物理化学实验》教学大纲

1、物理化学实验教学大纲课程编号: 5065120课程名称: 物理化学实验 英文名称: Experiments in Physical Chemistry 授课学时: 64 学 分: 4课程层次及修读类型: 学科核心课 开课学期: 第6学期适用专业: 化学（师范类）、化学（蒙授）、应用化学、材料化学教学目的和基本要求: 物理化学实验是面向化学（蒙授）、材料化学和应用化学等各专业开设的专业基础实验，是独立设课，并与物理化学理论课程内容相配套的实验课程，它是继无机化学实验、分析化学实验和有机化学实验之后的又一门基础实验课。实验教学内容综合了化学领域中各分支需要的基本研究工具和方法，在教学过程中引导学生

2、利用物理化学及相关理论知识，解决化学、化工过程的基本问题，培养学生学会观察实验现象、正确记录数据和处理数据、分析实验结果的能力和科学研究能力，培养严肃认真、实事求是的科学态度和作风，为学生今后从事专业研究打下坚实的基础，同时对学生的知识、能力和综合素质的培养与提高也起着至关重要的作用。物理化学实验作为单独一门课程设置，其主要目的是使学生初步了解物理化学的研究方法，掌握物理化学的基本实验技术和技能，学会重要的物理化学性能测定，熟悉物理化学实验现象的观察和记录，实验条件的判断和选择，实验数据的测量和处理，实验结果的分析和归纳等一套严谨的实验方法，从而加深对物理化学基本理论的理解，增强解决实际化学问

3、题的能力。物理化学实验课程的基本要求：完成17个物理化学实验的实际操作训练。这些实验涵盖热力学、电化学、动力学、表面现象与胶体化学、物质结构等方面有代表性的实验，同时又将物理化学的重要实验方法和技术分散到各个实验中去，力求使学生得到全面的基础训练。因此，在进行每一个具体实验时，要求做到：实验预习：通过预习了解实验目的和要求，并撰写预习提纲。实验操作：进入实验室后，应检查测量仪器是否工作正常，并作好准备工作，记录实验条件。具体实验操作时，要求严格控制实验条件，仔细观察实验现象，详细、如实地记录原始数据。整个实验过程中，学生必须有严谨的科学态度，做到清洁整齐，有条有理，一丝不苟；还要积极思维，善于

4、发现和解决实验中出现的各种问题。实验报告：实验后学生必须将原始数据交教师签名，然后正确处理数据，写出实验报告。实验报告应包括：实验目的要求，简明原理，实验仪器和实验条件，具体操作方法，数据处理，结果讨论以及参考资料等。教师对每个实验，应根据实验所用的仪器、试剂以及具体操作条件，提出实验结果及数据的要求范围，学生如果达不到要求，则该实验必须重做。教学方式: 操作为主。考核方法：考试（平时60%，操作40%）。内容提要一、基本知识1物理化学实验室基本常识（1）实验室安全守则；（2）实验室卫生职责；（3）实验室事故的处理；（4）实验室废液的处理。2物理化学化学实验中的数据表达与处理 (1)测量误差与

5、有效数字；(2)数据表达与处理（列表法、作图法、实验数据方程的拟合）。二、基本物理化学原理三、基础实验四、综合和设计实验课程基本内容 实验一 燃烧热的测定实验内容：用氧弹量热计测量萘的燃烧热。目的与要求：1. 通过萘的燃烧热测定，了解氧弹量热计的构造原理，掌握氧弹量热计的实验测定技术；2. 了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的相互关系；3. 学会应用图解法校正温度改变值。注意要点：使用高压氧气要注意安全，注意点火时间。实验二 凝固点降低法测定摩尔质量 实验内容：凝固点降低法测定萘的摩尔质量。目的与要求：1.用凝固点降低法测定萘的摩尔质量；2.通过实验掌握溶液凝固点的测量技术，并加深对稀溶液依数性的理解

6、。注意要点：为使系统各处温度均匀，注意搅拌。实验三 二组分固-液相图的绘制实验内容：热分析法绘制铅-锡二组分相图。目的与要求：1.了解固液相图的基本特点；2.用热分析法绘制铅-锡二元金属相图；注意要点：注意降温速率不能太快。实验四 纯液体饱和蒸气压的测定实验内容：用静态法测定不同温度下环己烷的饱和蒸气压。目的与要求：1.采用静态法测定环己烷在不同温度下的饱和蒸气压，学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔汽化热与正常沸点；2.通过实验使学生了解测定纯液体饱和蒸气压的方法，初步掌握低真空实验技术，加深对克劳修斯克拉贝龙方程式的理解。注意要点：在向系统中放气时速率要慢实验五 双液系的气液平

