物理化學實驗（王軍）（第三版）

《物理化學實驗》（第三版）是根據(jù)工科課程體系的特點編寫的物理化學實驗教材。全書共分為九章，含50個實驗項目。主要實驗內(nèi)容包括：物質(zhì)熱力學性質(zhì)的測定、電解質(zhì)溶液性質(zhì)和電化學性質(zhì)的測定、化學反應動力學性質(zhì)的測定、界面與膠體性質(zhì)的測定、綜合性及設(shè)計性實驗、結(jié)構(gòu)化學實驗等。此外，為了提升學生科學分析和處理實驗數(shù)據(jù)的能力，本書第1章詳細介紹了實驗誤差的分析和數(shù)據(jù)的處理方法。在第8章中還介紹了與實驗相關(guān)的儀器設(shè)備的使用知識。為了使用方便，本書最后一章收錄了有關(guān)的物理化學參考數(shù)據(jù)。
本書可作為高等院?；瘜W、化工、材料科學、環(huán)境科學、環(huán)境工程、生物工程、冶金等專業(yè)本科學生的實驗教學用書，也可供從事相關(guān)工作的讀者參考使用。

前言
本書第一版和第二版分別于2010年和2015年正式出版發(fā)行，得到了國內(nèi)廣大同行的認可，并被全國多所高等院校選作本科物理化學實驗教材。隨著高校實驗教學改革的不斷深入，加之近年來物理化學實驗技術(shù)的迅速發(fā)展，該教材的形態(tài)和內(nèi)容已無法滿足目前的實驗教學需求。在保持前兩版教材的特色和實用性基礎(chǔ)上，《物理化學實驗》第三版增加了新的內(nèi)容，并對原內(nèi)容進行了完善和修訂。
書中各章相關(guān)內(nèi)容的執(zhí)筆人與第一版和第二版不同。書中第1章由王軍和劉敏修訂及編寫，第2章~第5章由王軍、劉敏、楊冬梅修訂及編寫，第6章由王軍、楊冬梅、邊立君編寫，第7章由王軍、劉敏修訂及編寫，第8章由楊冬梅、劉敏、王軍編寫及修訂，第9章及參考文獻由王軍修訂及整理。王軍負責統(tǒng)稿、定稿。與第一版和第二版相比，第三版中增加了第6章綜合性及設(shè)計性實驗，在第1章中補充了物理化學實驗安全的相關(guān)內(nèi)容，并對許多實驗項目內(nèi)容進行了深度更新和調(diào)整。在修訂過程中，我們也仔細審閱了每一章的內(nèi)容，修改了前兩版中的一些錯誤。
本書自出版以來收到許多讀者的積極意見和建議，指出了可進一步改進的內(nèi)容。在此筆者謹代表全體編寫人員對所有提出這些反饋信息的讀者表示衷心感謝！這也是我們繼續(xù)優(yōu)化本書內(nèi)容的動力。如第一、二版前言所述，本書的出版，凝聚著東北大學物理化學教研室?guī)状處煹男难?，對他們表示由衷的敬意，也誠摯感謝參與本書第一版和第二版編寫工作的同事。本書出版過程中得到了東北大學的支持，也得到許多同行、朋友的關(guān)注，在此謹向他們表示衷心感謝。
由于編者水平所限，疏漏不妥之處在所難免，歡迎各位專家和廣大讀者批評指正。

王軍
2024年4月



第一版前言
物理化學經(jīng)過許多年的發(fā)展和積累，已經(jīng)形成了其特有的理論和實踐知識體系，并與化工、冶金、材料、資源、信息、生物制藥、輕工等多學科交叉發(fā)展。
物理化學實驗是物理化學的重要組成部分，包含研究化學熱力學、化學動力學、電化學、界面與膠體化學等的基本實驗方法，對鞏固和加深對物理化學基本原理的理解，提高對物理化學知識的靈活運用能力，培養(yǎng)科學研究素質(zhì)，并逐步建立科學的世界觀和方法論都起到十分重要的作用。在強調(diào)現(xiàn)代科技人才的素質(zhì)教育與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的今天，高超的實驗技能更是適應知識快速更新、科學技術(shù)多學科交叉發(fā)展的基本需求。
本書是在東北大學物理化學實驗講義的基礎(chǔ)上編制而成的。原實驗講義曾沿用多年，凝聚了東北大學物理化學教研室全體教師的心血，編者對他們表示由衷的敬意。書中保留了原實驗講義中的部分內(nèi)容，同時，為了適應當前課程體系的新特點，也對實驗內(nèi)容進行了較全面的更新和修訂，實驗項目也由原來的22個增加到45個。書中第1、8章由王軍編寫，第2、4、5章由楊冬梅、王軍、張麗君編寫，第3、6章由王軍、張麗君、劉曉霞編寫，第7章由劉曉霞、王軍編寫。王軍負責全書的統(tǒng)稿工作，何榮桓、王淑蘭、邵忠寶審閱了書稿。
本書在出版過程中得到了東北大學的支持，孟飛、欒峰、聞玉鳳、聞洋、姜海飛、孔令師等同學參加了部分書稿的錄入工作，歷屆使用過本書初稿的學生也曾提出過許多寶貴意見，在此謹向他們表示衷心感謝。
由于水平所限，疏漏不妥之處在所難免，敬請各位專家和廣大讀者批評指正。

