《物理化学实验》教学大纲

《物理化学实验》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：1061149022课程名称（中/英文）：物理化学实验/ExperimentforPhysicalChemistry课程类别：学科专业基础课程开课学期：第3学期总学分：1.5总学时：24实验/实践学时：24适用专业：应用化学适用对象：本科先修课程：无机化学、分析化学、分析化学实验开课学院：环境工程与化学学院二、课程简介《物理化学实验》是应用化学专业的专业基础实验课。它以数据测量为主要内容，通过对实验数据的科学处理来研究物质的物理化学性质及其化学反应规律。通过本课程的学习，使学生熟悉物理化学实验现象的观察和记录、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和数据处理方法，从而加深对物理化学热力学、动力学、电化学和表面化学理论的理解，增强发现问题、分析问题和解决化学问题的技能和能力，初步学会从事科学研究的途径和方法。三、课程目标1．课程对毕业要求的支撑指标点3.3理解化学体系热力学、动力学、电化学等基础知识，熟悉单元操作的基本原理和相关设备操作流程，并用于复杂问题解决方案的比较、优化与改进。2.课程目标（1）能够熟练掌握物理化学实验的基本原理，能够忠实、准确、完整记录原始实验数据和实验条件。（2）能够运用计算、作图和列表等方法进行数据处理，并结合物理化学的基本原理分析实验现象。（3）能够解析实验，对实验进行改进。3.主要教学内容与课程目标之间的对应关系课程目标教学内容教学方法目标1：能够熟练掌握物理化学实验的基本原理，能够忠实、准确、完整记录原始实验数据和实验条件。实验一、恒温槽的使用实验二、凝固点降低法测定溶质摩尔质量1.讲授2.指导实践目标2：能够运用计算、作图和列表等方法进行数据处理，并结合物理化学的基本原理分析实验现象。实验四、电导法测定弱酸的解离常数和难溶电解质的溶解度实验六、固体在溶液中的吸附实验七、溶胶的制备及聚沉值测定1.讲授2.指导实践3.小组讨论目标3：能够解析实验，对实验进行改进，或根据要求设计实验。实验三二组分气液平衡相图的绘制实验五旋光度法测定蔗糖水解反应速率常数1.讲授2.指导实践3.小组讨论四、教学内容实验一恒温槽灵敏度的测定实验目的：1.了解继电加热法控制恒温的原理，熟悉恒温水浴和贝克曼温度计的使用方法。2.掌握数据记录，数据分析和数据作图方法。3.明确恒温装置恒温灵敏度的意义，学会分析影响恒温灵敏度的因素。实验内容及步骤：将恒温槽温度调至指定温度，待恒温槽已调节到指定温度恒温后，观察精密温度计上的读数，每隔30秒记录一次温度计的读数。测定约30～40min。分别测定在恒温槽不同深度的温度，了解恒温槽的温度场分布。实验所需主要设备及材料：恒温槽，精密温度计。实验二凝固点降低法测定溶质摩尔质量实验目的：1.巩固稀溶液依数性知识。2.掌握凝固点测定的基本方法和仪器的使用方法。实验内容及步骤：安装凝固点实验装置，在冰浴槽中加入冰水，设定好锁定温度。取一支洗净烘干的凝固点测定管，加入25mL准确称重的环己烷，先粗略测定环己烷的凝固点，再放在空气套管中，每15秒测定一次温度，绘制冷却曲线，找出环己烷的凝固点。环己烷中加入准确称量的约0.2g萘，使溶解，测定溶液的冰点。根据凝固点降低的量，计算萘的摩尔质量。实验所需主要设备及材料：凝固点测定装置，精密温度计，环己烷，萘，实验三二组分气液平衡相图的绘制实验目的：1.掌握绘制完全互溶双液系相图的方法，并确定最低恒沸点组成及其温度。2.掌握用沸点仪测沸点的方法3.掌握用阿贝折射仪测量液体和蒸气的组成的工作原理及其使用方法。