自考14378物理化学（生物工程）考试大纲（2025年版）
湖南 省高 等教 育自 学考 试课 程考 试大 纲物理化学（生物工程） （课程代码：14378） 湖南省教育考试院组编 2025 年 6 月高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：物理化学（生物工程） 课程代码：14378
第一部分
课程性质与目标
一、课程性质与特点
物理化学是高等教育自学考试生物工程专业的必考课程。本课程是以物理的原理和实验技术为基础，研究化学体系的性质和行为，探索、归纳和研究化学的基本规律和理论的一门学科。物理化学是化学科学的理论基础，是生物工程专业的一门必修的专业基础课，培养考生用物理化学的观点和方法来看待和解决学科的问题， 并进一步指导实践。
二、课程目标与基本
要求通过本课程的学习，要求考生能够识记和理解热力学、电化学、表面化学、胶体化学中的基本概念、定律和公式，基本掌握物理化学的计算方法、数据处理方法， 分析、解决具体问题，为后续课程的学习打下坚实的理论基础，树立理论联系实际的科学作风。
三、与本专业其他课程的关系物理化学的理论很多都是从生产实践中概括出来的，随着科学技术的发展和生物工程专业的研究深入，学科之间的相互渗透与相互联系越来越多，生物工程与物理化学的结合也越来越紧密，从发展的趋势来看，掌握好物理化学的原理和方法， 对生物工程工作者来说是非常必要的。
物理化学的先修课程为：无机化学、高等数学等课程，物理化学中出现的概念和理论，也将在后续专业课程中进一步深入理解。
第二部分考核内容与考核目标绪论
（不作考核要求）
第一章 热力学第一定律及其
应用通过本章的学习，掌握热力学能、热、功、焓、热容等基本概念，掌握热力学第一定律即能量守恒定律的文字表述和数学表达式；掌握功与过程、热与过程的关系，了解体系与环境的关系，体系的分类，可逆过程和不可逆过程的概念，状态函数的特征与性质，温度对热容的影响，熟练应用热力学第一定律计算理想气体等温、 等压、等容、绝热等过程中ΔU、ΔH、Q 和 W，应用标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓来计算化学反应标准摩尔反应焓，应用赫斯定律计算化学反应焓变，应用基尔霍夫定律计算不同温度化学反应标准摩尔反应焓。本章难点：功与过程、热与过程的关系，要求考生熟练掌握并运用在不同过程中计算功和热的方法。
（一）热力学第一定律研究对象和基本概念（重点）识记：1.热力学的一些基本概念：体系和环境、状态和状态函数、过程与途径等基本概念
2.体系的分类
3.热力学常见的 7 种过程的特点理解：状态函数的性质和分类（二）热力学第一定律（重点）识记：热、功、热力学能的概念理解：热力学第一定律文字表述和数学表达式应用：运用热力学第一定律计算在变化过程中的能量的改变（三）热与过程（重点）
理解：等容热、等压热、相变焓与体系过程的关系应用：焦耳实验结论的应用：理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数（四）热容（次重点）识记：热容的概念和分类理解：等压热容与等容热容的函数关系应用：应用热容计算理想气体在不同过程中的热效应（五）功与过程（重点）
理解：1.功在不同过程中的计算
2.可逆过程的特点
应用：1.可逆过程中功的计算
2.绝热可逆过程中功的计算（六）热化学（重点）识记：1.反应进度、标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓、离子生成焓、溶解热的概念
2.赫斯定律
3.反应热与温度的关系——基尔霍夫定律理解：1.化学反应的热效应——等压热与等容热的关系
2.热化学反应方程式的表示方法应用：1.标准摩尔生成焓计算标准摩尔反应焓
2.标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓
3.赫斯定律计算未知或难以测定的化学反应热效应
