《物理化学》课程实验教学大纲 中文：物理化学实验 课程名称 英文：Experiments in Physical Chemistry 课程编号 5388016(化学) 课程属性 基础课 课程性质 独立设课 5388017(材料) 课程学时 实验学时 64 开出学期 第四、五学期 适应专业化学、化学教育、材料化学 教材及实验指导书名称：《物理化学实验》 先修课程：无机化学及实验、分析化学及实验、普通物理、高等数学 一.课程简介 物理化学实验是化学和材料化学专业的一门重要的必修基础课程，它在整个教学过程中 占有非常重要的地位，对于学生的知识、能力和综合素质的培养与提高起着至关重要的作用。 本课程以实践环节为主。安排18个实验，要求学生进行实际操作训练。这些实验包括热力 学、电化学、化学动力学、表面化学与胶体化学等方面的内容，它们具有典型性和代表性， 包含了物理化学的重要实验方法和技术，是每个学生都必须独立完成的实验，由此使学生得 到全面的基础训练，进一步提升学生科研能力。 二，课程实验目的要求 《物理化学实验》是继《无机化学实验》、《分析化学实验》和《有机化学实验》之后 而独立开设的实验课程，是化学类、材料科学类专业的必修基础课程。其目的主要是使学生 了解物理化学的基本实验方法和基本研究方法，掌握物理化学的基本实验技术和技能，加深 理解并掌握物理化学的基本知识和原理，通过实验训练进一步培养学生分析问题和解决问题 的能力，培养学生的创新意识、创新精神和创新能力，为学生今后从事化学研究或相关领域 的科学研究和技术开发工作打下扎实的基础。通过这种多层次、全面系统的实验训练，应达 到下列要求： 1.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。 2.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。 3.了解常用仪器的构造、原理及其使用方法，了解近代大型仪器的性能及其在物理 化学中的应用
1 《物理化学》课程实验教学大纲 课程名称 中文： 物理化学实验 英文： Experiments in Physical Chemistry 课程编号 5388016( 化 学 ) 5388017(材料) 课程属性 基础课 课程性质 独立设课 课程学时 实验学时 64 开出学期 第四、五学期 适应专业 化学、化学教育、材料化学 教材及实验指导书名称： 《物理化学实验》 先修课程： 无机化学及实验、分析化学及实验、普通物理、高等数学 一. 课程简介 物理化学实验是化学和材料化学专业的一门重要的必修基础课程，它在整个教学过程中 占有非常重要的地位，对于学生的知识、能力和综合素质的培养与提高起着至关重要的作用。 本课程以实践环节为主。安排 18 个实验，要求学生进行实际操作训练。这些实验包括热力 学、电化学、化学动力学、表面化学与胶体化学等方面的内容，它们具有典型性和代表性， 包含了物理化学的重要实验方法和技术，是每个学生都必须独立完成的实验，由此使学生得 到全面的基础训练，进一步提升学生科研能力。 二. 课程实验目的要求 《物理化学实验》是继《无机化学实验》、《分析化学实验》和《有机化学实验》之后 而独立开设的实验课程，是化学类、材料科学类专业的必修基础课程。其目的主要是使学生 了解物理化学的基本实验方法和基本研究方法，掌握物理化学的基本实验技术和技能，加深 理解并掌握物理化学的基本知识和原理，通过实验训练进一步培养学生分析问题和解决问题 的能力，培养学生的创新意识、创新精神和创新能力，为学生今后从事化学研究或相关领域 的科学研究和技术开发工作打下扎实的基础。通过这种多层次、全面系统的实验训练，应达 到下列要求： 1. 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。 2. 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。 3. 了解常用仪器的构造、原理及其使用方法，了解近代大型仪器的性能及其在物理 化学中的应用