实验内容及步骤：调节阿贝折光仪并进行校准。配制环己烷的质量分数为0、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.70、0.80、0.90和1.0的环己烷－乙醇溶液各5mL，用阿贝折射仪，测得样品的折射率nD，绘制工作曲线。将沸点仪安装好，加入待测液30mL，使溶液缓慢加热至沸腾，待温度计的读数稳定3~5min后，记录温度值。切断电源，停止加热，使系统冷却。用一支洁净干燥的长滴管自冷凝管口处吸取气相区球形水槽内的液体，用另一短滴管吸取圆底烧瓶内的液体，迅速用阿贝折光仪分别测其折射率。依照上述方法测定其它样品的沸点及气、液相的折射率。实验所需主要设备及材料：沸点仪，阿贝折光仪，恒温槽，乙醇，环己烷，丙酮实验四电导法测定弱酸的解离常数和难容电解质的溶解实验目的：1.掌握测量电导的原理和方法，掌握电导仪的使用方法。2.测定电解质溶液的电导并计算弱电解质的电离常数。实验内容及步骤：校准电导率仪。测定蒸馏水的电导率。电导池和电极用滤纸吸干后，用25mL移液管准确移取50mL醋酸溶液倒入电导池，测该溶液的电导率。测完后，用吸取醋酸的移液管从电导池中吸出25mLEMBEDEquations溶液弃去，用另一支移液管取25mLEMBEDEquations蒸馏水注入电导池中，混合均匀，等温度恒定后测其电导率。如此稀释四次。制备纯净的BaSO4饱和溶液，测定电导率。实验所需主要设备及材料：电导率仪，移液管，锥形瓶，HAc溶液，BaSO4实验五、旋光度法测定蔗糖水解反应速率常数度实验目的：1.了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。2.测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。3.了解实验设计方法和数据处理方法。。实验内容及步骤：校正旋光仪零点。用移液管取25mL蔗糖溶液和25mLHCL溶液置于100mL三角瓶中，当HCl溶液放出一半时按下秒表开始计时，用反应混合液将旋光管润洗后，将反应混合液装满旋光管，擦净后放入旋光仪，测量不同时间t时溶液的旋光度αt。将剩余的混合液置于近60℃的水浴中，恒温30min以加速反应，然后冷却至实验温度，按上述操作，测定其旋光度，此值即可认为是α∞。实验结束后以ln（αt-α∞）~t作图。实验所需主要设备及材料： 旋光仪，蔗糖溶液，HCl溶液，恒温水浴槽实验六固体在溶液中的吸附实验目的：1.加深理解吸附线计弗罗因德利希吸附等温式。2.测定活性炭再醋酸水溶液中对醋酸的吸附量。3.绘制吸附等温线并求得弗罗因德利希吸附等温式中的常数。实验内容及步骤：标定醋酸溶液的浓度。按比例配制成6份不同浓度的醋酸溶液，置于锥形瓶中，加入烘干的活性炭约1g（准确值0.01g），震荡1-2小时。取滤液，用氢氧化钠测定平衡浓度。计算出吸附量，以lnΓ-lnc作图，从直线斜率和截距求出吸附等温式中的常数。实验所需主要设备及材料：震荡器，滴定管，醋酸，氢氧化钠实验七溶胶的制备及聚沉值的测定实验目的：1.掌握溶胶的制备及纯化方法2.测定所制备溶胶的聚沉值，判断胶体所带的电荷。实验内容及步骤：制备Fe(OH)3和Sb2S3溶胶，并用半透膜纯化。将制备的溶胶置于锥形瓶中，分别测定Fe(OH)3对于KCl，K2SO4，K3Fe(CN)6的聚沉值，Sb2S3对于KCl，BaCl2，AlCl3的聚沉值。比较电解质的聚沉能力，说明胶粒带电符号。实验所需的主要设备及材料：加热装置，烧杯，试管，三氯化铁，酒石酸锑钾，硫化氢五、实验项目及学时安排序号实验项目名称实验学时实验类型每组人数1恒温槽灵敏度的测定3验证性22凝固点降低法测定溶质摩尔质量3验证性23二组分气液平衡相图的绘制6综合性24电导法测定弱酸的解离常数和难熔盐溶解度3综合性25旋光度法测定蔗糖水解速率常数3综合性26固体在溶液中的吸附3验证性27溶胶的制备及聚沉值测定3验证性2六、考核方式与评分标准1.