物理化学实验大纲

《物理化学实验》课程实验教学大纲课程编号：课程学时：96/64课程学分：2适用专业（专业类）：化学化工类－化学、应用化学、高分子材料、化学工程与工艺、轻化工程一、实验的目的和任务物理化学实验包括热力学、动力学、电化学、表面性质与胶体化学四部分。1、学习并了解物理化学实验基本知识，正确掌握并熟练应用物理化学实验的基本操作技能。2、通过一学年的物理化学实验学习，加深对物理化学基本原理和概念的正确理解。3、训练学生归纳处理、分析实验数据和书写科学实验报告的能力。4、通过研究性、综合型实验，使学生得到科学实验的综合训练，培养研究和创新思维，从而培养学生独立工作的本领及科研能力。5、通过实验培养以下能力：（1）学会正确地使用手册、工具书，培养查阅有关文献、资料的能力。（2）正确进行实验操作，取得正确可靠的实验结果，获得用实验解决问题的动手能力。（3）观察现象，分析判断，逻辑推理的能力。（4）选择试剂、仪器、实验方法和初步具有设计实验的能力。6、通过本课程的学习，进一步培养学生实事求是的科学态度、刻苦钻研的科学精神和严谨的科学作风。序号实验项目名称内容提要学时实验类型必开选开1绪论包括课程的组织安排和运行，物理化学实验的特点、目的和要求,误差理论初步和有效数字，数据的列表表达和作图规则（多媒体）.2演示必开2液体饱和蒸气压的测定采用静态法在不同温度下测定异丙醇的饱和蒸气压，图解求出异丙醇的平均摩尔汽化热，掌握等位计的构造及测定饱和蒸气压的原理。熟练运用气压计、真空泵及恒温控制技术。4验证必开3凝固点降低法测摩尔质量用凝固点降低法测定萘的摩尔质量，通过实验掌握溶液凝固点的测量技术，并加深对稀溶液依数性的理解。6验证必开4燃烧热的测定本实验采用氧弹量热计测定萘的燃烧热，掌握一种测定反应热效应的重要方法，学会用雷诺图解法对非绝热式氧弹量热计进行温度校正。6验证必开5温度的控制与测量及液体粘度的测定本实验要求学生掌握温度的控制技术，压力的测量技术，恒温槽装配及性能测试。掌握乌式粘度计的使用方法，学习使用粘度计正确测量液体粘度6验证必开6粘度法测定高聚物的分子量采用三管粘度计测定不同浓度聚乙烯醇水溶液的粘度，计算聚乙烯醇在水溶液中的粘均分子量。通过实验使学生掌握一种测定高聚物分子量的方法，了解三管粘度计的特点以及恒温槽的构造。6验证选开7计算机模拟基元反应了解分子反应动态学的主要内容和基本的研究方法，了解宏观反应和微观基元反应之间的统计关系。4综合选开8完全互溶双液系的平衡相图采用回流冷凝法测定不同组成的异丙醇、环已烷的沸点及其气、液相组成，从而绘制双液系T-X图，使学生掌握绘制相图的一种方法，并复习阿贝折光仪构造及使用。6验证必开9二组份合金相图的绘制应用步冷曲线的方法绘制Cd-Bi二组份体系的相图，掌握热电偶温度计和毫伏电位计的基本原理和使用。6验证选开10热重-示差扫描量热分析本实验采用TG-DTA/DSC热分析仪测定五水硫酸铜的热谱，掌握定性、定量解析图谱的基本方法，掌握TG-DTA/DSC热分析仪的使用。4演示必开11气相反应平衡常数的测定掌握测定平衡常数的一种方法，掌握高温控制和测量的实验技术以及气体的取样和分析的方法。4验证选开

12蔗糖水解速率常数的测定用旋光测定蔗糖水解过程中旋光度的变化，由作图法求水解速率常数和活化能，要求学生了解旋光仪的构造原理及使用方法，加深对假单分子反应的理解。4验证必开13乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定采用电导率法测定乙酸乙酯皂化反就的速率常数及活化能，使学生掌握恒温槽的工作原理及使用方法，熟练使用DDS-11A型电导率仪，学会图解法求简单反应的速率常数和活化能。4验证选开14过氧化氢催化分解采用量气法测定过氧化氢分解催化反应的反应速率常数和半衰期，加深对一级反应的理解。