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628理論化學考試大綱

一、考試目的：

《理論化學》是2014年化學專業碩士研究生入學統一考試的科目之一。《理論化學》考試要力求反映化學專業碩士學位的特點，科學、公平、準確、規范地測評考生的專業基礎素質和綜合能力，以利于選拔具有發展潛力的優秀人才入學，為國家科技發展和經濟騰飛培養綜合素質高、復合型的化學專業人才。

二、考試要求：

考生應掌握本科目的基本概念和基礎知識，具備對基本概念與基礎知識的理解與綜合運用能力。

三、考試形式和試卷結構：

《理論化學》試卷滿分150分。其中，物理化學(含結構化學)合計100分為必答，另外50分可選擇無機化學(50分)或分析化學(含化學分析及儀器分析)(50分)作答。答題方式為閉卷、筆試。答題時允許使用計算器。

四、考試內容：

物理化學(含結構化學)(100分)

該科目大綱共計十九章，其中第一至第十章考題占75分，第十一至第十九章(結構化學部分)考題占25分。

第一章 熱力學第一定律

1.熱力學概論

1.1 熱力學的目的、內容和方法

1.2 熱力學基本概念：體系與環境，體系的性質;熱力學平衡態和狀態函數

2.熱力學第一定律

2.1 熱和功

2.2 熱力學能

2.3 熱力學第一定律的表述與數學表達式

3.體積功與可逆過程

3.1 等溫過程的體積功

3.2 可逆過程與最大功

4.焓與熱容

4.1 焓的定義

4.2 焓變與等壓熱的關系

4.3 等壓熱容和等容熱容

5.熱力學第一定律對理想氣體的應用

5.1 理想氣體的熱力學能和焓

5.2 理想氣體的Cp與Cv之差

5.3 理想氣體的絕熱過程

6.熱力學第一定律對實際氣體的應用

6.1 節流膨脹與焦耳-湯姆遜效應

7.熱力學第一定律對相變過程的應用

8.化學熱力學

8.1 化學反應熱效應 等壓熱效應與等容熱效應;反應進度;