4.在上述基础上，达到巩固并加深对物理化学基本原理和概念的理解、增强解决实际 化学问题的能力之目的。 5.在实验的全过程中，培养学生勤奋学习、求真、求实的科学品德，培养学生的动手 能力、观察能力、查阅文献能力、思维能力、想象能力、表达能力。 三.实验方式与基本要求 1.本课程以实验为主，系单独设课。开课后，课程负责教师首先需向学生介绍课程的性 质、任务、要求、课程安排和进度、平时考核内容、期末考试方式、实验守则及实验室安全 制度等。 2.本课程以基础性实验为主，16个实验的操作训练是本课程的中心环节。学生根据 各个实验的任务，2人1组，2人1套实验装置，在规定时间内，独立完成实验测定、数据 处理，并撰写实验报告。实验前，学生必须认真阅读实验指导书，了解实验的目的和原理， 明确本次实验中要测定什么量，最终要求什么量，用什么实验方法，使用什么仪器，控制 什么条件，需要注意什么细节问题。教师需对学生的预习情况进行检查，合格后，学生才能 开始做实验。实验过程中，要求学生勤于动手，敏锐观察，细心操作，开动脑筋，分析钻研 问题，准确记录原始数据，经教师检查并签名，实验及其原始数据记录才有效。 3.任课教师要认真上好每一次实验课，实验前教师要亲自检查仪器设备情况，清点学 生人数：实验过程中，要向学生提问，引导学生深入思考与实验现象有关的一些问题，着力 培养学生观察实验、综合考虑问题的能力，使学生学会分析和研究问题的方法。 六.实验项目设置与内容 根据教育部的有关要求，本课程开设基础性实验16个，其中综合性设计实验8个，其 内容示于表1。 2
2 4.在上述基础上，达到巩固并加深对物理化学基本原理和概念的理解、增强解决实际 化学问题的能力之目的。 5.在实验的全过程中，培养学生勤奋学习、求真、求实的科学品德，培养学生的动手 能力、观察能力、查阅文献能力、思维能力、想象能力、表达能力。 三. 实验方式与基本要求 1.本课程以实验为主，系单独设课。开课后，课程负责教师首先需向学生介绍课程的性 质、任务、要求、课程安排和进度、平时考核内容、期末考试方式、实验守则及实验室安全 制度等。 2．本课程以基础性实验为主，16 个实验的操作训练是本课程的中心环节。学生根据 各个实验的任务，2 人 1 组，2 人 1 套实验装置，在规定时间内，独立完成实验测定、数据 处理，并撰写实验报告。实验前, 学生必须认真阅读实验指导书, 了解实验的目的和原理, 明确本次实验中要测定什么量, 最终要求什么量, 用什么实验方法, 使用什么仪器, 控制 什么条件，需要注意什么细节问题。教师需对学生的预习情况进行检查，合格后，学生才能 开始做实验。实验过程中, 要求学生勤于动手, 敏锐观察, 细心操作, 开动脑筋, 分析钻研 问题, 准确记录原始数据, 经教师检查并签名，实验及其原始数据记录才有效。 3．任课教师要认真上好每一次实验课，实验前教师要亲自检查仪器设备情况，清点学 生人数；实验过程中，要向学生提问，引导学生深入思考与实验现象有关的一些问题，着力 培养学生观察实验、综合考虑问题的能力，使学生学会分析和研究问题的方法。 六. 实验项目设置与内容 根据教育部的有关要求，本课程开设基础性实验 16 个，其中综合性设计实验 8 个，其 内容示于表 1
表1.实验项目与内容 序号 实验 每组 实验 实验者 开出 实验名称 内容提要 学时 人数 属性 类别 要求 了解恒温槽的构 造及恒温原理，绘 制恒温槽的灵敏 恒温槽装配 度曲线，学会分析 2 验证性 本科 必做 及性能评价 恒温槽的性能，掌 握温差仪的原理 及使用方法。 用凝固点降低法 测定萘的摩尔质 凝固点降低 量，通过实验掌握 2 法测定分子 溶液凝固点的测 2 验证性 本科 必做 量 量技术，并加深对 稀溶液依数性的 理解。 中和热的测定技 术、应用：掌握雷 中和热的测 3 诺图解法对非绝 4 9 综合设计 本科 必做 定 热系统的温度校 正。 准确测定去离子 水或无水乙醇的 饱和蒸汽压与温 液体饱和蒸 4 度间的关系，并根 4 2 综合设计 本科 必做 汽压的测定 据克拉贝龙方程 计算出它们的摩 尔汽化热 利用分光光度计 测定低浓度下铁 离子与硫氰酸根 生成硫氰合铁离 子的液相反应的 5 液相平衡 4 2 综合设计 本科 必做 平衡常数，掌握吸 光度值与浓度之 间的关系、了解热 力学平衡常数数 值与反应物起始 3