4.基尔霍夫定律计算不同温度化学反应标准摩尔反应焓通过本章学习，掌握物理和化学过程自发变化的原因，掌握热力学第二定律的克劳修斯说法、开尔文说法，熵的概念，孤立体系熵变表达式，吉布斯自由能、 亥姆霍斯自由能的定义式；掌握热力学第三定律，规定熵、标准熵，理解标准摩尔反应熵定义，了解熵的本质、热力学基本方程，熟练计算理想气体等温、等压、 等容过程的ΔS、ΔH、ΔU、ΔF 和ΔG。熟练应用孤立体系熵变判断过程变化方向， 熟练应用在等温、等压且非体积功为零条件下，ΔG 判断体系变化方向和限度的判据。本章难点：熵、亥姆赫兹自由能、吉布斯自由能变化的计算，并以此判断过程的方向和限度。
（一）自然界宏观过程的共同特征——不可逆性（一般）
理解：在指定条件下，不需借助外力（如光、电等）便能自动进行的过程，其逆过程不能自动进行（二）热力学第二定律（重点）识记：1.热机、热机效率、热温商、熵等概念
2.卡诺定理
理解：1.热力学第二定律的经典说法：克劳修斯说法和开尔文说法
2.克劳修斯不等式的表达式和意义
3.熵增加原理的适用条件和表达式（三）熵变的计算与应用（次重点）识记：摩尔相变热的概念应用：在等温过程、变温过程、相变过程中体系熵变的计算（四）熵的本质（次重点）
理解：熵是体系微观状态数（混乱度）的一种标志应用：从混乱度初步判断过程是熵增加或是熵减少的过程（五）热力学第三定律（重点）识记：1.规定熵、标准熵定义
2.热力学第三定律
应用：利用标准摩尔熵计算化学反应的熵变（六）亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能（重点）识记：亥姆霍兹自由能、吉布斯自由能概念理解：亥姆霍兹自由能、吉布斯自由能作为热力学判据的适用条件（七）吉布斯自由能变化的计算（重点）
应用：在等温过程、相变过程、化学反应中体系吉布斯自由能变化的计算通过本章的学习，掌握化学势、偏摩尔量、活度、平衡常数、相等基本概念， 掌握拉乌尔定律和亨利定律，掌握多组分体系化学势的表示方法，掌握溶液反应中标准平衡常数与体系标准摩尔反应吉布斯自由能的关系；掌握温度、压力是影响平衡常数的因素，掌握单组分体系和二组分体系相图的分析。熟练应用化学势和一些热力学基本原理来解决多组分多相体系（溶液、相平衡和化学平衡）的相关问题，熟练应用标准摩尔反应吉布斯能计算化学反应的标准平衡常数，应用范特霍夫等压方程式计算不同温度下标准平衡常数，熟练应用稀溶液的依数性判断溶液性质的变化规律。本章难点：化学反应平衡常数的计算，并运用化学反应等温式判断化学反应方向。
（一）化学势（重点）识记：化学势、偏摩尔量的概念理解：偏摩尔量的集合公式应用：化学势在相平衡和化学平衡中的应用（二）多组分体系的化学势（重点）识记：1.逸度、逸度系数、活度、活度因子的定义
2.拉乌尔定律和亨利定律理解：1.气体混合物各组分的化学势的表达式
2.液态混合物和溶液的化学势表达式
3.稀溶液的依数性和溶液的分配定律应用：运用稀溶液的依数性解释和计算生活和生产中实际问题（三）化学平衡（重点）识记：气相反应平衡常数的表示法、液相反应平衡常数表示法、复相反应平衡常数表示法、标准摩尔生成吉布斯自由能的定义理解：1.化学反应的方向和限度的判据
2.平衡常数的性质
3.影响化学反应平衡的因素应用：1.化学反应等温式的应用
2.运用平衡常数和标准摩尔生成吉布斯自由能计算化学反应的标准摩尔吉布斯自由能（四）相平衡（次重点）识记：1.相、物种数、组分数、自由度、自由度数定义
2.相律公式
理解：1.单组分体系两相平衡时温度与压力的关系
2.单组分体系相图及二组分体系相平衡的分析应用：1.运用克拉佩龙方程、克拉佩龙-克劳修斯方程计算不同温度下的平衡蒸气压
2.水的相图的分析
第四章化学动力学基础掌握化学反应速率概念，基元反应、复杂反应、活化能等概念，掌握温度对反应速率的影响、掌握简单级数反应的表达式、特点和反应级数的确定方法、了解对峙反应、平行反应、连续反应的特点，光化学反应第
一、第二定律
；熟练应用阿伦尼乌斯方程计算不同温度的反应速率常数，熟练应用简单级数速率方程计算。本章难点：简单级数反应的特点，并根据特点确定反应级数。
（一）化学反应速率和相关概念（重点）识记：1.基元反应、总包反应、速率常数、反应分子数、反应级数、反应机理、速率方程等基本概念
2.质量作用定律