8.2 赫斯定律與常溫下反應熱效應的計算：赫斯定律;標準摩爾生成焓與標準摩爾燃燒焓

8.3 標準反應焓變與溫度的關系—基爾霍夫定律

第二章 熱力學第二定律

1.自發過程的共同特征

2.熱力學第二定律

3.卡諾定理

3.1 卡諾循環

3.2 卡諾定理

4.過程的熱溫商與熵函數

4.1 可逆過程的熱溫商與熵函數的概念

4.2 不可逆過程的熱溫商與體系的熵變

5.過程方向和限度的判據

5.1 克勞修斯不等式

5.2 熵增加原理

6.△S的計算

6.1 簡單狀態變化過程△S的計算

6.2 相變過程△S的計算

7.熱力學第二定律的本質與熵的統計意義

7.1 熱力學第二定律的本質

7.2 熵和熱力學概率—玻茲曼公式

8.熱力學第三定律與規定熵

8.1 熱力學第三定律

8.2 規定熵

8.3 化學反應過程熵變的計算

9.亥姆霍茲自由能與吉布斯自由能

9.1 亥姆霍茲自由能及△A判據

9.2 吉布斯自由能及△G判據

10.過程△G的計算與應用

10.1 理想氣體等溫過程△G的計算

10.2 純物質相變過程△G的計算

11.熱力學關系式

11.1 四個熱力學基本關系式

11.2 對應系數關系式與麥克斯韋關系式

第三章 化學勢

1.溶液組成的表示法

2.偏摩爾量與化學勢

2.1 偏摩爾量的定義和集合公式

2.2 化學勢的定義及其與溫度、壓力的關系

3.稀溶液中兩個經驗定律

3.1 拉烏爾定律

3.2 亨利定律

4.混合氣體中各組分的化學勢

4.1 理想氣體的化學勢

4.2 非理想氣體的化學勢

5.理想溶液的定義、通性及各組分的化學勢

5.1 理想溶液的定義及各組分的化學勢

5.2 理想溶液的通性

6.稀溶液中各組分的化學勢

7.稀溶液的依數性

7.1 蒸汽壓下降

7.2 凝固點下降和沸點上升

7.3 滲透壓

8.非理想溶液中各組分的化學勢與活度的概念

第四章 化學平衡

1.化學反應的等溫方程式與標準平衡常數

1.1 化學反應的等溫方程式

1.2 標準平衡常數

2.平衡常數的表達式

2.1 氣相反應的平衡常數的表達式

3.復相化學平衡

3.1 平衡常數的表達式

3.2 解離壓力

4.平衡常數的測定與平衡轉化率的計算

5.標準生成吉布斯自由能

5.1 標準生成吉布斯自由能

5.2 反應的標準吉布斯自由能改變的計算

6.溫度、壓力及惰性氣體對化學平衡的影響

6.1 溫度對平衡常數影響—標準平衡常數與溫度的關系

6.2 壓力對化學平衡的影響

6.3 惰性氣體對化學平衡的影響

7.同時平衡與反應的耦合

第五章 多相平衡

1.多相體系平衡的一般條件

2.克拉貝龍方程

3.相律

3.1 獨立組分數、自由度

3.2 相律

4.單組分體系的相圖—水的相圖

5.二組分體系的相圖及其應用

5.1 雙液系：理想和非理想完全互溶雙液系;杠桿規則與蒸餾原理;部分互溶和不互溶雙液系

5.2 簡單低共溶混合物體系

5.3 形成化合物體系：穩定化合物;不穩定化合物

5.4 完全互溶和部分互溶雙液系的相圖

6.三組分體系的相圖及其應用

6.1 等邊三角形坐標表示法

6.2 部分互溶的三液體體系

6.3 二鹽一水體系

第六章 統計熱力學初步(非必考內容)

第七章 電化學

(一)電解質溶液

1、離子的遷移

(1)電解質溶液的導電機理、法拉第定律

(2)離子的遷移和離子遷移數的概念

2、電解質溶液的電導

(1)電導、電導率和摩爾電導率

(2)電導測定的儀器及方法

(3)電導率和摩爾電導率隨濃度的變化規律

(4)離子獨立移動定律及離子摩爾電導率

3、電導測定的應用

(1)求算弱電解質的電離度及電離平衡常數

(2)求算微溶鹽的溶解度和溶度積

(3)電導滴定

4、強電解質的活度和活度系數

(1)溶液中離子的活度和活度系數、離子平均活度、離子平均活度系數、離子平均質量摩爾濃度

(2)離子強度

5、強電解質溶液理論(基本了解)

(1)離子氛模型及德拜-尤格爾公式

(2)不對稱離子氛模型及德拜-尤格爾-盎薩格電導公式

(二)可逆電池電動勢

6、可逆電池

(1)可逆電池必須具備的條件

(2)可逆電極的種類及電極反應

(3)電池電動勢的測定(方法原理、所用主要儀器)

(4)電池表示式(電池組成及結構的書寫慣例)

(5)電池表示式與電池反應的“互譯”

7、可逆電池熱力學

(1)可逆電池電動勢與濃度的關系

A. 能斯特(Nernst)公式及其中各參數的意義

B. 電池標準電動勢的測定和求算

(2)電池電動勢E及其溫度系數與電池反應熱力學量的關系

(3)離子的熱力學量

8、電極電勢

(1)電池電動勢產生的機理

A. 電極–溶液界面電勢差

B. 溶液–溶液界面電勢差、鹽橋(構成及作用)

C. 電池電動勢的產生

(2)電極電勢

A. 標準氫電極(構成及規定)

B. 任意電極電勢數值和符號的確定

C. 電極電勢的能斯特(Nernst)公式

D. 參比電極(種類及作用)

9、由電極電勢計算電池電動勢

(1)單液化學電池

(2)雙液化學電池

(3)單液濃差電池

(4)雙液濃差電池

(5)雙聯濃差電池

10、電極電勢及電池電動勢的應用

(1)判斷反應趨勢

(2)求化學反應的平衡常數

(3)求微溶鹽活度積

(4)求離子平均活度系數

(5)pH值的測定

(6)電勢滴定

(三)不可逆電極過程

11、電極的極化

(1)不可逆電極電勢

(2)電極極化的原因(濃差極化、活化極化)

(3)過電勢(概念、測量方法及儀器)

