《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)大綱

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)PhysicalChemistry【課程編號(hào)】BJ26600 【課程類別】學(xué)科基礎(chǔ)課【學(xué)分?jǐn)?shù)】1 【學(xué)時(shí)數(shù)】18 【先修課程】高等數(shù)學(xué)、普通物理【適用專業(yè)】金屬材料工程一、教學(xué)目的、任務(wù)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是金屬材料工程專業(yè)開(kāi)設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，是獨(dú)立設(shè)課、并與物理化學(xué)理論課程內(nèi)容相配套的實(shí)驗(yàn)課程。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容綜合了化學(xué)領(lǐng)域中各分支需要的基本研究工具和方法，在教學(xué)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生利用物理化學(xué)及相關(guān)理論知識(shí)，解決金屬材料工程的基本問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)研究能力，為學(xué)生今后從事專業(yè)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)對(duì)于學(xué)生的知識(shí)、能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)與提高也起著至關(guān)重要的作用。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)包括基礎(chǔ)知識(shí)講座、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)兩部分。通過(guò)完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以親身體會(huì)物理化學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)方法和基本研究方法，掌握基本的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和技能，學(xué)會(huì)重要的物理化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定。通過(guò)做實(shí)驗(yàn)和書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，使學(xué)生學(xué)會(huì)觀察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、判斷和選擇實(shí)驗(yàn)條件、測(cè)量和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、歸納與分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，加深對(duì)物理化學(xué)基本知識(shí)和原理的理解，培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生整理、歸納、綜合、評(píng)價(jià)知識(shí)的能力。為學(xué)生從事畢業(yè)論文和科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)的基本要求物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)采用三段式教學(xué)模式，教學(xué)過(guò)程由理論知識(shí)課、基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)三個(gè)環(huán)節(jié)組成。1理論知識(shí)講座通過(guò)教師的講解，使學(xué)生了解課程的性質(zhì)、任務(wù)、要求、課程安排和進(jìn)度、實(shí)驗(yàn)考核內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)守則及實(shí)驗(yàn)室安全制度等，為進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做好準(zhǔn)備。2基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)此階段包括12個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作訓(xùn)練，這是本實(shí)驗(yàn)課程的中心環(huán)節(jié)。要求做好：（1）預(yù)習(xí)學(xué)生須認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，了解實(shí)驗(yàn)的目的和原理，明確本次實(shí)驗(yàn)中要測(cè)定的量、所用實(shí)驗(yàn)方法、使用的儀器、控制的條件、需要注意的問(wèn)題等，在此基礎(chǔ)上寫出預(yù)習(xí)報(bào)告，內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮突驹?，?jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)步驟，原始數(shù)據(jù)記錄表格。（2）實(shí)驗(yàn)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后首先核對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器，熟悉儀器操作方法、需要記錄哪些數(shù)據(jù)。教師檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并做好記錄，包括預(yù)習(xí)報(bào)告和對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，不合格者不得進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。指導(dǎo)教師講解實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)和注意事項(xiàng)，通過(guò)提問(wèn)的方式引導(dǎo)學(xué)生深入思考與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有關(guān)的一些問(wèn)題，著力培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)、綜合考慮問(wèn)題的能力，使學(xué)生學(xué)會(huì)分析和研究問(wèn)題的方法。學(xué)生獨(dú)立或按學(xué)號(hào)編組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，注意實(shí)驗(yàn)中的獨(dú)立操作和相互配合。要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中勤于動(dòng)手,敏銳觀察,細(xì)心操作,開(kāi)動(dòng)腦筋,分析鉆研問(wèn)題,準(zhǔn)確記錄原始數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后經(jīng)教師檢查并簽名，實(shí)驗(yàn)及其原始記錄才有效。記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象必須忠實(shí)、準(zhǔn)確，不能隨意涂抹數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄要表格化，字跡要整齊、清楚，保持一個(gè)良好的記錄習(xí)慣是物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本要求之一。