3 表 1.实验项目与内容 序号 实验名称 内容提要 实验 学时 每组 人数 实验 属性 实验者 类 别 开出 要求 1 恒温槽装配 及性能评价 了解恒温槽的构 造及恒温原理，绘 制恒温槽的灵敏 度曲线，学会分析 恒温槽的性能，掌 握温差仪的原理 及使用方法。 4 2 验证性 本科 必做 2 凝固点降低 法测定分子 量 用凝固点降低法 测定萘的摩尔质 量，通过实验掌握 溶液凝固点的测 量技术，并加深对 稀溶液依数性的 理解。 4 2 验证性 本科 必做 3 中和热的测 定 中和热的测定技 术、应用；掌握雷 诺图解法对非绝 热系统的温度校 正。 4 2 综合设计 本科 必做 4 液体饱和蒸 汽压的测定 准确测定去离子 水或无水乙醇的 饱和蒸汽压与温 度间的关系，并根 据克拉贝龙方程 计算出它们的摩 尔汽化热 4 2 综合设计 本科 必做 5 液相平衡 利用分光光度计 测定低浓度下铁 离子与硫氰酸根 生成硫氰合铁离 子的液相反应的 平衡常数，掌握吸 光度值与浓度之 间的关系、了解热 力学平衡常数数 值与反应物起始 4 2 综合设计 本科 必做
浓度无关。 采用回流冷凝法 测定不同组成的 环己烷、异丙醇的 沸点及其气液组 双液系的气 成，绘制双液系 6 一液平衡相 Tx平衡相图，使 9 验证性 本科 必做 图 学生掌握绘制相 图的一种方法，并 复习阿贝折光仪 测定折光率确定 组成的方法。 采用TG-DTA/DSC 热分析仪测定草 酸钙、五水硫酸铜 热重-示差 的热谱，掌握定 扫描量热分 2 验证性 本科 必做 性、定量解析图谱 析 的基本方法，掌握 TG-DTA/DSC热分 析仪的使用。 测定Sn-Pb二元 合金5种组分的 8 金属相图 步冷曲线，并据此 4 2 验证性 本科 必做 作出其相图，掌握 步冷曲线上斜率 所表示的意义 采用希托夫法测 定硫酸铜电解质 铜离子、硫酸根离 希托夫法测 子的迁移数，掌握 9 定离子的迁 4 2 综合设计 本科 必做 希托夫法测定电 移数 解质溶液中离子 迁移数的基本原 理及操作方法。 掌握孤立法测定 反应级数的原理， 丙酮碘化反 通过分光光度计 10 应速度常数 4 2 综合设计 本科 必做 的测定 测定丙酮碘化反 应的反应级数、速 率常数及活化能
4 浓度无关。 6 双液系的气 -液平衡相 图 采用回流冷凝法 测定不同组成的 环己烷、异丙醇 的 沸点及其气液 组 成，绘制 双 液 系 T- x 平衡相图， 使 学生掌握绘制 相 图的一种方法，并 复习阿贝折光仪 测定折光率确定 组成的方法。 4 2 验证 性 本科 必做 7 热重 -示差 扫描量热分 析 采用 TG -DTA/DSC 热分析 仪测定 草 酸钙、 五水硫酸铜 的 热谱，掌握 定 性、定量解析图谱 的基本方法 ，掌握 TG -DTA/DSC 热分 析仪的使用。 4 2 验证 性 本科 必做 8 金属相图 测定 Sn -Pb 二元 合金 5 种组分的 步冷曲线，并据此 作出其相图，掌握 步冷曲线上斜率 所表示的意义 4 2 验证 性 本科 必做 9 希托夫法 测 定离子的迁 移数 采用希托夫法测 定硫酸铜电解质 铜离子、硫酸根离 子的迁移数 ，掌握 希托夫法测定电 解质溶液中离子 迁移数的基本原 理及操作方法。 4 2 综合设计 本科 必做 10 丙酮碘化反 应速度常数 的测定 掌握孤立法测定 反应级数的原理， 通过分光光度计 测定丙酮碘化反 应的反应级数、速 率常数及活化能 4 2 综合设计 本科 必做
本实验采用电位 差计测定三组电 池的电动势，通过 电池电动势 实验使学生巩固 11 验证性 本科 必做 测定 对消法测定电动 势的原理方法，学 会盐桥的制备方 法。 用U型电泳仪测 定Fe(OHD3溶胶 粒子的电泳速度 12 电泳 并计算Zeta电位， 4 2 验证性 本科 必做 要求掌握溶胶的 制备，纯化方法并 了解其电学性质。 用旋光测定蔗糖 水解过程中旋光 度的变化，由作图 蔗糖水解反 法求水解速率常 13 应速度常数 数，要求学生了解 4 2 验证性 本科 必做 的测定 旋光仪的构造原 理及使用方法，加 深对准单分子反 应的理解。 掌握动力学实验 中测量仪器的选 乙酸乙酯皂 择原理，掌握等浓 14 化反应速率 度溶液的配制，测 2 综合设计 本科 必做 常数的测定 定乙酸乙酯皂化 反应的速率常数 及反应活化能 采用最大气泡法 测定不同浓度正 丁醇水溶液的表 最大气泡法 面张力，图解法求 15 测定溶液的 4 9 综合设计 本科 出正丁醇在界面 必做 表面张力 上的吸附量，了解 表面张力的一种 应用。 5
