物理化学实验（王军）（第三版）

《物理化学实验》（第三版）是根据工科课程体系的特点编写的物理化学实验教材。全书共分为九章，含50个实验项目。主要实验内容包括：物质热力学性质的测定、电解质溶液性质和电化学性质的测定、化学反应动力学性质的测定、界面与胶体性质的测定、综合性及设计性实验、结构化学实验等。此外，为了提升学生科学分析和处理实验数据的能力，本书第1章详细介绍了实验误差的分析和数据的处理方法。在第8章中还介绍了与实验相关的仪器设备的使用知识。为了使用方便，本书最后一章收录了有关的物理化学参考数据。
本书可作为高等院校化学、化工、材料科学、环境科学、环境工程、生物工程、冶金等专业本科学生的实验教学用书，也可供从事相关工作的读者参考使用。

前言
本书第一版和第二版分别于2010年和2015年正式出版发行，得到了国内广大同行的认可，并被全国多所高等院校选作本科物理化学实验教材。随着高校实验教学改革的不断深入，加之近年来物理化学实验技术的迅速发展，该教材的形态和内容已无法满足目前的实验教学需求。在保持前两版教材的特色和实用性基础上，《物理化学实验》第三版增加了新的内容，并对原内容进行了完善和修订。
书中各章相关内容的执笔人与第一版和第二版不同。书中第1章由王军和刘敏修订及编写，第2章~第5章由王军、刘敏、杨冬梅修订及编写，第6章由王军、杨冬梅、边立君编写，第7章由王军、刘敏修订及编写，第8章由杨冬梅、刘敏、王军编写及修订，第9章及参考文献由王军修订及整理。王军负责统稿、定稿。与第一版和第二版相比，第三版中增加了第6章综合性及设计性实验，在第1章中补充了物理化学实验安全的相关内容，并对许多实验项目内容进行了深度更新和调整。在修订过程中，我们也仔细审阅了每一章的内容，修改了前两版中的一些错误。
本书自出版以来收到许多读者的积极意见和建议，指出了可进一步改进的内容。在此笔者谨代表全体编写人员对所有提出这些反馈信息的读者表示衷心感谢！这也是我们继续优化本书内容的动力。如第一、二版前言所述，本书的出版，凝聚着东北大学物理化学教研室几代教师的心血，对他们表示由衷的敬意，也诚挚感谢参与本书第一版和第二版编写工作的同事。本书出版过程中得到了东北大学的支持，也得到许多同行、朋友的关注，在此谨向他们表示衷心感谢。
由于编者水平所限，疏漏不妥之处在所难免，欢迎各位专家和广大读者批评指正。

王军
2024年4月



第一版前言
物理化学经过许多年的发展和积累，已经形成了其特有的理论和实践知识体系，并与化工、冶金、材料、资源、信息、生物制药、轻工等多学科交叉发展。
物理化学实验是物理化学的重要组成部分，包含研究化学热力学、化学动力学、电化学、界面与胶体化学等的基本实验方法，对巩固和加深对物理化学基本原理的理解，提高对物理化学知识的灵活运用能力，培养科学研究素质，并逐步建立科学的世界观和方法论都起到十分重要的作用。在强调现代科技人才的素质教育与创新能力培养的今天，高超的实验技能更是适应知识快速更新、科学技术多学科交叉发展的基本需求。
本书是在东北大学物理化学实验讲义的基础上编制而成的。原实验讲义曾沿用多年，凝聚了东北大学物理化学教研室全体教师的心血，编者对他们表示由衷的敬意。书中保留了原实验讲义中的部分内容，同时，为了适应当前课程体系的新特点，也对实验内容进行了较全面的更新和修订，实验项目也由原来的22个增加到45个。书中第1、8章由王军编写，第2、4、5章由杨冬梅、王军、张丽君编写，第3、6章由王军、张丽君、刘晓霞编写，第7章由刘晓霞、王军编写。王军负责全书的统稿工作，何荣桓、王淑兰、邵忠宝审阅了书稿。
本书在出版过程中得到了东北大学的支持，孟飞、栾峰、闻玉凤、闻洋、姜海飞、孔令师等同学参加了部分书稿的录入工作，历届使用过本书初稿的学生也曾提出过许多宝贵意见，在此谨向他们表示衷心感谢。
由于水平所限，疏漏不妥之处在所难免，敬请各位专家和广大读者批评指正。

编者于东北大学
2009年8月



第二版前言
自2010年1月第一版出版发行以来，本书得到了国内广大同行的认可，并被多所高等院校选作本科物理化学实验教材。但是，随着高校实验教学改革的不断深入，加之近年来物理化学实验技术的迅速发展，第一版内容已无法满足目前的教学需求，因此亟须进行修订。
与第一版相比，虽然第二版中的实验项目并未做增减，但多个实验项目中的具体内容变化较大，包括第2章的实验2.2、2.3、2.4、2.7、2.8、2.10，第3章的实验3.4、3.5、3.7，第4章的实验4.6，以及上述实验所涉及的第7章相关内容。书中各章相关内容的执笔人与第一版略有不同。其中第1、8章由王军编写，第2、4、5章由杨冬梅、王军、张丽君编写，第3、6章由张丽君、王军、刘晓霞编写，第7章由杨冬梅、张丽君、王军、刘晓霞编写，王军负责统稿、定稿。
如第一版前言所述，本书是在东北大学沿用数十年之久的物理化学实验讲义的基础上编写而成的，凝聚着东北大学物理化学教研室几代教师的心血，编者对他们表示由衷的敬意和诚挚的感谢。
由于编者水平有限，书中的不足和疏漏在所难免，尚请各位同仁和广大读者提出宝贵意见。

