1、课 程 教 学 大 纲课程名称：基础化学实验 IV适用专业：化学（师范） 课程类别：实验课 制定时间：2009.8.26 教务处制基础化学实验 IV 教学大纲前 言本大纲是根据教育部颁布的大学化学专业物理化学实验教学大纲，参照近年来国家教委召开的教学改革会议精神, 结合重庆师范大学实际情况和我们自己的教学改革成果和经验，适应面向二十一世纪培养高素质人才的需要而拟定的。本大纲是经过化学专业本科生多年的教学实践修改再实践再修改，并考虑面向二十一世纪物理化学实验教学和学科发展的需要而制定和完成的。课程名称 物理化学实验 学分/学时 3/72+24课程英文名称 Experiment of Physic
2、al Chemistry 课程类型 必修 所属学科 化学 适用专业 化学 所属分类 实践环节先修要求 物理化学、基础化学实验 一、教学目的和任务物理化学实验是研究物质的物理性质以及这些性质与其化学反应间的关系的一门实验科学。作为一门独立的课程，它是继普通物理、无机化学、有机化学和分析化学等前修课程之后的一门综合基础化学实验课，它综合了化学领域中各分支所需的研究工具和方法。教学目的：使学生掌握物理化学实验的基本方法和技能，培养学生正确记录实验数据和现象，正确处理实验数据和分析结果的能力，加强对基本理论和概念的理解，掌握有关物理化学的基本原理和科学研究方法，提高学生灵活运用物理化学原理来解决化学问
3、题的能力。教学任务：本课程的任务是通过物理化学实验教学，逐步达到上述各项目的。培养学生独立从事教学和科学研究的能力。二、教学基本要求1基本实验操作及仪器的使用学生应对下面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：恒温槽；贝克曼温度计；压缩气体钢瓶；氧弹式量热计；分光光度计；酸度计；电极和电位差计；电导仪；旋光仪；差热分析仪；气相色谱仪。2实验记录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。3实验报告完成实验报告是本课程的基本训练。一个实验成功与否，只有通过报告形式才能体现。所以做实验报告，能培养学生正确、有效的
4、表达能力，它将使学生在实验数据处理、作图、误差分析、问题归纳总结等方面得到训练和提高，学生实验报告的质量在很大程度上反映了学生的实际水平和能力。物理化学实验报告内容包括：实验目的和原理，实验仪器和试剂，实验条件，实验数据记录和处理，结果和讨论等。数据处理应在明确原理、方法步骤及计算公式和有效数字的基础上，按法定单位标准进行运算、作图、列表等来得出结果，然后对结果进行误差分析，结合实验现象进行讨论、解释或对实验提出改进意见。学生的实验报告要求每个人独立完成。三、学时分配根据高等师范院校教学改革趋势，结合我院化学教育专业实际情况，本大纲规定：学生应做16-18 个物理化学实验（含物质结构实验 1-
5、2 个），平均每个实验约为 4.5 学时，共约 72 学时；另外开设物理化学实验技术讲座 24 学时，共约 96 学时。四、 实验教学要求和实验内容1实验技术讲座（24 学时）（1）物理化学实验绪论目的和任务、要求（预习、操作等）、考核评分方法、安全防护、实验室规则。（2）误差分析误差的基本概念、误差分析、有效数字及其计算规则。（3）数据处理实验报告的要求和格式、数据的记录和表达（列表、作图、数学方程）。（4）测温技术温标、温度计的读数和校正、调节。（5）电学测量电位差计、检流计、电桥、电极、电池。（6）压力的测量和真空技术压力的表示和单位换算、气压计、真空的测量和检漏（7）光学测量吸收分光光
6、度测量、折射率的测量、旋光度的测量（8）物理化学实验室安全知识。2实验教学（72 学时）本大纲提出 28 个实验项目可供选择。在选题时要兼顾到热力学、动力学、电化学、表面现象与胶体、结构化学等几个部分。表一 物理化学实验项目序 号 实 验 项 目 课 时 备 注1 实验一 恒温槽的装配和性能测试 4.5 2 实验二 燃烧热的测定 4.5 3 实验三 中和热的测定 4.5 4 实验四 凝固点降低法测定分子量 4.5 5 实验五 络合物的组成和不稳定常数的测定 4.5 6 实验六 液体饱和蒸汽压的测定 4.5 7 实验七 双液系气-液平衡相图的绘制 4.5 8 实验八 二组分金属固-液平衡相图的绘
7、制 4.5 9 实验九 差热分析 4.5 10 实验十 气相色谱法测定无限稀释溶液活度系数和偏摩尔混合热 4.5 11 实验十一 电导法测定难溶盐的溶解 4.5 12 实验十二 电极的制备和电池电动势的测定 4.5 13 实验十三 电解质溶液的活度系数测定 4.5 14 实验十四 离子迁移数的测定 4.5 15 实验十五 电池电动势法测定氯化银的溶度积 4.5 16 实验十六 离子选择性电极的制备和应用 4.5 17 实验十七 过氧化氢催化分解反应速率常数的测定 4.518 实验十八 一级反应蔗糖水解反应速率常数的测定 4.5 19 实验十九 二级反应乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 4.5 2