12、電解時的電極反應

(1)陰極反應

(2)陽極反應

13、金屬的腐蝕與防護

(1)金屬腐蝕現象及原理

(2)金屬腐蝕的防護措施

14、化學電源

(1)化學電源定義及種類

(2)常用化學電源(鋅錳干電池、鉛酸蓄電池等)

(3)高能電池(鋰離子電池、燃料電池等)

第八章 表面現象與分散系統

(一)表面現象

1、表面吉布斯函數、表面張力(物理意義)

2、純液體的表面現象

(1)附加壓力

(2)曲率對蒸氣壓的影響

(3)液體的潤濕與鋪展

(4)毛細管現象

3、氣體在固體表面上的吸附

(1)氣固吸附(定義、作用)

A. 氣固吸附的類型(物理吸附與化學吸附的比較)

B. 吸附平衡與吸附量

C. 吸附曲線的種類及特征

(2)朗格繆爾(Langmuir)單分子層吸附等溫式

A. 朗格繆爾氣固吸附理論(基本假設、吸附公式推導及應用)

(3)BET多分子層吸附等溫式

(4)其它吸附等溫式

4、溶液的表面吸附

(1)溶液表面的吸附現象

A. 正吸附、負吸附

B. 表面活性劑(定義、結構特征)

(2)吉布斯吸附公式

(3)表面活性劑的吸附層結構

(4)表面膜

5、表面活性劑及其作用

(1)表面活性劑的分類

(2)膠束和臨界膠束濃度

(3)表面活性劑的作用(作用類型、原理及與表面活性劑結構特征的關系)

(二)分散系統

6、分散系統的分類

7、溶膠的光學及力學性質

(1)光學性質–丁達爾效應(現象、應用)

(2)力學性質–布朗運動(擴散、沉降與沉降平衡)

8、溶膠的電性質

(1)電動現象(電泳、電滲)

(2)溶膠粒子帶電的原因

(3)溶膠粒子的雙電層

(4)溶膠粒子的結構(書寫或示意圖表達)

9、溶膠的聚沉和絮凝

(1)外加電解質對溶膠聚沉的影響

(2)溶膠的相互聚沉

(3)大分子化合物對溶膠穩定性的影響

10、溶膠的制備與凈化方法

11、高分子溶液(簡單了解)

第九章 化學動力學基本原理

1、化學動力學概論

(1)化學動力學的任務及目的

(2)化學動力學發展簡史

(3)反應機理的概念(總反應、基元反應、簡單反應、復合反應、反應分子數的概念以及它們之間的關系)

2、反應速率和速率方程

(1)反應速率的表示方法

(2)反應速率的實驗測定(化學法和物理法的原理及優缺點)

(3)反應速率的經驗表達式

(4)反應級數的概念

(5)質量作用定律及其適用范圍(反應級數與反應分子數的關系)

(6)速率常數(其單位與反應級數的關系)

3、簡單級數反應的動力學規律

(1)簡單級數反應的定義，簡單反應與簡單級數反應之間的關系

(2)一級反應、二級反應、三級反應、零級反應(對應的速率公式及其特點、半衰期公式及特征)

4、反應級數的測定

(1)積分法

(2)微分法

(3)過量濃度法(孤立法)

5、溫度對反應速率的影響

(1)阿侖尼烏斯(Arrhenius)經驗公式

(2)活化能的概念及其實驗測定

A. 活化分子與活化能

B. 活化能的求算方法

(3)阿侖尼烏斯公式的一些應用

6、簡單碰撞理論

(1)簡單碰撞理論的基本假設

(2)碰撞數、有效碰撞分數的物理意義

(3)簡單碰撞理論的成功與失敗

7、過渡態理論

(1)勢能面的概念及物理意義

(2)反應途徑、過渡態理論中的活化能

(3)過渡態理論的成功與失敗

8、單分子反應理論(簡單了解)

第十章 復合反應動力學

1、 典型復合反應動力學(速率公式及動力學特征)

(1)對峙反應(可逆反應)

(2)平行反應(競爭反應)

(3)連串反應(連續反應)

2、復合反應近似處理方法

(1)穩態近似法(中間產物非常活潑且濃度極低)

(2)平衡態近似法

3、鏈反應

(1)鏈反應的三個步驟

(2)直鏈反應

(3)支鏈反應

4、反應機理的探索和確定(穩態近似法和平衡態近似法的應用)

