研究论文50余篇，申请发明专利10余项。

本学位点的主要研究方向为：（1）高分子物理化学：高分子聚集态结构调控与表征、有机纳米材料多尺度加工、高分子复合材料界面设计与调控、高分子疲劳失效机理与寿命预测；（2）催化化学：金属有机催化聚合、酶催化、催化新材料、环境友好催化材料；（3）功能材料物理化学：无机-有机杂化/复合材料、先进能源材料的制备、表征及应用；有机配体设计、金属有机化合物的合成、结构解析及其在催化、荧光材料等中的应用。

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数据来源：教育部学位与研究生教育发展中心