物理化学实验
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作者舒红英，陈萍华
出版社化学工业出版社
ISBN9787122273710
出版时间2016-09
装帧平装
开本16开
定价25元
货号24015535
上书时间2024-11-08
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前言
“物理化学实验”是高校化学类及材料、环境、生物、医学等专业理工科学生必修的实验课，主要是研究物质的物理性质及这些物理性质与其化学反应间关系的一门实验科学，是在无机化学、有机化学、分析化学等实验课程的基础上，运用物理化学的理论知识，进行物质综合性质测定的承上启下的基础实验课。
《物理化学实验》系根据我校使用多年的讲义改编补充而成。编者在总结多年实验教学改革和实践的基础上，借鉴和吸收其他高校在化学实验改革方面的经验，编写了这本《物理化学实验》教材。本教材在选材取舍、撰写编排上着眼于加强学生的基本理论和基本操作的训练，致力于提高学生的思维、分析、综合能力。其主要特点如下。
1.在绪论部分物理化学实验的误差分析中，增加了如何使测量结果达到足够度的方法介绍及测量过程中有利条件确定的应用实例，突出了误差分析在实验中的具体应用。
2.在实验部分，每一实验包括实验目的、实验原理、仪器和试剂、实验步骤、数据记录和处理、思考题，在实验项目中增设了“注意事项”提醒学生注意细节，并增设了“思考与讨论”的内容，让学生开动脑筋、开拓视野。叙述上注意条理清楚，重点突出，使学生在预习实验内容后，在教师的指导下能独立完成实验。实验部分增加了一些计算机在线测量实验及设计、探索性实验内容。
3.在附录中，介绍了一些实验所涉及的仪器原理、操作方法和物理化学实验常用的数据表，以方便学生查找。
4.实验类型有基础、综合、设计与研究探索类型，从而培养学生熟练的实验操作技能和初步的科研能力。
本教材由南昌航空大学的舒红英和陈萍华主编。其中章绪论，第二章中化学热力学、化学动力学、设计与研究探索性实验，第三章中仪器简介由舒红英编写；第二章中电化学、表面与胶体化学和结构化学及第三章中实验数据表由陈萍华编写, 全书由舒红英统稿。本教材由南昌航空大学教材建设基金资助，并且为南昌航空大学创新创业课程培育资助项目（编号KCPY-1511）,在编写过程中得到了南昌航空大学的大力支持，以及环境与化学工程学院邹建平教授和钟劲茅教授的帮助，并提出了宝贵意见。在此一并表示感谢。
由于时间紧迫，编者水平有限，本教材存在的不足之处，敬请读者提出宝贵意见，以利改进。
编者
2016年7月于南昌航空大学
导语摘要
《物理化学实验》分绪论、实验部分、附录三章，含34个实验、13种仪器介绍和16类常用的数据表，编写精炼、重点突出。实验类型有基础、综合、设计与研究探索类型，基础和综合实验有“注意事项”和“思考与讨论”，可以提醒学生注意细节和进一步开动脑筋、开拓视野，以提高学生的创新能力，为设计与研究探索实验打下基础。
《物理化学实验》可用作综合性大学和高等师范院校化学系、应用化学系、材料化学系、环境化学系、生物化学系、生物系、医学院等院系学生的物理化学实验教材，也可供其他大专院校从事物理化学实验工作的有关人员参考。
商品简介
《物理化学实验》分绪论、实验部分、附录三章，含34个实验、13种仪器介绍和16类常用的数据表，编写精炼、重点突出。实验类型有基础、综合、设计与研究探索类型，基础和综合实验有“注意事项”和“思考与讨论”，可以提醒学生注意细节和进一步开动脑筋、开拓视野，以提高学生的创新能力，为设计与研究探索实验打下基础。
《物理化学实验》可用作综合性大学和高等师范院校化学系、应用化学系、材料化学系、环境化学系、生物化学系、生物系、医学院等院系学生的物理化学实验教材，也可供其他大专院校从事物理化学实验工作的有关人员参考。
作者简介
舒红英，南昌航空大学环境与化学工程学院，基础化学实验中心副主任，副教授，主要经历
1987年 ～2001年在江西省化学研究所从事化学检验工作；
