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第一章电化学
本章讨论热力学在电化学中的应用,主要分为三部分:电解质溶液、原电池热力学和电极的极化。
电解质溶液是原电池和电解池的重要组成部分,其依靠正、负离子的定向运动而导电。利用迁移数表征正、负离子导电能力大小,利用电导、电导率和摩尔电导率表征电解质的导电能力。通过电导的测定,可以计算弱电解质的解离度、解离平衡常数以及难溶盐的溶度积等有用的热力学数据。电解质浓度较高时,引入平均离子活度和平均离子活度因子来进行热力学计算。
将化学平衡等温方程用于可逆电池得到能斯特方程,可用于计算不同浓度、不同温度下原电池电动势,也可利用电化学实验数据,借助该方程计算热力学函数、活度因子及化学反应平衡常数等重要的热力学数据。
有电流通过时,电极电势会偏离平衡电极电势,即发生极化。掌握极化的分类、产生原因及带来的影响等。 -
●1.1电池、电解质溶液及法拉第定律
了解电化学的研究内容,了解电池的构成和电解质溶液的导电机理,会用法拉第定律进行有关计算。
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●1.2离子的电迁移与迁移数
了解迁移数的定义,会用希托付方法计算离子的迁移数。
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●1.3电导、电导率和摩尔电导率
掌握电导、电导率和摩尔电导率的定义及意义,掌握电导的测定方法及应用。理解无限稀释溶液中的离子独立运动定律,会用离子的摩尔电导率计算电解质的摩尔电导率。
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●1.4电解质溶液的活度、活度因子及德拜-休克尔极限公式
理解平均离子活度和平均离子活度因子的定义,掌握两者之间的关系,会进行有关计算;掌握离子强度的计算;掌握利用德拜-休克尔极限公式,计算稀释溶液中离子活度因子的方法。
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●1.5可逆电池及其电动势测定
理解可逆电池需满足的条件,会正确书写电池的图式,能熟练地根据电池的图式书写电极反应和电池反应,反之亦然;掌握电池电动势的测定方法。
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●1.6原电池热力学
掌握利用可逆电池电动势及其温度系数,计算电池反应的摩尔吉布斯函数变、摩尔熵变、摩尔焓变和可逆反应热的方法,能熟练进行有关计算;掌握能斯特方程。
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●1.7电极电势和液体接界电势
理解电极电势的定义,会由电极电势计算电池电动势,了解液体接界电势的产生原因。
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●1.8电极的种类
掌握第一、第二、第三类电极的构成及相应电极反应写法,特别注意第二类电极与第一类电极的区别与联系。
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●1.9原电池设计
掌握将典型化学反应设计成原电池的方法。
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●1.10分解电压
了解分解电压和析出电势的概念。
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●1.11极化作用
理解电极极化的分类、产生原因和带来的后果,以及对原电池和电解池的影响。
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●1.12电解时的电极反应
了解电极上有多个反应可以同时发生时,电极反应的顺序。
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第二章界面现象
本章主要介绍了界面的特殊物理化学性质.由于界面上的分子受力不对称,产生了界面张力,进而引起了一系列界面现象。重点应理解表面张力和表面吉布斯函数的概念,并能够应用拉普拉斯方程、开尔文方程、朗缪尔吸附等温式、吉布斯吸附等温式,以及杨氏方程和润湿公式等进行相关计算。
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●2.1界面张力
本节主要介绍了界面张力,重点掌握界面张力的三种定义形式以及界面张力的影响因素。
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●2.2弯曲液面的附加压力及其后果
本节主要介绍了弯曲液面的附加压力及其后果,能够应用拉普拉斯方程、毛细管上升高度公式、开尔文方程进行相关计算,理解亚稳态产生的原因及消除的方法。
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●2.3固体表面
本节主要介绍了固体表面吸附的形式及吸附理论,重点掌握物理吸附和化学的区别、朗缪尔吸附理论及吸附热力学,能够应用朗缪尔吸附等温式进行相关计算。
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●2.4固-液界面
本节主要介绍了固-液界面的润湿及吸附现象。重点掌握接触角的概念及三种润湿现象,能够应用杨氏方程及润湿公式等进行相关计算。
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●2.5溶液表面
本节主要介绍了溶液表面的吸附现象及吸附理论,重点掌握溶液表面的吸附现象、表面活性剂的结构和性质特点,能够应用吉布斯吸附等温式进行相关计算。
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第三章胶体化学