7、衡相图实验内容：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。 目的与要求：1.采用回流冷凝法测定不同浓度的环己烷与乙醇体系的沸点和气液两相平衡组成；2.通过实验掌握沸点-组成相图的绘制方法和阿贝折射仪的使用方法。注意要点：气相组成测定时，速度要快，要尽可能减少样品的用量。实验六 甲基红的酸度离解平衡常数的测定实验内容：测定甲基红的酸离解平衡常数。目的和要求：1. 了解分光光度法测定弱电解质（甲基红）酸离解常数的理论依据和测定方法。 2. 掌握本实验的设计思想和基本训练，学会举一反三。注意要点：注意722型分光光度计的使用方法。实验七 电导法测弱电解质的

8、电离常数实验内容：用电桥法测定醋酸溶液的电离平衡常数。目的与要求：1.熟悉惠斯登电桥的工作原理和测量技术，掌握用电桥法测量溶液电导的实验方法；2.了解溶液电导的基本概念；3.用电导法测定醋酸的电离平衡常数。注意要点：使用示波器指示零点时要注意示波器的灵敏度。实验八 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验内容：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。目的与要求：1.了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确操作技术；2.用图解法求出反应速率常数和半衰期。注意要点：注意旋光仪的刻度的读法。实验九 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定实验内容：用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数。目

9、的与要求：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。注意要点：参与反应的两种反应物的初始浓度必须相同。实验十 丙酮碘化反应的速率方程实验内容：用分光光度计测定用酸作催化剂时的丙酮碘化反应的速率常数。目的与要求：1.测定酸催化作用下丙酮碘化反应的速率常数；2.进一步掌握分光光度计的使用方法；3.通过本实验加深对复杂反应特征的理解。注意要点：当反应物混合在一起后测量时的速度要快。实验十一 粘度法测定高聚物的相对分子质量实验内容：用粘度法测定聚乙烯醇的平均相对分子质量。目的与要求：1.掌握用乌氏粘度计测定高聚物溶液粘度的原理和方法，测定聚

10、乙烯醇的平均相对分子质量；2.了解影响测量结果的主要因素以及其它测量粘度的方法。注意要点：测量时不要忘记将C管上的夹子打开。实验十二 最大气泡法测定溶液的表面张力实验内容：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。目的与要求：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溶液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。注意要点：调节减压速率，尽量避免气泡成串冒出。实验十三 磁化率测量实验内容：采用古埃法测定物质的磁化率。目的与要求：1.掌握古埃磁天平测定物质的磁化率的基本原理和实验方法； 2.通过对一些物质的摩尔

11、磁化率测定，推算其不成对电子数，判断这些分子的配键类型。注意要点：测量质量时要尽量避免外来因素的影响（如空气流动等）。实验十四 偶极矩的测定实验内容：测定乙酸乙酯的偶极矩。目的与要求：1.用溶液法测定乙酸乙酯的偶极矩； 2.熟悉电容仪、阿贝折射仪的使用方法；3.了解偶极矩与分子电性的关系；4.掌握溶液法测定偶极矩的实验技术。注意要点：溶液的密度要测量准确。实验十五 分子结构模型操作实验内容：拼出分子模型，确定分子点群。目的与要求：1.拼出分子模型，确定分子点群，判断分子有无偶极矩和旋光性； 2.掌握寻找分子中独立对称元素、判断分子点群的方法；3.根据分子所属点群判断分子有无偶极矩和旋光性。注意

12、要点：注意分子结构与模型的对应。实验十六 离子晶体结构模型操作实验内容：由相关模具拼出离子模型。掌握直线点阵结构、平面点阵结构和三维点阵结构。目的与要求：1.掌握由点阵结构抽象点阵的方法； 2.正确地确定点阵周期和结构基元；3.学会从晶体外形确定晶轴系向量的方向和晶面指标；4.掌握六种典型离子晶体中负离子堆积方式，正离子所占负离子多面体空隙类型和所占分数。注意要点：注意确定点阵周期和结构基元。实验十七 密置层和金属密堆积实验内容：掌握A1、A2、A3型堆积的特点。计算A1、A2、A3型堆积中，原子体积的空间占有率。目的与要求：1.由相关模具掌握A1、A2、A3型堆积的特点、每个晶胞中摊到的金属

