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本书在多年实验教学改革与实践基础上编写而成。内容包括绪论、误差与数据处理、基础实验、综合与设计性实验、测量技术与仪器、附录六个部分。全书共分为十四章，编入实验54个，其中基础实验37个、综合性实验9个、设计性实验8个。涉及热力学、动力学、电化学、表面与胶体化学、物质结构等实验内容，每个实验都附有实验讨论与启示、思考题、参考文献，有些实验还编入了拓展性知识和微机处理数据的实例。

本书可作为高等院校化学、化工、应用化学、材料科学、环境科学、生命科学等相关专业的物理化学实验教材，也可供高校教师及从事化学研究的技术人员参考。

第1章绪论1

11物理化学实验的目的和要求1

111物理化学实验的目的和任务1

112物理化学实验的要求和注意事项1

113预习报告和实验报告的书写规范3

12物理化学实验室安全与防护4

121安全用电与防护4

122化学药品的安全使用与防护5

123X射线的防护6

第2章物理化学实验的误差与数据处理8

21误差分析及应用8

211基本概念8

212误差的计算10

22实验数据的处理方法14

221列表法14

222图解法15

223数学方程式法17

23计算机软件在实验数据处理中的应用19

231Excel软件的一般用法20

232Origin软件的一般用法20

篇基础实验

第3章化学热力学23

31热力学实验方法概述23

311热力学基本原理23

312热力学实验方法与技术27

32热力学实验31

实验1恒温槽的装配及其性能测试31

实验2燃烧热的测定36

实验3溶解热的测定41

实验4液体饱和蒸气压的测定44

实验5凝固点降低法测定摩尔质量48

实验6双液系的气液平衡相图52

实验7二组分固液相图的绘制57

实验8三组分体系等温相图62

实验9指示剂离解平衡常数的测定65

实验10配位化合物组成和稳定常数测定68

实验11气相色谱法测定非电解质溶液的热力学函数71

实验12差热分析法测定水合无机盐的热稳定性76

第4章化学动力学81

41动力学实验方法概述81

411动力学基本原理81

412动力学实验方法84

413动力学实验数据的处理86

42动力学实验87

实验13过氧化氢分解反应速率系数的测定87

实验14蔗糖转化反应速率系数的测定91

实验15乙酸乙酯皂化反应动力学96

实验16丙酮碘化反应的速率方程101

实验17BZ化学振荡反应动力学105

实验18催化剂的制备及其活性和选择性

的测定109

第5章电化学113

51电化学实验方法概述113

511电化学基本原理113

512电化学实验的基本范畴116

513电化学实验方法116

52电化学实验119

实验19溶液电导的测定及其应用119

实验20离子迁移数的测定123

实验201希托夫法测定离子迁移数123

实验202界面移动法测定离子迁移数125

实验21原电池电动势的测定及其应用127

实验22电解质溶液活度因子的测定132

实验23电势pH曲线的测定及应用134

实验24镍在硫酸溶液中的钝化行为与极化曲线的测定137

实验25电动势法测定化学反应的热力学函数141

第6章表面与胶体化学145

61表面与胶体化学实验方法概述145

611表面与胶体化学基本原理145

612表面与胶体化学实验的研究范畴及意义147

613表面与胶体化学实验方法148

62表面与胶体化学实验150

实验26泡压法测定溶液的表面张力150

实验27电泳法测定胶体的电动势155

实验28黏度法测定高聚物的相对分子质量159

实验29溶液吸附法测定固体比表面积164

实验30电导法测定表面活性剂的临界胶束浓度166

第7章物质结构170

71分子结构测定及量子化学计算概述170

711物质结构的主要内容及研究途径170

712分子结构测定方法及原理170

713量子化学计算方法简介171

72结构化学实验174

实验31极化分子偶极矩和摩尔折射率的测定174

实验32配合物磁化率的测定179

实验33红外光谱法测定气态分子的结构参数184

73计算量子化学实验187

实验34分子结构模型的构建及优化计算187

实验35多原子分子振动光谱的理论研究192

实验36双原子分子及阳离子、阴离子共价键结构比较194

实验37应用Chemwindow60分析分子的对称性195

第二篇综合与设计性实验

第8章综合性实验199

实验38差热热重分析199

实验39氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定202

实验40铂电极表面的电化学反应205

实验41电化学方法合成有机化合物209

实验42二氧化钛的制备、表征和模拟染料废水的光催化降解212

