化学综合设计实验 第2版

前言

化学综合设计实验由化学综合实验和化学设计研究实验两部分组成。

化学综合实验是在学生完成基础化学实验，掌握化学实验基本原理和基本操作的基础上，在化学一级学科层面上安排的，与学科前沿紧密结合，带有一定科研成分，能够体现科研与教学相互联系，同时使实验内容表现为跨专业综合技能、跨学科综合知识及综合运用的实验课程。综合实验将比较多的实验基本理论和基本技能融会贯通在一个实验中，旨在提高学生综合运用基础知识和基本技能解决较复杂问题的能力。

化学设计研究实验，是指学生根据实验课题要求，通过查阅相关文献，自行设计实验方案和步骤，并独立完成的一种具有一定创新性的实验。设计研究实验可以培养学生查阅文献资料获得信息的能力、解决实际问题的能力、独立进行科学研究的能力和创新能力。

《化学综合设计实验》(第二版)教材延续了版知识面广、综合程度高、贴近生活、紧跟前沿、体现科研、促进教学以及模块化编写的特点。除了对部分实验内容进行了增删，本版教材更加注重现代分析测试技术在教学中的应用和学生综合实践能力的培养，增加了化学常用软件简介和分析仪器综合设计实验。此外，围绕教学大纲，通过制订化学综合设计实验课程学习竞赛章程，以“实验竞赛”方式完成实验课程教学，探索开启实验教学新模式，供教师在实验课程教学改革中参考。

参加本教材编写工作的有霍冀川（教材整体设计，章，实验1、14、17、18、23、25、33、35、36、38、44、45、55、57、59～61、65～74、76、77、82～88、96，化学综合设计实验课程学习竞赛），张欢（章，实验5），苏莉（章），何平（第二章，实验48、93～95），雷洪（第二章），戴亚堂（第三章），张行泉（第三章），邓跃全（实验24、28～32、36、37、39、41、58、75、78、92），李娴（实验17、18、23、33、35、38、45、96）；杨瑞（实验24、29、30、39、41、78），林晓艳（实验19～22、43），张亚萍（实验10、26、56、62、91），钟国清（实验11、26、63、64），段晓惠（实验50～52、89），熊小莉（实验34、79～81），雷永林（实验2、27、42），胡文远（实验4、34、40），廖辉伟（实验6、7），霍泳霖（实验46、90），杜利成（实验5、15），李鸿波（实验12、13），蒋琪英（实验16、54），康明（实验53），石荣铭（实验3），付真金（实验9），叶旭（实验49），吴瑞荣（实验51），贾玲普（47），沈娟（8），唐苹苹（实验96），刘永刚（实验96），冀怡（实验96），欧阳一夫（实验96），郭鑫（实验96、97），郑俊荣（实验96、97），贾茹（实验97），于志浩（实验97），张廷红（化学综合设计实验课程学习竞赛）、黄鹤燕（化学综合设计实验课程学习竞赛）。全书由霍冀川、雷洪统稿。

西南科技大学对本教材的编写给予了经费支持，同时还得到了化学工业出版社的鼎力相助。本版教材编写过程中，编者参阅了部分网络资料。在此本书编者对这些资料信息的提供者表示衷心感谢！

由于编者水平有限，本教材中不当之处在所难免，恳请读者不吝指正。

编者

2020年7月

版前言

化学综合设计实验由化学综合实验和化学设计研究实验两部分组成。

化学综合实验是在学生完成基础化学实验，掌握化学实验基本原理和基本操作的基础上，在化学一级学科层面上安排的，与学科前沿紧密结合，带有一定科研成分，能够体现科研与教学相互联系，同时使实验内容表现为跨专业综合技能、跨学科综合知识及综合运用的实验课程。综合实验将比较多的实验基本理论和基本技能融会贯通在一个实验中，旨在提高学生综合运用基础知识和基本技能解决较复杂问题的能力。

化学设计研究实验，是指学生根据实验课题要求，通过查阅相关文献，自行设计实验方案和步骤，并独立完成的一种具有一定创新性的实验。设计研究实验可以培养学生查阅文献资料获得信息的能力、解决实际问题的能力、独立进行科学研究的能力和创新能力。