理解：化学反应速率的表示方法应用：化学反应速率的测定方法（二）简单级数反应（重点）识记：半衰期概念理解：简单级数：一级、二级和零级反应的特征和速率方程表达式（三）反应级数的确定（次重点）
应用：应用积分法、微分法、半衰期法、孤立法确定反应级数（四）温度对反应速率的影响（重点）识记：1.活化能的概念
2.范托夫近似规则
理解：阿伦尼乌斯方程的多种表达形式应用：解释温度对反应速率影响的原因（五）典型的复杂反应（次重点）识记：决速步的概念理解：1.对峙反应、平行反应、连续反应的特点
2.链反应的过程和特点
3.平衡态近似的意义（六）基元反应的速率理论简介（一般）
理解：碰撞理论和过渡态理论要点（七）特殊反应动力学简介（次重点）识记：1.催化剂的概念
2.量子效率、光敏反应的概念理解：1.溶液中的反应中溶剂对反应速率的影响
2.催化反应的特点
3.光化学基本定律
应用：空气中的光化学电化学是研究电能和化学能之间相互转化及其规律的科学，通过本章的学习， 掌握离子迁移数、电导率、电导率、摩尔电导率、双电层、扩散层、紧密层、液体接界电势、接触电势等概念，掌握法拉第定律、离子独立运动定律、德拜-休克尔极限公式等，掌握电解质溶液的导电机理，电解质溶液的电导率及摩尔电导率与浓度的关系，掌握满足可逆电池的条件，电极种类，标准氢电极和标准氢电极电势，原电池的表示方法，熟练应用能斯特方程计算电池反应电动势，电池反应和平衡常数， 熟练掌握电池反应热力学性质的计算，了解强电解质的活度和活度系数离子平均活度系数测定方法，熟练应用电化学方法求算难溶盐溶度积、弱电解质的解离平衡常数，了解双电层的构成，液接电势的消除方法，了解电极的极化，电极反应超电势的计算。本章的难点：运用测定可逆电池电动势求算电池的热力学性质。
（一）电解质溶液的导电现象（次重点）识记：法拉第定律理解：电解质溶液的导电机理（二）电解质溶液的电导及应用（重点）识记：1.离子迁移数、电导、电导率、摩尔电导率的定义
2.离子独立运动定律理解：电导率、摩尔电导率与浓度的关系应用：1.电导测定原理
2.利用测定电导求算弱电解质的电离度和电离平衡常数，难溶盐的溶解度、滴定分析、水的纯度（三）电解质溶液活度（次重点）识记：1.电解质活度、正、负离子活度，离子平均活度和离子平均活度系数的定义
2.离子强度的定义
理解：影响电解质溶液离子平均活度系数的因素（四）强电解质溶液理论（一般）识记：德拜-休克尔极限公式理解：离子氛模型（五）可逆电池概论（重点）识记：双电层、扩散层、紧密层、液体接界电势、接触电势概念理解：1.电池电动势产生的机理
2.可逆电池须满足的条件
3.可逆电极的种类
4.电池的书写方法及与电池反应的对应关系应用：1.根据电极的种类和电池反应，设计合理的电池
2.电池电动势的测定方法和基本原理（六）可逆电池热力学（重点）识记：电池电动势与参加反应各组分活度的关系－能斯特方程理解：1.标准电动势与电池反应的平衡常数的关系
2.电动势 E 及其温度系数与电池反应其他有关热力学的关系应用：1.运用电池能斯特方程计算电池电动势
2.运用可逆电池的电动势计算电化学过程中热力学函数（七）电极电势和电动势的计算（次重点）识记：1.标准电极、标准氢电极、电极电势的概念
2.电极电势的能斯特方程应用：1.运用电极能斯特方程计算电池电动势
2.各种类型电池及电动势的计算（八）电动势测定的应用（重点）
应用：1.求电解质的离子平均活度系数
2.求难溶盐的溶度积
3.判断反应方向
（九）极化作用和超电势（次重点）识记：分解电压、析出电势、极化、超电势的概念理解：电极的极化作用及极化产生的原因和极化曲线掌握表面张力，表面吉布斯自由能、吸附、临界胶束浓度、亲水亲油平衡值的概念，掌握表面张力、表面吉布斯自由能产生的原因及影响因素，掌握弯曲液面的附加压力方向与曲率的关系，熟练应用拉普拉斯方程，开尔文公式计算和解释一些自然现象，掌握单分子层吸附理论，掌握气－液界面、气－固界面、液－固界面的吸附类型、吸附等温式。了解表面活性剂及其作用，了解乳状液与微乳液的类型及特点。
（一）表面吉布斯自由能和表面张力（重点）识记：表（界）面张力、表面吉布斯自由能的概念理解：1.表面吉布斯自由能产生的原因