編者于東北大學
2009年8月



第二版前言
自2010年1月第一版出版發(fā)行以來，本書得到了國內(nèi)廣大同行的認可，并被多所高等院校選作本科物理化學實驗教材。但是，隨著高校實驗教學改革的不斷深入，加之近年來物理化學實驗技術(shù)的迅速發(fā)展，第一版內(nèi)容已無法滿足目前的教學需求，因此亟須進行修訂。
與第一版相比，雖然第二版中的實驗項目并未做增減，但多個實驗項目中的具體內(nèi)容變化較大，包括第2章的實驗2.2、2.3、2.4、2.7、2.8、2.10，第3章的實驗3.4、3.5、3.7，第4章的實驗4.6，以及上述實驗所涉及的第7章相關(guān)內(nèi)容。書中各章相關(guān)內(nèi)容的執(zhí)筆人與第一版略有不同。其中第1、8章由王軍編寫，第2、4、5章由楊冬梅、王軍、張麗君編寫，第3、6章由張麗君、王軍、劉曉霞編寫，第7章由楊冬梅、張麗君、王軍、劉曉霞編寫，王軍負責統(tǒng)稿、定稿。
如第一版前言所述，本書是在東北大學沿用數(shù)十年之久的物理化學實驗講義的基礎(chǔ)上編寫而成的，凝聚著東北大學物理化學教研室?guī)状處煹男难?，編者對他們表示由衷的敬意和誠摯的感謝。
由于編者水平有限，書中的不足和疏漏在所難免，尚請各位同仁和廣大讀者提出寶貴意見。

編者
2015年6月

第1章緒論1
1.1物理化學實驗的目的和要求1
1.1.1物理化學實驗課程的主要目的1
1.1.2物理化學實驗課程的要求1
1.2物理化學實驗的安全防護2
1.2.1實驗者人身安全防護要點3
1.2.2安全用水3
1.2.3安全用電3
1.2.4防火防爆4
1.2.5使用壓力容器的安全防護4
1.2.6輻射安全5
1.3誤差分析和數(shù)據(jù)處理6
1.3.1誤差的基本概念6
1.3.2偶然誤差與正態(tài)分布8
1.3.3誤差的傳遞14
1.3.4有效數(shù)字的運算和異常數(shù)據(jù)的舍棄17
1.3.5實驗數(shù)據(jù)的表示方法20

第2章物質(zhì)熱力學性質(zhì)的測定26
2.1酸堿反應中和熱的測定26
2.2量熱法測定萘的燃燒熱29
2.3靜態(tài)法測定液體的飽和蒸氣壓34
2.4凝固點降低法測定物質(zhì)的摩爾質(zhì)量38
2.5循環(huán)法測定碳的氣化反應平衡常數(shù)41
2.6多相平衡反應——一氧化碳還原鐵礦石的熱力學分析43
2.7差熱分析實驗46
2.8熱分析法繪制Bi-Sn二組分體系的相圖48
2.9環(huán)己烷-乙醇完全互溶雙液系氣-液平衡相圖的繪制52
2.10溶解度法繪制苯酚-水部分互溶雙液系相圖55
2.11苯-乙酸-水三組分體系恒溫相圖的繪制57
2.12氣相色譜法測定無限稀溶液的活度系數(shù)58
2.13密度法測定NaCl水溶液的表觀摩爾體積和偏摩爾體積62

