总学时:48 总学分:1.5 实验学时:48
一、基本信息
课程名称:高等物理化学实验
英文名称:Comprehensive Chemical Experiment
课程性质:学科基础实践
先修课程:物理化学、物理化学实验
开课单位:化工学院
实验类型:独立设课
适用专业:应用化学
应开学期:第6学期
二、课程简介
高等物理化学实验是应用化学专业的学科基础实践课程。在提前预习和教师指导的基础上,学生独立完成5-8个综合性较强的物理化学实验。实验主要包括固体超强碱的制备及表征、固体酸的制备及催化合成油酸月桂酯、牛奶中酪蛋白和乳糖的分离和鉴定、卤代烃的消去反应动力学研究、水中氟化物的测定、用电位跟踪法研究丙酮碘化反应动力学、CdS光催化剂的制备及催化活性研究、循环伏安法测定配合物的稳定性和化学反应速率和活化能的测定等实验。课程内容主要物理化学中的催化、电化学、动力学和胶体与表面化学等领域。课程的任务是学生通过实验加深对物理化学的理解,深刻领会各个实验项目的实验思想和实验方法,获得与物理化学相关的基本理论和实验技术。课程的目的是通过实验手段培养学生独立工作能力与创新精神。
三、课程质量标准
1.课程目标
在加深物理化学知识的基础上,通过实验使学生进一步巩固和掌握所学基本知识和理论,了解和学习本学科的新知识和先进的研究方法与实验技术,提高学生在实验过程中解决实际问题的综合能力,培养和提高学生的思维能力和初步开展科学研究的能力。
2.基本要求
(1)实验前要充分预习教材,同时要查阅有关手册和参考资料,记录各种反应物和产物的物性数据,并写出预习报告。
(2)实验前,首先要了解本实验所用设备和仪器,熟悉使用方法和操作过程。
(3)实验时,要注意力集中,认真操作,仔细观察各种现象,积极思考,注意安全,保持整洁,不能擅自离开实验室。
(4)学生必须准备专用实验记录本,用钢笔或圆珠笔及时、如实地记录实验现象和数据,以便对实验现象作出分析和解释,最后,要求指导教师检查和签字。
(5)实验结束后要写出实验报告,实验报告内容齐全,文字通顺,格式符合规定。
3.课程体系概况
项目编号 | 实验项目名称 | 学时分配 | 每组人数 | 实验属性 演示/验证/综合/设计/创新 | 开出要求 必做/选做 |
1 | 固体超强碱的制备及表征 | 8 | 2 | 综合 | 选做 |
2 | 固体酸的制备及催化合成油酸月桂酯 | 16 | 2 | 综合 | 选做 |
3 | 牛奶中酪蛋白和乳糖的分离和鉴定 | 8 | 2 | 综合 | 选做 |
4 | 卤代烃的消去反应动力学研究 | 8 | 2 | 综合 | 选做 |
5 | 水中氟化物的测定 | 8 | 2 | 综合 | 选做 |
6 | 用电位跟踪法研究丙酮碘化反应动力学 | 8 | 2 | 设计 | 选做 |
7 | CdS光催化剂的制备及催化活性研究 | 8 | 2 | 综合 | 选做 |
8 | 循环伏安法测定配合物的稳定性 | 8 | 2 | 综合 | 选做 |
9 | 化学反应速率和活化能的测定 | 8 | 2 | 综合 | 选做 |
4.实验内容与要求(依据课程体系逐一罗列每个项目)
项目编号:1
项目名称:固体超强碱的制备及表征
实验内容:
固体超强碱的制备
比表面积测定
表面物种和结构表征
碱强度和碱量测定
实验要求:能够完成实验内容,掌握红外光谱仪、物理吸附仪和化学吸附仪的使用方法,掌握利用非水体系测定固体表面碱强度的方法。
预习要求:写预习实验报告,基本理解实验原理,了解实验内容和实验仪器。
操作与观察:干燥、焙烧硝酸钾和三氧化二铝制备固体碱。用红外光谱仪测定结构,物理吸附仪和化学吸附仪测定比表面积测定和碱量,用Hammett指示剂法测定碱强度,记录数据。
实验报告要求:在规范的实验报告纸上书写,用Excel或Origin软件绘图。实验报告内容应包括:实验名称、实验目的、实验仪器、实验原理、实验步骤、数据处理、讨论与小结、原始记录。在实验报告的讨论环节,要针对操作中观察到的实验现象、得到的数据和图谱逐一进行理论分析,写出实验结论。报告书写要求认真、整洁、清晰和规范。
实验编号:2
项目名称:固体酸的制备及催化合成油酸月桂酯
实验内容:
固体酸的制备
固体酸的表征
固体酸催化合成油酸月桂酯及产物分析
实验要求:能够完成实验内容,掌握固体酸的制备及表征方法,掌握酯化反应的一般操作方法及产物分离分析方法。
