本書共編排了51個實驗,內(nèi)容涉及熱力學(xué)、動力學(xué)、表面與膠體、電化學(xué)、分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、催化、多孔材料和納米材料等物理化學(xué)課程的重要知識點,將比較多的實驗基本理論和基本技能融入一個實驗中。
高等物理化學(xué)實驗是建立在無機化學(xué)實驗、分析化學(xué)實驗、有機化學(xué)實驗、物理化學(xué)實驗和儀器分析實驗等基礎(chǔ)上的一門綜合性和研究性比較強的化學(xué)實驗課程,本課程將為化學(xué)、化工及相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生日后學(xué)習(xí)、深造和工作奠定重要基礎(chǔ)。
《高等物理化學(xué)實驗》在內(nèi)容編排上力求使學(xué)生在掌握物理化學(xué)基礎(chǔ)知識的前提下,得到創(chuàng)新意識、實踐能力和科學(xué)素養(yǎng)等方面的協(xié)調(diào)發(fā)展,充分吸收了物理化學(xué)學(xué)科前沿領(lǐng)域和現(xiàn)代實驗技術(shù)發(fā)展的國內(nèi)外□新研究成果(包括高校實驗教學(xué)改革成果),將物理化學(xué)的新技術(shù)、新現(xiàn)象、新材料和新應(yīng)用融入教材中,以實現(xiàn)從“面向方法實驗”到“面向研究目標或面向解決問題實驗”,從“基本技能訓(xùn)練” 到“科學(xué)研究訓(xùn)練”的根本轉(zhuǎn)變。
本教材具有以下特點。
1. 注重反映學(xué)科的前沿領(lǐng)域和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,使學(xué)生了解和學(xué)習(xí)學(xué)科的新知識和先進的研究方法以及現(xiàn)代實驗技術(shù)。
2. 結(jié)合科研實踐,實現(xiàn)科研成果直接為教學(xué)服務(wù)。
3. 加入了利用數(shù)據(jù)軟件處理實驗數(shù)據(jù)的內(nèi)容,以培養(yǎng)學(xué)生處理數(shù)據(jù)、表達結(jié)果及對結(jié)果進行評價的能力。
4. 加入了分子模擬和量子計算的實驗內(nèi)容,可使學(xué)生掌握ChemOffice化學(xué)工具軟件包、Gaussian和GaussView等量子化學(xué)計算軟件的使用方法,開拓學(xué)生的視野,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。
5. 加強研究性、設(shè)計性實驗內(nèi)容,增加啟發(fā)性。
本書由趙煒、石美主編,王仃凱、崔明昱、付水源、郭甜甜、關(guān)尹雙和劉開帥參與了部分內(nèi)容的編寫。在編寫過程中參閱了國內(nèi)外有關(guān)教材和研究成果,并引用了相關(guān)內(nèi)容,在此表示感謝。
由于編者水平有限,疏漏和不足之處在所難免,敬請廣大讀者批評指正。
編者
2019年12月
趙煒,中國礦業(yè)大學(xué),教授,博士,博士生導(dǎo)師,招生化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)和化學(xué)工藝專業(yè)碩士和博士研究生;中國化工學(xué)會工程熱化學(xué)專委會專家委員,江蘇省化學(xué)化工學(xué)會常務(wù)理事和徐州市化學(xué)化工學(xué)會理事,國家自然科學(xué)基金和國家科技獎勵評審專家。主要從事煤和生物質(zhì)等重質(zhì)碳資源催化轉(zhuǎn)化以及精細化學(xué)品的研究工作。主持或參加國家重點研發(fā)計劃、國家973計劃、國家863計劃、中日戰(zhàn)略合作專項資助項目、國家自然科學(xué)基金重點項目和面上項目、江蘇省自然科學(xué)基金項目、徐州市科技計劃項目、中央高;究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金—學(xué)科前沿科學(xué)研究專項重點項目和校企合作等20余項科研項目,相關(guān)研究成果2006年獲中國石油和化學(xué)工業(yè)科學(xué)進步一等獎、2010年獲教育部自然科學(xué)一等獎和第二屆淮?茖W(xué)技術(shù)一等獎、2014年獲中國石油和化學(xué)工業(yè)科學(xué)進步三等獎和第四屆淮?茖W(xué)技術(shù)二等獎、2015年獲中國石油和化學(xué)工業(yè)科學(xué)進步二等獎、2018年獲江蘇省科學(xué)技術(shù)獎三等獎,
