《物理化學實驗》分為三章,內容分別涉及物理化學實驗基礎知識、基礎物理化學實驗、物理化學綜合設計實驗。在第二章基礎物理化學實驗中,又分成四個部分,包括化學熱力學、電化學、化學動力學、界面化學與膠體化學。全書共有三十一個實驗項目,基本上涵蓋了物理化學課程的全部內容。尤其是新加的五個綜合性實驗,具有綜合性強、設計要求高的特點,有利于學生對物理化學課程的創新性思考和掌握。
本教材內容充實,涵蓋廣泛,適合高等學校的化學、化工、環境、制藥、材料、生物、農學、林學、食品等專業的學生選作實驗教材,也可供物理化學專業的教師參考。
物理化學是高校化學、化工、環境、制藥、材料、食品、農學、林學等專業必修的一門重要基礎課程。物理化學實驗作為物理化學課程的一個組成部分,它承接了先期開設的無機化學實驗、分析化學實驗和有機化學實驗,構成了傳統意義上“四大化學”完整的實驗教學體系。物理化學實驗的開設,不但有助于強化學生對“深奧”的物理化學理論的理解和掌握,而且對培養學生分析和解決問題的能力具有重要作用。
近年來,為了適應新時期經濟建設和社會發展的需要,我國高等學校在專業設置、課程規劃、教材建設以及教學改革等方面均進行了較大程度的變革,取得了長足進步,物理化學學科的發展和改革當然也不例外。為了更好地適應當前物理化學實驗教學的需要,及時跟上實驗技術的進步和實驗儀器更新換代的步伐,我們在物理化學實驗教學中保持與時俱進,不斷充實實驗內容,優化實驗方法,更新實驗儀器,總結實驗中的經驗,在自印版《物理化學實驗講義》的基礎上,同時參考其他物理化學實驗教材,吸收兄弟院校有益的實踐經驗,組織骨干教師編寫了本套《物理化學實驗》教材。
本實驗教材基本上保持了如下幾個特點:①精選實驗內容,力求涵蓋面較寬,不但適合化學化工專業學生使用,而且對制藥、環境、食品、農學、林學等專業同樣適用。②盡量吸收反映物理化學實驗教學的最新成果,采用先進的實驗儀器、裝置,更新不合時宜的實驗內容。③擴充了綜合設計性實驗內容,有利于學生綜合實驗能力的培養和提高。④力求實驗內容敘述簡潔,壓縮篇幅,降低編印成本。
本教材的編寫采用分工協作完成。其中,河南科技大學的張軍同志完成書稿的通讀、整理和定稿,并負責編寫第一章和附錄。洛陽理工學院的關振民同志編寫第二章的實驗一至實驗九;河南科技大學的宋幫才同志編寫第二章的實驗十至實驗十九;河南科技大學的李國芝同志編寫第二章的實驗二十至實驗二十六;洛陽理工學院的周思凱同志編寫第三章的實驗二十七至實驗三十一。
雖然編者力求內容完整,概念準確,精益求精,但限于水平,加之時間較緊,不妥之處在所難免,懇請廣大讀者提出寶貴意見,以便進一步修正和完善。
編者
2009年4月
第一章 物理化學實驗基礎知識
第一節 物理化學實驗的目的與要求
第二節 實驗數據的處理與誤差分析
一、誤差的分類
二、誤差的表示方法
三、偶然誤差的統計規律
四、間接測量結果的誤差計算
五、測量結果的正確記錄和有效數字
第三節 物理化學實驗數據的處理與表達
一、列表法
二、圖解法
三、經驗方程式法
第四節 物理化學實驗安全防護常識
一、物理化學實驗室基本規則
二、安全用電常識
三、實驗室防毒
四、實驗室防爆
五、汞的安全使用
六、高壓鋼瓶的安全使用
第五節 物理化學實驗報告撰寫的基本方法
第二章 基礎物理化學實驗
第一節 化學熱力學
實驗一 燃燒熱的測定
實驗二 液體飽和蒸氣壓的測定
實驗三 溶解熱的測定
實驗四 分解反應平衡常數的測定
實驗五 溶解平衡分配系數的測定
實驗六 雙液系汽-液平衡相圖的繪制
實驗七 二組分簡單共熔系統相圖的繪制
實驗八 差熱分析
實驗九 凝固點降低法測定摩爾質量
