运城学院：《物理化学实验》课程教学大纲 Physical Chemistry Experiments

运城学院《物理化学实验》课程大纲应用化学系2021年编制1

1 运城学院 《物理化学实验》课程大纲 应用化学系 2021 年编制

一、课程基本信息课程名称：（中文）：物理化学实验（英文）：PhysicalChemistryExperiments课程代码：08S3119B、08S3120B课程类别：专业核心课程/必修课适用专业：材料化学专业课程学时：总学时30（春季学期15学时秋季学期15学时）课程学分：总学分1先修课程：无机及分析化学、无机及分析化学实验、有机化学、有机化学实验、高等数学、普通物理、普通物理实验等选用教材：《物理化学实验》（第三版），复旦大学等编，北京：高等教育出版社，2004年参考书目：1.《化工辞典》（第四版），王主编，化学工业出版社，2000年2.吴子生，严忠，《物理化学实验指导书》，长春：东北师范大学出版社，1995年二、课程目标（一）课程具体目标通过本课程的学习，学生达到以下目标：1.加深巩固学生对物理化学基本理论及基本知识的理解。使学生初步掌握基本实验方法和实验技能，加深对物理化学的重要理论和概念的理解：初步学会处理实验数据分析与归纳实验现象和表达实验结果。【毕业要求1工程知识】2

2 一、课程基本信息 课程名称：（中文）：物理化学实验 （英文）：Physical Chemistry Experiments 课程代码：08S3119B、08S3120B 课程类别：专业核心课程/必修课 适用专业：材料化学专业 课程学时：总学时30（春季学期15学时 秋季学期15学时） 课程学分：总学分1 先修课程：无机及分析化学、无机及分析化学实验、有机化学、有机化学实验、高 等数学、普通物理、普通物理实验等 选用教材： 《物理化学实验》（第三版），复旦大学等编，北京：高等教育出版社，2004 年 参考书目： 1.《化工辞典》（第四版），王箴主编，化学工业出版社，2000年 2．吴子生，严忠，《物理化学实验指导书》，长春：东北师范大学出版社，1995 年 二、课程目标 （一）课程具体目标 通过本课程的学习，学生达到以下目标： 1. 加深巩固学生对物理化学基本理论及基本知识的理解。使学生初步掌握基本实 验方法和实验技能，加深对物理化学的重要理论和概念的理解;初步学会处理实验数据、 分析与归纳实验现象和表达实验结果。【毕业要求 1 工程知识】

2.提高学生分析问题和解决实际问题的能力。提高严谨密的科学思维能力，培养学生的创新精神。毕业要求2问题分析3.培养学生实事求是的科学态度和良好的科学素养、工作习惯，并具备初步的团队合作精神。【毕业要求8职业规范9个人和团队10沟通能力】（二）课程目标与专业毕业要求的关系课程目标支撑的毕业要求支撑的毕业要求指标点1-4掌握基础知识、基本技能和学科思想方法以及相关的课程目标 1工程知识（H）数理知识，能够将相关知识用于材料化学专业工程问题解决方案的比较与综合。2-1能运用材料化学相关科学原理，识别和判断复杂工程课程目标2问题分析（H）问题的关键环节。8-2理解诚实公正、诚信守则的工程职业道德和规范，并能在工程实践中自觉遵守；课程目标3职业规范（M）8-3理解工程师对公众的安全、健康和福证，以及环境保护的社会责任，能够在工程实践中自觉履行责任9-1能与其他学科的成员有效沟通，合作共事；课程目标3个人与团队（M）9-2能够在团队中独立或合作开展工作；9-3能够组织、协调和指挥团队开展工作。10-1能就材料化学问题，以口头、文稿、图表等方式，准确表达自己的观点，回应质疑，理解与业界同行和社会公课程目标3沟通能力（M）众交流的差异性；10-3具备跨文化交流的语言和书面表达能力，能就专业问3