5、催化反應

(1)催化反應的基本原理(催化劑的作用)

(2)不同類型的催化反應(均向催化反應、復相催化反應、酶催化反應)

6、光化學概要

(1)光化學定律、量子效率和能量轉換效率、光化學反應

(2)光化學與熱反應的比較

7、快速反應及其研究技術(簡單了解)

第十一章 量子力學基礎

1、 微觀粒子的運動特征

(1)黑體輻射和能量量子化

(2)光電效應和光的波粒二象性

(3)原子結構模型及氫原子光譜

(4)實物微粒的二象性

(5)不確定關系

2、量子力學基本假設

(1)狀態的描述

(2)力學量的描述

(3)狀態方程

(4)測量問題

(5)態疊加原理

3. Schrodinger方程和一維勢箱中的粒子

4. 三維勢箱中的粒子

第十二章 原子結構

1、單電子原子的 Schrodinger方程

2、單電子原子的 Schrodinger方程的解

(1) 坐標變換

(2) 分離變量

(3) Φ方程、R方程和Θ方程

(4) 單電子原子波函數

(5) 量子數的物理意義

(6) 波函數和電子云的圖形

3、電子自旋和Pauli原理

4、多電子原子Schrodinger方程及其解

5、屏蔽效應和原子軌道能級

第十三章 原子光譜

1、氫原子光譜的精細結構

(1)相對論效應

(2)電子自旋效應

(3)選擇定則

(4)塞曼效應

2、多電子原子的角動量和光譜項符號

3、由電子組態求光譜項

(1)不等價電子的光譜項

(2)等價電子的光譜項

4、多電子原子光譜

第十四章 分子的對稱性

1、對稱操作和對稱元素

2、對稱類型—點群

3、分子的對稱性及極性

4、分子的對稱性及旋光性

第十五章 分子軌道理論

1、氫分子離子H2+的結構

(1)氫分子離子H2+的Schrodinger方程

(2)氫分子離子H2+的Schrodinger方程的解

(3)關于積分Sab, Haa和Hab

(4)結果的討論

2、分子軌道理論大意

3、原子軌道的線性組合和成鍵三原則

4、雙原子分子

(1)同核雙原子分子

(2)異核雙原子分子

5、雙原子分子的光譜項

6、簡單分子軌道(HMO)方法和共軛分子結構

7、電荷密度、鍵級、自由價、分子圖和化學活性

8、分子軌道對稱性守恒原理

第十六章 價鍵理論

1、海特勒-倫敦法解H2分子

2、價鍵理論大意

3、價鍵理論對一些簡單分子的應用

4、雜化軌道理論

(1)s-p雜化

(2)s-p-d等性雜化軌道的簡單討論

5、定域分子軌道和離域分子軌道-甲烷

第十七章 分子光譜

1、分子光譜的產生

2、躍遷矩

3、雙原子分子的轉動光譜

4、雙原子分子的振動光譜

5、線性AB2(D∝h)型三原子的簡正振動

6、紅外光譜

7、拉曼光譜

8、核磁共振

9、光電子能譜

第十八章 晶體結構(了解)

第十九章 X射線結構分析(了解)

無機化學(50分)

(一) 基本原理

1. 物質狀態：氣體、液體、固體(晶體和無定形固體)的基本性質及其變化規律;溶液的組成、濃度、性質;非電解質稀溶液的依數性。

2. 化學熱力學基礎：熱力學第一定律;反應熱的求算;熱力學能、焓、熵、自由能、標準狀態、狀態函數、參考單質的概念和意義;化學反應方向的判據，吉布斯方程的應用。

3. 化學反應速率和化學平衡：反應速率的表示，基元反應、反應級數、反應歷程、活化能等概念的含義;了解有效碰撞理論和過渡態理論。標準平衡常數的計算和應用，自由能和平衡常數的關系，從熱力學解釋化學平衡的移動。

4. 電解質溶液：強電解質溶液理論，離子強度、活度、活度系數的概念和相互關系。

5. 酸堿電離平衡：酸堿理論的發展;弱酸弱堿的電離平衡的有關計算;緩沖溶液;鹽類水解;酸堿質子平衡。

6. 沉淀溶解平衡：溶度及規則;沉淀生成和沉淀溶解的有關運算及其應用;影響沉淀溶解平衡移動的影響因素。

7. 氧化還原平衡：氧化還原反應方程式的配平;電極電勢的概念及測定;常見電極類型和原電池的表示;電極電勢與自由能的關系;電動勢與平衡常數的關系;影響電極電勢和電動勢的因素;能斯特方程的應用;常見電池的類型和反應原理;元素電勢圖及其應用。