第二節 電化學
實驗十 離子遷移數的測定
實驗十一 原電池電動勢的測定
實驗十二 鉛蓄電池及其電極充放電曲線的測定
實驗十三 鐵的極化和鈍化曲線的測定
實驗十四 電勢-pH值曲線的測定
實驗十五 電導法測定弱電解質的解離常數及難溶鹽的溶解度
第三節 化學動力學
實驗十六 蔗糖的轉化反應速率常數的測定
實驗十七 丙酮碘化
實驗十八 乙酸乙酯皂化反應速率常數及活化能的測定
實驗十九 B-Z振蕩反應
第四節 界面化學與膠體化學
實驗二十 恒溫槽的使用與液體黏度的測定
實驗二十一 溶液表面張力的測定——最大氣泡壓力法
實驗二十二 固體在溶液中的吸附
實驗二十三 黏度法測定高分子化合物的相對分子質量
實驗二十四 Fe(OH)和SbS溶膠的制備及聚沉值測定
實驗二十五 電泳實驗
實驗二十六 電導法測定離子型表面活性劑的臨界膠束濃度
第三章 物理化學綜合設計實驗
實驗二十七 食品熱值的測定
實驗二十八 三組分液-液體系相圖的繪制
實驗二十九 酸化膨潤土的制備及催化活性評價
實驗三十 納米材料的制備及表征
實驗三十一 鎳在硫酸溶液中的鈍化行為
附錄
第一章 物理化學實驗基礎知識
第一節 物理化學實驗的目的與要求
物理化學是從物質的物理現象和化學現象的聯系入手來探求化學變化基本規律的一門科學,主要研究物質的相變化和化學變化。物理化學實驗是物理化學課程教學的一個重要組成部分,它是在先期進行的無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗之后,獨立開設的一門重要的基礎化學實驗課程。物理化學實驗綜合了化學領域各個分支所需要的基本理論、實驗工具和研究方法,所涉及的實驗研究手段是化學工作者應該掌握的基本技能,因此可以說,物理化學實驗對于物理化學課程,乃至整個化學學科的學習都具有非常重要的作用。物理化學實驗教學的目的就是讓學生掌握物理化學實驗的基本技能,培養獨立思考、解決實際問題的能力,加深對物理化學基本原理和概念的認識和理解,培養理論與實際相結合的良好作風。同時,培養學生建立實驗裝置、細致觀察實驗現象、準確測定實驗數據的能力,并能對實驗數據進行準確記錄和科學的分析、處理,以獲得正確的實驗結果。
根據物理化學實驗的特點,對該課程的學習提出如下幾點要求。
(1)加強實驗預習 預習就是要對整個實驗內容和方法做到心中有數,有的放矢。由于物理化學實驗課時長、儀器多以及時間相對較短,故實驗課往往采用循環方式安排,為使學生實驗時做到思路清晰,操作有條不紊,對實驗現象及測量數據做出正確的分析判斷,順利進行實驗并取得好的學習效果,加強預習在物理化學實驗學習中顯得非常重要。學生在實驗前一定要認真預習,既要認真仔細閱讀實驗講義,明確實驗目的和要求,理解實驗原理,弄懂實驗方法,明確要完成的實驗內容,了解儀器的構造、原理和使用方法,還要清楚地知道自己所要測定的數據和操作步驟,并寫出預習報告(寫在專用的預習報告本上)。預習報告的內容包括:實驗名稱,實驗目的,簡要原理,使用的主要試劑和儀器,實驗步驟和注意事項,畫出實驗時要記錄數據的表格等。預習時沒有弄明白的問題,也要一一記在預習本上,以便在實驗時請教老師。有些問題只有通過實驗動手操作,觀察實驗現象,有了一定的感性認識后才能較好地加以理解和掌握。設計性實驗還要求學生在實驗前查閱大量的相關文獻,擬出實驗方案,經指導教師檢查同意后方能展開實驗。實驗前老師要檢查學生的預習報告,對沒有預習報告的學生,老師可以停止其當次實驗。
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