预习要求:写预习实验报告,基本理解实验原理,了解实验内容和实验仪器。
操作与观察:利用浸渍、焙烧法制备固体酸。用Hammett指示剂法和化学吸附仪测定碱强度和碱量,记录数据。用柱层析法分离酯化产物,注意观察谱带的变化。利用折光仪和红外光谱仪分析酯化产物。
实验报告要求:在规范的实验报告纸上书写,用Excel或Origin软件绘图。实验报告内容应包括:实验名称、实验目的、实验仪器、实验原理、实验步骤、数据处理、讨论与小结、原始记录。在实验报告的讨论环节,要针对操作中观察到的实验现象、得到的数据和图谱逐一进行理论分析,写出实验结论。报告书写要求认真、整洁、清晰和规范。
实验编号:3
项目名称:牛奶中酪蛋白和乳糖的分离和鉴定
实验内容:
牛奶中酪蛋白的分离和鉴定
乳糖的分离与鉴定
实验要求:能够完成实验内容,了解构成蛋白质的基本结构及其呈色反应原理,掌握鉴定蛋白质和氨基酸的方法;掌握糖的分类及其分离、鉴别方法。
预习要求:写预习实验报告,基本理解实验原理,了解实验内容和实验仪器。
操作与观察:通过调节等电点,利用离心分离从牛奶中分离出酪蛋白和乳糖酪。蛋白的鉴定通过蛋白质的颜色反应,注意观察颜色变化。通过薄层色谱或糖脎的生成鉴定乳糖,注意观察层析板上斑点的变化和糖脎结晶形状。
实验报告要求:在规范的实验报告纸上书写,实验报告内容应包括:实验名称、实验目的、实验仪器、实验原理、实验步骤、数据处理、讨论与小结、原始记录。在实验报告的讨论环节,要针对操作中观察到的实验现象逐一进行理论分析,写出实验结论。报告书写要求认真、整洁、清晰和规范。
项目编号:4
项目名称:卤代烃的消去反应动力学研究
实验内容:
KOH-乙醇溶液和KOH—乙醇水溶液的配制
1-溴丁烷消去反应速率常数和产率的测定
实验的溶剂效应
实验要求:能够完成实验内容,掌握测定卤代烃消去反应速率常数的方法,加深对卤代烷的消去反应动力学及其与取代反应竞争的了解。
预习要求:写预习实验报告,基本理解实验原理,了解实验内容和实验仪器。
操作与观察:搭建实验装置,注意观察量气瓶体积的变化,记录体积。
实验报告要求:在规范的实验报告纸上书写,用Excel或Origin软件绘图。实验报告内容应包括:实验名称、实验目的、实验仪器、实验原理、实验步骤、数据处理、讨论与小结、原始记录。在实验报告的讨论环节,要针对操作中观察到的实验现象和得到的数据逐一进行理论分析,写出实验结论。报告书写要求认真、整洁、清晰和规范。
项目编号:5
项目名称:水中氟化物的测定
实验内容:
标准曲线绘制
水样测定
实验要求:能够完成实验内容,掌握测定水中F- 浓度的原理和方法。
预习要求:写预习实验报告,基本理解实验原理,了解实验内容和实验仪器。
操作与观察:按照所用测量仪器和电极使用说明,首先接好线路,将各开关置于“关”的位置,开启电源开关,预热15min,以后操作按说明书要求进行。测定前,试液应达到室温,并与标准溶液温度一致。
实验报告要求:在规范的实验报告纸上书写,用半对数坐标纸绘制标准曲线。实验报告内容应包括:实验名称、实验目的、实验仪器、实验原理、实验步骤、数据处理、讨论与小结、原始记录。在实验报告的讨论环节,要针对操作中观察到的实验现象和得到的数据逐一进行理论分析,写出实验结论。报告书写要求认真、整洁、清晰和规范。
项目编号:6
项目名称:用电位跟踪法研究丙酮碘化反应动力学
实验内容:
通过对丙酮化反应过程中的电势变化来追踪测量[I2]的变化,确定反应的级数及反应的速率常数。
用铂电极和甘汞电级组成原电池,用对消法测量反应过程中的电池电动势的变化。
分别测量并计算出丙酮、碘及氢离子的分级数,计算反应的速率常数。
实验要求:能够完成实验内容,掌握丙酮碘化反应动力学实验原理和方法。
预习要求:写预习实验报告,基本理解实验原理,了解实验内容和实验仪器。
操作与观察:自行设计。
实验报告要求:在规范的实验报告纸上书写,实验报告内容应包括:实验名称、实验目的、实验仪器、实验原理、实验步骤、数据处理、讨论与小结、原始记录。在实验报告的讨论环节,要针对操作中观察到的实验现象和得到的数据逐一进行理论分析,写出实验结论。报告书写要求认真、整洁、清晰和规范。
项目编号:7
项目名称:CdS光催化剂的制备及催化活性研究
实验内容:
用微乳液法制备纳米CdS粒子
以甲基橙为分解对象,应用分光光度法评价CdS光催化剂的催化活性。