3 2.提高学生分析问题和解决实际问题的能力。提高严谨缜密的科学思维能力，培养 学生的创新精神。【毕业要求 2 问题分析】 3.培养学生实事求是的科学态度和良好的科学素养、工作习惯，并具备初步的团队 合作精神。【毕业要求 8 职业规范 9 个人和团队 10 沟通能力】 （二）课程目标与专业毕业要求的关系 课程目标 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 课程目标 1 工程知识（H） 1-4 掌握基础知识、基本技能和学科思想方法以及相关的 数理知识，能够将相关知识用于材料化学专业工程问题解 决方案的比较与综合。 课程目标 2 问题分析（H） 2-1 能运用材料化学相关科学原理，识别和判断复杂工程 问题的关键环节。 课程目标 3 职业规范（M） 8-2 理解诚实公正、诚信守则的工程职业道德和规范，并 能在工程实践中自觉遵守； 8-3 理解工程师对公众的安全、健康和福祉，以及环境保 护的社会责任，能够在工程实践中自觉履行责任。 课程目标 3 个人与团队（M） 9-1 能与其他学科的成员有效沟通，合作共事； 9-2 能够在团队中独立或合作开展工作； 9-3 能够组织、协调和指挥团队开展工作。 课程目标 3 沟通能力（M） 10-1 能就材料化学问题，以口头、文稿、图表等方式，准 确表达自己的观点，回应质疑，理解与业界同行和社会公 众交流的差异性； 10-3 具备跨文化交流的语言和书面表达能力，能就专业问

题，在跨文化背景下进行基本沟通和交流三、课程学习内容物理化学实验主要设置两种类型的实验：（1）基本操作训练，（2）研究设计性实验。实验过程包括课前预习讨论、实验操作、实验报告、结果讨论等环节。学生在实验前必须进行预习，预习报告或设计实验方案经老师批阅后，方可进入实验室进行实验，（1）基本操作技术作为一门独立开设的基础实验课程，物理化学实验具体到各个部分，教学内容如下①.热力学和相图部分四个实验：液体摩尔汽化热、燃烧热的测定、二组份简单共熔体系相图、双液系相图。理解纯液体饱和蒸气压和温度的关系，测定特定温度范围内液体的平均摩尔汽化热及正常沸点，掌握氧弹式量热计测定固体燃烧热的原理，理解热分析法绘制合金体系相图的原理，并对低共熔而组分合金的相机进行分析。运用折射率和组成的简单关系，绘制二组份双液系相图②电化学部分一个实验：电动势的测定。学会使用对消法测定电动势的原理和应用。③表面性质与分散体系性质部分两个实验：表面张力法测定分子横截面积和胶体的制备和电泳。掌握表面张力法测定分子横截面积的原理；学会氢氧化铁胶体的制备和电泳实验。④动力学部分两个实验：蔗糖水解速率常数的测定和乙酸乙酯皂化反应速度常数的测定。掌握旋光计测定蔗糖浓度的原理和旋光计的正确使用：学会使用电导率仪测定电导率；理解旋光计测定蔗糖水解速率常数的原理及实验设计③初步学会使用Excel、Origin等科学绘图软件进行数据作图和结果分析；实验报告及研究论文的写作要求。（2）研究设计性实验本课程设置一个研究设计性实验，也是综合实验，即纳米氧化锌的制备及表征，物理化学实验分上、下两学期完成。每个学期5个实验，交叉进行。性质实验一般是在理论课授完后，穿插在制备实验中，或通过观看教学片进行。根据条件可适当安排综合实验。4

