《物理化学B实验》教学大纲
课程名称：物理化学B实验课程编码：050331023
课程类别：专业基础课课程性质：必修
适用专业：高分子材料与工程
适用教学计划版本：2017
实验（上机）计划学时：16
开课单位：材料科学与工程学院
一、大纲编写依据
1. 高分子材料与工程专业2017版教学计划；
2. 高分子材料与工程专业《物理化学B》理论教学大纲对实验环节的要求；
3. 近年来《物理化学B》的教学经验。
二、实验课程地位及相关课程的联系
1. 《物理化学B》是高分子材料科学与工程专业重要的专业基础课；
2. 本实验项目是《物理化学B》课程综合知识的运用；
3. 本实验项目是理解物理化学基本理论及知识的基础；
4. 本实验以《无机化学》为先修课；
5. 实验为后续的《无机材料科学基础》、《无机材料制备原理》、《聚合物合成工艺学》、《高分子材料成型加工原理》和毕业设计等有指导意义。
三、实验目的、性质和任务
1．通过实验可以巩固和加深学生对物理化学基本概念和原理的理解，同时可以应用物理化学基本概念和原理指导实验；
2．培养学生观察问题、分析问题和独立解决问题的能力；
3．培养学生细致观察实验现象、准确测定实验数据、正确记录和处理数据、得出正确的实验结果、正确书写实验报告的能力。
使学生学会使用常规的化学仪器，会使用分光光度计等；
4．掌握化学反应热容及摩尔焓变的测定、液相反应平衡常数的测定等基本实验方法。
四、实验基本要求
1．实验项目的选定依据教学计划对学生工程实践能力培养的要求；
2．巩固和加深学生对物理化学基础知识的理解，提高学生综合运用所学知识的能力；
3．通过实验，要求学生做到：
（1）能够预习实验，自行设计实验方案并撰写实验报告；
（2）学会使用分光光度计和参数调节；
（3）能够独立分析实验数据。
五、实验内容和学时分配
实验一燃烧热的测定
1、实验目的
（1）掌握燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系；
（2）用氧弹热量计测定萘的燃烧热；
2、实验要求
（1）熟悉热量计中主要部件的原理和作用，掌握氧弹热量计的实验技术；学习实验数据的作图法处理。
（2）作萘燃烧的雷诺温度校正图，由ΔT计算水当量C计和萘的恒容燃烧热Qv，并计算其恒压燃烧热Qp。
3、实验内容
氧弹热量计的基本原理是能量守恒定律。
样品完全燃烧后所释放的能量使得氧弹本身及其周围的介质和热量计有关附件的温度升高，则测量介质在燃烧前后体系温度的变化值，就可求算该样品的恒容燃烧热。
氧弹热量计的基本原理是能量守恒定律。
样品完全燃烧后所释放的能量使得氧弹本身及其周围的介质和热量计有关附件的温度升高，则测量介质在燃烧前后体系温度的变化
值，就可求算该样品的恒容燃烧热。
4、主要仪器设备及试剂
氧弹热量计1套万用表1个
案秤（10kg）1台直尺1把
氧气钢瓶1只温度计（0~50℃）1只
氧气减压阀1只压片机1台
烧杯（1000mL）1只引燃专用铁丝
药物天平1台精密分析天平1台
萘（分析纯）
实验二液相反应平衡常数的测定
1、实验目的
（1）熟悉分光光度计的使用及原理,学习光度法测量液相平衡常数的方法；
（2）了解pH计的原理和使用，掌握一种测定弱电解质电离常数的方法。
2、实验要求
（1）利用分光光度计测定低浓度下络离子与硫氰酸根离子生成硫氰合铁络离子液相反应的平衡常数，学习一种液相反应平衡常数的测定方法。
（2）通过实验了解热力学平衡的数值不因反应物起始浓度不同而发生变化。
3、实验内容
利用分光光度计测定低浓度下铁离子与硫氰酸根离子生成硫氰合铁配离子液相反应平衡常数。
在同一温度下，改变铁离子（或硫氰离子）浓度时，溶液的颜色改变，平衡发生移动，但平衡常数Kc保持不变。
根据朗伯－比尔（Lambert-Beer）定律可知溶液的浓度和光密度成正比：当入射单色光的波长、溶剂、溶质以及溶液层厚度不变时，则吸光度与溶液的浓度成正比。
因此，可借助于分光光度计测定其吸光度，从而计算出平衡时硫氰合铁络离子的浓度以及铁离子和硫氰酸根离子的浓度，进而求出该反映的平衡常数K C。
4、主要仪器设备及试剂
紫外-可见分光光度计（Unico2000）l台，pHs-3c型酸度计1台，容量瓶(100mL)7只，量筒(100mL)1只，烧杯(100mL)4只，移液管(25mL，胖肚)2支，移液管(10 mL，刻度)2支，洗耳球1只。