实验要求:能够完成实验内容,掌握CdS光催化剂的制备和评价方法。
预习要求:写预习实验报告,基本理解实验原理,了解实验内容和实验仪器。
操作与观察:配制微乳液,在一定温度下加热搅拌,洗涤、离心分离、干燥。在光化学反应仪中用CdS催化剂催化甲基橙的分解,反应一定时间取出上清液测定其吸光度。
实验报告要求:在规范的实验报告纸上书写,实验报告内容应包括:实验名称、实验目的、实验仪器、实验原理、实验步骤、数据处理、讨论与小结、原始记录。在实验报告的讨论环节,要针对操作中观察到的实验现象和得到的数据逐一进行理论分析,写出实验结论。报告书写要求认真、整洁、清晰和规范。
项目编号:8
项目名称:循环伏安法测定配合物的稳定性
实验内容:
溶液的配制
循环伏安图的测定
实验要求:能够完成实验内容,掌握循环伏安法的基本原理和操作技术,了解配合物的形成对金属离子的氧化还原电位的影响。
预习要求:写预习实验报告,基本理解实验原理,了解实验内容和实验仪器。
操作与观察:配制含金属离子和配合物的溶液。以铂片为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极、铂丝为辅助电极,在电化学工作站上测定上述溶液的循环伏安图,观察谱图,记录峰电位和峰电流。
实验报告要求:在规范的实验报告纸上书写,实验报告内容应包括:实验名称、实验目的、实验仪器、实验原理、实验步骤、数据处理、讨论与小结、原始记录。在实验报告的讨论环节,要针对操作中观察到的实验现象和得到的数据逐一进行理论分析,写出实验结论。报告书写要求认真、整洁、清晰和规范。
项目编号:9
项目名称:化学反应速率和活化能的测定
实验内容:
浓度对化学反应速度的影响
温度对化学反应速度的影响
催化剂对化学反应速度的影响
实验要求:能够完成实验内容,测定(NH4)2S2O8氧化KI的反应速率,计算其反应级数、反应速率常数和活化能,了解反应物浓度、温度和催化剂对反应速率的影响,掌握作图法处理数据。
预习要求:写预习实验报告,基本理解实验原理,了解实验内容和实验仪器。
操作与观察:将反应物、催化剂和指示剂在一定温度下混合,用秒表计时,注意观察溶液颜色变化,出现蓝色时记录反应时间。
实验报告要求:在规范的实验报告纸上书写,实验报告内容应包括:实验名称、实验目的、实验仪器、实验原理、实验步骤、数据处理、讨论与小结、原始记录。在实验报告的讨论环节,要针对操作中观察到的实验现象和得到的数据逐一进行理论分析,写出实验结论。报告书写要求认真、整洁、清晰和规范。
5.课程考核
本课程采用平时考核和期末考试综合评定学生成绩。平时实验占80%,期末考试占20%。
平时实验成绩按下列方式考核:
(1)本课程为实验类课程,学生必须保证出勤率,要求学生每次进入实验室均应签到或刷卡。
(2)对学生在实验室的学习情况进行考核。内容包括:实验预习、实验操作和学习态度等各方面综合评定。
(3)学生实验结束应提供合理的实验记录,每个实验项目按要求提交较高质量的实验报告。
指导教师根据以上三项综合评定给出学生平时实验成绩。
四、课程师资队伍
课程负责人应有副教授及以上职称、博士学位,具有化学、化工类等相关专业背景。
实验教师:具有化学、化工类等本科以上学历或讲师以上职称。
实验技术人员:具有本科以上学历或实验师以上职称。
五、教学资源要求
实验室名称:化学实验室
主要设备、材料:主要设备有红外光谱仪、物理吸附仪、化学吸附仪、X射线衍射仪、电化学工作站、磁力搅拌器、干燥箱、马弗炉、光化学反应仪、折光仪、分光光度计、离心机、天平和一些玻璃仪器,材料主要是化学试剂。
虚拟仿真资源:无
教材、指导书:赵炜,等.综合性与设计性化学实验.徐州:中国矿业大学出版社,2009
主要参考书:
邓希贤,等高等物理化学实验.北京:北京师范大学出版社,2009
王伯康. 综合化学实验.南京:南京大学出版社,2000
王尊本. 综合化学实验(第二版).北京:科学出版社,2016
六、说明
本课程标准适用于应用化学专业学生,课程标准的变更应由化工学院审批。课程标准在执行过程中可根据实验室条件情况的变化,在满足课程目标和基本要求的情况下,对实验项目进行调整。学生应根据实验项目要求,充分阅读指导书和参考资料,认真做好实验课前预习。进入实验室必须提供预习报告。本课程标准也适用于化工和材料等专业。
制定者:赵 炜
审定者:蒋荣立
批准者:周长春