本教材具有如下特点。

1.实验内容涉及化学、材料、生命、环境、能源、医药、农学等学科领域，知识面广，综合程度高。

2.教材中很多实验来源于教师的科研积累和成果，紧跟研究前沿，把握研究热点，具有一定的先进性和创新性，充分体现科研促进教学。

3.部分实验内容贴近日常生活，增加了教材的趣味性，有利于提高学生的学习兴趣和自主性。

4.综合实验和设计研究实验部分模块化编排有利于分层次教学。

参加本教材编写工作的有霍冀川（教材整体设计，章绿色化学简介，实验1、14、17、18、23、25、33、35、36、38、44、45、55、57、59、60、61、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、76、77、82、83、84、85、86、87、88），张欢（章），何平（第二章，实验47、48、93、94、95），戴亚堂（第三章），邓跃全（实验24、28、29、30、31、32、36、37、39、41、58、75、78、91、92），李娴（实验17、18、23、33、35、38、45），杨瑞（实验24、29、30、39、41、78），林晓艳（实验19、20、21、22、43），钟国清（实验11、26、63、64），段晓惠（实验50、51、52、89），张亚萍（实验10、56、62、90），熊小莉（实验34、79、80、81），雷永林（实验2、27、42、46），廖辉伟（实验6、7、8），胡文远（实验4、34、40），杜利成（实验5、15），李鸿波（实验12、13），蒋琪英（实验16、54），康明（实验53），石荣铭（实验3），付真金（实验9），叶旭（实验49），吴瑞荣（实验51），刘朋军（实验91）。全书由霍冀川、钟国清、张欢、张亚萍统稿。

西南科技大学对本教材的编写给予了经费支持，同时还得到了化学工业出版社的鼎力相助。在教材编写过程中，西南科技大学的王兴明教授、杨定明副教授、张廷红讲师、张礼华助教等给予了热情的帮助，在此一并表示衷心的感谢！

由于编者水平有限，本教材中不当之处在所难免，恳请读者不吝指正。

编者

2007年10月

《化学综合设计实验》(第二版)是为化学、应用化学、精细化工、材料、环境等专业编写的化学实验教材。

全书分为六章：*章化学实验基本知识，简要介绍实验室安全知识、意外事故处理及三废处理、绿色化学的基本知识和化学实验的误差及数据处理方法；第二章化学信息资源，提供了国内外一些常用的化学信息资源、化学文献的查阅方法及常用化学软件的简介；第三章试验设计与数据分析方法，对*常用的正交试验设计及在化学实验中的应用进行了介绍；第四章综合实验，包括四大模块，共52个实验；第五章设计研究实验，包括三大模块，共43个实验；第六章分析仪器综合设计实验，共2个实验。本书围绕教学大纲，通过制定化学综合设计实验课程学习竞赛章程，以“实验竞赛”方式完成实验课程教学，探索开启实验教学新模式。

《化学综合设计实验》(第二版)的实验内容涉及化学、材料、生命、环境、能源、医药、农学等多个领域,可作为高等学校化学及相关专业学生实验教材,也可作为广大从事化学、化工、材料、生命、环境等方面研究、开发、生产人员的参考书。

《化学综合设计实验》(第二版)是为化学、应用化学、精细化工、材料、环境等专业编写的化学实验教材。

全书分为六章：*章化学实验基本知识，简要介绍实验室安全知识、意外事故处理及三废处理、绿色化学的基本知识和化学实验的误差及数据处理方法；第二章化学信息资源，提供了国内外一些常用的化学信息资源、化学文献的查阅方法及常用化学软件的简介；第三章试验设计与数据分析方法，对*常用的正交试验设计及在化学实验中的应用进行了介绍；第四章综合实验，包括四大模块，共52个实验；第五章设计研究实验，包括三大模块，共43个实验；第六章分析仪器综合设计实验，共2个实验。本书围绕教学大纲，通过制定化学综合设计实验课程学习竞赛章程，以“实验竞赛”方式完成实验课程教学，探索开启实验教学新模式。

《化学综合设计实验》(第二版)的实验内容涉及化学、材料、生命、环境、能源、医药、农学等多个领域,可作为高等学校化学及相关专业学生实验教材,也可作为广大从事化学、化工、材料、生命、环境等方面研究、开发、生产人员的参考书。

霍冀川，西南科技大学分析测试中心，主任，教授，个人简介：

1979.09-1983.07 山东建筑材料工业学院无机材料科学与工程系化学师资班学习，获理学学士学位；1983.07-1986.09四川建筑材料工业学院教师；1986.09-1989.07中国科学院长春应用化学研究所物理化学专业学习，获理学硕士学位；1989.07-2005.05四川建筑材料工业学院（2000.12更名为西南科技大学）硅酸盐工业系（1991年更名为材料科学与工程系，2001年更名为材料科学与工程学院）教师（其间：2001.09-2005.01选派到万源市人民政府担任科技副市长，2001年11月评定为教授）；2005.05-2013.04西南科技大学材料科学与工程学院副院长；2013.04-至今 西南科技大学分析测试中心主任

