面向21世纪
郑州大学化学化工学院
物理化学实验教学大纲
(Ⅰ.化学与应用化学专业) (Ⅱ.化工专业、精细化工专业、 高分子材料专业、建材专业)
(Ⅲ.实验教学组织管理的若干简则)
2000年6月
对大纲的说明
物理化学实验课是大学本科三年级的一门重要课程,是郑州
大学化学化工学院一门重要的传统的基础实验课程。历年来,学院非常关心这门课程的建设和发展,院领导多次指示,要把物理化学实验建设成在全国高校中处于前列的实验室和实验课程,并在经费上给予大力支持。
自郑州大学进入“211”工程建设以来,院领导多次派人赴南京大学、北京大学、复旦大学等全国著名高校进行实地考察、学习,借鉴教学改革经验,开展教学改革和教学研究,制定教学改革和实验室建设方案。
近年来, 化学化工学院投入了大量的人力物力进行实验室建设和实验教学内容的改革。物理化学实验教师在充分调研的基础上,1997年正式编写出版了《 物理化学实验》教材,已经在化学、应用化学、化工、精细化工、高分子、硅酸盐等专业学生中应用。最近又根据近一、二年教学改革的实践和考虑面向21世纪的需要,对以往的实验内容进行了全面的修改和补充,制定了本大纲。和原教材相比,本大纲具有以下特色:可以概括为两个部分,三个层次。所谓两个部分,就是实验操作部分和实验讲座部分。原教材只有三个讲座,本大纲增加到十个,他可以使学生在有限的实验操作的基础上,全面了解和熟悉物理化学的实验技术,有效地拓宽学生的知识面。所谓三个层次是在实验内容的选定和安排上,明确地分为经典实验,现代精密实验和综合性设计性实验。第一个层次是在原有实验的基础上,删除了一些操作简单、学生做后收获不大和在设计上存在问题的实验。保留各个分支的一些经典实验,并用先进的电子仪器对经典实验进行改造。第二个层次是增加了一些反映物理化学最新发展水平的新实验,代表了物理化学实验发展的方向。第三个层次是增加了综合性设计性实验,目的在于培养学生分析问题、解决问题的能力。 根据本大纲正在重新编写第二版《 物理化学实验》。第二版《 物理化学实验》完成后,拟报请学校和省教委批准,作为面向21世纪的正式教材。
为了保证物理化学实验课的教学质量,从2000年开始,学生
实验由2人一组改为1人一组。并建立起一套实验教学的评分、考核方法。为了提高学生对实验操作的重视,考核中除了进行笔试外,增加操作考试。
从下一学年开始,本着改革的精神,计划在第一学期为学生开出16-18个基本实验。3个实验讲座。其中热力学5个,动力学4个,电化学3个,表面和胶体化学2个,结构化学4个,并在学期结束时进行基本操作考试。第二学期主要开设5-6个现代精密实验和有关的物理化学实验讲座。以上实验作为学生物理化学实验成绩的基本分,满分为80分。在此基础上,对于成绩较好的学生开设综合性、设计性实验。初步打算,筛选出三分之一的学生。每个综合实验用4周时间(每周6学时),满分为20分。实验题目,以本大纲为依据,完成后由指导教师进行考核考试给出成绩。在第二学期结束时,进行笔试。
本大纲还在主管实验教学院长的指导下,制定了详细的“实验教学组织管理的若干简则”,内容分为:(一)实验教师的职责和教学工作要求;(二)实验教学负责人职责;(三)基础实验课技术人员职责;(四)实验课学生守则;(五)实验成绩考核办法;(六)学生损坏仪器赔偿制度等,实验课教学规范化,正规化,制度化,切实保证实验课教学质量。
Ⅰ化学与应用化学专业
实验总学时数:化学类 176 ,非化学类 54
实验周学时数:6
