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物理化学实验教学大纲
编辑:      发表时间:[2009-01-19]       阅读:338

课程名称:物理化学实验
课程名称:Experiments in Physical Chemistry
实验课程编号:200404
课程性质:基础课
课程属性:化学类必修、非化学类选修
教材名称:《物理化学》
实验指导书名称:《物理化学实验》
课程总学时:24
实验总学时:化学类24、非化学类12
开设实验项目数:化学类8、非化学类4--8
总学分: 7(化学类)
应开实验学期:三年级五一六学期
适用专业:应用化学、化学工程与工艺、冶金工程、无机非金属材料工程
先修课程:无机化学、分析化学、有机化学
本大纲主撰人:邢远清  白光辉  曹莉
审核人:陈斌   负责人:冯小娟
一、课程的目标及基本要求
     物理化学实验是应用化学、化学工程与工艺和冶金工程、无机非金属材料工程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,基础性实验和设计型实验等二个教学阶段组成。在第一阶段,安排7次实验,每次3学时,内容包括本实验课程的学习方法、要求学生进行实际操作训练、安全防护、数据处理、文献查阅、报告书写等,同时还应系统介绍物理化学的基本研究方法和实验技术,如温度的测量与控制技术、真空技术、流动法技术等;在第二阶段,安排1个实验,要求学生进行自行设计。这些实验包括热力学、电化学、化学动力学、表面化学等方面的内容,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,学生可选做其中的1个实验。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。
二、课程实验的目的要求
      《物理化学实验》不是独立开设的实验课程,是随物理化学课进行的实验、是化学类、环境工程、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。
三、适用专业
    应用化学、化学工程与工艺、冶金工程、无机非金属材料工程。
四、实验方式与基本要求
1. 本实验以课程为主。配合物理化学课进行实验,不单独开课。
    2.本课程以基础性实验为主,8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l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.对于设计型实验,学生可选做其中的1个。这类实验持续的时间较长,实验内容较多并具有一定的复杂性和综合度,因此以小组为单位进行,每组2—3人,一个实验有若干个小组参加,每个实验均有教师负责指导。各小组独立开展工作,但在小组内,学生既有分工(如查阅文献的年代不同,实验研究的条件不同等),又有合作。学生从指导教师处了解到实验课题后,即着手查资料,研读文献,钻研有关理论。在此基础上,学生先提出实验方案,经与教师讨论后,即可开始实验研究。一般要求学生每周安排一个下午来做实验,并在两个学期内完成。
    4.  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。
五、主要仪器设备
    常温和高温测量及控温仪器、常压和高压测量仪器、真空泵、紫外可见分光光度计、磁天平、比表面测定仪、表面张力仪、电导率仪、综合电化学测定仪、电动势测定仪、电脑量热仪、阿贝折射仪、计算机。
六、考核与实验报告
本课程采用平时考核来综合评定学生成绩。通过实验和设计性实验来考查学生综合运用物理化学知识研究化学问题或解决实际测量问题的能力、设计实验方案的能力。
每个基础实验的评分标准如表1所示。
表1.物理化学实验报告评分标准(总分为100分或用5分表示)
项目 课前准备 实验操作 实验记录 实验报告
成绩/分 20 40 20 20