4 题，在跨文化背景下进行基本沟通和交流。 三、课程学习内容 物理化学实验主要设置两种类型的实验:(1)基本操作训练,(2)研究设计性实验。实验 过程包括课前预习讨论、实验操作、实验报告、结果讨论等环节。学生在实验前必须进 行预习,预习报告或设计实验方案经老师批阅后,方可进入实验室进行实验。 （1）基本操作技术 作为一门独立开设的基础实验课程,物理化学实验具体到各个部分，教学内容如下: ①.热力学和相图部分四个实验:液体摩尔汽化热、燃烧热的测定、二组份简单共熔 体系相图、双液系相图。理解纯液体饱和蒸气压和温度的关系,测定特定温度范围内液体 的平均摩尔汽化热及正常沸点;掌握氧弹式量热计测定固体燃烧热的原理;理解热分析法 绘制合金体系相图的原理,并对低共熔而组分合金的相机进行分析。运用折射率和组成的 简单关系，绘制二组份双液系相图。 ②电化学部分一个实验:电动势的测定。学会使用对消法测定电动势的原理和应用。 ③表面性质与分散体系性质部分两个实验:表面张力法测定分子横截面积和胶体的 制备和电泳。掌握表面张力法测定分子横截面积的原理;学会氢氧化铁胶体的制备和电泳 实验。 ④动力学部分两个实验:蔗糖水解速率常数的测定和乙酸乙酯皂化反应速度常数的 测定。掌握旋光计测定蔗糖浓度的原理和旋光计的正确使用;学会使用电导率仪测定电导 率；理解旋光计测定蔗糖水解速率常数的原理及实验设计。 ⑤初步学会使用 Excel、Origin 等科学绘图软件进行数据作图和结果分析；实验报 告及研究论文的写作要求。 （2）研究设计性实验 本课程设置一个研究设计性实验，也是综合实验，即纳米氧化锌的制备及表征。 物理化学实验分上、下两学期完成。每个学期 5 个实验,交叉进行。性质实验一般是 在理论课授完后,穿插在制备实验中,或通过观看教学片进行。根据条件可适当安排综合 实验

（一）课程学习内容与课程目标的关系必做/选支撑的课程学序号教学方法实验项目名称时做目标讲解、演示、双人课程目标1、1燃烧热的测定必做2操作2、3讲解、演示、双人课程目标1、2液体饱和蒸气压的测定3必做操作2、3课程目标1、讲解、演示、双人33必做双液系的气液平衡相图操作2、3讲解、演示、双人课程目标1、4必做3电池电动势测定操作2、3讲解、演示、双人课程目标1、5必做最大泡压法测定溶液的表面张力3操作2、3课程目标1、讲解、演示、双人必做乙酸乙酯皂化反应速度常数的测定63操作2、3讲解、演示、双人课程目标1、7二组分金属相图3必做操作2、3讲解、演示、单人课程目标1、必做蔗糖水解反应速度常数的测定83操作2、3讲解、演示、双人课程目标1、9必做胶体的制备和电泳3操作2、3课程目标2，讲解、演示、双人10纳米ZnO制备及表征必做33操作（二）具体内容实验一燃烧热的测定(3课时）【实验类型】基本操作【学习目标】1.了解燃烧热测定的原理。2.掌握燃烧热测定的操作。【学习内容】5

5 （一）课程学习内容与课程目标的关系 序号 实验项目名称 学 时 必做/选 做 教学方法 支撑的课程 目标 1 燃烧热的测定 3 必做 讲解、演示、双人 操作 课程目标1、 2、3 2 液体饱和蒸气压的测定 3 必做 讲解、演示、双人 操作 课程目标1、 2、3 3 双液系的气液平衡相图 3 必做 讲解、演示、双人 操作 课程目标1、 2、3 4 电池电动势测定 3 必做 讲解、演示、双人 操作 课程目标1、 2、3 5 最大泡压法测定溶液的表面张力 3 必做 讲解、演示、双人 操作 课程目标1、 2、3 6 乙酸乙酯皂化反应速度常数的测定 3 必做 讲解、演示、双人 操作 课程目标1、 2、3 7 二组分金属相图 3 必做 讲解、演示、双人 操作 课程目标1、 2、3 8 蔗糖水解反应速度常数的测定 3 必做 讲解、演示、单人 操作 课程目标1、 2、3 9 胶体的制备和电泳 3 必做 讲解、演示、双人 操作 课程目标1、 2、3 10 纳米 ZnO 制备及表征 3 必做 讲解、演示、双人 操作 课程目标2， 3 （二）具体内容 实验一 燃烧热的测定（3 课时） 【实验类型】 基本操作 【学习目标】 1.了解燃烧热测定的原理。 2.掌握燃烧热测定的操作。 【学习内容】