8. 原子結構：波爾氫原子模型;原子的量子力學模型;原子軌道和波函數，電子云和幾率密度，原子軌道和電子云的徑向分布與角度分布，鉆穿效應和屏蔽響應;原子核外電子的排布規則，原子的電子層結構，元素在周期表中的位置，周期、族區域的不同;元素基本性質的變化規律。

9. 化學鍵和分子結構：離子鍵理論，影響離子鍵強度的因素，晶格能的計算;價鍵理論，共價鍵的本質和特點，共價鍵形成規則，鍵參數;雜化軌道理論的基本論點和應用;價層電子對互斥理論的應用;分子軌道理論的基本論點和應用;晶體的基本類型，晶體的晶格(點陣)結構，晶胞的計算;分子間作用力和氫鍵;離子的極化作用和變形性及其對物質性質的影響。

10. 配合解離平衡：配合物的基本概念;配合物的價鍵理論和晶體場理論的基本論點及其應用;配合物的價鍵理論和晶體場理論對配合物性質和結構的解釋;影響配合物穩定性的因素;配合解離平衡及其相關計算。

(二) 常見元素基本知識

主族元素包括第一主族到第七主族除了放射性元素之外的所有元素，稀有氣體主要考察氙的化合物;副族元素主要包括Ti，V，Cr，Mo，W，Mn，Fe，Co，Ni，Pt，Cu，Ag，Au，Zn，Cd，Hg。

考察這些元素的單質及其常見化合物的制備原理、成鍵結構和性質變化規律。涉及到這些元素在自然界中的存在形式，常見水合離子的顏色，常見的化學反應方程式。

分析化學(50分)

化學分析部分(30分)

(一)定量分析概論

1. 分析方法的分類

2. 分析結果表示

3. 基準物質和標準溶液

4. 定量分析計算

(二)誤差與數據處理

1. 分析化學中誤差與偏差及表達方式

2. 有效數字及運算規則

3. 分析化學中的數據處理

3.1隨機誤差正態臺分布

3.2總體平均值估計

3.3 t分布、置信度、平均值的置信區間

3.4 顯著性檢驗(t檢驗法;F檢驗法)

3.5 可疑值取舍

3.6 回歸分析法

(三)酸堿滴定法

1. 酸堿反應與平衡

2. 酸堿組分的平衡濃度和分布系數

3. 酸堿組分H離子濃度計算

3.1 強酸(堿)體系

3.2 一元和多元弱酸(堿)體系

3.3 混合體系和緩沖體系

4. 緩沖溶液及應用

5. 酸堿指示劑

6. 滴定原理

6.1滴定曲線

6.2滴定突越及影響因素

6.3準確滴和分別滴定的判別

7. 終點誤差

8. 酸堿滴定應用

9. 非水滴定

(四)絡合滴定法

1. 分析化學中絡合物

2. 絡合物平衡常數

3. 副反應、副反應系數和條件穩定常數

4. 絡合滴定原理

4.1 滴定曲線

4.2 滴定突越和影響因素

4.3 金屬指示劑

5. 準確滴定和分別滴定

6. 絡合滴定中酸度控制

7. 選擇性滴定

8. 滴定方式及應用

(五)氧化還原滴定法

1. 氧化還原平衡

1.1 Nernst方程

1.2電極電勢和條件電極電勢

1.3氧化還原平衡常數

1.4 氧化還原滴定計量點時反應進行程度

1.5 誘導反應和催化反應

2. 氧化還原滴定原理

2.1 滴定指示劑

2.2 滴定曲線和滴定突越

2.3 滴定過程中電勢計算(計量點前、計量點和計量點后)

