物理化学实验（刘雪梅）（第二版）

《物理化学实验》（第二版）内容共分为9章，其中第1章介绍课程的目的和要求及实验室的安全知识；第2章介绍实验的误差分析；第3章介绍计算机软件在实验数据处理中的应用；第4～9章为实验部分，共编入34 个实验项目；另外，书后附有物理化学实验常用数据表。书中所选取的实验既有物理化学的经典实验，也有反映石油、石化专业特点的实验项目。实验基本按照“实验目的及要求、实验原理、实验仪器与药品、实验步骤、数据处理、实验注意事项和思考题”这七项条目进行编写，部分实验增加了讨论条目；部分实验中涉及的测定方法、仪器原理及使用方法的介绍及相关的参考资料等附在实验内容之后。本书内容结合了先进的现代实验教学仪器和计算机软件在实验中的应用，力求实验教学能够与时俱进，反映当前物理化学实验的最新理论、技术和方法，具有较好的适用性。
《物理化学实验》（第二版）可作为理工科类高等院校应用化学、化学、化学工程与工艺、环境工程以及能源化学工程等专业的物理化学实验教材，也可供石油工程、油气储运、材料科学及生物工程等其他相关专业选用和参考。

前言
化学实验课程是人才培养的重要实践环节，具有理论教学不可替代的作用。物理化学实验课程蕴含着丰富的思政元素，是发挥育人功能的优秀载体。物理化学实验教材的内容和形式决定了人才培养的效果。本书第一版教材专业内容丰富而严谨，出版后很受广大师生的欢迎，但在充分发挥课程思政的育人功能上不能满足新时代对人才培养的需求，为了解决这一问题，编者在第一版的基础上启动修订第二版教材。
结合新时代对人才培养的需求，第二版教材的修订以绿色、低碳、环保、创新为指导思想，通过对部分经典实验内容进行重塑、新增实验项目，并有机融入思政元素，以丰富教材内容、充分发挥教材的全面育人功能，同时强化了石油院校“石油石化”的特色。另外，增加了电子教材的内容，提供了配套的视频资源，体现新时代教材“与时俱进”的特点。希望本教材能发挥“培根铸魂，启智增慧”的作用。
具体修改内容如下：
1.新增8个实验项目。动力学部分增加了“纳米TiO2光催化降解染料废水”的实验;电化学部分增加了“电解质水溶液导电性质分析”“铁氰化钾和亚铁氰化钾的循环伏安行为”2个实验;表面化学部分增加了“表面活性剂蠕虫状胶束的制备”“接触角的测定”“旋滴法测定油表面活性剂水溶液的界面张力”3个实验;胶体化学部分增加了“ 胶体粒子Zeta电位的测定”“ 微乳液的制备及性质”2个实验。新增实验项目丰富了教材内容及教学体系，体现了实验内容的应用性、研究性和创新性，强化石油院校“石油石化”的特色。
2.融入了绿色、低碳、环保的育人理念。一方面将实验内容中的有毒药品替换为绿色无毒或微毒的药品，例如“纯液体饱和蒸气压的测定——静态法”实验药品由原来的“异丙醇”换为“水”或“无水乙醇”，“挥发性双液系Tx相图的绘制”实验体系由原来的“环己烷异丙醇”换为“环己烷乙醇”，“凝固点降低法测定摩尔质量”实验的药品由“环己烷和萘”换为“水和尿素”，“最大气泡法测定溶液的表面张力”实验的药品由原来的“正丁醇”换为“乙醇”或“正丙醇”；另一方面对部分实验药品通过降低浓度和减少用量达到降碳环保的目的，如“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”实验中，溶液浓度由“0.1mol/L”改为“0.02mol/L”，“BZ振荡反应”中反应物的用量由15mL减少到10mL，“电导法测定临界胶束浓度”实验中十二烷基硫酸钠溶液的用量减少了一半。
3.对部分经典实验项目内容（如“纯液体饱和蒸气压的测定——静态法”“燃烧热的测定”“挥发性双液系T-x相图的绘制”等）进行了创新设计，打破了传统实验教材中一贯选用药品及实验温度的确定性和单一性，增强了实验内容的综合性，为学生综合能力的提高和创新意识的培养起到促进作用。
4.发展为新形态教材，新增预习题、小视频等资源，读者可扫码获取。
5.将原有目录第7章分为两章，对教材目录、部分附录、思考题和参考资料等进行了更新。
本书由王文珍教授编写第2～4章、第9章及附录，刘雪梅副教授编写第1章、第5～8章。
本书编写过程中，参考了物理化学教材、物理化学实验教材及相关文献资料等，在此向有关作者表示衷心的感谢。本书得到了南京大万科教仪器有限公司和西安石油大学的大力支持，以及西安石油大学化学化工学院贾新刚老师、魏君老师和物理化学课程组全体老师的无私帮助，在此深表感谢。
由于编者水平有限，疏漏之处在所难免，敬请各位专家和读者批评指正。

