物理化学实验是化工与制药类专业一门重要的基础实验课,通过实验课使学生加深对物理化学原理的理解,培养学生实验研究能力和创新精神。本课程的特点是综合性强和注重实验方法的掌握,其最重要的任务是发展学生的综合能力,即查阅、动手、观测、记忆、思维、想象和表达能力,并使学生通过典型实验,掌握统一类型的数据在实际应用中的测定和计算方法,重在让学生建立起“方法”的“档案”,以便于在今后的学习、工作中进行应用。在教学过程中强调理论与实践相结合,加强素质教育,充分发挥学生的主观能动性,全面培养学生的动手能力、观察问题、分析问题、解决问题的综合能力,注重培养学生严谨的科学作风,提倡创新精神。
本课程采用百分制计分,成绩的评定由以下几个部分组成:
1. 课堂讨论(10分):需要在“课堂交流区”中回帖总次数达到10次,则获得讨论分满分,占总成绩的10%;如达不到10次,最后交流互动的成绩会按回帖数的比例递减。
2. 单元测验(40分):每一讲后都有相应单元测试,只允许尝试3次,占总成绩的40%。。
3. 期末考试 (50分):占总成绩的50%。需要在90分钟内完成,只允许尝试1次.
本课程以实验操作训练为主,实验操作课之前,学生应已了解实验误差分析、实验数据处理方法、实验设计方法、实验报告书写规则等。
第一部分 大纲说明
一、课程性质与任务
物理化学实验是化工与制药类专业一门重要的基础实验课,通过实验课使学生加深对物理化学原理的理解,培养学生实验研究能力和创新精神。本课程的特点是综合性强和注重实验方法的掌握,其最重要的任务是发展学生的综合能力,即查阅、动手、观测、记忆、思维、想象和表达能力,并使学生通过典型实验,掌握统一类型的数据在实际应用中的测定和计算方法,重在让学生建立起“方法”的“档案”,以便于在今后的学习、工作中进行应用。在教学过程中强调理论与实践相结合,加强素质教育,充分发挥学生的主观能动性,全面培养学生的动手能力、观察问题、分析问题、解决问题的综合能力,注重培养学生严谨的科学作风,提倡创新精神。
二、教学目的与要求
通过本课程的学习,加深对物理化学理论知识的理解,较熟练地掌握物理化学实验操作技能,了解所做过的实验方法在社会实践中的有关应用,提高观察、分析和解决问题的能力,培养学生严谨的工作作风和实事求是的科学态度,并为学习后继课程和未来的科学研究及实践工作打下良好的基础。
具体要求是:1.实验前要充分预习,对所做实验内容心中有数,并写出较详细的预习笔记,内容包括:实验目的,简明原理、主要仪器药品、重要仪器装置图、详细操作步骤、数据记录表和注意事项等;2.学生进入实验室后要先观察和熟悉仪器,然后接受指导教师的提问与讲解,当无问题后方可进行实际操作;3.实验过程应谨慎操作、仔细观察、认真无误地忠实记录实验数据,不得随意涂改,养成严谨的工作作风及实事求是的科学态度;4.实验结束后需经教师检查数据记录和仪器使用情况,经允许后方可结束实验,离开实验室;5.课后及时写出实验报告。
三、学时分配
本课程学分为1.0学分,建议开设32学时。本实验课程采用学生分组模式,每套仪器3人,8个实验每周开设一个。
实验题目 | 学时 |
燃烧热的测定 | 4 |
双液系气-液平衡相图的测定 | 4 |
偏摩尔体积的测定 | 4 |
化学平衡常数及分配系数的测定 | 4 |
乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 | 4 |
丙酮碘化反应速率常数的测定 | 4 |
原电池电动势的测定及应用 | 4 |
活性炭在醋酸溶液中的吸附 | 4 |
合 计 | 32 |
四、教材及参考书
实验教材:
刘勇健等,《物理化学实验》,第三版,南京大学出版社,2018。
雷文等,《物理化学实验》,同济大学出版社,2016。
主要参考书:
1.罗澄源编,《物理化学实验》,第四版,高等教育出版社,2004。
