1、物理化学实验A教学大纲实验名称：物理化学实验A学 时：56学时适用专业：化学执 笔 人：张业中、余训爽审 订 人：谢修银一、实验目的与任务物理化学实验A是化学本科专业继无机及分析化学实验之后的一门重要的基础实验课程。它以数据测量为主要内容，以通过对实验数据的科学处理为手段来研究物质的物理化学性质及其化学反应规律。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，学会控温、控压等实验条件的操作方法，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基本理论的理解，增强发现问题、分析问题和
2、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。二、教学基本要求 要求学生对物理化学实验所用仪器的工作原理、基本构造、使用方法及使用中的注意事项有一个基本的了解；学会仔细观察实验现象，忠实、准确、完整记录原始实验数据和实验条件，学会分析实验现象；独立完成实验报告。三、实验项目与类型实验（学时具体分配见下表）：序号实 验 项 目学时实验性质备注演示验证综合设计必做选做1燃烧热的测定42溶解热的测定43液体的饱和蒸汽压的测定44凝固点降低法测相对分子量45双液系气液平衡相图46三液系相图的绘制47电动势的测定及应用48电解质溶液电导的测定及应用49蔗糖水解反应速度常数的测定410乙酸乙
3、酯皂化反应的速率常数测定411丙酮碘化反应速率常数的测定412最大气泡法测溶液的表面张力413液体粘度的测定414胶体的制备与性质4四、实验教学内容及学时分配实验一 燃烧热的测定 （4学时）1目的要求： (1)用氧弹热量计测定萘的燃烧热；(2)明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别。2方法原理用氧弹式量热计测苯甲酸，萘燃烧热的原理。3主要实验仪器及材料(1)主要仪器：氧弹式量热计、氧气钢瓶、万用表、数字式精密温差测量仪； (2)药品：苯甲酸、萘。 4掌握要点 (1) 掌握氧弹热量计的实验技术；(2) 掌握雷诺图解法校正温度改变值的方法。5实验内容(1)洗净量热计及其附件；(2)样品
4、压片；(3)充氧气；(4)调节内筒水温；(5)点火。点燃之后每隔0.5分钟记录温度一次，约30次后停止实验。 数据记录及处理。实验二 溶解热的测定 （4学时）1目的要求： (1) 了解电热补偿法测定热效应的基本原理及仪器使用；(2) 测定硝酸钾在水中的积分溶解热，并用作图法求得其微分稀释热、积分稀释热和微分溶解热。2方法原理用电热补偿法测的溶解热原理。3主要实验仪器及材料(1)主要仪器：量热计（包括杜瓦瓶、电加热器、磁力搅拌器）、精密稳流电源、电子天平； (2)药品：硝酸钾（A.R.）、蒸馏水。4掌握要点 电热补偿法测定热效应的基本原理及仪器使用5实验内容(1) 在电子天平上依次称取八份一定质
5、量的硝酸钾；(2) 在用量筒量取217mL蒸馏水于杜瓦瓶内；(3)用电热补偿法测定加入每份硝酸钾后时间。实验三 液体的饱和蒸汽压的测定 （4学时）1目的要求：(1)学习动态法测定液体饱和蒸气压与温度的关系；(2)用等压计测定在不同温度下苯的饱和蒸气压。2方法原理动态法测乙醇的饱和蒸气压的原理。3主要实验仪器及材料蒸气压测定装置一套；无水乙醇等。4掌握要点：(1)掌握气压计、U型管压差计的使用方法和真空泵的使用；(2)学会图解法求苯的平均摩尔气化热和沸点。5实验内容：(1)接好仪器设备；(2)检查系统是否漏气；(3)调节实验温度；(4)测定不同温度下的饱和蒸气压；(5)数据记录及处理。实验四 凝