编者
2024年3月



第一版前言
物理化学是四大基础化学课程之一，是化学工程与工艺、胶体与界面化学、结构化学、催化等专业课程的重要基础课。它采用物理原理和方法来研究和解决化学中的问题和规律，是化学的理论基础。因此物理化学实验非常依赖于测量仪器、测量技术，并涉及大量的数据处理。近年来随着科学技术，特别是计算机数据处理、互联网技术及相关领域的快速发展，不断开发出新的测量技术手段及处理软件，由此带来测量及数据处理自动化突飞猛进的发展，使得仪器的更新换代非常快。现有的物理化学实验教材种类很多，但大部分实验所用的仪器较为陈旧滞后，实验数据的采集与处理多停留在人工手动的阶段。
为了使物理化学实验课程与新型仪器及技术手段的发展相适应，编者根据多年的教学经验，并参考国内其他院校的物理化学实验教材，编写了本教材。本书在选取实验内容方面，首先，考虑化学基础理论和实验技术的知识系统性；其次，在保留了经典的实验内容的基础上，根据目前国内开发的最新仪器，调整补充了一些电脑联机的实验内容，特别注重测量方法及数据处理的自动化，重点选取了自动采集实验数据并用计算机软件处理实验数据的实验。本书内容包括基本测量方法及仪器介绍、数据处理方法、误差计算处理及实验部分。实验部分精选了热力学、动力学、电化学、胶体与界面化学、结构化学等26个实验，并对实验仪器、操作进行了详细的介绍和说明。另外，本书用较多的篇幅介绍了计算机数据处理与误差分析，及化学中常用的处理软件Origin、Excel和ChemDraw等。
本书由王文珍教授编写第二、三、四、八章及附表，刘雪梅编写第一、五、六、七章。
编者特别感谢西安石油大学和化学化工学院的支持，及物理化学课程组全体老师的无私帮助。对使用中发现的不妥之处，敬请提出宝贵意见，以待再版时更正。

编者
2016年6月

第1章　绪论1
1.1　开设物理化学实验课程的目的和要求1 
1.2　实验室安全知识2
第2章　误差分析5

2.1　测量方法5
2.2　误差的分类6
2.3　精密度和准确度7
2.4　误差的定义及表示法8
2.5　几种常用的平均值9
2.6　误差分析9
2.7　有效数字的表达与运算11

第3章　数据处理13
3.1　Excel软件在数据处理中的应用13 
3.2　Origin软件在数据处理中的应用20

第4章　化学热力学实验31
实验一　纯液体饱和蒸气压的测定——静态法31
附录4-1　饱和蒸气压测定方法简介34
附录4-2　大气压的测定34
附录4-3　纯液体饱和蒸气压与温度的关系式37
实验二　燃烧热的测定37
附录4-4　燃烧热测定仪器介绍41
附录4-5　氧气钢瓶的构造及操作方法42
附录4-6　燃烧热实验软件的操作说明43
实验三　溶解热的测定43
附录4-7　溶解热测定系统简介及软件使用方法47
实验四　挥发性双液系T-x 相图的绘制48
附录4-8　阿贝折射仪及其使用方法52
附录4-9　环己烷-乙醇体系折射率-组成的文献值54
附录4-10　乙醇-正丙醇体系折射率-组成的文献值54
实验五 凝固点降低法测定摩尔质量55
附录4-11　常用溶剂的K f 值59
实验六 二组分金属相图的绘制59
实验七 差热分析64
附录4-12　NDTA-Ⅲ型差热分析仪的仪器面板及使用方法介绍67
实验八 二组分溶液偏摩尔体积的测量68

