2022年中国科学院大学硕士研究生考试大纲之896化学专业综合.pdf
1 中国科学院大学硕士研究生入学考试 化学 专业 综合 大纲 本化学 专业 综合考试大纲适用于报考中国科学院大学的硕士研究生入学考试 。 考试形式为 闭卷 笔试,考试时间 180 分钟 ,总分 150 分 。考核 内容包括无机化学、分析化学、有机化学和物理 化学的基础内容,这些内容分别为: 一、无机化学 部分 考试内容 (一 ) 无机化学 1、 物质状态 ( 1) 熟练掌握理想气体状态方程,分压定律,分体积定律,了解实际气体的 van der Waals 方程, 由分子运动论推导理想气体定律; ( 2) 掌握液体的蒸发,沸点; ( 3) 了解晶体的外形与内部结构。 2、原子结构 ( 1) 理解氢原子光谱和玻尔理论,波粒二象性,几率密度和电子云,波函数的空间图象,四个量子 数,多电子原子的能级。 ( 2) 掌握核外电子排布的原则及其与元素周期表的关系,元素基本性质的周期性。 3、化学键与分子结构 ( 1) 掌握离子键的形成与特点,离子的特征,离子晶体,晶格能; ( 2) 掌握共价键的本质、原理和特点。 ( 3) 灵活运用杂化轨道理论,价层电子对互斥理论,分子轨道理论。 ( 4) 理解键参数 与分子的性质。 ( 5) 理解分子晶体和原子晶体;金属键的共性改价理论和能带理论,金属晶体;极性分子和非极性 分子 ,分子间作用力,离子的极化,氢键。 4、氢和稀有气体 了解氢的成键特征,氢的性质、制备方法,氢的化合物,稀有气体的空间结构。 5、化学热力学初步 ( 1) 熟练掌握热力学基本概念,热力学第一定律,可逆途径; ( 2) 灵活运用化学反应的热效应,盖斯定律,生成热与燃烧热,从键能估算反应热; ( 3) 了解反应方向概念,理解反应焓变对反应方向的影响,状态函数熵和吉布斯自由能。 6、化学反应速率 ( 1) 了解反应速率理论, 2 ( 2) 掌握反应速率的影响因素。 7、化学平衡 ( 1) 掌握化学反应的可逆性和化学平衡; ( 2) 灵活 运用平衡常数,标准平衡常数 K与 rGm的关系, ( 3) 理解化学平衡移动的影响因素。 8、溶液 ( 1) 了解溶液浓度的表示方法, ( 2) 灵活运用溶解度原理和分配定律; ( 3) 掌握非电解质稀溶液的依数性; ( 4) 了解分散体系和溶胶的制备、性质,溶胶的电泳和粒子结构,溶胶的聚沉和稳定性,高分子溶 液。 9、电解质溶液 ( 1) 了解酸碱理论的发展, ( 2) 理解强电解质溶液理论; ( 3) 熟练掌握并灵活运用弱酸、弱碱的解离平衡和盐的水解,难溶性强电解质的沉淀溶解平衡。 10、氧化还原反应 ( 1) 熟练掌握基本概念,氧 化还原反应方程式的配平,原电池和电极电势。 ( 2) 灵活运用电池电动势与化学反应吉布斯自由能的关系, ( 3) 理解电极电势的影响因素。 ( 4) 熟练掌握电极电势的应用,电势图解及其应用。 ( 5) 了解化学电池,电解。 11、卤素 理解 卤素的通性,卤素单质及其化合物,含氧酸的氧化还原性。 12、氧族元素 ( 1) 理解 氧族元素的通性,氧,臭氧,水,过氧化氢,硫及其化合物, ( 2) 掌握无机酸强度的变化规律。 13、氮族元素 理解 氮族元素的通性,氮及其化合物,磷及其化合物, 了解 砷、锑、铋及其化合物,盐类的热分解。 14、碳族元素 ( 1) 理解 碳族元素的通性,碳族元素的单质及其化合物, ( 2) 理解无机化合物的水解性。 15、硼族元素 ( 1) 了解硼族元素的通性,硼族元素的单质及其化合物, ( 2) 掌握惰性电子对效应和周期表中的斜线关系。 3 16、碱金属和碱土金属 ( 1) 了解碱金属和碱土金属的通性, ( 2) 理解碱金属和碱土金属的单质及其化合物,离子晶体盐类的水解性。 17、铜、锌副族 ( 1) 一般了解铜族元素的通性、单质及其化合物, ( 2) 理解 IB 族与 IA 族元素性质对比; ( 3) 一般了解锌族元素的通性、单质及其化合物, ( 4) 理解 IIB 族与 IIA 族元素性质对比。 