1.仪器准备。2.样品准备。称取约0.5g左右的苯甲酸，压片，再精确称量。3.装样、充氧气。4.测量。5.重复上述步骤，测定水杨酸的燃烧热【重点】样品外观的变化与温度的读取。【难点】压片。【主要仪器设备】氧弹卡计、SWC-IIO精密数字温度温差仪、电脑、FA1104电子天平、剪刀、直尺、镊子、扳手、烧杯、大容量瓶、氧气钢瓶及氧气减压阀药品：点火丝、苯甲酸、水杨酸等。【教学方法】1.讲解实验的原理。2.利用实验装置演示实验的操作过程及注意事项。3.实验操作过程中巡视发现问题进行处理及纠正。【复习思考】1.在本实验中，哪些是系统？哪些是环境？系统和环境间有无热交换？这些热交换对实验结果有何影响？如何校正？2.固体样品为什么要压成片状？3.在量热学测定中，还有哪些情况可能需要用到雷诺温度校正方法？4.加入内筒中水的温度为什么要选择比外筒水温低低多少合适为什么6

6 1.仪器准备。 2.样品准备。称取约 0.5g 左右的苯甲酸，压片，再精确称量。 3.装样、充氧气。 4.测量。 5.重复上述步骤，测定水杨酸的燃烧热 【重点】 样品外观的变化与温度的读取。 【难点】 压片。 【主要仪器设备】 氧弹卡计、SWC-IIO 精密数字温度温差仪、电脑、FA1104 电子天平、剪刀、直尺、 镊子、扳手、烧杯、大容量瓶、氧气钢瓶及氧气减压阀。 药品：点火丝、苯甲酸、水杨酸等。 【教学方法】 1.讲解实验的原理。 2.利用实验装置演示实验的操作过程及注意事项。 3.实验操作过程中巡视发现问题进行处理及纠正。 【复习思考】 1. 在本实验中，哪些是系统？哪些是环境？系统和环境间有无热交换？这些热交换 对实验结果有何影响？如何校正？ 2．固体样品为什么要压成片状？ 3. 在量热学测定中，还有哪些情况可能需要用到雷诺温度校正方法？ 4. 加入内筒中水的温度为什么要选择比外筒水温低低多少合适为什么

实验二液体饱和蒸气压的测定（3课时）【实验类型】基本操作【学习目标】1.明确液体饱和蒸汽压的意义，熟悉纯液体的饱和蒸汽压与温度的关系以及克劳休斯-克拉贝龙方程。2.了解静态法测定液体饱和蒸汽压的原理。3.学习用图解法求解被测液体在试验温度范围内的平均摩尔蒸发恰与正常沸点。【学习内容】1.安装仪器。2.抽真空、系统捡漏。3.排除液体弯管内的空气和形成液封。4.乙醇饱和蒸汽压的测定。5.系统排空，关闭真空泵。【重点】乙醇饱和蒸汽压的测定。【难点】排除液体弯管内的空气。【主要仪器设备】DP-AF蒸汽压力测定仪、旋片式真空泵、SYP精密温度计、玻璃恒温水浴一套。药品：乙醇。【教学方法】7

7 实验二 液体饱和蒸气压的测定（3 课时） 【实验类型】 基本操作 【学习目标】 1.明确液体饱和蒸汽压的意义，熟悉纯液体的饱和蒸汽压与温度的关系以及克劳休 斯-克拉贝龙方程。 2.了解静态法测定液体饱和蒸汽压的原理。 3.学习用图解法求解被测液体在试验温度范围内的平均摩尔蒸发焓与正常沸点。 【学习内容】 1.安装仪器。 2.抽真空、系统捡漏。 3.排除液体弯管内的空气和形成液封。 4.乙醇饱和蒸汽压的测定。 5.系统排空，关闭真空泵。 【重点】 乙醇饱和蒸汽压的测定。 【难点】 排除液体弯管内的空气。 【主要仪器设备】 DP-AF 蒸汽压力测定仪、旋片式真空泵、SYP 精密温度计、玻璃恒温水浴一套。 药品：乙醇。 【教学方法】