3. 氧化還原滴定的預處理

4. 三種氧化還原方及應用

4.1 高錳酸鉀法

4.2 重鉻酸鉀法

4.3 碘量法

5. 氧化還原滴定的計算

(六)沉淀滴定法

1. 滴定曲線

2. 銀量法及應用

2.1 莫爾法

2.2 佛爾哈德法

2.3 發楊司法

(七)沉淀重量法

1. 重量法概述

2. 沉淀溶解度及影響因素

2.1溶解度、溶度積和條件溶度積

2.2影響溶解度的因素及溶解度求算

3. 沉淀類型和沉淀形成

4. 影響沉淀純度的因素

4.1 共沉淀

4.2 后沉淀

4.3 減少沉淀玷污的方法

5. 沉淀條件選擇

5.1 晶形沉淀

5.2 無定型沉淀

6. 均勻沉淀法

(八)吸光光度法

1. 物質對光的選擇性吸收

2. 吸收光譜

3. 光吸收的基本定律

4. 顯色反應及影響因素

5. 光度分析及誤差

6. 其他吸光光度法

7. 吸光光度法應用

儀器分析部分(20分)

(一) 電化學分析法

1. 電化學分析基本原理

1.1 原電池和電解池的構成

1.2. 能斯特方程表示電極電位與電極表面溶液活度間的關系

1.3. 電極類型及能斯特表達式

1.4. 電極-溶液界面傳質過程和Contrel方程

1.5. 法拉第定律

2. 電位分析法

2.1 電位分析法原理

2.2 常用離子選擇電極的特性及其電位的能斯特表達式

2.3 定量分析方法(標準曲線法和標準加入法)及其適用條件

2.4. 離子計

3. 電重量分析和庫侖分析法

3.1 電解原理

3.2 電解方程表達式及其含義

3.3 控制電位電解的特點及有關表達式

3.4 控制電流電解的特點及有關表達式

3.5 庫侖滴定法的原理和應用

4. 伏安法和極譜分析法

4.1 直流極譜法的基本原理、特點和局限性

4.2 尤科維奇方程和極譜波方程

4.3 單掃描極譜法、脈沖極譜法和溶出伏安法的基本原理(施加電壓方式及提高信噪比方法)

4.4 循環伏安法的基本原理

(二) 色譜分析法

1. 色譜基本理論

1.1 色譜法及其特點

1.2 色譜流出曲線

1.3 色譜分析基本原理

1.4 分配過程

1.5 保留值

1.6 塔板理論和速率理論

1.7 分離度和基本分離方程

2. 氣相色譜法

2.1 氣相色譜法的特點和適用范圍

2.2 氣相色譜儀的組成

2.3 常用檢測器的基本原理、特點和適用范圍

2.4 氣相色譜填充柱和開管柱的比較

2.5 定性分析和定量分析

3. 高效液相色譜法

3.1 高效液相法的特點和適用范圍

3.2 高效液相色譜儀的組成

3.3 常用檢測器的基本原理、特點和適用范圍

3.4 高效液相色譜的分離模式及其適用范圍和選擇原則

(三) 光學分析法

1. 原子發射光譜法

1.1 原子發射光譜法的基本原理

1.2 光譜項的含義和電子躍遷的選擇定則

1.3 發射光譜法中常用光源和特點

1.4 光電直讀光譜儀和攝譜儀

1.5 發生光譜法的定性和定量分析

2. 原子吸收光譜法

2.1 原子吸收光譜法的基本原理

2.2 原子譜線輪廓和譜線變寬影響因素

2.3 火焰和石墨爐原子化的原理和優缺點

2.4 原子吸收分光光度儀的組成

2.5 原子吸收光譜法的定量分析

3. 紫外可見吸收光譜法

3.1 紫外-可見吸收光譜的產生

3.2 比爾定律的適用條件及其偏離因素

3.3 單波長與雙波長紫外-可見分光光度計的基本原理與組成

3.4 單組份與多組分定量分析

3.5 分光光度法的靈敏度

3.6 分光光度法的誤差

4. 分子熒光光譜法

4.1 分子熒光光譜法的基本原理

4.2 分子熒光激發光譜和發射光譜

4.3 影響熒光強度的因素

4.4 分子熒光光譜儀的構成和作用

4.5 熒光定量分析

5. 紅外吸收光譜法

5.1 紅外吸收光譜的基本原理和產生的條件

5.2 基團頻率和特征吸收峰

5.3 影響基因頻率位移的因素

5.4 紅外光譜儀的構成和作用

5.5 試樣的制備

5.6 紅外吸收光譜法的應用