胶体化学是物理化学的一个重要分支。它所研究的领域是化学、物理学、材料科学、生物化学等诸多学科的交叉与重叠,它已成为这些学科的重要基础理论。胶体化学的理论和技术现已广泛应用于化工、石油开采、催化、涂料、造纸、农药、纺织、食品、化妆品、染料、医药和环境保护等工业部门和技术领域。本章重点介绍了胶体系统在光学、动力学和电学方面的性质;介绍了溶胶的稳定与聚沉;还介绍了一些粗分散系统如乳状液的基础知识。
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●3.1溶胶的光学性质
本节重点介绍溶胶的光学性质。掌握胶体分散系统的基本性质;掌握丁铎尔效应及其实质;理解瑞利公式中各参数对散射光强度的影响;了解超显微镜在观察溶胶粒子中的应用。
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●3.2溶胶的动力学性质
本节重点介绍溶胶的动力学学性质。掌握布朗运动及其实质;了解爱因斯坦-布朗平均位移公式;掌握扩散的概念;理解菲克扩散第一定律;了解如何计算稀溶胶中球形粒子的质量;掌握沉降与沉降平衡;理解贝林公式。
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●3.3溶胶的电学性质
本节重点介绍溶胶的电学性质。掌握四种电动现象(电泳、电渗、流动电势和沉降电势);理解扩散双电层理论;掌握双电层模型中的重要概念,如电势等;掌握胶团结构及结构式。
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●3.4溶胶的稳定与聚沉
本节重点介绍溶胶的稳定与聚沉。理解DLVO理论;掌握溶胶稳定的主要原因;理解电解质对溶胶的聚沉作用;掌握聚沉值,聚沉能力的概念;掌握电解质对溶胶的聚沉规律(舒尔策哈迪价数规则和感胶离子序);了解高分子化合物的聚沉作用。
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●3.5乳状液
本节重点介绍乳状液的基础知识。掌握乳状液的分类及鉴别;掌握乳状液的稳定原因;了解去乳化的方法。
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第四章化学动力学
本章主要讨论反应速率方程、反应速率与反应机理的关系;简要介绍反应速率理论及溶液中反应、光反应、催化作用等。重点掌握反应速率方程的微分、积分形式、温度对于反应速率的影响,能够进行相关的计算;能够根据反应机理推导反应速率方程;理解反应速率理论;了解溶液中反应、光反应、催化反应等反应特点。
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●4.1化学反应的反应速率及速率方程
本节主要介绍了化学反应的反应速率及速率方程,重点掌握基元反应和非基元反应的特点,能够对总反应的速率方程、反应物的消耗速率及产物的生成速率进行灵活表达及转换。
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●4.2速率方程的积分形式
本节主要介绍了速率方程的积分形式,重点掌握零级、一级、二级以及n级反应在速率常数单位、浓度与时间的函数关系、半衰期与起始物浓度之间的关系这三方面的特点,能够进行相关的计算。
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●4.3速率方程的确定
本节主要介绍了实验上确定速率方程的方法,能够应用尝试法、半衰期法、初始速率法及隔离法进行速率方程的确定。
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●4.4温度对反应速率的影响,活化能
本节主要介绍了温度对于反应速率的影响以及活化能的概念,重点掌握活化能的概念及其与反应热的关系,能够应用阿仑尼乌斯方程的各种形式进行相关的计算。
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●4.5典型复合反应
本节主要介绍了平行、对行及连串三种典型的复合反应,重点掌握这三种典型复合反应的特点,能够进行相关的计算。
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●4.6复合反应速率的近似处理
本节主要介绍复合反应速率方程的近似处理方法。掌握由反应机理建立速率方程的近似方法(选取控制步骤法,稳态近似法和平衡态近似法)。
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●4.7链反应
本节主要介绍链反应的特征和机理。了解链反应的特征;掌握由机理推导单链反应的速率方程;了解支链反应与爆炸界限的关系。
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●4.8气体反应的碰撞理论
本节主要介绍气体反应的碰撞理论。了解碰撞理论的基本思想;了解碰撞理论与阿伦尼乌斯方程的比较。
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●4.9势能面与过渡状态理论
本节主要介绍过渡状态理论。理解过渡态理论的基本思想及有关概念;了解艾林方程与阿伦尼乌斯方程及碰撞理论的比较。
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●4.10溶液中反应
本节主要介绍溶液中反应。了解溶液中反应的特点(笼蔽效应)。
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●4.11光化学
本节主要介绍光化学反应。了解光化学反应的特点及过程;掌握光化学定律及相关计算(如量子效率等);了解光化学反应的机理与速率方程的建立。
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●4.12催化反应
本节主要介绍催化反应的基本知识。掌握催化剂的概念和基本特征;了解多相催化的步骤。