实验43X射线粉末衍射法物相定性分析215

实验44改性层状磷酸锆的制备及其性能表征219

实验45一种蓝色发光材料的共沉淀合成及发光性能测试221

实验46有机共轭烯烃的HMO处理223

第9章设计性实验227

实验47中和热的测定227

实验48紫外分光光度法和气相色谱法测定溶液的活度因子228

实验49氯氧镁材料的热力学数据测定与估算232

实验50酶催化蔗糖转化反应233

实验51甲酸氧化反应动力学方程式的建立234

实验52离子选择性电极的性能测试与应用236

实验53铁氰化钾和亚铁氰化钾的循环伏安行为237

实验54典型异构化反应的理论研究239

第三篇测量技术与仪器

第10章温度的测量与控制241

101温度的测量241

1011温标的确立241

1012温标241

1013温度计242

102温度的控制248

1021恒温介质浴248

1022自动控温系统248

第11章压力的测量与控制251

111压力与气压计251

1111压力251

1112气压计251

112真空技术254

1121真空的获得254

1122真空的测量256

1123真空系统的检漏257

113气体钢瓶与减压器257

1131气体钢瓶257

1132减压阀259

第12章电化学测量 261

121电导的测量 261

1211交流电桥法及测量原理261

1212电导率仪的测量原理262

1213电导池263

1214电导的应用263

122电动势测量264

1221对消法的基本原理和电位差计264

1222液接界电势与盐桥266

1223参比电极267

1224标准电池269

123电极过程动力学测量及仪器270

1231三电极体系270

1232恒电位仪工作原理271

1233恒电流仪工作原理272

1234电化学工作站272

第13章光学测量与仪器275

131光的偏振与旋光仪275

1311偏振光和起偏器275

1312旋光仪的制作原理和结构276

1313影响旋光度的因素278

1314旋光仪278

132折射率与阿贝折射仪281

1321折射现象和折射率281

1322阿贝折射仪282

133溶液的吸收光谱与分光光度计285

1331吸收光谱原理285

1332分光光度计286

第14章常用仪器293

仪器1精密数字温度温差仪293

仪器2数字可控硅控温仪293

仪器3电导率仪294

仪器4数字电位差综合测试仪299

仪器5数字酸度计300

仪器6精密数字压力计303

仪器7液体介电常数测定仪304

附录物理化学实验常用数据

附表1物理化学基本常数307

附表2国际单位制基本单位（SI）307

附表3有专用名称和符号的国际单位制导出单位308

附表4能量单位换算308

附表5压力单位换算308

附表6不同温度下水的饱和蒸气压308

附表7一些物质的饱和蒸气压与温度的关系309

附表8不同温度下水的密度309

附表9不同温度下水的表面张力309

附表10金属混合物熔点310

附表1125℃时标准电极电势310

附表12常用参比电极在25℃时的电极电势及温度系数311

附表13不同温度下KCl标准溶液的电导率311

附表14一些电解质水溶液的摩尔电导率312

附表15不同温度下无限稀释离子摩尔电导率312

附表1625℃时一些弱酸和弱碱的电离常数312

附表17一些常见强电解质的活度因子γ±（25℃）313

附表18乙醇水溶液的表面张力313

附表19不同温度下水和乙醇的折射率313

附表20某些溶剂的凝固点降低常数Kf和沸点升高常数Kb314

附表21作为吸附质分子的截面积314

附表22气相中常见分子的偶极矩314

附表23不同温度下水的黏度314

附表24一些液体的介电常数315

附表25部分无机化合物的标准溶解热315

附表2618～25℃下难溶化合物的溶度积315

附表27一些有机化合物的标准摩尔燃烧焓316

附表28醋酸标准电离平衡常数316

附表29几种胶体的ζ电位316

附表30高聚物溶剂体系的［η］ M关系式317

无

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前言

随着实验教学改革的不断深入和物理化学研究方法的迅速发展，物理化学实验无论是内容和形式，还是方法和手段都得到了更新、充实和发展。本书就是在实验教学改革与实践基础上，总结多年积累的实验教学经验，结合当前实验仪器的发展现状编写而成。

在编写中，力求以先进的教学体系、内容和方法为主线，既有传统的经典实验，又有反映现代物理化学发展方向和应用前景的综合性、设计性实验，使之形成分层次、多模块的科学系统的实验教学体系，体现了基础性、综合性、设计性和应用性的编排特点。具体实验内容的编写特点如下。