（3）書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告認(rèn)真寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告是本課程的基本訓(xùn)練。它將使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、作圖、誤差分析、問(wèn)題歸納等方面得到訓(xùn)練和提高。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量，在很大程度上反映了學(xué)生的實(shí)際水平和能力。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容大致包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?、?shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)條件（室溫、大氣壓、藥品純度、儀器精度等）、原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果和討論等。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的討論可以包括對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析和解釋、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差分析、對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)意見(jiàn)、心得體會(huì)等。實(shí)驗(yàn)結(jié)束的兩周內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，于下次實(shí)驗(yàn)時(shí)提交報(bào)告，其中必須附有教師簽名的原始記錄表。3、實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：恒溫槽，烏式粘度計(jì)，凝固點(diǎn)測(cè)定裝置，精密電子溫差測(cè)量?jī)x，飽和蒸氣壓測(cè)定裝置，真空泵，平衡常數(shù)測(cè)定裝置，量熱計(jì)，秒表，蒸餾瓶，調(diào)壓變壓器，阿貝折射儀，超級(jí)恒溫槽，電磁攪拌器，酸式滴定管，皂膜流量計(jì)，電導(dǎo)儀，鉑電極，微量注射器，表面張力測(cè)定裝置，數(shù)字壓差測(cè)量?jī)x，電泳儀（含電極），U型電泳管，電位差計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)電池，檢流計(jì)，干電池，待測(cè)原電池，金屬相圖測(cè)定儀，保溫電爐?；A(chǔ)性綜合實(shí)驗(yàn)：恒溫槽，杜瓦瓶，磁力攪拌裝置，數(shù)字溫差儀，電加熱器，穩(wěn)壓電源，電壓表，電流表，可變電阻器，秒表；恒溫槽，阿貝折射儀，比重管，密度計(jì)，精密電容測(cè)量?jī)x，油浴超級(jí)恒溫槽，電吹風(fēng)，干燥器，電容池，25ml容量瓶；比重管，比重瓶，密度計(jì)，烏氏粘度計(jì)，旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，不同管徑的毛細(xì)管，測(cè)高儀，平衡管（組裝毛細(xì)管上升法測(cè)表面張力的裝置），特制的帶刻度的滴管，長(zhǎng)玻璃套管（組裝滴體積法測(cè)定表面張力的裝置），壓差測(cè)定儀，加壓裝置（或減壓裝置）（組裝最大氣泡壓力法測(cè)定表面張力的裝置），磨砂漏斗；表面張力測(cè)定裝置，電導(dǎo)儀，天平，紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)，比色皿，潤(rùn)濕角測(cè)量?jī)x，0.25ml注射器，載玻片，鑷子，濾紙，秒表，電動(dòng)攪拌裝置，中號(hào)試管，大號(hào)試管，滴管，顯微鏡。三、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配在以下實(shí)驗(yàn)中選作4個(gè)實(shí)驗(yàn)序號(hào) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱 內(nèi)容提要 實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)1 恒溫槽的調(diào)節(jié)及粘度測(cè)定 1.熟悉恒溫槽的構(gòu)造和恒溫原理2.調(diào)節(jié)恒溫槽以實(shí)現(xiàn)恒溫3.測(cè)定恒溫槽靈敏度數(shù)據(jù)并繪制靈敏度曲線4.學(xué)習(xí)粘度計(jì)的使用方法，利用相對(duì)法測(cè)定無(wú)水乙醇的粘度 42 凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量 學(xué)習(xí)凝固點(diǎn)測(cè)量技術(shù)和方法2.利用凝固點(diǎn)降低法測(cè)定萘的摩爾質(zhì)量3.繪制冷卻曲線4.加深對(duì)稀溶液依數(shù)性知識(shí)的理解 43 液體飽和蒸氣壓的測(cè)定 1.用靜態(tài)法測(cè)定液體的飽和蒸氣壓2.加深對(duì)飽和蒸氣壓、沸點(diǎn)等概念的理解3.用克-克方程計(jì)算液體的摩爾蒸發(fā)焓 44 平衡常數(shù)的測(cè)定 1.用等壓法測(cè)定壓力的技術(shù)和方法2.測(cè)定氨基甲酸銨的分解壓力3.計(jì)算氨基甲酸銨分解反應(yīng)的平衡常數(shù)5.計(jì)算熱力學(xué)函數(shù)變 45 二組分液相完全互溶系統(tǒng)的沸點(diǎn)—組成圖 1.測(cè)定不同組成的乙醇—正丙醇二組分系統(tǒng)氣液平衡時(shí)氣、液相的折射率2.繪制折射率—濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線3.計(jì)算氣液兩相組成4.繪制蒸餾曲線 46 反應(yīng)焓的測(cè)定 1.標(biāo)定量熱計(jì)的熱容2.測(cè)定ZnO與HCl溶液反應(yīng)中的溫度變化3.用雷諾作圖法校正測(cè)量溫度4.計(jì)算ZnO與HCl反應(yīng)的摩爾反應(yīng)焓 47 過(guò)氧化氫催化分解 1.通過(guò)皂膜流量計(jì)測(cè)定反應(yīng)產(chǎn)生氧氣的體積Vt與時(shí)間的關(guān)系2.改變KI（催化劑）濃度測(cè)定不同Vt對(duì)應(yīng)的時(shí)間3.改變H2O2（反應(yīng)物）濃度測(cè)定不同Vt對(duì)應(yīng)的時(shí)間4.用作圖法求取表觀反應(yīng)速率常數(shù)及相應(yīng)的半衰期 48 乙酸乙酯皂化反應(yīng) 1.測(cè)定某溫度下NaOH溶液的電導(dǎo)G0和CH3COONa溶液的電導(dǎo)G∞2.測(cè)定NaOH溶液與CH3COOC2H5反應(yīng)過(guò)程溶液電導(dǎo)Gt3.用作圖法求反應(yīng)速率常數(shù)k及表觀活化能Ea 49 用最大氣泡法測(cè)定液體的表面張力 1.測(cè)定蒸餾水的最大泡壓2.測(cè)定不同濃度的正丁醇水溶液的最大泡壓3.計(jì)算正丁醇水溶液的界面張力4.計(jì)算不同濃度正丁醇溶液的吸附量 410 原電池?zé)崃W(xué) 1.連接線路，進(jìn)行“標(biāo)準(zhǔn)化”操作2.用對(duì)消法測(cè)定待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)3.改變溫度重復(fù)上述操作，求取電池電動(dòng)勢(shì)的溫度系數(shù)4.計(jì)算電池反應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù)變：ΔrGm、ΔrHm和ΔrSm5.計(jì)算難溶鹽PbSO4的溶度積Ksp 411 二組分凝聚系統(tǒng)相圖 1.測(cè)定不同組成Pb-Sn體系的冷卻曲線2.由冷卻曲線讀取各體系的相變溫度3.繪制Pb-Sn凝聚系統(tǒng)相圖 412 液體恒壓熱容的測(cè)定 1.組裝簡(jiǎn)單量熱計(jì)系統(tǒng)2.測(cè)定液體在一定溫度范圍內(nèi)的定壓熱容3.求溫度區(qū)間內(nèi)液體的平均熱容和某溫