18、配位化合物 ( 1) 理解配位化合物的基本概念, ( 2) 熟练掌握配合物的化学键理论, ( 3) 理解并掌握配位化合物的稳定性, ( 4) 了解配位化合物的重要性。 19、过渡金属( I) ( 1) 一般了解钛、钒、铬、锰各分族元素及其重要化合物, ( 2) 掌握 物质显色规律以及呈色原因及影响因素。 20、过渡金属( II) ( 1) 一般了解铁系、铂系元素及其重要化合物, ( 2) 掌握 过渡元素的通性。 21、镧系及锕系元素 ( 1) 一般了解各系元素的电子层结构, ( 2) 理解 镧系及锕系元素 通性以及重要化合物。 二 、 分析化学部分考试内容 (一) 化学分析 1、 概 论 ( 1) 了解 分析化学的任务和作用, ( 2) 熟悉分析方法的分类。 ( 3) 掌握基准物质和标准溶液等概念、标准溶液的配制方法; ( 4) 掌握滴定分析的方式、对化学反应的要求及相关计算。 2、分析试样的采集与制备 了解分析试样的采集、制备、分解及测定前的预处理。 3、分析化学中的误差与数据处理 ( 1) 掌握误差、偏差、准确度及精密度的概念、相互间的关系及计算方法。 4 掌握有效数字的概念及修约规则。 ( 2) 了解随机误差正态分布的特点及区间概率, ( 3) 掌握有限数据的 t 分布,利用 t 分布计算平均值的置信区间; ( 4) 掌握 t 检验、 F 检验和异常数据取舍的方法。 ( 5) 了解误差的传递及计算。 ( 6) 掌握一元线性回归分析法及线性相关性的评价。 4、分析化学中的质量保证与质量控制 ( 1) 了解 分析全过程的质量保证与质量控制; ( 2) 掌握 标准方法与标准物质; ( 3) 了解 不确定度和溯源性 。 5、 酸碱滴定法 ( 1) 了解活度的概念和计算。 ( 2) 掌握酸碱质子理论和酸碱平衡理论。 ( 3) 掌握组分分布分数和氢离子浓度的计算方法。 ( 4) 掌握酸碱指示剂的原理、变色范围及选择原 则。 ( 5) 熟悉酸碱滴定曲线方程的推导和滴定误差的计算。 ( 6) 熟悉各种滴定方式,并能设计常见酸、碱的滴定分析方案。 ( 7) 掌握缓冲溶液的组成、性质、缓冲容量以及 PH 值的计算方法。 6、络合滴定法 ( 1) 掌握络合物溶液中的离解平衡、副反应系数和条件稳定常数的概念及计算。 ( 2) 掌握络合滴定法的基本原理和化学计量点时金属离子浓度的计算; ( 3) 了解金属离子指示剂的原理。 ( 4) 掌握络合滴定的方式、提高选择性的方法和滴定误差的计算。 7、氧化还原滴定法 ( 1) 了解氧化还原平衡及影响氧化还原反应方向的因素。 ( 2) 掌握标准电极电势及条件电极电势的概念、区别及计算方法。 ( 3) 了解氧化还原滴定的样品预处理、指示剂的原理、滴定曲线和滴定误差计算。 ( 4) 掌握 KmnO4法、 K2Cr2O4法及碘量法的原理和操作方法。 8、沉淀滴定法 掌握沉淀滴定法原理及其应用。 9、重量分析法 ( 1) 掌握沉淀的溶解度的计算及影响沉淀溶解度的因素。 ( 2) 了解沉淀的形成过程及影响沉淀纯度的因素。 ( 3) 掌握沉淀条件的选择和重量分析结果的计算。 ( 二 ) 仪器分析 1、 绪论 5 了解分析化学中的仪器和方法,掌握分析仪器的性能指标和计算方法 。 2、 光谱分析 a 光谱分析法导论 ( 1) 了解电磁辐射的性质。 ( 2) 掌握电磁辐射与物质相互作用的原理。 ( 3) 了解光学分析仪器的大致构造。 b 原子光谱 ( 1) 掌握原子吸收光谱、原子发射光谱,原子荧光光谱, X 射线荧光法, X 射线吸收法, X 射线衍 射法的基本原理, ( 2) 了解原子化的方法、试样引入技术、原子光谱仪器基本结构及分析中的干扰效应及抑制方法。 c 分子光谱 ( 1) 掌握紫外一可见吸收、荧光 /磷光 /化学发光、红外吸收、激光拉曼散射等光谱学方法,核磁共 振波谱法,质谱法的基本原理和重要概念。 ( 2) 熟练掌 握光吸收定律、化学位移、简单自旋偶合和自旋分裂等概念及应用。 ( 3) 掌握质谱的离子化方法和不同质量分析器的原理。 ( 4) 了解光谱分析仪器的基本构造。 ( 5) 能够灵活应用各种光谱解析简单化合物的化学结构。 d 表面分析方法 ( 1) 掌握电子能谱法,二次离子质谱法,电子显微镜和电子探针,扫描隧道显微镜和原子力显微镜 的基本原理, ( 2) 了解其仪器结构。 3、 电分析 ( 1) 了解有关电池,电极反应,电池图解式的表示规则。 ( 2) 掌握标准电极电位与条件电位的概念及能斯特公式的应用。 ( 3) 掌握电位分析法,伏安法和极谱 法,电解和库仑分析法的基本原理。 ( 4) 掌握离子选择电极的基本原理、类型及性能参数,特点及应用。 ( 5) 了解电解分析方法的应用。 4、 分离方法 ( 1) 了解化学中分离富集的方法和基本原理。 ( 2) 掌握色谱法的基本理论、色谱分析定性及定量方法。 ( 3) 掌握柱效 /选择性 /分离度的基本概念、影响因素及计算方法。 ( 4) 了解各种色谱仪基本构造。 ( 5) 掌握气相色谱固定相,气相色谱分离条件及检测器的选择原则, ( 6) 了解气相色谱分析方法及应用。 ( 7) 掌握高效液相色谱分离的基本原理、方法分类和应用对象、分离条件及检测 器的选择原则。 ( 8) 了解电泳法的基本原理和分类; ( 9) 掌握毛细管电泳法的基本原理及基本概念,了解其仪器构造。 ( 10) 了解超临界流体色谱和萃取的原理。 5、 其他分析方法 了解热分析、流动注射分析等方法的基本原理,了解其仪器构造及应用。 6 三、 有机化学部分考试内容 (一) 有机化学基本理论 1、 键和分子结构 ( 1)化学键的本质与内涵 了解 共价键的本质(极性、键长) 掌握 电负性 掌握 分子偶极 ( 2) Lewis 电子结构 熟练掌握 Lewis 结构式 掌握 共振式 理解 形式电荷 ( 3)分子结构理论 熟练掌握 价键理论( 杂化轨道) 掌握 分子轨道理论 2、 酸和碱:有机反应及其机理 ( 1)酸碱理论 掌握 Brnsted 酸碱理论 熟练掌握 Lewis 酸碱理论 ( 2) b.酸离解常数( Ka)和 pKa 了解 pKa定义 掌握 pKa应用 ( 3)化合物结构和酸度关系 熟练掌握 内因(中心原子、电子效应) 掌握 外因(介质效应) 3、 烷烃和构象分析 ( 1) 熟练掌握 有机化合物 的命名 ( 2) 掌握 分子间作用力 及对应 物理性质 偶极 -偶极作用力 氢键 色散力 ( 3) 掌握 直 链 及环状烷烃构象分析 乙烷 丁烷 环丙烷 、 环己烷及 十氢化 萘构象分析 4、立体化学:手性分子 ( 1) 了解 手性的基本特性 手性定义 手性化合物判据 ( 2) 熟练掌握 手性化合物立体化学 R/S( CIP)规则 多中心手性分子 对映体和非对映体 立体构型 ( 3) 了解 手性化合物性质 光学性质 7 手性物质(药物) 手性技术(制备、检测) 5、数字有机化学 能量,平衡与反应基本理论 ( 1)有机化合物能量标度 了解 生成热; 了解 燃烧热; 理解 原子化热:平均键能; 掌握 键离解能:均裂、异裂、 pKa ( 2) 掌握 化学平衡和反应速率方程 ( 3) 掌握 反应过渡态理论和 Hammond 假说 ( 4) 熟练掌握 有机反应 主要类型及活性中间体 (二) 有机化合物和反应 6、 离子型反应:烷基卤化物的亲核取代和消除反应 ( 1) 理解 烷基卤化物的结构、性质; ( 2) 熟练掌握 碳正离子 ( 3) 熟练掌握 亲核取代反应; SN2 反应, SN1 反应; ( 4) 熟练掌握 消除反应; E1, E2, E1cb 7、 加成反应:烯烃和炔烃 ( 1) 掌握 烯烃、炔烃的结构和性质; ( 2) 熟练掌握 烯烃的加成反应及机理 离子型:碳正离子、鎓盐 自由基型 ( 3) 掌握 炔烃的加成与机理 ( 4) 熟练掌握 反应 合成设计 8、有机分析化学 ( 1) 理解 有机质 谱分析 :分子结构式确 定 质 谱分析 原理, 分子离子峰, 碎片峰 ( 2) 熟练掌握 红外光谱分析:官能团鉴定 波数, 吸收强度及其影响因素, 峰型 ( 3) 