一、为适应实验教学改革的需要，在内容安排上，绪论、误差与数据处理(第1～2章)概述了物理化学实验的目的和特点，详细介绍了数据处理的各种方法；基础实验部分（第3～7章）选取了物理化学各个分支的具有代表性的典型实验37个，通过基础性实验教学，使学生了解和掌握物理化学实验的原理、方法和技术；综合与设计性实验（第8～9章）结合物理化学的研究特点，根据教师的科研成果，编入了9个综合性实验，同时为培养学生的创新精神和实践能力选取了8个设计性实验；测量技术与仪器（第10～14章）部分，系统地介绍了物理化学实验的测试方法和技术手段，同时编入了先进的仪器设备和现代高新技术；附录中收集了大量的物理化学基本数据，便于查阅。

二、改变了传统的编写方式，在基础实验一篇中，每章都先重点介绍了物理化学基本原理和实验研究方法等内容，然后再安排相应内容的实验，这样使知识更完整、内容更充实，从而使学生对本章内容有一个系统的了解，有助于学生全面掌握实验基本理论和方法。这样编排使教材更具有相对独立性，可适应教学计划的调整与变动，课程设置和教学进度不完全依从于理论课程，便于独立开设。

三、为体现实验仪器设备迅速发展和不断更新的特点，紧密结合物理化学实验仪器设备的使用现状及发展趋势，除介绍常用设备和技术外，增加了先进技术和新仪器等内容。书中将同类新仪器和传统仪器结合起来进行介绍，以适应不同实验、不同方法的需要，更便于学生系统掌握仪器和技术的现状与发展。与此同时，对一些新仪器、新设备的工作原理、操作步骤和注意事项作了详细的说明，不仅展示出了现代仪器设备的新技术、新手段，而且使读者容易掌握、便于使用。

四、编入了用微机处理实验数据的方法，同时选取一些实验的实例进行数据处理和分析，内容包括数据作图、线性和非线性拟合、数字微分等，以此解决数据处理中的难点问题，使学生掌握更加快捷、方便的数据处理方法。此外，在物质结构一章中，编入了计算量子化学实验，拓展了物质结构实验的内容，可使学生了解和掌握量子化学计算方法及研究手段。

五、在基础实验和综合实验中分别列入 “实验讨论与启示”和“前景展望”等项内容，加深了学生对实验内容的理解与认识，拓展了相关知识和研究范围，能够了解的实验研究动态与进展。再有，设计性实验内容的编入，为学生创造了开放式的实验教学平台，将会对学生综合运用能力的提高和科学创新意识的培养起到促进作用。

本教材是由长期从事物理化学实验教学的一线教师，在总结多年积累的实验教学经验基础上，对已使用多年的物理化学实验讲义进行系统地整理修改后编写而成。教材中深入阐述了实验基础理论和实验设计原理，全面介绍了物理化学实验的技术和方法，具有很强的针对性和实用性。适合综合性大学、高等师范院校及理工科大学化学及相关专业的物理化学实验教学，也可供科研人员参考。

参加本书编写工作的人员有：罗鸣、石士考、张雪英、高贵军、王廷河、曾艳丽、李晓艳、于文肖、丁克强、何志民等。全书由罗鸣、张雪英统稿。罗鸣、石士考、于文肖等对相关基础实验进行了深入的研究，为本书编写提供了可靠的实验数据。

在编写过程中，参考了多种物理化学实验教材与专著，以及相关文献资料，谨向有关作者致谢。本书编写得到了河北师范大学汇华学院、化学与材料科学学院的大力支持和帮助，在此深表感谢。

由于编者的时间及水平所限，书中不妥之处在所难免，恳请读者批评指正。

编者

2011年12月

书籍介绍

《物理化学实验》在多年实验教学改革与实践基础上编写而成。内容包括绪论、误差与数据处理、基础实验、综合与设计性实验、测量技术与仪器、附录六个部分。《物理化学实验》共分为十四章，编入实验54个，其中基础实验37个、综合性实验9个、设计性实验8个。涉及热力学、动力学、电化学、表面与胶体化学、物质结构等实验内容，每个实验都附有实验讨论与启示、思考题、参考文献，有些实验还编入了拓展性知识和微机处理数据的实例。

《物理化学实验》可作为高等院校化学、化工、应用化学、材料科学、环境科学、生命科学等相关专业的物理化学实验教材，也可供高校教师及从事化学研究的技术人员参考。