1.讲解饱和蒸气压的测定的原理及应用。2.利用实验装置演示实验的操作过程及注意事项3.实验操作过程中巡视发现问题进行处理及纠正。【复习思考】1.为什么AB弯管中的空气要干净？怎样操作?怎样防止空气倒灌？2.本实验方法能否用于测定溶液的饱和蒸气压?为什么？3.为什么实验完毕以后必须使系统和真空系与大气相通才能关闭真空泵4.如果用升温法测定乙醇的饱和蒸汽压，用该实验装置是否可行?若行，如何操作？5.将所测摩尔汽化热与文献值相比较,结果如何？产生误差的原因有哪些？实验三双液系的气液平衡相图（3课时）【实验类型】基本操作【学习目标】1.用沸点仪测定一个大气压下环己烷一乙醇的气液平衡相图。2.了解沸点的测定方法。3.掌握阿贝折射仪的测量原理及使用方法。【学习内容】1.安装好干燥的沸点仪。2.加入纯乙醇20ml左右，盖好瓶塞，使电热丝浸入液体中，温度计水银球与液面接触。3.开冷凝水，按合适电压（100-125V）接通电热丝至沸腾温度，待温度恒定后，读下该温度值。4.停止加热，将取样管自冷凝管上端插入冷凝液收集小槽中，取气相冷凝液样，迅速8

8 1.讲解饱和蒸气压的测定的原理及应用。 2.利用实验装置演示实验的操作过程及注意事项。 3.实验操作过程中巡视发现问题进行处理及纠正。 【复习思考】 1. 为什么 AB 弯管中的空气要干净?怎样操作?怎样防止空气倒灌? 2. 本实验方法能否用于测定溶液的饱和蒸气压?为什么? 3. 为什么实验完毕以后必须使系统和真空系与大气相通才能关闭真空泵? 4. 如果用升温法测定乙醇的饱和蒸汽压，用该实验装置是否可行?若行,如何操作? 5. 将所测摩尔汽化热与文献值相比较,结果如何? 产生误差的原因有哪些? 实验三 双液系的气液平衡相图（3 课时） 【实验类型】 基本操作 【学习目标】 1.用沸点仪测定一个大气压下环己烷一乙醇的气液平衡相图。 2.了解沸点的测定方法。 3.掌握阿贝折射仪的测量原理及使用方法。 【学习内容】 1. 安装好干燥的沸点仪。 2. 加入纯乙醇 20ml 左右,盖好瓶塞,使电热丝浸入液体中,温度计水银球与液面接 触。 3. 开冷凝水,按合适电压（100-125V）接通电热丝至沸腾温度,待温度恒定后,读下该 温度值。 4. 停止加热，将取样管自冷凝管上端插入冷凝液收集小槽中,取气相冷凝液样,迅速

用阿贝折射仪测其折光率5.取液相液样，用阿贝折射仪测其折光率。6.分别在沸点仪中加入纯环已烷,混合液,1、2、3、4、5重复上述操作。7.根据环已烷-乙醇的标准溶液的折射率,将上述数据转换成环已烷的摩尔分数，绘制相图【重点】控制加热过程中溶剂的损失。【难点】加热速度的控制。【主要仪器设备】FDY双液高沸点测定仪、SWQ-IA智能数字恒温控制器、调压变压器WAY-阿贝折光仪、量筒、漏斗、滴管、大烧杯等。药品：无水乙醇、环己烷。【教学方法】1.讲解实验的原理及适用范围。2.利用实验装置演示实验的操作过程，利用失败案例再次提醒操作要点。3.实验操作过程中巡视发现问题进行处理及纠正【复习思考】1.使用阿贝折射仪时要注意些什么问题？如何正确使用才能测准数据2.收集气相冷凝液的小泡的体积太大，对测量有何影响？3.平衡时，气液两相温度应该不应该一样?实际是否一样?怎样防止温度的差异？4.沸腾之后，如何控制条件使温度稳定？实验四电池电动势测定（3课时）9