6、固点降低法测相对分子量 （4学时）1目的要求： (1) 测定水的凝固点降低值，计算萘的分子量。；(2) 掌握溶液凝固点的测定技术。2方法原理凝固点降低法测定物质相对分子量的原理。3主要实验仪器及材料(1)主要仪器：FPD-2A/3A型凝固点测定仪1套； (2)药品：环己烷，萘和冰。 4掌握要点 通过冷却曲线测定水的凝固点降低值。5实验内容(1) 连接好仪器设备，接通电源；(2) 调节冰水混合物温度；(3) 测定环己烷的凝固点；(4) 测定萘的环己烷溶液的凝固点。实验五 双液系气液平衡相图 （4学时）1目的要求：(1)绘制环已烷异丙醇双液体系的沸点组成图，确定其恒沸组成和恒沸温度；(2)掌握回流
7、冷凝法测定溶液沸点的方法；(3)掌握阿贝折射仪的使用方法。2方法原理(1)阿贝折光仪的使用原理；(2)双液系气液平衡相图的绘制的原理。3主要实验仪器及材料(1)主要仪器：沸点仪、阿贝折光仪、调压变压器；(2)药品：无水乙醇、环己烷。4掌握要点：(1)掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的方法；(2)掌握用折光率确定二元液体组成的方法。5实验内容：测定溶液的沸点及平衡时气液两相的折射率。实验六 三液系相图的绘制 （4学时）1目的要求 绘制乙酸氯仿水三组分液液系统相图。2方法原理绘制具有一对共轭溶液的三组分相图的原理。3主要实验仪器及材料（1）仪器：酸式滴定管、碱式滴定管、锥形瓶、移液管 、分液漏斗
8、；（2）药品：氯仿、冰乙酸、标准氢氧化钠溶液。4掌握要点（1）滴定终点的确定；（2）三液系相图的绘制。5实验内容（1）取一定体积的乙酸和氯仿于100 ml锥形瓶中混合；（2）滴加水至溶液恰好由清变浊，记录水的体积记录水的体积；（3）再加入一定体积的乙酸，使溶液由浊变清，记录乙酸的体积；（4）重复（2）、（3）的操作；（5）记录数据，并绘制三相图。实验七 电动势的测定及应用 （4学时）1目的要求（1）测定Cu-Zn电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势；（2）学会一些电极的制备和处理方法。2方法原理对消法测原电池电动势的原理。3主要实验仪器及材料（1）主要仪器：综合电位差计、银电极、饱和甘汞电极
9、、铜电极、盐桥；（2）药品：硝酸银、氯化钾、硫酸铜。4掌握要点：掌握电位差计的测量原理和正确使用方法。5实验内容（1）连接好仪器和各种电池；（2）检流计调零；（3）校正工作电流；（4）测定待测电池的电动势；（5）数据处理。实验八 电解质溶液电导的测定及应用 （4学时）1目的要求（1）通过实验验证电解质溶液电导与浓度的关系；（2）掌握电导法测定HAc的电离常数的溶度积的原理和方法。2方法原理（1）测定溶液电导率的原理；（2）用电导率仪测醋酸电离平衡常数的原理。3主要实验仪器及材料（1）主要仪器：电导率仪；（2）药品：氯化钾、醋酸。4掌握要点掌握电导测定的原理和电导仪的使用方法。5、实验内容（1）
10、校正仪器及电极常数；（2）配制 0.1 moldm-3的醋酸溶液，分别稀释为 c/2,c/4,c/8,c/16；（3）分别测定这五种醋酸溶液的电导率；（4）测定水的电导率；（5）数据处理。实验九 蔗糖水解反应速率常数的测定 （4学时）1目的要求（1）了解旋光仪的原理，构造及使用方法；（2）了解旋光法测定蔗糖水解反应速率常数的原理。2方法原理（1）旋光仪的原理；（2）旋光法测定蔗糖水解反应速率常数的原理。3主要实验仪器及材料（1）主要仪器：旋光仪、叉形反应管、恒温槽、秒表、容量瓶、移液管；（2）药品：蔗糖、HCl溶液。4掌握要点：（1）了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系；（2）了解旋光仪的