2.北京大学编,《物理化学实验》,北京大学出版社,1995。
3.复旦大学编,《物理化学实验》,高等教育出版社,1993。
五、教学方法与手段建议
教师对学生课前预习、仪器装置、基本操作、实验安全、实验报告、科学态度、使用药品及仪器情况等进行考察,注意有针对性地及时纠正一些存在的问题。
六、课程考核方式与成绩评定办法
本门课成绩以百分计,构成及权重分别为:平时成绩权重0.4,实验报告成绩权重0.6。缺做实验课时≧20%总学时,取消实验成绩。
第二部分 课程内容大纲
实验一 燃烧热的测定 (4学时)
一、实验目的和要求
1. 掌握氧弹量热计的实验操作技术;
2. 掌握燃烧热的测定技术;
3. 了解Qp、QV差别和相互关系;
4. 学会雷诺图解法校正温度差。
二、实验内容
用氧弹量热计测量硬脂酸的燃烧热。
实验二 完全互溶双液系的平衡相图(4学时)
一、实验目的和要求
1. 学会使用阿贝折光仪及对二元液态混合物的定量分析;
2. 学会沸点仪的使用及动态法测定完全互溶双液系汽液相平衡数据;
3. 绘制环己烷-乙醇双液系的T-x-y图(沸点-组成图),并找出恒沸点混合物的组成和最低恒沸点。
二、实验内容
阿贝折光仪的分析范围、使用方法、注意事项以及对二元混合物的定量分析;
采用沸点仪进行动态法测定环己烷-乙醇二元物系汽液平衡数据;
用阿贝折光仪分析汽液平衡的气相和液相样品组成;
根据测定的汽-液平衡实验数据,以恒沸点为界绘制,绘制完全互溶双液系汽液平衡相图。
实验三 偏摩尔体积的测定(4学时)
一、实验目的和要求
1. 掌握通过测定溶液的密度,求算其偏摩尔体积的方法;
2. 加深对偏摩尔量概念和理论意义的认识;
3. 熟悉有关热力学推导过程。
二、实验内容
测定乙醇-水二元体系在不同比例时液体混合物的密度;
根据测定的混合物密度,求算偏摩尔体积。
实验四 化学平衡常数及分配系数的测定(4学时)
一、实验目的和要求
1. 掌握碘在水和四氯化碳中的分配系数测定方法;
2. 掌握水溶液中碘与碘离子之间配合反应的标准平衡常数测定方法。
二、实验内容
碘在水和四氯化碳中分配系数的测定;
在水溶液中碘与碘离子配合反应的标准平衡常数的测定。
实验五 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定(4学时)
一、实验目的和要求
1. 理解反应体系电导率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。
二、实验内容
用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数及反应活化能。
实验六 丙酮碘化反应速率常数的测定(4学时)
一、实验目的和要求
1. 了解丙酮碘化反应速率常数测定原理和方法;
2. 加深对复杂反应特征的理解;
3. 掌握利用分光光度法测定酸催化时丙酮碘化反应速度常数及活化能的实验方法。
二、实验内容
用分光光度法测定酸催化时丙酮碘化反应速度常数及活化能。
实验七 原电池电动势的测定及应用(4学时)
一、实验目的和要求
1. 掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作技术;
2. 学会盐桥的制备方法;
3. 通过原电池电动势测定 求算有关热力学函数。
二、实验内容
盐桥制备;
电动势测定。
实验八 活性炭在醋酸溶液中的吸附(4学时)
一、实验目的和要求
1. 了解研究活性炭在醋酸溶液中吸附的原理和方法;
2. 通过测定活性炭在醋酸溶液中对醋酸的吸附量,绘制吸附等温线,计算活性炭的饱和吸附量和比表面;
3. 通过实验加深对郎格缪尔弗兰德里胥经验公式的理解。
二、实验内容
测定活性炭在醋酸溶液中对醋酸的吸附量;
绘制吸附等温线;
计算活性炭的饱和吸附量和比表面。