社会任职：四川省有突出贡献的优*秀专家，*高等学校化学类专业教学指导委员会委员，四川省化学化工学会理事。

荣誉称号：1999年获西南工学院优*秀教师、西南工学院优*秀科技工作者；1999年获绵阳市十大杰出青年科技创新奖；2008年获绵阳市优*秀教师、西南科技大学抗震救灾先进个人；2009年获四川省第三届高等学校教学名师。

从事科研情况简介：主持国家863计划重点项目和承担国家支撑计划、国防及省等科研项目20多项，通过省级鉴定10项。其中主持的项目“基于纤维织物红外线反射控制技术的研发与应用”，整体技术达到国内领先水平，开发的面料已远销英国、美国、德国等二十多个国家，获绵阳市科技进步一等奖。科研成果获省科技进步二等奖1次、三等奖3次，其它科技进步奖10次，授权发明和实用新型专利6项，成果应用于工业生产,新增产值近7亿元，利税1亿多元。发表学术论文100余篇，出版专著1部。2013年获四川省有突出贡献的优*秀专家。

自1989年以来一直担任基础化学实验的教学工作，对各层次的化学实验教学工作进行了长期探索和改革。

章化学实验基本知识1

一、化学实验室守则1

二、化学实验室安全规则1

三、化学实验室意外事故处理2

四、化学实验室三废处理4

五、绿色化学简介4

六、化学实验的误差及数据处理7

习题一13

参考文献14

第二章化学信息资源15

一、概述15

二、国内化学信息资源17

三、国外化学信息资源20

四、国内外专利28

五、化学常用软件简介29

习题二33

参考文献34

第三章试验设计与数据分析方法35

一、正交试验设计35

二、正交试验数据分析方法39

习题三66

参考文献69

附表常用正交表70

第四章综合实验74

节模块一74

实验1工业废渣配料烧成硅酸盐水泥熟料74

实验2毒重石制备高纯氯化钡76

实验3硫铁矿烧渣制备七水硫酸亚铁及质量检验79

实验4三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的合成、组成测定及性质测定80

实验5纳米Mn2O3粉末的制备及表征83

实验6纳米二氧化硅的制备及其吸附性能测定85

实验7纳米CuFe2O4的水热合成与性能表征87

实验8以碳酸钙为模板制备空心羟基磷灰石微球89

实验9流变相反应法制备纳米镍铁氧体90

实验10去离子水的制备与水质分析91

实验11甘氨酸锌螯合物的合成与表征93

第二节模块二94

实验12巴比妥的合成94

实验13苯佐卡因的合成96

实验14低分子量聚丙烯酸的合成97

实验15甲基丙烯酸甲酯的本体聚合及分子量测定100

实验16二硫代氨基甲酸铋的合成及红外表征102

实验17卟啉化合物的合成及物理化学性质测定104

实验18哒嗪酮类衍生物的合成107

实验19环境友好的魔芋葡甘聚糖改性膜的制备及性能表征109

实验20木质素磺酸盐与丙烯酰胺接枝改性研究110

实验21胶原蛋白的提取工艺研究112

实验22反相悬浮法制备明胶/PVA球形吸附树脂及其性能测试113

实验23微波法合成淀粉接枝丙烯酸吸水性树脂115

实验24牛血清白蛋白-茜素红S配合物的凝胶色谱分离制备及紫外-可见吸收光谱研究117

实验25十二烷基硫酸钠的制备与纯度测定118

实验26阿司匹林及其铜配合物的制备和表征120

实验27废弃食用油制备生物柴油122

第三节模块三123

实验28建筑材料氡辐射分析123

实验29电石泥渣分析125

实验30工业废渣中活性硅、钙、镁的测定126

实验31含铝矿物分析128

实验32碳酸盐岩石分析131

实验33原子吸收分光光度法测定枸杞中锌、铁、钙、镁、铜、锰元素的含量135

实验34荧光光度法测定新鲜蔬菜中维生素B2的含量137

实验35火焰原子吸收分光光度法测定食盐中的铁、锌、铜含量139

实验36食品中钙、镁、铁含量的测定140

实验37微波消化原子吸收分光光度法测定生物样品中的锌142

实验38氢化物发生-原子荧光光谱法测定人发中硒、砷、铅、汞元素的含量144

实验39水中碱度物质的形态分析147

实验40生活饮用水中阴离子洗涤剂的测定148

第四节模块四150

实验41几种氮缓释材料对氮渗透损失控制的效果150

实验42电化学合成聚苯胺电致变色膜152

实验43天然高分子改性材料流变特性研究153

实验44彩色固体酒精的制备及燃烧热测定154

实验45二氧化钛的制备与光催化降解TNT155

实验46玄武岩玻璃析晶活化能的测定158

实验47H 对邻苯二酚催化氧化电化学行为的研究160

实验48电极过程的循环伏安法研究161

实验49氨基甲酸铵的制备和分解平衡163

实验501,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基-苯的红外光谱模拟计算167