课程考核方式《物理化学检验》是一门必修的专业基础课程，课程总成绩按优（90以上）、良（80-89）、中（70-79）、及格（60-69）和不及格（59以下）五个等次评定。课程成绩主要包含三个部分即平时成绩、实验报告成绩和实验操作成绩。学习习惯占比10%，包含出勤情况和试验中环保和卫生情况；实验预习占比20%，包含预习报告和预习提问；实验操作成绩占比30%，包含学生实验操作和实验数据成绩；实验报告成绩占比40%，包含实验数据处理，实验结果讨论和实验报告撰写情况；课程总成绩=学习习惯成绩×10%＋实验预习成绩×20%＋实验操作成绩×40%＋实验报告成绩×40%。本课程如果缺做2个及以上实验项目，不论其它成绩高低，课程总成绩记为不及格。2.课程教学目标的考核方式序号课程教学目标考核内容考核方式1能够熟练掌握物理化学实验的基本原理，能够忠实、准确、完整记录原始实验数据和实验条件实验原理，仪器的使用，数据记录。预习报告，实验原始数据，操作成绩。2能够运用计算、作图和列表等方法进行数据处理，并结合物理化学的基本原理分析实验现象实验原理，数据处理，数据分析。实验原始数据，操作成绩及实验报告。3能够解析实验，对实验进行改进。对实验的深入思考和讨论实验报告，实验讨论3.成绩评定标准评价细则考核环节学习习惯成绩实验预习成绩实验报告成绩实验操作成绩优秀（90-100分）按时出勤，不迟到，不早退；实验中注意安全和环保要求；实验环境清洁有序积极预习，思路清晰，提问过程中能够详细了解实验原理和实验过程实验报告内容完整充实，书写工整规范，实验结果描述准确，并结合实验过程中的出现的问题进行有效的分析和讨论实验过程中操作仔细规范，小组分工明确，实验结果准确可靠；实验操作技能熟练，能充分，准确分析实验结果，并进行有深度的讨论。良好（80-89分）全勤，偶有迟到；实验中能注意到环保要求；实验物品有序能够做好预习工作，提问过程中基本理解实验原理和实验过程实验报告内容完整，书写规范，实验结果描述准确，简单对实验结果进行分析和讨论实验操作过程中仔细认真，小组分工明确，实验结果可靠；实验操作技能基本规范，熟练，能准确分析实验结果，并进行与实验相关的讨论。中等（70-79分）全勤，迟到较多，实验中基本注意到环保要求；实验物品和环境基本符合要求有预习，提问过程中未能较好的掌握实验课程中的实验原理和操作技术实验报告内容完整，书写规范，实验结果描述准确，未对实验结果进行分析和讨论实验操作过程中仔细认真，操作规范性不够，小组分工明确，实验结果基本可靠；实验操作技能基本规范但不太熟练，能合理分析实验结果，对实验有思考。及格（60-69分）有缺勤情况，部分时候能关注到环保要求，实验中物品杂乱有预习，不熟悉实验流程实验报告内容不完整，书写不规范，实验结果描述不清楚，且存在明显问题实验操作过程中不严谨，操作规范性不够，小组分工不明确，实验结果不准确；能分析实验结果，对实验了解。不及格（＜60分）缺课次数超过2次，不按环保要求处置废物，实验中物品杂乱，不按要求打扫卫生无预习，不了解实验流程实验报告内容不完整，实验结果存在严重错误或报告全文抄袭迹象明显实验操作过程中有明显敷衍现象，不能有效进行实验操作，不能对实验结果进行分析，对实验不了解。七、教学资源教材（1）张军等.物理化学实验.化学工业出版社,2010主要参考书（1）武汉大学化学与分子科学学院实验中心.物理化学实验，武汉大学出版社.2012（2）王军等.物理化学实验，化学工业出版社.2010（3）毕邵丹等.物理化课程网络资源