2.理解表面张力产生的原因和方向
3.影响表面张力的因素——温度、压力（二）弯曲液面下的附加压力和蒸气压（重点）识记：杨-拉普拉斯公式理解：1.弯曲液面下附加压力产生的原因及计算
2.弯曲液面的蒸气压与表面曲率的关系应用：运用杨-拉普拉斯公式和开尔文公式解释自然界和生产生活中的一些现象（三）界面吸附现象（重点）识记：1.吸附的概念
2.吉布斯吸附等温式
3.朗缪尔吸附等温式理解：1.溶液的表面张力与溶质的关系
2.溶液的表面吸附及吸附量的计算
3.气体在固体表面吸附类型及吸附等温线
4.单分子层吸附理论的要点及朗缪尔吸附等温式
5.多分子层吸附理论-BET 公式（不作考核要求）
6.吸附现象的本质－化学吸附与物理吸附的区别
7.固体在溶液中的吸附计算和影响溶液吸附的因素应用：运用朗缪尔吸附等温式计算单分子层吸附平衡吸附量（四）表面活性剂及其作用（次重点）识记：表面活性剂、临界胶束浓度（cmc）、亲水亲油平衡（HLB）的定义理解：表面活性物质的结构特征与分类及表面活性剂的物理化学性质及作用应用：生产生活中应用表面活性剂的解释（五）乳状液与微乳液（一般）识记：乳状液、微乳液概念理解：1.乳状液类型及鉴别
2.乳状液的稳定性、乳化作用、转型与破坏
3.微乳液的结构、类型和作用通过本章学习，了解分散体系的分类，掌握溶胶的性质，溶胶稳定的原因，促使溶胶聚沉的因素，掌握电泳、电渗、沉降电势的概念；掌握溶胶胶团的结构式， 了解高分子溶液与溶胶的异同，高分子溶液的特点。本章的难点：溶胶电学性质， 掌握溶胶胶粒带电的原因。
（一）分散体系（次重点）识记：1.分散体系、分散介质、分散相、亲液溶胶、憎液溶胶的概念
2.分散体系的分类
理解：胶体分散体系的基本特性（二）溶胶的制备和纯化（一般）
理解：溶胶的制备方法、溶胶的形成条件、老化和净化（三）溶胶的动力学性质（重点）识记：沉降平衡的概念理解：1.溶胶的布朗运动产生原因
2.扩散与渗透压、沉降与沉降平衡（不要求计算）
应用：沉降分析
（四）溶胶的光学性质（重点）识记：乳光的定义理解：1.溶胶的丁铎尔效应及产生的原因
2.瑞利散射公式的结论（五）溶胶的流变性质（次重点）识记：流变性质、粘度，牛顿流体的定义理解：溶胶的流变性质、胶体的黏度与流变曲线（六）溶胶的电学性质（重点）识记：电泳、电渗、流动电势、沉降电势的定义理解：1.电泳与电渗的区别
2.双电层模型与电动电势的关系
3.溶胶的胶团结构表示法应用：电动现象的解释（七）溶胶的稳定性与聚沉作用（重点）识记：敏化作用、絮凝作用的定义理解：1.溶胶的稳定性理论-DLVO 理论
2.影响溶胶聚沉作用的因素－外加电解质、溶胶的相互作用及大分子化合物对溶胶的作用（八）高分子化合物溶液（次重点）识记：敏化作用、絮凝作用的定义理解：1.高分子化合物溶液与溶胶的异同
2.唐南平衡
应用：1.利用高分子化合物溶液的黏度测定相对分子质量
2.利用高分子化合物溶液的渗透压测定相对分子质量
第三部分
有关说明与实施要求
一、考核的能力层次表述
本大纲在考核目标中，按照“识记”“理解”“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求。各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上， 其含义是：识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。
理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。
应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。
二、教材
指定教材：《简明物理化学》，杜凤沛、韩杰等，高等教育出版社，2022 年第 3 版
三、
自学方法指导
1．在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。
2．阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握。
