化工学院《物理化学实验》教学大纲

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《物理化学实验》教学大纲

课程名称：物理化学实验
学    时： 48、30
适用对象：化学工艺、制药工程（48） 、环境、安全工程（30）
先修课程：无机化学、分析化学
一、课程的性质、目的与任务：
物理化学实验是一门相对独立的综合性基础实验课程。它与无机化学实验、分析化学实验和有机化学实验相互衔接物理化学实验的特点是利用物理化学研究化学系统变化规律。物理化学实验的主要目的是使学生初步掌握物理化学的研究方法和实验技能，了解实验的设计思想，实验中常用多种物理测量仪器。因此在物理化学实验教学中，应注意基础测量技术的训练以初步培养学生选择和配套仪器进行实验研究工作的能力，培养学生观察实验现象、正确记录数据以及归纳分析实验数据的能力，加深对物理化学基本原理的理解，从而增强解决实际化学问题的独立工作能力。物理化学实验是一门重要的基础实验课程，，构成化学专业完整的实验教学体系。物理化学实验课程在理解、检验化学学科的基本理论，掌握、运用化学中基本的物理方法和技能，训练设计科学的实验方法，培养科学思维和综合分析解决问题的能力，引导学生自觉学习，树立科学的世界观、方法论有着重要的作用。  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题的能力。
对于40学时的实验课，可完成10-12个实验。对于30学时的实验课，可完成6-8个实验。为了使学生获得有关实验技术的系统知识以及实验数据处理能力，可在实验前开设一次实验讲座。物理化学实验的一些具体要求为：
二、本实验课的任务：
1.了解物理化学实验中常见的物理量。如：温度、压力、电性质、光性质的测量原理和方法。
2.掌握有关仪器的正确使用。物化实验使用的仪器较贵重，为了保证能顺利完成实验，要求学生在实验前必须预习并掌握使用仪器的工作原理和操作方法。
3.学习对测定的原始数据惊醒科学的分析与处理。需要指出的是，物理化学实验中的测定多带有综合的性质，一个实验往往需要同时测定多个物理量。这就涉及到要使用多台不同仪器，而各种仪器的使用精度又往往并不相同。这就需要在作图或计算求得所需结果时进行误差分析。
二、课程内容
实验一：液体饱和蒸气压的测定（3学时）
实验目的和要求：
1．明确液体饱和蒸气压的定义和气液两相平衡的概念，深入了解液体饱和蒸气压和温度的关系：克劳修斯—克拉贝龙方程式。
2．初步掌握真空实验技术，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。
主要仪器：蒸气压测定装置1套，温度计(1／100C)1支，抽气泵1台，加热水浴一套。
实验二：电动势及电极电势的测定（3学时）
实验目的和要求：
1．学会铂电极、银电极、氯化银电极和饱和甘汞电极的制备和处理方法。
2．掌握电位差计的测量原理和测定电池电动势方法。
3．加深对原电池、电极电势等概念的理解。
主要仪器：UJ25型电位差计1台，检流计1台，标准电池1只，1.5V甲电池2块。
实验三：表面张力测定（3学时）
实验目的和要求：
1．测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量。
2．了解表面张力的性质，表面吉布斯自由能的意义以及表面张力和吸附的关系。
3．掌握用最大泡压法测定表面张力的原理和技术。                                 
主要仪器：表面张力测定装置1套。
实验四：乙酸乙酯皂化反应速度常数的测定（3学时）
实验目的和要求：   
1．通过电导法测定乙酸乙酯皂化反应速度常数。
2．进一步理解二级反应的特点。   
3．掌握电导率仪的使用方法。
4.计算反应速度常数K。   
主要仪器：恒温槽1套，电导率仪1台。   
实验五：过氧化氢的催化分解（3学时）
实验目的和要求：
1、测定一级反应速度常数K，验证反应速度常数K与反应物浓度无关。
2、通过改变催化剂浓度，得出反应速度常数K与催化剂的浓度有关。
主要仪器：磁力加热搅拌器一台，秒表一块、量气管一套。
实验六：燃烧热的测定（3学时）
实验目的和要求：
1、  利用氧弹式量热计测定蔗糖的燃烧热，并通过实验了解量热计的原理、构造和使用方法，取得有关热力学实验的一般知识和基本训练。
2、  根据有关数据计算蔗糖的燃烧热，从蔗糖的燃烧热计算其恒压热效应。
主要仪器：氧弹式热量计一套，分析天平一台，高压氧气瓶一个，压片机一台。
实验七：恒温槽调节及粘度的测定（3学时）
实验目的和要求：
1、  掌握恒温槽的基本原理及恒温槽的调节和使用。
2、  利用毛细管粘度计在某一温度的恒温槽中，测定液体的相对粘度。
主要仪器：恒温槽一套，粘度计一只。
实验八：蔗糖水解反应速度常数的测定（3学时）
实验目的和要求：
1、  测定蔗糖水解反应速度常数。
2、  学会使用旋光仪。
3、  求出反应速度常数K。
主要仪器：旋光仪一台，秒表一块，。

三、教材与参考书：
教材：《物理化学实验讲义》   物理化学教研室编
参考书：天津大学：《物理化学实验》
四、对教学大纲的说明及对主要教学内容的基本要求
1．本实验教学大纲，根据化工、冶金、材料、环境等物理化学教学要求制定，是该课程的一个重要组成部分。
2．本大纲规定，学生应完成7—10个实验，每个实验约为2—4个学时。
物理化学实验课程由下列三个教学环节组成：
1．完成7—10个物理化学实验的实际操作训练。这些实验应包括热力学、电化学、动力学、表面化学等方面有代表性的实验，同时又要将物理化学的重要实验方法和技术分散到各实验中去，力求使学生能得到全面的基础训练。
2．对物理化学实验方法和实验技术进行较系统的讲授，对实验课的学习方法、安全防护、数据处理、报告书写等实验基本要求进行详细讲解，同时还应系统介绍物理化学的基本实验方法和实验技术，如：温度的测量和控制，真空技术等。
3．实验结束，进行考核，考核包括笔试和操作考试。
要求学生做到：
1、实验前的预习。学生应事先认真仔细阅读实验内容，了解实验的目的要求，写出预习报告，包括实验测量所依据的扼要原理和实验技术，实验操作的计划，实验的注意点，做好数据记录的表格，以及注明预习中发现的疑难问题等。教员应检查学生的预习情况，进行必要的提问，并解答疑难问题。学生达到预习要求后才能进行实验。
2、实验操作。学生进实验室后应检查测量仪器和试剂是否符合实验要求，并做好实验的各种准备工作，记录实验条件——室温、大气压力等。具体实验操作时要求仔细观察实验现象，详细记录原始数据，严格控制实验条件。整个实验过程要有严谨的科学态度，做到清洁整齐，有条有理，一丝不苟。还要积极思考，善于发现和解决实验中出现的各种问题。
3、实验报告。实验后学生必须将原始数据交教员签名，然后正确处理数据，写出实验报告。实验报告应包括：实验目的和要求，简明原理，实验仪器和实验条件，具体操作方法，数据处理，结果讨论及参考资料等。其中结果讨论是实验报告的重要部分，主要指实验时的心得体会，做好实验的关键，实验结果的可靠程度，实验现象的分析和解释，并对该实验提出进一步的工作和改进意见。