第3章電解質(zhì)溶液性質(zhì)和電化學性質(zhì)的測定66
3.1界面法測定電解質(zhì)水溶液中離子的遷移數(shù)66
3.2電解質(zhì)水溶液導電性質(zhì)的分析68
3.3電導法測定蛋白質(zhì)水溶液的等電點70
3.4補償法測定原電池的電動勢72
3.5電化學法測定化學反應的熱力學函數(shù)75
3.6電極電勢-pH圖的繪制及分析77
3.7測量鋅電極的穩(wěn)態(tài)極化曲線80
3.8恒電勢法測量并分析鐵的極化和鈍化曲線83
3.9鋅電極循環(huán)伏安曲線的測量86
3.10循環(huán)伏安法研究【Fe(CN)6】3-/【Fe(CN)6】4-電極反應動力學88
3.11氫超電勢的測定90
3.12ZnSO4水溶液分解電壓的測定93

第4章化學反應動力學性質(zhì)的測定96
4.1電導法測定乙酸乙酯皂化反應的速率常數(shù)96
4.2量氣法測定過氧化氫分解反應的速率常數(shù)99
4.3分光光度法推測丙酮碘化反應的速率方程103
4.4分光光度法測定蔗糖酶的米氏常數(shù)107
4.5弛豫法測定鉻酸根-重鉻酸根離子反應速率常數(shù)111
4.6旋光光度法測定蔗糖水解反應的速率常數(shù)115
4.7指示劑法測定Na2S2O3在膠體中的擴散系數(shù)119
4.8復相催化甲醇分解反應的動力學分析121
4.9非平衡過程動力學分析的實例——B-Z振蕩反應124

第5章界面與膠體性質(zhì)的測定128
5.1表面活性劑臨界膠束濃度的測定128
5.2溶液吸附法測定活性炭的比表面積130
5.3接觸角的測定133
5.4氣泡最大壓力法研究溶液界面上的吸附作用135
5.5電泳法測定Fe(OH)3溶膠的動電電勢139
5.6電滲法測定SiO2對KCl水溶液的動電電勢143
5.7微觀法測定膠體的粒徑及動電電勢145

第6章綜合性及設(shè)計性實驗149
6.1聚苯胺的制備、表征及性能測試149
6.2室溫氫氣傳感器的制備及性能測試153
6.3鋅-空電池的組裝及性能評價159
6.4聚吡咯/泡沫鎳復合材料的制備及其電化學生物傳感性能評價162
6.5全釩氧化還原液流電池基本性能的測定166

第7章結(jié)構(gòu)化學實驗170
7.1物質(zhì)摩爾折射率的測定170
7.2古埃法測定物質(zhì)的摩爾磁化率172
7.3紅外吸收光譜法分析物質(zhì)的結(jié)構(gòu)177
7.4X射線粉末衍射法測定晶胞參數(shù)179

第8章實驗儀器及使用方法185
8.1中和熱（焓）測定裝置185
8.2量熱計多功能控制箱185
8.3飽和蒸氣壓實驗裝置186
8.4精密數(shù)字氣壓計186
8.5真空泵187
8.6自冷式凝固點測定儀187
8.7控溫儀188
8.8綜合熱分析儀及差熱分析儀192
8.9金屬相圖測量裝置196
8.10阿貝折射儀197
8.11超級恒溫水浴199
8.12雙液系沸點測定儀200
8.13恒溫加熱磁力攪拌器201
8.14電導率儀202
8.15酸度計202
8.16數(shù)字電位差綜合測試儀205
8.17甘汞電極206
8.18電化學工作站207
8.19紫外-可見分光光度計208
8.20高速離心機209
8.21自動指示旋光儀211
8.22測量顯微鏡214
8.23古埃磁天平的構(gòu)造及原理216
8.24四探針電導率測試儀217
8.25萬用表221

第9章部分物理化學常用數(shù)據(jù)表223
表9.1法定計量單位223
表9.2水的飽和蒸氣壓224
表9.3物質(zhì)的標準摩爾燃燒焓(25℃)224
表9.4熱電偶分度表225
表9.5KCl標準水溶液的電導率228
表9.6鄰苯二甲酸氫鉀緩沖溶液的配制228
表9.725℃時水溶液中一些電極的標準(還原)電極電勢228
表9.8不同溫度下水-空氣的界面張力230
表9.9不同溫度下水的黏度230
表9.10不同溫度下水的密度230

參考文獻231