第5章　动力学实验73
实验九　蔗糖水解速率常数的测定73
附录5-1　WZZ-2A 型自动旋光仪的使用76
附录5-2　超级恒温槽的使用77
实验十　乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定78
附录5-3　DDS-11A 型电导率仪的原理与使用方法81
实验十一　B-Z振荡反应84
附录5-4　BZOAS-ⅡS 型微机测定B-Z 振荡反应系统的仪器及使用方法89
实验十二　丙酮碘化反应级数的测定90
实验十三　纳米TiO2 光催化降解染料废水94

第6章　电化学实验97
实验十四　原电池电动势的测定和应用97
附录6-1　EM-3C 型数字式电子电位差计的使用方法101
附录6-2　铂电极、铂黑电极、甘汞电极、银-氯化银电极和银电极简介102
附录6-3　盐桥的制备103
实验十五　电动势法测定化学反应的热力学函数104
实验十六　电泳法测定氢氧化铁溶胶的电动电势107
附录6-4　电动电势的测定方法简介109
附录6-5　Fe (OH) 3 溶胶的临界电位ζ 110
实验十七　电导法测定难溶盐的溶度积111
附录6-6　二次蒸馏水、去离子水和电导水114
实验十八　电解质水溶液导电性质分析114
实验十九　铁氰化钾和亚铁氰化钾的循环伏安行为117

第7章　表面化学实验120
实验二十 最大气泡法测定溶液的表面张力120
附录7-1 表面张力测定方法简介124
附录7-2 不同温度下水的表面张力σ 125
实验二十一　溶液吸附法测定固体比表面积125
实验二十二　电导法测定临界胶束浓度129
附录7-3 测定临界胶束浓度的常用方法133
实验二十三　表面活性剂蠕虫状胶束的制备134
实验二十四　BET容量法测定固体物质的比表面积136
附录7-4 吸附气体的选择140
实验二十五　接触角的测定141
附录7-5 接触角的测定方法简介145
实验二十六　旋滴法测定油-表面活性剂水溶液的界面张力147

第8章　胶体化学实验150
实验二十七　黏度法测定高聚物的摩尔质量150
附录8-1 聚乙二醇在不同温度时的K和α值（水为溶剂） 154
实验二十八　溶胶的制备﹑净化及性质154
实验二十九　胶体粒子Zeta电位的测定159
实验三十 乳状液的制备、鉴别及破坏163
实验三十一　微乳液的制备及性质166
附录8-2 微乳液简介170
实验三十二　沉降分析172
附录8-3 对沉降分析的补充说明176
附录8-4 不同温度时水的黏度值177

第9章　结构化学实验178
实验三十三　磁化率的测定178
附录9-1 古埃磁天平简介183
实验三十四　稀溶液中极性分子偶极矩的测定184

附录　物理化学实验常用数据表190
附表1　国际单位制的基本单位190
附表2　国际单位制的辅助单位190
附表3　国际单位制的一些导出单位190
附表4　单位换算表191
附表5　物理化学常数192

视频资料
Origin软件绘制双液系T-x 相图的视频　20 
DPCY-2C型饱和蒸气压测定实验装置的操作　视频　31 
BH-ⅡS型燃烧热测定实验装置的操作视频　37
溶解热的测定实验视频　43 
FNTY-3A 型双液系平衡相图实验装置的操作　视频　48 
NDTA-Ⅲ型差热分析仪的操作视频　64 
蔗糖水解速率常数的测定视频　73 
乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定视频　78 
BZOAS-ⅡS型B-Z振荡反应一体化实验装置的操作视频　84 
电动势法测定化学反应的热力学常数的实验视频　104 
最大气泡法测定溶液表面张力的实验视频　120
接触角测定的实验视频　141 
旋滴法测定油-表面活性剂水溶液界面张力的实验视频　147 
黏度法测定高聚物摩尔质量的实验视频　150 
MB-1A 型磁天平的操作视频　178