2001年～2015年在南昌航空大学从事应用化学教学与科研工作。
主要教过的课程：工业分析，精细化工，应用化学综合实验，有机化学实验，分析化学实验，物理化学实验等。
教学研究与成果：
主持并完成了 “在专业实验中开设设计性实验的探索”省级教改课题，该教改成果获校第十批教学成果一等奖。主持了省级教改课题“教师引导下学生自主选题、自主设计化学实验的创新性教学研究与实践”和校级教改课题“基础化学实验开放式的教学研究与探索”并获校第十二批教学成果一等奖等。
目录
章 绪论 1
一、物理化学实验的性质与要求 1
二、物理化学实验室安全知识 2
三、物理化学实验中的误差分析 6
四、实验数据的表示及处理 15
五、数据处理软件在物理化学实验中的应用 19
第二章 实验部分 22
节 化学热力学 22
实验一 溶解热的测定 22
实验二 燃烧热的测定 25
实验三 纯液体饱和蒸气压的测量 28
实验四 凝固点降低法测定摩尔质量 30
实验五 双液系的气-液平衡相图 33
实验六 二组分固-液相图的测绘 36
实验七 差热分析 39
实验八 甲基红的酸离解平衡常数的测定 41
第二节 电化学 44
实验九 电导率的测定及其应用 44
实验十 金属钝化曲线的测定 47
实验十一 电势-pH 曲线的测定 53
实验十二 原电池电动势的测定及其应用 55
实验十三 极化曲线的测定 59
实验十四 离子迁移数的测定 64
第三节 化学动力学 68
实验十五 电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数 68
实验十六 量气法测定一级反应速率常数 71
实验十七 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数 75
实验十八 丙酮碘化反应的速率方程 79
实验十九 甲酸氧化反应动力学的测定 82
实验二十 B-Z化学振荡反应 85
第四节 表面与胶体化学 89
实验二十一 液体黏度的测定 89
实验二十二 气泡压力法测定溶液的表面张力 92
实验二十三 胶体的制备与电泳 96
实验二十四 溶液吸附法测定固体比表面积 98
实验二十五 接触角的测定 100
实验二十六 电导法测定表面活性剂临界胶束浓度 104
实验二十七 黏度法测定高聚物的相对分子质量 107
第五节 结构化学 110
实验二十八 配合物磁化率的测定 110
实验二十九 偶极矩的测定 113
实验三十 黏度法测定聚乙烯醇的相对分子质量及其分子构型的确定 117
第六节 设计与研究探索性实验 121
实验三十一 硫酸铜水合反应热的测定 122
实验三十二 振荡反应热谱曲线的测定 123
实验三十三 表面活性剂的临界胶束浓度测定及其影响因素分析 123
实验三十四 镍在硫酸溶液中的钝化行为 124
第三章 附录 127
节 仪器简介 127
一、恒温水浴与超级恒温水浴 127
二、Beckmann温度计 129
三、气压计 131
四、黏度计 133
五、液体比重天平 136
六、电导率仪 137
七、阿贝折射仪 141
八、pH 计 145
九、电泳仪 149
十、752型紫外-可见分光光度计 150
十一、WZZ-1自动指示旋光仪 151
十二、HDY恒电位仪 154
十三、古埃磁天平 158
第二节 实验数据表 162
一、乙醇在不同温度时的密度 162
二、乙醇在水中的表面张力 162
三、乙醇水溶液密度及百分组成 163
四、25℃时CH3COOH 水溶液的λ、K 数据 163
五、不同温度下水的密度、表面张力、黏度、蒸气压 163
六、30℃下环己烷-乙醇二元系组成(以环己烷摩尔分数表示)-折射率对应表 164
七、几种溶剂的冰点下降常数 166
八、金属混合物的熔点 166
九、无机化合物的标准溶解热 167
十、不同浓度、不同温度下KCl溶液的电导率 167
十一、高分子化合物特性黏度与相对分子质量关系式中的参数 168
十二、无限稀释离子的摩尔电导率和温度系数 168