开设实验项目数:化学类 26个,非化学类9个 1.1 实验教学目的与基本要求
“ 物理化学实验”是化学学科的一门重要基础课。通过 物理化学实验课程训练,巩固并加深 物理化学基本原理和概念的理解,掌握 物理化学实验的基本方法,了解近代大型仪器的性能及在 物理化学中的应用,了解计算机控制实验条件、采集实验数据和进行数据处理的基本知识。培养学生的动手能力、观察能力、查阅文献的能力、思维创新能力、表达能力和归纳处理、分析实验数据及撰写科学报告的能力。从而培养学生求真求实具有独立工作的本领和初步的科研能力。培养学生的创新精神,提高学生的综合科研素质。
1.2 课程内容及学时分配如下:
对化学类总学时为175学时, 非化学类总学时为54学时.具体实验内容及学时分配如下:
(1) 基本理论、基本实验技术 20学时
① 温度测量,温度计的校正,贝克曼温度计的调试,精密温差测量仪的使用,热 电偶温度计的制备及检定。 4学时 ② 温度的控制技术,压力的测量技术及仪器,恒温槽装配及性能测试,气压计的 读取及校正,真空泵的使用及体系压力的测量。 4学时 ③ 粘度及密度、溶液介电常数的获得。液体粘度和固、液体介电常数的获得。 4学时 ③ 物质旋光性、比旋光度,电导等物理常数与浓度的关系,比旋光度测定,电解
质溶液电导的测定。 4学时 ⑤ 消光度折光率等等物理常数的测定,与浓度的关系λ-E曲线的绘制。 4学时
(2) 热力学实验 42学时
① 燃烧热的测定 ② 挥发性T-X相图的绘制 ③ 二组分简单共熔体系相图的绘制 ④ 气相色谱法测定无限释稀溶液的活度系数
⑤ 液体饱和蒸汽压的测定----静态法 ⑥ 气--相色谱法测定非电解质溶液的热力学函数
⑦ 凝固点降低法测摩尔质量 ⑧ 用紫外分光光度计测定萘在硫酸氨水溶液中的活度系数
⑨ 差热分析 ⑩ 气相反应平衡常数的测定
⑵动力学实验 30学时
① 蔗糖水解速率常数的测定
② 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 ③ 复杂反应---丙酮碘化的速率方程 ④ 快速反应--弛豫法测定铬酸根-重 铬酸根离子反应的速率常数
⑤ 催化剂活性的测定--甲醇分解 ⑥ BZ震荡反应计算机接口实验
(3)电化学实验 18学时
① 可逆电池电动势及电极电势的测定
② 氢在光亮铂电极上的超电势 ③ 离子迁移数的测定 ④ 电导测定极其应用 ⑤ 循环伏安法 ⑥ 电势--pH曲线测定及其应用
(4)表面性质与胶体化学实验 18学时
① 溶液中的吸附作用和表面张力的测定 ② 固体比表面的测定 ③ 胶体电泳速度的测定 ④ 粘度法测定高聚物的摩尔质量
(5)结构化学实验 18学时
① 偶极矩的测定 ② 磁化率的测定 ③ 电子云的绘制 ④ 休克尔分子轨道 ⑤ HCl气体的红外光谱
(6)综合性设计性实验 18学时
① 用量热法测定苯的稳定化能 ② 用电化学方法测定某一氧化--还原反应的热力学函数 ③ 测定某一化学反应的动力学参数(Ea、 k、 n)
④ 电化学综合测试 ⑤ 催化剂物理化学性质的表征 ⑥ 天然产物的结构分析 ⑦ 计算机在物化实验中的应用
Ⅰ最小二乘法与回归分析确定线性方程的常数 a.快速反应-弛豫法; b.复杂反应--丙酮碘化; c.二级反应--乙酸乙酯皂化;d.一级反应-蔗糖转化 ⑧ 计算机在物化实验中的应用
ⅡTG TPR TPD曲线和BET公式的计算机处理 a.根据热重分析的TG曲线求分解\\还原\\高聚物降解反应的动力学参数 b.根据程序升温还原的TPR曲线求还原反应的动力学参数