13、原子数、正四面体空隙数和正八面体空隙数及其分布情况；2.计算A1、A2、A3型堆积中，原子体积的空间占有率；3.计算A4型堆积（金刚石结构）中，C原子体积的空间占有率。注意要点：掌握A1、A2、A3型堆积的特点。学时分配表实验内容实验类型学 时实验一 燃烧热的测定验证型4实验二 凝固点降低法测定摩尔质量验证型4实验三 二组分固-液相图的绘制验证型4实验四 纯液体饱和蒸气压的测定验证型4实验五 双液系的气液平衡相图验证型4实验六 甲基红的酸度离解平衡常数的测定验证型4实验七 电导法测弱电解质的电离常数验证型4实验八 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数验证型4实验九 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定验

14、证型4实验十 丙酮碘化反应的速率方程综合型4实验十一 粘度法测定高聚物的相对分子质量验证型4实验十二 最大气泡法测定溶液的表面张力验证型4实验十三 磁化率测量综合型4实验十四 偶极矩的测定综合型3实验十五 分子结构模型操作验证型3实验十六 离子晶体结构模型操作验证型3实验十七 密置层和金属密堆积验证型3教材与主要参考书一、教材物理化学实验，第三版，孙文东，陆嘉星主编，高等教育出版社， 2014年二、主要参考书1物理化学实验，第二版，东北师大等校编，高等教育出版社， 1989年2物理化学实验，孙尔康，徐维清，邱金恒，编，南京大学出版社，1998年3结构化学基础，第三版，周公度，段连运，编，北京大

15、学出版社，2003年4物理化学，第五版，傅献彩，沈文霞，姚天扬，等编，高等教育出版社， 2006年5物理化学实验，第四版，北京大学化学学院物理化学实验教研组编，北京大学出版社，2002年物理化学实验教学大纲课程编号: 5065434课程名称: 物理化学实验 英文名称: Experiments in Physical Chemistry 授课学时: 56 学 分: 3.5课程层次及修读类型: 学科核心课 开课学期: 第5学期适用专业: 化学工程与工艺教学目的和基本要求: 物理化学实验是面向化工专业开设的专业基础实验课，是独立设课、并与物理化学理论课程内容相配套的实验课程。实验教学内容综合了化学领

16、域中各分支需要的基本研究工具和方法，在教学过程中引导学生利用物理化学及相关理论知识，解决化学、化工过程的基本问题，培养学生的基本实验技能和科学研究能力，为学生今后从事专业研究打下坚实的基础，同时对于学生的知识、能力和综合素质的培养与提高也起着至关重要的作用。 本课程安排14个具有典型性和代表性的实验，对学生进行实验方法和实际技能训练。实验内容包括热力学、电化学、化学动力学、表面化学与胶体化学、结构化学等方面，包含了物理化学的重要实验方法和技术，这是每个学生都必须独立完成的实验，由此可使学生受到基本的训练。同时使学生掌握物理化学实验的基本方法和技能，锻炼学生观察现象、正确记录数据和处理数据、分析

17、实验结果的能力，并初步训练学生根据所学原理设计实验，选择和使用仪器，解决实际问题的能力。培养严肃认真、实事求是的科学态度和作风，为学生今后从事专业研究打下坚实的基础，。物理化学实验课程的基本要求：实验预习：通过预习了解实验目的和要求，并撰写预习笔记。实验操作：进入实验室后，应检查测量仪器是否工作正常，并作好准备工作，记录实验条件。具体实验操作时，要求严格控制实验条件，仔细观察实验现象，详细、如实地记录原始数据。整个实验过程中，学生必须有严谨的科学态度，做到清洁整齐，有条有理，一丝不苟；还要积极思维，善于发现和解决实验中出现的各种问题。实验报告：实验后学生必须将原始数据交教师签名，然后正确处理数