熟练掌握 核磁共振 谱:结构鉴定 氢谱 /碳谱: 化学等价 与磁等价、化学位移、积分面积、偶合 9、 自由基反应 ( 1) 熟练掌握 自由基反应及机理; 自由基 稳定性 , 自由基反应基本特点类型, 自由基的产生方式; ( 2) 熟练掌握 重要自由基反应类型 烷基卤代反应, 烯丙基溴代反应, 8 自由基加成 10、 氧化还原和有机金属化合物 ( 1) 掌握 碳氧化态和氧化还原反应 ( 2) 熟练掌握 羰基化合物还原制备 醇 ( 3) 熟练掌握 醇的氧化反应 ( 4) 熟练掌握 烯烃 、炔烃的氧化 ( 5) 熟练掌握 金属有机化合物: C-C 键的形成 及 区域选择性 11、 共轭 体系和周环反应 ( 1)共轭效应 理解 共轭的内涵、 了解 -体系分子轨道、 掌握 紫外光谱、 ( 2) 熟练掌握 共轭烯烃的亲电加成反应 热力学控制 vs 动力学控制 ( 3) 熟练掌握 周环反应 环加成反应、 电环化反应、 -重排 ( 4) 理解 前线轨道理论 12、 芳香性和芳香化合物 ( 1) 熟练掌握 芳香性 芳香性的内涵、 共轭、 共振与芳香性 Hckle 芳香性理论、 Mbius 芳香性 ( 2) 掌握 芳香化合物和芳香杂环化合物 取代苯、 芳香杂环、 多环芳香化合物 ( 3) 了解 苯的化学简介 ( 4) 熟练掌握 芳香取代反应、苯还原、苄基反应 13、 芳香取代反应 ( 1) 熟练掌握 亲电芳香取代反应 反应机理、 取代基效应、 各种取代反应 (Arene C-C/C-X) ( 2) 熟练掌握 亲核芳香取代反应 反应机理、 取代基效应 ( 3) 掌握 苯炔反应 反应机理、 苯炔中间体 14、 羰基化学 I:加成反应 ( 1) 掌握 醛酮的结构与性质 ( 2) 熟练掌握 醛酮的制备方法 ( 3) 熟练掌握 羰基加成反应 反应机理、 9 亲核加成反应 15、 羰基化学 II-羧酸及其衍生物 ( 1) 掌握 羧酸及其衍生物结构与反应性 ( 2) 熟练掌握 羧酸及其衍生物的制备方法 ( 3) 熟练掌握 加成 -消除反应 16、 羰基化学 III: -位反应 ( 1) 熟练掌握 烯醇 、烯醇负离子和烯胺的形成过程 ( 2) 熟练掌握 -卤化反应、 -烷基化反应 ( 3) 熟练掌握 Aldol, Mannich, Claisen 反应 ( 4) 熟练掌握 共轭加成 反应( Michael Addition) 17、功能性分子:胺和杂环化合物 ( 1) 理解 胺类化合物结构与性质; ( 2) 掌握 胺的制备; ( 3) 熟练掌握 胺的反应; ( 4) 掌握 氮杂环化合物的反应; ( 三 )生物有机化合物 18、 糖类、脂类 ( 1) 理解 糖类知识与糖的反应; ( 2) 了解 脂类化合物; 19、 氨基酸与蛋白质 ( 1) 理解 氨基酸及其合成; ( 2) 了解 多肽与蛋白质; ( 3) 了解 多肽与蛋白质的一级结构、高级结构; ( 4) 了解 酶 20、 核酸和蛋白质合成 ( 1) 了解 核酸、核苷与核苷酸; ( 2) 了解 DNA, RNA 与蛋白质合成; 以第 1 章 第 17 章为主,同时注意各种人名反应,其他章节一般了解 。 四、 物理化学部分考试内容 ( 一 ) 考试 大纲 1、 热力 学三大定律 2、 热力学定律的应用 ( 1) 多组分体系热力学及其在溶液中的应用 ( 2) 相平衡 ( 3) 化学平衡 3、 电化学 4、 化学反应动力学基础 10 ( 二 ) 考试要求 1、 热力学三大定律 ( 1) 明确热力学的一些基本概念,如体系、环境、功、热、状态函数、变化过程和途径等。 ( 2) 掌握热力学第一定律和内能的概念。 ( 3) 熟知功和热正负号的取号惯例及各种过程中功与热的计算。 ( 4) 掌握 U 及 H 都是状态函数以及状态函数的特性。 ( 5) 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。 ( 6) 熟练应用生成焓、燃烧焓来计算焓变。 ( 7) 明确热力学第二定律的意义。 ( 8) 理解克劳修斯不等式的重要性,掌握热力学函数 U、 H、 S、 F、 G 的定义,并了解其物理意 义。 ( 9) 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。 ( 10) 熟练计算一些简单过程的 S、 H、 A 和 G。 ( 11) 掌握各种平衡判据。 ( 12) 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。 2、 热力学定律的应用 ( 1) 熟悉多组分系统的组成表示法及其相互关系。 ( 2) 掌握偏摩尔量和化学势的定义,了解二者的区别和在多组分系统中引入偏摩尔量和化学势 的意义。掌握理想气体化学势的表示式及其标准态的含义 。 ( 3) 了解理想液态混合物的通性及化学势的表示方法。熟悉稀溶液的依数性,会用依数性计算 未知物的摩尔质量。 ( 4) 明确相、组分数和自由度等相平衡中的基本概念。 ( 5) 熟练掌握相律在相图中的应用。在双液系相图中,了解完全互溶和部分互溶相图的特点, 掌握如何利用相图进行有机物的分离提纯。 ( 6) 学会用步冷曲线绘制二组分低共熔点相图,会对相图进行分析,并了解二组分低共熔相图 和水盐相图在冶金、分离、提纯等方面的应用。 ( 7) 了解从平衡常数导出化学反应等温式,并掌握这个公式的使用。 ( 8) 了解从化学势导出标准平衡常数。 ( 9) 理解 mG 的意义以及标准平衡常数的关系,掌握 mG 的求算和应用。 ( 10) 熟悉温度,压力和惰性气体对平衡的影响。 3、 电化学 ( 1) 掌握形成可逆电池的必要条件、可逆电极的类型和电池的书面表示方法, ( 2) 能熟练、正确地写出电极反应和电池反应, ( 3) 掌握 Nernst 方程计算电极电势和电池的电动势。 ( 4) 掌握热力学与电化学之间的联系,会利用电化学测定的数据计算热力学函数的变化值。 4、 化学反应动力学基础 ( 1) 掌握宏观动力学中反应速率的表示法,基元反应,非基元反应,反应级数,反应分子数, 速 率常数等的基本概念。 ( 2) 掌握简单级数的反应如零级、一级、二级的特点,从实验数据利用各种方法判断反应级数, 熟练地利用速率方程计算速率常数,半衰期等。 ( 3) 掌握三种典型的复杂反应(对峙反应、平行反应和连续反应)的特点。 ( 4) 掌握活化能的含义,它对反应速率的影响,以及活化能的求算方法。 ( 5) 掌握碰撞理论和过渡态理论的基本概念,用这两个理论计算简单反应的速率常数,掌握活 11 化能、阈能和活化焓等能量之间的关系。 四、参考书目 1、 无机化学, 第三版,曹锡章 等编著,高等教育出版社, 2003 年出版。 2、 无机化学,(修订版),张祖德 编著, 中国科学技术大学出版社, 2008 年出版。 3、 基础无机化学(上、下),原著:张淑民,修订:吴集贵,王流芳,兰州大学出版社, 1995(上 册), 1996(下册)出版。 4、分析化学(上册), 2016 年第六版。武汉大学主编,高等教育出版社 5、分析化学(下册), 2018 年第六版 武汉大学主编,高等教育出版社 6、基础有机化学 (上 ,下册 ) 第四版,邢其毅,裴伟伟,徐瑞秋,裴坚,北京大学出版社, 2017 年 01 月。 7、 T. W. Graham Solomons, Craig B. Fryhle, Scott A. Synder: Organic Chemistry (11th Edition), 2013, John Wiley & Sons 【参考】 8、 K. Peter C. Volhardt 等主编 有机化学:结构与功能 ( 第四版 ), 戴立信等译,化学工业出版社, 2006 【参考】 9、 物理化学 ( 第 五 版),上、下册,傅献彩、沈文霞、姚天 扬 、 侯文华编 ,高等教育出版社, 2005 年 五、 说明 主要题型有:是非题、选择题、填空题、简答题、计算题、综合题等。 编制单位:中国科学院大学 编制日期: 2021 年 6 月 18 日