十三、几种化合物的磁化率 169
十四、液体的分子介电常数ε、偶极矩μ 170
十五、溶液中的标准电极电势φ 171
十六、部分表面活性剂水溶液的临界胶束浓度(CMC) 172
参考文献 173
内容摘要
《物理化学实验》分绪论、实验部分、附录三章，含34个实验、13种仪器介绍和16类常用的数据表，编写精炼、重点突出。实验类型有基础、综合、设计与研究探索类型，基础和综合实验有“注意事项”和“思考与讨论”，可以提醒学生注意细节和进一步开动脑筋、开拓视野，以提高学生的创新能力，为设计与研究探索实验打下基础。
《物理化学实验》可用作综合性大学和高等师范院校化学系、应用化学系、材料化学系、环境化学系、生物化学系、生物系、医学院等院系学生的物理化学实验教材，也可供其他大专院校从事物理化学实验工作的有关人员参考。
主编推荐
舒红英，南昌航空大学环境与化学工程学院，基础化学实验中心副主任，副教授，主要经历
1987年 ～2001年在江西省化学研究所从事化学检验工作；
2001年～2015年在南昌航空大学从事应用化学教学与科研工作。
主要教过的课程：工业分析，精细化工，应用化学综合实验，有机化学实验，分析化学实验，物理化学实验等。
教学研究与成果：
主持并完成了 “在专业实验中开设设计性实验的探索”省级教改课题，该教改成果获校第十批教学成果一等奖。主持了省级教改课题“教师引导下学生自主选题、自主设计化学实验的创新性教学研究与实践”和校级教改课题“基础化学实验开放式的教学研究与探索”并获校第十二批教学成果一等奖等。
精彩内容
实验十五 电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数
实验目的
1、了解电导法测定化学反应速度常数的方法。
2、理解二级反应的特点，学会用图解法求二级反应的速率常数及其活化能。
3、熟悉电导率仪的使用。
二、实验原理
乙酸乙酯皂化反应为二级反应，其反应式如下，设在时间t时生成物的浓度为x，乙酸乙酯和氢氧化钠的起始浓度分别为a，b则反应物与生成物的浓度与时间的关系为：
CH3OOC2H5 NaOH→CH3COONa C2H5OH
t=0 c c 0 0
t=t c-x c-x x x
t→∞ →0 → 0 →c →c
则该反应的动力学方程式为
dx/dt=k(a-x)(b-x)
式中k为反应速率常数。反应速度与两个反应物浓度都是一次方的关系，称为二级反应。为了便于计算，设乙酸乙酯与氢氧化钠的反应起始浓度相等，a=b，则上式变为：
(15-1)
积分式(15-1)，且t=0时，x=0得：
(15-2)
或 (15-3)
由式(15-2)、(15-3)可知，以 (或 )对t作图，均得一直线。同样，亦可将测得不同t时的x值代入上式，得k为常数。据此则能证明反应为二级。通常用的是作图法，并由直线的斜率计算反应速度常数k。如时间单位为分，浓度单位为摩尔/升，则k的单位为升/摩尔·分。
不同时间下生成物的浓度可用化学分析法（如分析反应液中OH-的浓度），也可用物理法测定（如测量电导），本实验用电导法测定。此方法的根据是：
（1）反应物与生成物的电导率相差很大，在反应进行过程中，电导率大的OH-逐渐被电导率小的CH3COO-所取代，溶液电导率有显著降低。
（2）在稀溶液中，可以近似认为每种强电解质的电导率与其浓度成正比，并且溶液的电导率就等于溶液中各电解质离子电导率之和。
乙酸乙酯和乙醇的导电性极小，反应时，它们浓度的改变认为不影响溶液的电导值，溶液的导电能力取决于溶液中能导电的Na 、OH-和 CH3COO- 的离子。25℃时无限稀释水溶液中离子的摩尔电导分别为：
Na ：0.005011 s·m2·mol-1
OH-：0.01980 s·m2·mol-1
CH3COO-：0.00409 s·m2·mol-1
可见，OH-的摩尔电导约为CH3COO- 的五倍，随着反应的进行，OH-不断地被导电能力远比它小的CH3COO-所代替(Na 浓度则不变)，从而使溶液的电导率逐渐降低，后趋于定值。由此可见，溶液电导率变化是和CH3COONa的浓度成正比。即：