授權(quán)發(fā)明專利5件,出版專著1部,發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇、其中50余篇被SCI收錄。主講《應(yīng)用電化學(xué)》、《新能源化學(xué)》和《現(xiàn)代儀器分析》等本科生和研究生課程,參與省部級教改項目1項、承擔(dān)校級教改項目6項,培養(yǎng)的研究生2012年獲江蘇省優(yōu)*碩士論文,獲得江蘇省高等學(xué)校本?苾(yōu)*畢業(yè)論文團隊獎3項、第九屆全國多媒體課件二等獎1項、第三屆高等學(xué)校自制實驗教學(xué)儀器設(shè)備二等獎1項和各類校級教學(xué)獎勵10余項,出版教材3部,發(fā)表教學(xué)論文10余篇。
第一章實驗室的安全防護/1
第二章綜合性實驗/6
實驗1電動勢的溫度系數(shù)及化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)函數(shù)測定6
實驗2聚合物的熱力學(xué)研究9
實驗3金屬離子鑄型高分子微球的合成和吸附熱力學(xué)13
實驗4簡單離子晶體的晶格能與水化熱測定與計算15
實驗5混合熵的測定19
實驗6差熱分析法測定NaNO3-KNO3固液平衡相圖25
實驗7精餾平衡法測定溶液的共沸性質(zhì)30
實驗8鹵代烴的消去反應(yīng)動力學(xué)研究35
實驗9化學(xué)反應(yīng)速率和活化能的測定38
實驗10富勒醇的制備及其熱分解過程研究41
實驗11NMR法對丙酮酸水解動力學(xué)的研究47
實驗12Al2O3催化甲醇縮合制二甲醚反應(yīng)的動力學(xué)評價49
實驗13循環(huán)伏安法測定配合物的穩(wěn)定性52
實驗14天然沸石材料在含氟水處理中的應(yīng)用55
實驗15ABS塑料表面電鍍58
實驗16電解MnO2的制備與在KOH溶液中的電化學(xué)行為61
實驗17載體電催化劑的制備、表征與反應(yīng)性能63
實驗18循環(huán)伏安法測定電極過程動力學(xué)參數(shù)75
實驗19氫超電勢的測定84
實驗20電勢-pH曲線的測定與應(yīng)用86
實驗21固體超強堿的制備及表征91
實驗22固體酸的制備及催化合成油酸月桂酯94
實驗23CdS光催化劑的制備及催化活性研究96
實驗24MCM-41分子篩的合成與表征98
實驗25Ni/SiO2催化劑的制備、表征和性能評價101
實驗26高聚物與表面活性劑雙水相體系的制備及蛋白質(zhì)分配系數(shù)的測定105
實驗27接觸角和低能固體表面潤濕臨界表面張力的測定107
實驗28碳氟表面活性劑的制備及其與碳氫表面活性劑混合水溶液在油面上的鋪展性能與鋪展系數(shù)的測定110
實驗29自組裝膜的制備及其表征112
實驗30污水懸浮顆粒Zeta電位測量115
實驗31牛奶中酪蛋白和乳糖的分離和鑒定117
實驗32紅外光譜法測定簡單分子的結(jié)構(gòu)參數(shù)119
實驗33“原位”紅外光譜追蹤銠膦催化劑的活化與氧氣氛下的變化125
實驗34相對介電常數(shù)和分子電偶極矩的測定128
實驗35煤催化加氫裂解液化132
實驗36水熱法制備納米氧化鐵材料134
實驗37手性Co(Ⅲ)絡(luò)合物的不對稱自催化合成和表征136
實驗38簡單體系石墨烯的電子結(jié)構(gòu)計算140
實驗39三十六烷在石墨表面自組裝結(jié)構(gòu)的掃描隧道顯微鏡觀測142
實驗40X射線衍射法測定晶胞參數(shù)146
實驗41核磁共振法研究乙酰丙酮在不同溶劑中的烯醇互變異構(gòu)現(xiàn)象150
實驗42離子液體水溶液的有機/無機性質(zhì)與締合作用研究152
實驗43苯甲酸、苯甲醇和苯甲醛紅外光譜的密度泛函理論研究155
實驗44分子篩吸附分離氣體的蒙特卡羅模擬158
第三章設(shè)計性實驗/166
實驗45測定苯分子的共振能166
實驗46用電位跟蹤法研究丙酮碘化反應(yīng)動力學(xué)167
實驗47聚丙烯催化裂解的動力學(xué)方法研究168
實驗48固體酸催化甲酯化反應(yīng)及動力學(xué)研究169
實驗49振蕩反應(yīng)熱譜曲線的測定170
實驗50生物質(zhì)廢棄物熱解特性的熱重分析171
實驗51配合物的磁性及光譜化學(xué)序列的研究172
參考文獻/176