4验证必开15电动势的测定及其应用本实验采用UT-25型电位差计测定四组电池的电动势，通过实验使学生巩固对消法测定电动势的原理方法，学会银电极、银-氯化银电极及盐桥的制备方法。4综合必开16电动势法测定化学反应的热力学函数掌握电动热法测定化学反应热力学函数的原理和方法。在不同温度下测定电池的电动势，并计算电池反应的热力学函数——△G、△S、△H。6综合选开17溶液中的吸附作用和表面张力的测定本实验采用最大气泡法测定不同浓度正丁醇水溶液的表面张力，求出正丁醇在界面上的吸附量和正丁醇分子横截面积，了解表面张力的一种应用。4综合选开18沉降分析本实验使用电子天平测量实验过程中托盘重量变化，并采用数据处理程序得出沉降体系的粒度分布情况。4综合选开19溶胶的制备及电泳本实验用U形电泳仪测定Fe(OH)3溶胶粒子的电泳速度和计算其ε电位，掌握溶胶的制备，纯化方法并了解其电学性质。4验证必开20丙酮碘化反应的动力学测定（光度法）学习复杂反应动力学的基本研究方法和方法原理。利用光度法测定丙酮碘化反应速率常数和活化能。6验证选开21半导体光催化剂的合成及其在有机污染净化中的应用合成一种半导体光催化剂并将其用于净化有机污染物。20综合设计选开22固体超强酸的合成及其在有机合成中的应用合成一种固体超强酸并将其作为催化剂应用于有机合成反应中。20综合设计选开三、教材及参考资料教科书：《物理化学实验》，孙尔康、徐维清、邱金恒，南京大学出版社，1998参考书：1、《物理化学》（第四版），付献彩、沈文霞、姚天扬、高等教育出版社，19902、《物理化学实验》顾良证、武船昌、岳瑛、孙尔康、徐维清，江苏科学技术出版社，19863、《化学实验基础》孙尔康、吴琴媛、周以泉、陆婉芳等，南京大学出版社，19934、《物理化学实验》，蔡显鄂、项一非、刘衍光修订，高等教育出版社，19935、《物理化学实验（修订本）》，北京大学化学第物理化学教研室，北京大学出版社，19856、《物理化学实验》（第二版），罗澄源等，高等教育出版社，19847、《物理化学实验》，J.M.怀特著，钱三鸿等译，人民教育出版社，1981四、说明1．本教学大纲从2005级学生开始使用。2、本课程开出学时为：化学专业96学时，其他专业64学时。3、实验项目中“绪论”等为必选项目，其余项目根据学时安排选开。4、物理化学实验采用平时考核成绩评定方法。五、各实验项目说明实验一液体饱和蒸气压的测定目的要求(1)明确纯液体饱和蒸气压的定义和气液两相平衡的概念，深入了解纯液体饱和蒸气压和温度的关系——克劳修斯—克拉贝龙方程式；(2)用等压记测定不同温度下液体的饱和蒸气压。初步掌握真空实验技术；(3)学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热与正常沸点。实验内容用静态法测定不同温度下水或苯的饱和蒸汽压并计算其ΔH汽化热。实验二凝固点降低法测摩尔质量目的要求(1).用凝固点降低法测定萘的摩尔质量；(2).通过实验掌握凝固点降低法测定摩尔质量的原理，加深对稀溶液依数性质的理解。实验内容用凝固点降低法测定萘的分子量。实验三燃烧热的测定目的要求(1).用氧弹热量计测定萘的燃烧热；(2).明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别；(3).了解热量计中主要部分的作用，掌握氧弹热量计的实验技术；(4).学会雷诺图解法校正温度改变值。实验内容用氧弹量热计测量萘的燃烧热。实验四温度的控制与测量及液体粘度的测定目的要求(1).了解恒温水浴的构造激起工作原理，学会恒温水浴的装配技术；(2).测绘恒温水浴的灵敏度曲线；(3).掌握贝克曼温度计的调节技术和正确使用方法；(4).掌握乌式粘度计的使用。实验内容(1)装配恒温槽并调试及测定灵敏度。(2).调节恒温槽至指定温度，使用乌式粘度计测定液体的粘度。实验五粘度法测定高聚物的分子量1.目的要求:(1).了解乌氏粘度计的测量原理；(2).掌握用乌氏粘度计测定溶液粘度的方法；(3).