5 1 1 电池电动势 测定 本实验采用电位 差计测定三组电 池的电动势，通过 实验使学生巩固 对消 法测定电动 势的原理方法，学 会盐桥的制备方 法。 4 2 验证 性 本科 必做 12 电泳 用 U 型电泳仪测 定 Fe(OH) 3 溶胶 粒子的电泳速度 并计算Zeta电位 ， 要求掌握溶胶的 制备 ，纯化方法并 了解其电学性质。 4 2 验证 性 本科 必做 13 蔗糖水解反 应速度常数 的测定 用旋光测定蔗糖 水解过程中旋光 度的变化，由作图 法求水解速率常 数，要求学生了解 旋光仪的构造原 理及使用方法，加 深对准单分子反 应的理解。 4 2 验证 性 本科 必做 1 4 乙酸乙酯皂 化反应速率 常数的测定 掌握动力学实验 中测量仪器的选 择原理，掌握等浓 度溶液的配制，测 定乙酸乙酯皂化 反应的速率常数 及反应活化能 4 2 综合设计 本科 必做 15 最大气泡法 测定溶液的 表面张力 采用最大气泡法 测定不同浓度正 丁醇水溶液的表 面张力，图解法求 出正丁醇在界面 上的吸附量，了解 表面张力的一种 应用。 4 2 综合设计 本科 必做
采用乌氏粘度计 测定不同浓度聚 乙烯醇水溶液的 粘度，计算聚乙烯 粘度法测定 醇在水溶液中的 16 高聚物的分 粘均分子量，要求 4 9 综合设计 本科 必做 子量 学生掌握一种测 量高聚物分子量 的方法，了解乌氏 粘度计的特点及 使用方法。 小计 64 五，实验报告 1.实验报告要求使用统一的实验报告纸。 2.实验报告的内容应包括：实验名称、目的、原理、设备及仪器、实验装置图、实验步骤、 实验数据记录与处理、实验结果分析等。 3.指导教师应对每个学生的实验报告认真批改、评分、签字。 六.成绩评定考核方法 坚持“学生为主，教师为辅”、“学生独立设计，教师重点辅导”的原则。实验教学分 为三个阶段：第一阶段(20分)，学生根据自己的预习（需要提前查阅相关文献，掌握实 验试剂的物理化学性质)，表述自己对实验的理解，指出自己认为实验的主要关键点。第二 阶段(50分)，学生自主独立完成实验操作，要求学生熟练掌握仪器的正确使用，安全完 成实验操作。第三阶段(30分)，根据自己试验，就试验现象和结果进行讨论，总结本次 试验的得失。学生的成绩评价以这三个阶段分别给分（比例为2：5：3）. 七.主要参考书 1.《物理化学实验》（第三版）东北师范大学等校编，高等教育出版社，2014年 2.《物理化学实验》（第三版）复旦大学编，高等教育出版社，2004年： 3.《物理化学》（第五版），南京大学编，高等教育出版社，2006年。 6
6 16 粘度法测定 高聚物的分 子量 采用乌氏粘度计 测定不同浓度聚 乙烯醇水溶液的 粘度，计算聚乙烯 醇在水溶液中的 粘均分子量，要求 学生掌握一种测 量高聚物分子量 的方法，了解乌氏 粘度计的特点及 使用方法。 4 2 综合设计 本科 必做 小计 64 五．实验报告 1． 实验报告要求使用统一的实验报告纸。 2． 实验报告的内容应包括：实验名称、目的、原理、设备及仪器、实验装置图、实验步骤、 实验数据记录与处理、实验结果分析等。 3． 指导教师应对每个学生的实验报告认真批改、评分、签字。 六. 成绩评定考核方法 坚持“学生为主，教师为辅”、“学生独立设计，教师重点辅导”的原则。实验教学分 为三个阶段：第一阶段（20 分），学生根据自己的预习（需要提前查阅相关文献，掌握实 验试剂的物理化学性质），表述自己对实验的理解，指出自己认为实验的主要关键点。第二 阶段（50 分），学生自主独立完成实验操作，要求学生熟练掌握仪器的正确使用，安全完 成实验操作。第三阶段（30 分），根据自己试验，就试验现象和结果进行讨论，总结本次 试验的得失。学生的成绩评价以这三个阶段分别给分（比例为 2：5：3）. 七．主要参考书 1.《物理化学实验》（第三版）东北师范大学等校编，高等教育出版社，2014 年 2.《物理化学实验》（第三版）复旦大学编，高等教育出版社，2004 年； 3.《物理化学》（第五版），南京大学编，高等教育出版社，2006 年