实验512,6-二氨基-3,5-二硝基-1-氧吡嗪(LLM-105)生成热的计算168

实验52苯的构型优化169

第五章设计研究实验171

节模块一172

实验53氧化钙基红色荧光粉的制备及性能分析172

实验54氨基酸水杨醛席夫碱铜配合物的合成及表征173

实验55超重力法制备纳米粉体材料174

实验56纳米氧化锌的制备及分析174

实验57聚羧酸系混凝土减水剂的合成175

实验58防氡建筑功能涂料的配制176

实验59钛酸铝高温陶瓷的制备177

实验60不同形貌碳酸钡的制备177

实验61玻璃的制备178

实验62无水三氯化铬的制备179

实验63双乙酸钠的合成180

实验64固相法制备非晶态金属硼化物纳米材料181

第二节模块二182

实验65牛奶中酪蛋白和乳糖的分离及纯度测定182

实验66蜂蜜中掺假检测182

实验67淀粉的化学或生物变性183

实验68芦荟多糖的提取和含量测定184

实验69绿色植物天然色素提取、色谱分离和光谱测定184

实验70微波法从果皮中提取果胶185

实验71马铃薯毒素检测186

实验72食醋中氨基酸含量的测定186

实验73食物中铅、镉、铬、砷、汞等有毒元素的测定187

实验74高效液相色谱法测定饮料中的山梨酸和苯甲酸187

实验75冲泡对茶叶微量元素的溶出影响188

实验76常见阴离子的分离和鉴定189

实验77常见阳离子的分离和鉴定189

实验78铁矿石中铁元素的形态分析190

实验79水体中主要污染物的测定190

实验80中药材中有效成分的分离提取及含量测定191

实验81葛根素制剂中葛根素的含量测定192

实验82硅酸盐水泥熟料中SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、K2O和Na2O含量的测定193

第三节模块三193

实验83废电池的综合利用193

实验84化学振荡反应的研究194

实验85氧弹法测定煤炭的高位发热量195

实验86燃料酒精的制备195

实验87通用塑料的改性196

实验88WO3电致变色薄膜的制备及性能测试197

实验89亚甲基环丙烯吸收光谱的模拟计算197

实验90金红石（110）面表面能的计算198

实验91离子交换膜的制备与表征199

实验92有机高分子材料样品消化方法研究199

实验93酸性次磷酸盐化学镀镍200

实验94铝的阳极氧化201

实验95ABS塑料电镀铜201

第六章分析仪器综合设计实验203

实验96紫外-可见光谱仪的设计与装配及氧化钬溶液紫外-可见光谱的测定203

实验97激光拉曼光谱仪的设计与装配及乙醇拉曼光谱的测定205

化学综合设计实验课程学习竞赛209

《化学综合设计实验》(第二版)是为化学、应用化学、精细化工、材料、环境等专业编写的化学实验教材。

全书分为六章：*章化学实验基本知识，简要介绍实验室安全知识、意外事故处理及三废处理、绿色化学的基本知识和化学实验的误差及数据处理方法；第二章化学信息资源，提供了国内外一些常用的化学信息资源、化学文献的查阅方法及常用化学软件的简介；第三章试验设计与数据分析方法，对*常用的正交试验设计及在化学实验中的应用进行了介绍；第四章综合实验，包括四大模块，共52个实验；第五章设计研究实验，包括三大模块，共43个实验；第六章分析仪器综合设计实验，共2个实验。本书围绕教学大纲，通过制定化学综合设计实验课程学习竞赛章程，以“实验竞赛”方式完成实验课程教学，探索开启实验教学新模式。

《化学综合设计实验》(第二版)的实验内容涉及化学、材料、生命、环境、能源、医药、农学等多个领域,可作为高等学校化学及相关专业学生实验教材,也可作为广大从事化学、化工、材料、生命、环境等方面研究、开发、生产人员的参考书。

霍冀川，西南科技大学分析测试中心，主任，教授，个人简介：

1979.09-1983.07 山东建筑材料工业学院无机材料科学与工程系化学师资班学习，获理学学士学位；1983.07-1986.09四川建筑材料工业学院教师；1986.09-1989.07中国科学院长春应用化学研究所物理化学专业学习，获理学硕士学位；1989.07-2005.05四川建筑材料工业学院（2000.12更名为西南科技大学）硅酸盐工业系（1991年更名为材料科学与工程系，2001年更名为材料科学与工程学院）教师（其间：2001.09-2005.01选派到万源市人民政府担任科技副市长，2001年11月评定为教授）；2005.05-2013.04西南科技大学材料科学与工程学院副院长；2013.04-至今 西南科技大学分析测试中心主任

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