t=t时 x=f (κ0-κt)
t→∞时 x→a a=f (κ0-κ∞)
两式相比，得：
x/a=(κ_0-κ_t)/(κ_0-κ_∞ )
式中：κ0 ——反应起始(t=0)时溶液的电导率；
κ∞ ——反应终了(t=∞)时溶液的电导率；
κt ——反应到t时溶液的电导率。
将上式代入(15-3)，得：
k=1/ta?(κ_0-κ_t)/(κ_t-κ_∞ ) (15-4)
整理上式得：
κ_t=1/(a?k) (κ_0-κ_t)/t κ_∞ (15-5)
这是处理结果的基本式。以κt为纵坐标，(κ_0-κ_t)/t为横坐标绘图可得一直线，直线的斜率=1/(a?k)，截距=κ∞,故
k=1/(a×斜率) (15-6)
实验测出κ0及κt后用图解法便可求得反应速度常数k值。当浓度变化范围不大时，反应速度常数与温度的关系式如下：
ln k_2/k_1 =-E/R(1/T_2 -1/T_1 ) (15-7)
式中k1、k2分别为T1、T2时的反应速度常数；E为反应的活化能。当测定了两个不同温度时的k值后便可由式(15-7)计算出E。
由于反应速度常数k、溶液的电导都与温度有关，因此反应必须在恒温的条件下进行。如上所述，本实验的数据处理基本式(15-4)的推导前提是：实验中必须保证乙酸乙酯和氢氧化钠的起始浓度相同。为此，实验中根据50ml 0.0100 mol·L-1的NaOH溶液量计算所需的CH3COOC2H5的毫升数为0.0491 ml。(20℃时，CH3COOC2H5的密度为0.9002 g·mL-1，分子量为88.11)将如此小量的试剂注入50ml的NaOH溶液中，可认为溶液体积基本不变，保证了二者的起始浓度基本相同。
三、仪器和药品
恒温水浴一台；电导率仪(带铂黑电极一支)一台；秒表一块；干燥大试管三支；烧杯二只；50mL移液管一支；100μl微量注射器一支。
0.0100 mol·L-1 NaOH溶液；0.0100 mol·L-1 CH3COONa溶液；纯乙酸乙酯(AR)；工业滤纸。
四、实验步骤
1、调节恒温水浴使温度为25.0±0.2℃。
2、预热电导率仪并按操作规定进行调节(见附录一仪器简介6)。
3、用移液管准确移取50mL 0.0100 mol·L-1 NaOH溶液于洁净干燥的大试管中，并固定放置在恒温水浴中恒温，之后将上一步骤所用之电极取出，用滤纸轻轻吸干电极表面的溶液。(注意不要用滤纸擦拭电极，以免破坏电极上的铂黑层。)将电极插入试管并与电导率仪连接好，待恒温5分钟后测其电导率κ0。用微量注射器准确吸取49μL乙酸乙酯(注意吸入前要排净注射器中的空气)迅速注入试管的溶液中，同时立即开动秒表记录时间t，并将试管内溶液摇匀，使其瞬间混合。(注意记时及时，混合均匀。)每隔2分钟测定一次κt，反应进行20分钟即可停止测定。将试管取出。每次测量前，应对仪器进行校正。
4、调节恒温水浴至35.0±0.2℃，重复上述步骤测35.0℃时的κ0和κt。
5、将试管全部洗净，电极用蒸馏水冲洗干净，置蒸馏水中存放。
五、数据记录和处理
1、反应温度： 25.0℃ , 35.0℃
反应物起始浓度a： 电极常数： cm-1
μ0： 25.0℃ ; 35.0℃
t/minκt /ms·cm-1κ0 -κt /ms·cm-1(κ_0-κ_t)/t / ms·cm-1· min-1
25℃35℃25℃35℃25℃35℃
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
2、以κt为纵坐标，(κ_0-κ_t)/t为横坐标作图，求出直线斜率，代入式(15-6)求k。
3、利用式(15-7)求E。
六、注意事项
1、了解电导率仪的使用方法。(校正、电极常数调节、测量读数的确定)
2、本实验要求当反应液在一开始混合就立刻记时。
3、乙酸乙酯皂化反应系吸热反应，混合后系统温度降低，所以在混合后的
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