酒精(95％，化学纯)，盐酸(0.1mol／L)，盐酸(0.01 mol／L L)，醋酸钠(0.01mol／L)，醋酸钠(0.04mol／L)，醋酸(0.02mol／L)，甲基红(固体)。
实验三气体-溶液界面上的吸附
1、实验目的
（1）测定不同浓度溶液的表面张力，计算吸附量；
（2）了解气液界面的吸附作用，计算表面层被吸附分子的截面积及吸附层的厚度。
2、实验要求
（1）掌握最大气泡法测定溶液表面张力的原理和方法，了解影响表面张力测定的因素；
（2）熟悉利用吉布斯吸附方程式计算吸附量与浓度的关系的方法。
3、实验内容
将欲测表面张力的液体装于试管中，使毛细管的端口与液体表面刚好接触，液面沿毛细管上升，打开滴液漏斗的玻璃活塞，滴液的加入可达到缓慢增压目的，此时毛细管内液面上受到一个比试管液面上大的压力，当此压力差稍大于毛细管端产生的气泡内的附加压力时，气泡就冲出毛
细管。
此压力差
p
∆
和气泡内的附加压力附
P
始终维持平衡。
压力差
p
∆
可由压力计读出。
4、主要仪器设备及试剂
最大泡压法表面张力仪1套；数字压力计1台；吸耳球1个；移液管(50mL和1mL)各1只；烧杯(500mL)只；正丁醇(化学纯)；蒸馏水。
实验四过氧化氢分解反应速率常数的测定
1、实验目的
（1）学习使用量气法研究过氧化氢的分解反应；
（2）测定H2O2催化分解反应速率常数。
（3）学会恒温槽的调节方法。
2、实验要求
（1）了解一级反应的特点，掌握用图解计算法求反应速率常数；
（2）测定一级反应速率常数k，验证反应速率常数k与反应物浓度无关。
3、实验内容
用量气法测定过氧化氢分解反应的速率常数和半衰期；熟悉一级反应的特点，了解浓度,温度和催化剂等因素对反应速率的影响。
4、主要仪器设备及试剂
H2O2分解反应速率测量装置；福廷式气压计；水银温度计（分度值±0.1 oC）；电子天平；茄形瓶（100 mL）；移液管（10 mL，25 mL）；酸式滴定管（50 mL）；量筒（25 mL）；锥形瓶（150 mL）；塑料盖；镊子；磁搅拌子
H2O2溶液（化学纯）；KI(s)（分析纯）；H2S O4溶液（分析纯）；KMnO4标准溶液（化学纯）；蒸馏水。
实验五完全互溶双液系气液平衡相图的绘制
1、实验目的
（1）学习用沸点仪测定常压下双液系的气液平衡数据，绘制沸点－组成相图；
（2）了解用沸点仪测定液体沸点的方法，了解阿贝折光仪的测量原理和使用方法。
2、实验要求
（1）绘制常压下双液系的沸点－组成图，确定系统的恒沸温度和恒沸混合物的组成；
（2）掌握双液系组分沸点的测定方法，通过实验进一步理解分馏原理。
3、实验内容
按比例在蒸馏烧瓶内加入无水乙醇、环己烷、短毛细管或沸石，安装上球形冷凝管、沸点仪和温度计，加热使混合液沸腾，恒沸点下测出所收集的馏分，然后用阿贝折光仪测馏分折光率。
根据馏分折光率计算气相组成。
4、主要仪器设备及试剂
蒸馏装置（250mL三口蒸馏瓶、球形冷凝管）；沸点仪；阿贝折光仪；电热套；温度计
无水乙醇，环己烷，50mL量筒，玻璃漏斗，滴管，洗耳球，水浴锅，恒温槽
六、教材（讲义、指导书）
1. 物理化学（第4版）. 王淑兰，梁英教. 冶金工业出版社，2013.3
2.《物理化学B实验指导书》（自编）
七、考核方法和评分标准
1．按照实验指导书的具体要求，根据每个学生实验前的预习准备，实验过程的考查，实验
操作情况及实验报告的质量，综合给出实验成绩。
2．实验评分应包括三个方面：
（1）实验预习回答提问占20%；
（2）实验操作能力及实验纪律占40%；
（3）实验报告40%；
3．评分等级：
评定成绩分优、良、中、及格和不及格五个等级。
优：90分以上
良：80-89分
中：70-79分
及格：60-69分
不及格：59分以下
具体评定标准如下：
优：实验纪律、预习、操作技能均好，实验报告书写工整无原则错误，小错误在两个以下；
良：实验中纪律预习、操作技能较好，实报中原则错误不超过一个；
中：实验中纪律预习、操作技能较好，实报中原则错误不超过两个；
及格：实验中纪律预习、操作技能较好，实报中原则错误不超过三个；
不及格：实验中严重违章违纪，预习考查、实验技能均较差如抄袭报告，不参加实验就写报告，报告中数据、表格均有错误者。
总成绩为两个实验的平均成绩
八、使用说明
1．本实验教学大纲一般随课程进度进行安排，也可集中安排；
2．完成实验教学内容，并提交相应实验报告。