3．在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，这可从中加深对问题的认知、理解和记忆，以利于突出重点，并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力。
4．完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节，在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所要求的不同层次，掌握教材内容，在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥，注重理论联系实际和具体问题具体分析，解题时应注意培养逻辑性，针对问题围绕相关知识点进行层次（步骤）分明的论述或推导，明确各层次（步骤）间的逻辑关系。
四、对社会助学的要求
1．应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。
2．应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。
3．辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增删内容， 以免与大纲脱节。
4．辅导时，应对学习方法进行指导，宜提倡“认真阅读教材，刻苦钻研教材， 主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。
5．辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。
6．注意对考生能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题， 分析问题，作出判断，解决问题。
7．要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。
8．助学学时：本课程共 6 学分，建议总课时 108 学时，其中助学课时分配如下：
章次章节名称学时
第一章
热力学第一定律及其应用
第四章
化学动力学基础合计
五、关于命题考试的若干规定
1．本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章，适当突出重点。
2．试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：“识记”为 30% 、“理解”为40%、“应用”为 30%。
3．试题难易程度应合理：容易、中等、难比例为 3:4:3。
4．每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占 60%，次重点占 30%，一般占 10%。
5．试题类型一般分为：单项选择题、填空题、名词解释题、简答题、计算题。
6．考试采用闭卷笔试，考试时间 150 分钟，采用百分制评分，60 分合格。
六、题型示例（样题）
一、单项选择题
（本大题共 20 小题，每小题 1 分，共 20 分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡”上的相应字母涂黑。错涂、多涂或未涂均无分。
1．溶胶产生丁铎尔效应的实质是胶体粒子对光的A．散射 B．反射 C．透射 D．衍射
二、填空题
（本大题共 10 小题，每小题 1 分，共 10 分）
21．0K 时，任何完美晶体的熵值为
三、名词解释题
（本大题共 5 小题，每小题 3 分，共 15 分）
31．电泳
四、简答题
（本大题共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分）
36．离子独立运动定律只适用于强电解质溶液，而不适用于弱电解质溶液，这种说法对吗？并请给出解释。
五、计算题
（本大题共 2 小题，第 41 小题 12 分，第 42 小题 13 分，共 25 分）
41．某一级反应 38min 反应物消耗 80％，求反应速率常数 k、半衰期 t1/2。