9 用阿贝折射仪测其折光率 5. 取液相液样,用阿贝折射仪测其折光率。 6. 分别在沸点仪中加入纯环已烷,混合液,1、2、3、4、5 重复上述操作。 7. 根据环已烷-乙醇的标准溶液的折射率,将上述数据转换成环已烷的摩尔分数，绘 制相图 【重点】 控制加热过程中溶剂的损失。 【难点】 加热速度的控制。 【主要仪器设备】 FDY 双液高沸点测定仪、SWQ-IA 智能数字恒温控制器、调压变压器 WAY-阿贝 折光仪、量筒、漏斗、滴管、大烧杯等。 药品：无水乙醇、环己烷。 【教学方法】 1.讲解实验的原理及适用范围。 2.利用实验装置演示实验的操作过程，利用失败案例再次提醒操作要点。 3.实验操作过程中巡视发现问题进行处理及纠正。 【复习思考】 1. 使用阿贝折射仪时要注意些什么问题?如何正确使用才能测准数据? 2. 收集气相冷凝液的小泡的体积太大，对测量有何影响? 3. 平衡时，气液两相温度应该不应该一样?实际是否一样?怎样防止温度的差异? 4. 沸腾之后,如何控制条件使温度稳定? 实验四 电池电动势测定（3 课时）

【实验类型】基本操作【学习目标】1.掌握补偿法测定电池电动势的原理和方法2.掌握电位差计、检流计和标准电池的使用方法3.掌握通过测量原电池电动势计算热力学函数变化值的原理、方法及其他应用。【学习内容】1.熟悉EM-3C数字式电子电位差计的使用方法。2.仪器的调整调整EM-3C数字式电子电位差计右上方的两个旋纽，使读数等于室温下惠斯顿标准电池的电动势。（见附表）3.测量a用50mL的烧杯取适量饱和KCI溶液b.在两电极管中分别装入CuSO4和ZnSO4溶液，分别插入Cu、Zn电极C.对EM-3C数字式电子电位差计进行标定d.把Cu电极管细口端插入饱和KCI溶液中，再插入甘汞电极，接上EM-3C数字式电子电位差计测定，读数e.用同样的方法，测定Zn电极电势4.实验完毕，关闭电源，洗净U形管并注入饱和KCI溶液备用。【重点】数字式电子电位差计的使用方法。【难点】补偿法测定电池电动势的原理。【主要仪器设备】EM-3C数字式电子电位差计惠斯顿标准电池、饱和甘汞电极、U形管等。药品：Zn片Cu片、饱和KCI溶液、0.100mZnSO4、0.100mCuSO4【教学方法】10

10 【实验类型】 基本操作 【学习目标】 1.掌握补偿法测定电池电动势的原理和方法。 2.掌握电位差计、检流计和标准电池的使用方法。 3.掌握通过测量原电池电动势计算热力学函数变化值的原理、方法及其他应用。 【学习内容】 1.熟悉 EM-3C 数字式电子电位差计的使用方法。 2．仪器的调整 调整 EM-3C 数字式电子电位差计右上方的两个旋纽，使读数等于室温下惠斯顿 标准电池的电动势。 (见附表) 3．测量 a.用 50mL 的烧杯取适量饱和 KCl 溶液 b.在两电极管中分别装入 CuSO4 和 ZnSO4溶液，分别插入 Cu、Zn 电极 c.对 EM-3C 数字式电子电位差计进行标定 d.把 Cu 电极管细口端插入饱和 KCl 溶液中，再插入甘汞电极，接上 EM-3C 数字 式电子电位差计测定，读数 e.用同样的方法，测定 Zn 电极电势 4.实验完毕，关闭电源，洗净 U 形管并注入饱和 KCl 溶液备用。 【重点】 数字式电子电位差计的使用方法。 【难点】 补偿法测定电池电动势的原理。 【主要仪器设备】 EM-3C 数字式电子电位差计 惠斯顿标准电池、饱和甘汞电极、U 形管等。 药品：Zn 片 Cu 片、饱和 KCl 溶液、0.100m ZnSO4、0.100mCuSO4。 【教学方法】