8、0 实验二十 复杂反应丙酮碘化反应 4.5 21 实验二十一 过渡金属络离子离解速率常数的测定 4.5 22 实验二十三 表面活性剂的临界胶束浓度的测定 4.5 23 实验二十四 最大气泡法测定溶液的表面张力 4.5 24 实验二十五 粘度法测定高聚物相对分子量 4.5 25 实验二十六 胶体的制备和电泳 4.5 26 实验二十七 X-射线粉末照相法测定多晶结构 4.5 27 实验二十八 磁化率的测定 4.5 28 实验二十九 紫外吸收光谱 4.5 实验一 恒温槽的装配和性能测试实验教学要求：1了解恒温槽的构造及恒温原理，初步掌握装配和调试技术；2掌握温差温度计的调节和使用； 3绘制恒温槽灵敏
9、度曲线 T-t。实验内容：装配恒温槽并调试及测定灵敏度。实验二 燃烧热的测定实验教学要求：1了解氧弹量热计构造原理, 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、Q V 差别和相互关系；实验内容：用氧弹量热计测量萘的燃烧热。实验三 中和热的测定实验教学要求：1了解用量热计测定中和热的原理 ； 2掌握中和热的测定方法和量热计水当量的标定方法；3用中和热计算弱酸解离热。实验内容：用测温量热计测定盐酸和氢氧化钠的中和热，标定量热计水当量。实验四 凝固点降低法测定分子量实验教学要求：1掌握一种常用的相对分子量测定方法和溶液凝固点的测定技术； 2进一步理解稀溶液理论； 3熟练掌
10、握温差温度计的使用；实验内容: 用凝固点降低法测定萘的分子量。实验五 络合物的组成和不稳定常数的测定实验教学要求：1学会用等摩尔系列法测定络合物组成和不稳定常数的原理和方法； 2掌握测定溶液 pH 值和光密度的操作技术。实验内容: 用分光光度法测定络合物的组成和不稳定常数、标准自由能变。实验六 液体饱和蒸汽压的测定实验教学要求：1掌握气压计的构造原理和使用方法； 2掌握减压系统的操作方法； 3明确饱和蒸汽压的定义和气-液平衡的概念。实验内容: 用静态法测定不同温度下水或苯的饱和蒸汽压并计算其 H 汽化。实验七 双液系气-液平衡相图的绘制实验教学要求：1了解沸点仪的构造原理 ； 2掌握沸点的测定
11、技术,绘制双液系的 Tb-X 图,确定其恒沸组成及恒沸温度； 3进一步理解分馏原理； 4掌握阿贝折射仪的原理和使用方法。实验内容: 用回流冷凝法测定一系列不同组成的二组分液-液体系的沸点,确定平衡时两相组成、绘制相图。实验八 二组分金属固-液平衡相图的绘制实验教学要求：1掌握热分析法测量技术:体系冷却速度的控制 ,热电偶测温点的位置； 2掌握热电偶的测温技术； 3熟悉电位差计的使用。实验内容: 用热分析法绘制铅-锡金属体系的相图 ,采用热电偶作测温仪。实验九 差热分析实验教学要求: 1掌握差热分析原理和了解差热分析仪的操作； 2了解差热分析图谱定性、定量处理的基本方法。实验内容: 用差热分析仪
12、测定硝酸钾的热效应。实验十 气相色谱法测定无限稀释溶液活度系数 和偏摩尔混合热实验教学要求:1了解气相色谱仪的基本构造和原理；2测定无限稀释溶液中溶质的保留体积和活度系数； 3了解气相色谱法在物理化学中的应用。实验内容: 用气相色谱仪测定无限稀释有机溶液的活度系数和偏摩尔混合热。实验十一 电导法测定难溶盐的溶解度实验教学要求: 1掌握惠斯顿电桥测定电导的原理和方法； 2学会用电导法测定难溶盐的溶解度等。实验内容: 用惠斯顿电桥测定难溶盐溶液的电导,从而求出其溶解度。实验十二 电极的制备和电池电动势的测定实验教学要求: 1了解测量电池电动势的原理和方法； 2掌握电位差计、标准电池、检流计的使用方
13、法； 3学会铜锌电极的制备和处理方法。实验内容: 用电位差计测量铜锌电池的电动势和铜、锌电极的电位。实验十三 电解质溶液的活度系数测定实验教学要求:1学会铂黑电极和银-氯化银电极的制备和处理； 2用电动势法测定不同浓度盐酸溶液中的平均离子活度系数,计算活度。实验内容: 用电动势法测定不同浓度盐酸溶液中的平均离子活度系数和活度。实验十四 离子迁移数的测定实验教学要求: 1掌握希托夫法 测定溶液中离子迁移数的基本原理和操作方法； 2测定硝酸银溶液中 Ag+和 NO3- 的迁移数。实验内容: 用希托夫法测定溶液中离子迁移数。实验十五 电池电动势法测定氯化银的溶度积实验教学要求: 1学会用电池电动势法