图解法求特性粘度并计算聚苯乙烯分子量。2.实验内容:用粘度法测定聚苯乙烯的平均分子量。实验六计算机模拟基元反应1.目的要求：(1).了解贝洛索夫.恰鲍廷斯基(Belousov-Zhabotinsky)反应(简称BZ反应)的基本原理，掌握研究化学振荡反应的一般方法。(2).掌握计算机在化学实验中的应用，测定振荡反应的诱导期与振荡周期，并求有关反应的表观活化能。2.实验内容：(1).测定四个不同温度下的BZ振荡反应的起波时间；(2).求BZ振荡反应的活化能。实验七完全互溶双液系的平衡相图1.目的要求：(1).了解沸点仪的构造原理；(2).掌握沸点的测定技术,绘制双液系的Tb-X图,确定其恒沸组成及恒沸温度；(3).进一步理解分馏原理；(4).掌握阿贝折射仪的原理和使用方法。2.实验内容:用回流冷凝法测定一系列不同组成的二组分液-液体系的沸点,确定平衡时两相组成、绘制相图。实验八二组份合金相图的绘制1.目的要求：(1).掌握热分析法测量技术:体系冷却速度的控制,热电偶测温点的位置；(2).掌握热电偶的测温技术；(3).熟悉电位差计的使用。2.实验内容:用热分析法绘制铅-锡金属体系的相图,采用热电偶作测温仪。实验九热重-示差扫描量热分析1.目的要求:(1).掌握差热分析原理和了解差热分析仪的操作；(2).了解差热分析图谱定性、定量处理的基本方法。2.实验内容:用差热分析仪测定硝酸钾的热效应。实验十气相反应平衡常数的测定1．目的要求：(1).用静态法测定氨基甲酸铵在不同温度下分解反应系统的平衡总压力；(2).求氨基甲酸铵分解反应的热力学函数[变]；(3).了解等压计的构造及压力的测量。2．实验内容：通过氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定，了解温度对反应平衡常数的影响，掌握低真空技术。实验十一蔗糖水解速率常数的测定1.目的要求:(1).了解旋光仪的构造和原理,掌握用法；(2).用图解法求出反应速率常数和半衰期。2.实验内容:通过不同温度下蔗糖转化过程中旋光度的测定求其反应速率常数和半衰期。实验十二乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定1.目的要求:(1).理解反应体系电导与反应物浓度的关系；(2).掌握电导率仪的使用方法；(3).用图解法求出二级反应的速率常数。2.实验内容:用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数。实验十三过氧化氢催化分解1.目的要求：测定H2O2分解反应的速率常数和级数，并了解一级反应的特点2.实验内容：用量气法测定过氧化氢分解反应的速率常数和级数。实验十四电动势的测定及其应用1．目的要求:(1).了解测量电池电动势的原理和方法；(2).掌握电位差计、标准电池、检流计的使用方法；(3).学会铜锌电极的制备和处理方法。2.实验内容:用电位差计测量铜锌电池的电动势和铜、锌电极的电位。实验十五电动势法测定化学反应的热力学函数1.目的要求:(1).学会用电池电动势法测定氯化银的溶度积；(2).加深对液接电位概念的理解和学会消除液接电位的方法。2.实验内容:用电位差计测量电池的电动势从而求出氯化银的溶度积。实验十六溶液中的吸附作用和表面张力的测定1.目的要求:(1).加深理解表面张力、表面自由能、表面张力与吸附量的关系；(2).掌握最大气泡压力法测定表面张力的原理和技术；(3).利用吉布斯公式计算不同浓度下醇类溶液的吸附量。2.实验内容:用最大气泡压力法测定醇类水溶液的表面张力并求出相应的吸附量实验十七沉降分析1.目的要求(1).掌握WQL粒度仪的使用和校正方法；(2).掌握BaSO4的悬浮液的配制方法；(3).学习实验数据的处理方法。2.实验内容:学习与掌握沉降分析法测定粒度的基本研究方法和方法原理。测定BaSO4的悬浮液的粒度大小与分布。实验十八溶胶的制备