编者
2015年6月

第1章绪论1
1.1物理化学实验的目的和要求1
1.1.1物理化学实验课程的主要目的1
1.1.2物理化学实验课程的要求1
1.2物理化学实验的安全防护2
1.2.1实验者人身安全防护要点3
1.2.2安全用水3
1.2.3安全用电3
1.2.4防火防爆4
1.2.5使用压力容器的安全防护4
1.2.6辐射安全5
1.3误差分析和数据处理6
1.3.1误差的基本概念6
1.3.2偶然误差与正态分布8
1.3.3误差的传递14
1.3.4有效数字的运算和异常数据的舍弃17
1.3.5实验数据的表示方法20

第2章物质热力学性质的测定26
2.1酸碱反应中和热的测定26
2.2量热法测定萘的燃烧热29
2.3静态法测定液体的饱和蒸气压34
2.4凝固点降低法测定物质的摩尔质量38
2.5循环法测定碳的气化反应平衡常数41
2.6多相平衡反应——一氧化碳还原铁矿石的热力学分析43
2.7差热分析实验46
2.8热分析法绘制Bi-Sn二组分体系的相图48
2.9环己烷-乙醇完全互溶双液系气-液平衡相图的绘制52
2.10溶解度法绘制苯酚-水部分互溶双液系相图55
2.11苯-乙酸-水三组分体系恒温相图的绘制57
2.12气相色谱法测定无限稀溶液的活度系数58
2.13密度法测定NaCl水溶液的表观摩尔体积和偏摩尔体积62

第3章电解质溶液性质和电化学性质的测定66
3.1界面法测定电解质水溶液中离子的迁移数66
3.2电解质水溶液导电性质的分析68
3.3电导法测定蛋白质水溶液的等电点70
3.4补偿法测定原电池的电动势72
3.5电化学法测定化学反应的热力学函数75
3.6电极电势-pH图的绘制及分析77
3.7测量锌电极的稳态极化曲线80
3.8恒电势法测量并分析铁的极化和钝化曲线83
3.9锌电极循环伏安曲线的测量86
3.10循环伏安法研究【Fe(CN)6】3-/【Fe(CN)6】4-电极反应动力学88
3.11氢超电势的测定90
3.12ZnSO4水溶液分解电压的测定93

第4章化学反应动力学性质的测定96
4.1电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数96
4.2量气法测定过氧化氢分解反应的速率常数99
4.3分光光度法推测丙酮碘化反应的速率方程103
4.4分光光度法测定蔗糖酶的米氏常数107
4.5弛豫法测定铬酸根-重铬酸根离子反应速率常数111
4.6旋光光度法测定蔗糖水解反应的速率常数115
4.7指示剂法测定Na2S2O3在胶体中的扩散系数119
4.8复相催化甲醇分解反应的动力学分析121
4.9非平衡过程动力学分析的实例——B-Z振荡反应124

第5章界面与胶体性质的测定128
5.1表面活性剂临界胶束浓度的测定128
5.2溶液吸附法测定活性炭的比表面积130
5.3接触角的测定133
5.4气泡最大压力法研究溶液界面上的吸附作用135
5.5电泳法测定Fe(OH)3溶胶的动电电势139
5.6电渗法测定SiO2对KCl水溶液的动电电势143
5.7微观法测定胶体的粒径及动电电势145

第6章综合性及设计性实验149
6.1聚苯胺的制备、表征及性能测试149
6.2室温氢气传感器的制备及性能测试153
6.3锌-空电池的组装及性能评价159
6.4聚吡咯/泡沫镍复合材料的制备及其电化学生物传感性能评价162
6.5全钒氧化还原液流电池基本性能的测定166

第7章结构化学实验170
7.1物质摩尔折射率的测定170
7.2古埃法测定物质的摩尔磁化率172
7.3红外吸收光谱法分析物质的结构177
7.4X射线粉末衍射法测定晶胞参数179

第8章实验仪器及使用方法185
8.1中和热（焓）测定装置185
8.2量热计多功能控制箱185
8.3饱和蒸气压实验装置186
8.4精密数字气压计186
8.5真空泵187
8.6自冷式凝固点测定仪187
8.7控温仪188
8.8综合热分析仪及差热分析仪192
8.9金属相图测量装置196
8.10阿贝折射仪197
8.11超级恒温水浴199
8.12双液系沸点测定仪200
8.13恒温加热磁力搅拌器201
8.14电导率仪202
8.15酸度计202
8.16数字电位差综合测试仪205
8.17甘汞电极206
8.18电化学工作站207
8.19紫外-可见分光光度计208
8.20高速离心机209
8.21自动指示旋光仪211
8.22测量显微镜214
8.23古埃磁天平的构造及原理216
8.24四探针电导率测试仪217
8.25万用表221

第9章部分物理化学常用数据表223
表9.1法定计量单位223
表9.2水的饱和蒸气压224
表9.3物质的标准摩尔燃烧焓(25℃)224
表9.4热电偶分度表225
表9.5KCl标准水溶液的电导率228
表9.6邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液的配制228
表9.725℃时水溶液中一些电极的标准(还原)电极电势228
表9.8不同温度下水-空气的界面张力230
表9.9不同温度下水的黏度230
表9.10不同温度下水的密度230

参考文献231