   设计型实验完毕后,要求学生认真分析、处理实验数据,并与教师共同讨论实验结果,最后写出设计的实验报告。
七、实验项目设置与内容
    实验项目一:
    (1)实验名称:盐类溶解热的测定
    (2)实验性质:验证
    (3)实验类别:本科基础实验
    (4)实验学时:3
    (5)每组人数:2
    (6)开出要求:必做
    (7)实验内容:用贝克曼温度计测KNO3的积分溶解热
(8)实验目的:
1.学会用量热法测定盐类的积分溶解热;
2.掌握计温、量热的基本原理及贝克曼温度计的使用方法;
            3.学会用雷诺图法对热交换、搅拌热等进行校正。
    (9)主要仪器设备及套数:贝克曼温度计8套,杜瓦瓶8个,秒表8个等。
    (10)所在实验室:物理化学实验室
    实验项目二:
    (1)实验名称:二元合金相图的绘制
    (2)实验性质:验证
    (3)实验类别:本科基础实验
    (4)实验学时:3
    (5)每组人数:2
    (6)开出要求:必做
    (7)实验内容:用相图炉测绘Pb—Sn合金的步冷曲线
    (8)实验目的:掌握用热分析法绘制二元合金相图的原理和方法。
    (9)主要仪器设备及套数:二元合金相图炉8套,电脑8台等。
    (10)所在实验室:物理化学实验室
    实验项目三:
    (1)实验名称:C+CO2=2CO平衡常数的测定
    (2)实验性质:验证
    (3)实验类别:本科基础实验
    (4)实验学时:3
    (5)每组人数:2
    (6)开出要求:必做
    (7)实验内容:用气体分析仪测定该反应的平衡常数    .
(8)实验目的:1.通过平衡常数的测定,加深对平衡常数的理解和掌握平衡常数的测定方法;
2.了解高温设备,热电偶的工作原理及使用方法;
3.掌握气体的取样和分析。
    (9)主要仪器设备及套数:常温和高温测量及控温仪器8套,气体分析仪8套,管式电炉8套,气体钢瓶及减压阀4套等。
    (10)所在实验室:物理化学实验室
    实验项目四:
    (1)实验名称:液体饱和蒸汽压和蒸发热的测定
    (2)实验性质:测量
    (3)实验类别:本科基础实验
    (4)实验学时:3
    (5)每组人数:2—3
    (6)开出要求:必做
(7)实验内容:测定水在不同温度下的饱和蒸汽压,并求出其平均摩尔汽化热。
(8)实验目的:1.明确液体饱和蒸汽压的定义及气液两相平衡的概念。掌握纯液体饱和蒸汽压与温度的关系——克劳修斯-克拉贝龙方程式;
2.用纯液体蒸汽压装置测定水在不同温度下的饱和蒸汽压,并求在实验温度范围内水的平均摩尔汽化热,求出水的正常沸点;
3.了解实验装置的工作原理及气压计的构造和使用方法。
    (9)主要仪器设备及套数:压力测定装置8套,真空泵8个,电炉8个等。
    (10)所在实验室:物理化学实验室
    实验项目五:
    (1)实验名称:反应速率常数及活化能的测定
    (2)实验性质:测量
    (3)实验类别:本科基础实验
    (4)实验学时:3
    (5)每组人数:2
    (6)开出要求:必做
    (7)实验内容:测量该反应的速率常数并计算其活化能
(8)实验目的:
1.掌握测定反应速率常数及活化能的方法;
2.测量不同温度下化学反应速率常数,计算反应活化能;
            3.了解温度指示控制仪的工作原理及使用方法。
    (9)主要仪器设备及套数: 恒温水浴装置8套,酸式滴定管8支,秒表8个等。
    (10)所在实验室:物理化学实验室
    实验项目六:
    (1)实验名称:滴重法测定纯液体的表面张力
    (2)实验性质:测量
    (3)实验类别:本科基础实验
    (4)实验学时:3
    (5)每组人数:2
    (6)开出要求:必做
    (7)实验内容:测量无水乙醇及苯的表面张力
    (8)实验目的:掌握滴重法测定液体表面张力的实验原理及方法
    (9)主要仪器设备及套数:恒温水浴装置8套,滴重计8套,秒表8个等。
    (10)所在实验室:物理化学实验室
    实验项目七:
    (1)实验名称:等温吸附
    (2)实验性质:测量
    (3)实验类别:本科基础实验
    (4)实验学时:3
    (5)每组人数:2
    (6)开出要求:必做
    (7)实验内容:测量活性碳吸附作用并作出吸附等温线
(8)实验目的:测量活性碳在醋酸溶液中的吸附作用,求出吸附等温线及付劳因德里西吸附方程式中的a和n值。
    (9)主要仪器设备及套数:锥形瓶等测量装置8套。
    (10)所在实验室:物理化学实验室
    实验项目八:
    (1)实验名称:物理化学分析法测定配合物的组成
    (2)实验性质:测量
    (3)实验类别:本科基础实验(设计)
    (4)实验学时:3
    (5)每组人数:2
    (6)开出要求:必做
(7)实验内容:测定不同配合物的组成
(8)实验目的: 1.掌握物理分析性质与配合物组成之间的关系;
2.熟悉阿贝折射仪的使用方法。
    (9)主要仪器设备及套数:阿贝折射仪8台等。
    (10)所在实验室:物理化学实验室
以下实验项目名称类推顺序排列
八、说明
1 物理化学实验分为长学时和短学时,长学时为24,短学时为12个。
2 实验数据要求学生用Origin或Exicel处理。
    3 设计性实验主要为应用化学专业和部分非应用化学专业的优秀学生开设。其宗旨是,学生通过完成这类实验,能受到一次较全面的、严格的、系统的科研训练,能了解化学研究的一般方法,亲身体验科学研究的艰苦性和长期性,使学生真正养成热爱科学的情感。另一方面,设计性实验真正使学生尽早接触到科学研究工作,使他们的创新意识、创新精神和创新能力在实践中能得到培养与提高。

 

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