14、测定氯化银的溶度积； 2加深对液接电位概念的理解和学会消除液接电位的方法。实验内容: 用电位差计测量电池的电动势从而求出氯化银的溶度积。实验十六 离子选择性电极的制备和应用实验教学要求: 1了解全固态离子选择性电极的制备、基本性能及测试方法； 2用离子选择性电极测定试样中相应离子的浓度。实验内容: 制备全固态离子选择性电极并测量其基本性能。实验十七 过氧化氢催化分解反应速率常数的测定实验教学要求: 1学习使用量气法研究过氧化氢的分解反应； 2了解浓度、温度和催化剂等因素对反应速率的影响。实验内容: 通过不同温度下过氧化氢催化分解过程中氧气体积的测定求其反应速率常数和活化能。实验十八 一级反应蔗
15、糖水解反应速率常数的测定实验教学要求: 1了解旋光仪的构造和原理,掌握用法； 2用图解法求出反应速率常数和半衰期。实验内容: 通过不同温度下蔗糖转化过程中旋光度的测定求其反应速率常数和半衰期。实验十九 二级反应乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定实验教学要求:1理解反应体系电导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。实验内容: 用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数。实验二十 复杂反应丙酮碘化反应实验教学要求:1理解本实验的原理,加深对复杂反应特征的理解； 2用图解法求丙酮转化反应的级数、速率常数、活化能； 3进一步掌握分光光度计的使用方法。实验内容: 用
16、分光光度计测定用酸作催化剂的丙酮碘化反应的级数、速率常数。实验二十一 过渡金属络离子离解速率常数的测定实验教学要求: 1掌握用分光光度计测定光密度的操作技术和基本原理； 2用配位场理论解释结果。实验内容: 用分光光度法测定铜、钴等过渡金属络离子的解离速率常数。实验二十二 表面活性剂的临界胶束浓度的测定实验教学要求: 1掌握一种表面张力的测定方法； 2测定表面活性剂溶液的临界胶束浓度； 3加深对表面活性剂溶液性质的理解。实验内容: 用滴体积法测定液体表面张力并用作图法求临界胶束浓度。实验二十三 最大气泡法测定溶液的表面张力实验教学要求: 1加深理解表面张力、表面自由能、表面张力与吸附量的关系；
17、2掌握最大气泡压力法测定表面张力的原理和技术； 3利用吉布斯公式计算不同浓度下醇类溶液的吸附量。实验内容: 用最大气泡压力法测定醇类水溶液的表面张力并求出相应的吸附量。实验二十四 粘度法测定高聚物相对分子量实验教学要求: 1了解乌氏粘度计的测量原理； 2.掌握用乌氏粘度计测定溶液粘度的方法； 3图解法求特性粘度并计算聚苯乙烯分子量。实验内容: 用粘度法测定聚苯乙烯的平均分子量。实验二十五 胶体的制备和电泳实验教学要求: 1掌握制备氢氧化铁溶胶及纯化方法； 2深入观察溶胶的电泳现象； 3掌握测定氢氧化铁溶胶电泳速度的操作技术。实验内容:用化学方法制备氢氧化铁溶胶,纯化后用电泳仪测定其电渗速度并求
18、 电势。实验二十六 X-射线粉末照相法测定多晶结构实验教学要求:1掌握 X-射线粉末照相法的实验原理和技术； 2根据 X-射线粉末图进行物相分析； 3确定晶体结构参数。实验内容: 用 X-射线粉末照相法测定多晶试样的结构参数。实验二十七 磁化率的测定实验教学要求: 1用古埃法测定物质的磁化率； 2求物质中顺磁性原子(离子 )的未成对电子数； 3掌握古埃法测定磁化率的实验原理。实验内容: 用古埃法测定物质的磁化率。实验二十八 紫外吸收光谱实验教学要求: 1了解紫外光谱的基本原理和实验方法； 2测定分子的电子振动能级参数。实验内容: 用紫外-可见分光光度计测定分子的电子能级。五、教学方式1先由学生
19、预习，写出预习报告；2上课时老师检查预习情况，并作简要讲解；3学生做实验；4数据合格后做完清洁，经教师同意后可离开；5学生写出实验报告。六、学生成绩评定方法1、旷课、不交实验报告、编造实验数据和抄袭实验报告以不及格处理，下一年再修。2、平时实验成绩评定(1)学生预习，上课查预习报告，占 20%；(2)学生做实验及整个实验过程中的态度, 占 50%；(3) 学生实验报告评分 , 占 30%。3、实验课成绩评定由平时实验和期末考核两部分组成，平时成绩占 40，期末考试占 60。期末考核主要采用操作考试。七、综合实验内容每年根据实际需要选取 23 个实验。八、教材和参考书1 物理化学实验 （第二版） ，东北师范大学等校编，高等教育出版社， 1989.05；2 物理化学实验 （第三版） ，复旦大学等编，庄继华等修订，高等教育出版社， 2004.06；3 物理化学实验讲义重庆师范大学物理化学教研室编；4 物理化学实验孙尔康，徐维清，邱金恒编，南京大学出版社， 2003.09；5 物理化学实验 （修订版） ，北京大学化学系物理化学教研室，北京大学出版社，1985.06。