18、据，写出实验报告。实验报告应包括：实验目的要求，简明原理，实验仪器和实验条件，具体操作方法，数据处理，结果讨论以及参考资料等。教师对每个实验，应根据实验所用的仪器、试剂以及具体操作条件，提出实验结果及数据的要求范围，学生如果达不到要求，则该实验必须重做。教学方式: 操作为主。考核方法：考试（平时60%，操作40%）。内容提要一、基本知识1物理化学实验室基本常识（1）实验室安全守则；（2）实验室卫生职责；（3）实验室事故的处理；（4）实验室废液的处理。2物理化学化学实验中的数据表达与处理 (1)测量误差与有效数字；(2)数据表达与处理（列表法、作图法、实验数据方程的拟合）。二、基本物理化学原理三

19、、基础实验四、综合和设计实验课程基本内容 实验一 燃烧热的测定实验内容：用氧弹量热计测量萘的燃烧热。目的与要求：1. 通过萘的燃烧热测定，了解氧弹量热计的构造原理，掌握氧弹量热计的实验测定技术；2. 了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的相互关系；3. 学会应用图解法校正温度改变值。注意要点：使用高压氧气要注意安全，注意点火时间。实验二 凝固点降低法测定摩尔质量 实验内容：凝固点降低法测定萘的摩尔质量。目的与要求：1.用凝固点降低法测定萘的摩尔质量；2.通过实验掌握溶液凝固点的测量技术，并加深对稀溶液依数性的理解。注意要点：为使系统各处温度均匀，注意搅拌。实验三 二组分固-液相图的绘制实验内容：热分析法

20、绘制铅-锡二组分相图。目的与要求：1.了解固液相图的基本特点；2.用热分析法绘制铅-锡二元金属相图；注意要点：注意降温速率不能太快。实验四 纯液体饱和蒸气压的测定实验内容：用静态法测定不同温度下环己烷的饱和蒸气压。目的与要求：1.采用静态法测定环己烷在不同温度下的饱和蒸气压，学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔汽化热与正常沸点；2.通过实验使学生了解测定纯液体饱和蒸气压的方法，初步掌握低真空实验技术，加深对克劳修斯克拉贝龙方程式的理解。注意要点：在向系统中放气时速率要慢实验五 双液系的气液平衡相图实验内容：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、

21、绘制相图。 目的与要求：1.采用回流冷凝法测定不同浓度的环己烷与乙醇体系的沸点和气液两相平衡组成；2.通过实验掌握沸点-组成相图的绘制方法和阿贝折射仪的使用方法。注意要点：气相组成测定时，速度要快，要尽可能减少样品的用量。实验六 原电池电动势的测定及其应用实验内容：使用电位差计测定Cu-Zn电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势。目的和要求：1. 学会Cu、Zn电极的制备和处理方法；2. 掌握电位差计的测量原理和使用方法；注意要点：注意不要把电极溶液滴入到做为盐桥的饱和氯化钾溶液中。实验七 电导法测弱电解质的电离常数实验内容：用电桥法测定醋酸溶液的电离平衡常数。目的与要求：1.熟悉惠斯登电桥的

22、工作原理和测量技术，掌握用电桥法测量溶液电导的实验方法；2.了解溶液电导的基本概念；3.用电导法测定醋酸的电离平衡常数。注意要点：使用示波器指示零点时要注意示波器的灵敏度。实验八 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验内容：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。目的与要求：1.了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确操作技术；2.用图解法求出反应速率常数和半衰期。注意要点：注意旋光仪的刻度的读法。实验九 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定实验内容：用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数。目的与要求：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

23、解法求出二级反应的速率常数。注意要点：参与反应的两种反应物的初始浓度必须相同。实验十 丙酮碘化反应的速率方程实验内容：用分光光度计测定用酸作催化剂时的丙酮碘化反应的速率常数。目的与要求：1.测定酸催化作用下丙酮碘化反应的速率常数；2.进一步掌握分光光度计的使用方法；3.通过本实验加深对复杂反应特征的理解。注意要点：当反应物混合在一起后测量时的速度要快。实验十一 粘度法测定高聚物的相对分子质量实验内容：用粘度法测定聚乙烯醇的平均相对分子质量。目的与要求：1.掌握用乌氏粘度计测定高聚物溶液粘度的原理和方法，测定聚乙烯醇的平均相对分子质量；2.了解影响测量结果的主要因素以及其它测量粘度的方法。注意要点：测量时不要忘记将C管上的夹子打开。实验十二 最大气泡法测定溶液的表面张力实验内容：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。目的与要求：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溶液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。注意要点：调节减压速率，尽量避免气泡成串冒