11、构造、基本原理，掌握其正确的使用方法。5实验内容：（1）仪器零点校正；（2）恒温水浴蔗糖及盐酸溶液。等体积混合两溶液，每隔5分钟测定溶液的旋光度；（3）另取一份溶液于高温混合并反应2小时后，测其旋光度；（4）数据处理及作图。实验十 乙酸乙酯皂化反应的速率常数测定 （4学时）1目的要求（1）了解反应速率常数的一种物理方法电导法；（2）掌握用电导法测定乙酸乙酯皂化反应速度常数和活化能的方法。2方法原理电导法测化学反应速率常数的原理。3主要实验仪器及材料（1）主要仪器：电导率仪 、恒温槽、秒表、叉形电导池、容量瓶、称量瓶；（2）药品：乙酸乙酯、氢氧化钠。4掌握要点（1）掌握电导仪的使用方法；（2）掌
12、握二级反应的特点。5实验内容（1）恒温槽调节及溶液配制；（2）初始电导率0 的测定；（3）T 的测定；（4）测量另一温度的0，T ；（5）作图，求出反应速率常数及活化能。实验十一 丙酮碘化反应速率常数的测定 （4学时）1目的要求： (1) 测定用酸作催化剂时丙酮碘化反应速率常数；(2) 通过本实验加深对复杂反应机理中平衡浓度法（或稳定法）的理解应用；（3）掌握721型分光光度计的正确使用。2方法原理分光光度法测化学反应速率常数的原理。3主要实验仪器及材料（1）主要仪器：721型分光光度计、秒表1、容量瓶；（2）药品：丙酮、盐酸、碘。4掌握要点（1）掌握721型分光光度计的使用方法；（2）掌握零
13、级反应的特点。5实验内容（1）配制I2标准溶液；（2）用721型分光光度计测定标准溶液的吸光度；（3）测定丙酮碘化反应体系随时间变化的吸光度。实验十二 溶液表面吸附的测定 （4学时）1目的要求（1）掌握最大气泡法测定表面张力的原理和技术；（2）进一步了解气泡压力与半径及表面张力的关系。2方法原理最大气泡法测定表面张力的原理。3主要实验仪器及材料（1）主要仪器：表面张力测定装置一套、恒温槽；（2）药品：正丁酸。4掌握要点气泡压力的测定及吉布斯吸附公式。5内容实验 （1）调节恒温槽温度；（2）接好实验装置，检验是否漏气；（3）调节压力，测表面张力；（4）测不同温度的表面张力；（5）数据记录及处理。
14、 实验十三 液体粘度的测定 （4学时）1 目的要求(1) 掌握粘度法测高聚物相对摩尔质量的原理。(2) 用乌氏粘度计测定聚乙烯醇的相对摩尔质量。2方法原理 以Limsp c= 求特性粘度，用=KM求相对摩尔质量M。3主要实验仪器及材料(1) 仪器：乌氏粘度计(2) 药品：聚丙烯醇4掌握要点：洗净毛细瓶，平行测定时，液体流经两刻度的时间误差小于0.2秒。 5实验内容：(1) 配置一定浓度的聚乙烯醇溶液；(2) 准确移取10ml蒸馏水于洁净干燥的乌氏粘度计中，测t0 ；(3) 依次测1/2、1/3、1/4、1/5浓度视时的t。实验十四 胶体的制备与性质 （4学时）1目的要求（1）掌握凝聚法制备Fe
15、(OH)3溶胶和纯化溶胶的方法；（2）观察溶胶的电泳现象，掌握测定胶粒电泳速度和电势的方法。2方法原理Fe(OH)3溶胶制备及纯化的原理；电势测定的原理。3主要实验仪器及材料（1）主要仪器：直流稳压电源、铂电极、电泳管；（2）药品：火棉胶、FeCl3、KCl。4掌握要点Fe(OH)3溶胶制备及纯化5内容实验 （1） Fe(OH)3胶体溶液的制备；（2）胶体溶液的纯化；（3） Fe(OH)3胶体溶液的电泳。五、成绩评定与考核1平时成绩(包含实验操作、实验报告) 60%2期末考试成绩 40%六、实验教学指导书和参考书 1 谢修银.物理化学实验，M武汉：武汉大学出版社，2010年2 邱金恒.物理化学实验，M北京：高等教育出版社，2010年 3 北京大学化学学院物理化学实验教学组.物理化学实验，M北京：北京大学出版社，2001年4 武汉大学化学与分子科学学院实验中心.物理化学实验，M武汉：武汉大学出版社，2012年
