物理化学实验理论教学课件

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物理化学
Physical Chemistry
1
绪论
Preface
2
一、什么是物理化学?
无机化学
分析化学
有机化学 化学 物理化学
生物化学
高分子化学
物理化学是化学学科的一个分支 3
温度变化 压力变化 体积变化 状态变化


化学反应
原子、分子间的分离与组合
化学
密 不 可 分
物理学


热学、电学、光学、磁学是物理学的重要分支
М В Ломоносов 8
十九世纪中叶形成:
1887年俄国科学家W.Ostwald(1853~1932)和荷兰科学家 J.H.van’t Hoff (1852~1911)合办了第一本“物理化学杂志” 。
W. Ostwald
J. H. van’t Hoff
(1853~1932)
(1852~1911)
理想气体定义: 服从 pV=nRT 的气体为理想气体 或服从理想气体模型的气体为理想气体
(低压气体)p0 理想气体
20
3. 摩尔气体常数 R mole gas constant R
R 是通过实验测定确定出来的
例:测300 K时,N2、He、 CH4 pVm ~ p 关系,作图
p0时:
5000
(1)分子间力
吸引力 分子相距较远时,有范德华力;
排斥力 分子相距较近时,电子云及核产生排斥作用。
E吸引 -1/r 6
E排斥 1/r n
Lennard-Jones理论:n = 12
E总

E吸
引+E排
斥=
-A r6

B r 12
式中:A-吸引常数;B-排斥常数

物理化学实验课件

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物理化学实验课件物理化学实验课件一、实验目的通过本实验,掌握物理化学实验基本操作技能和仪器的使用方法,了解物理化学实验的相关知识,培养科学实验的思维能力和实验操作的实践能力。

二、实验原理本实验主要包括以下几个方面的物理化学实验:1. 常温常压下纯水密度测定实验原理:在常温常压下,纯水的密度可以作为标准物质,在此基础上可以测定其他物质的密度。

2. 热力学第一定律测定实验原理:热力学第一定律是能量守恒定律,指的是系统内的能量总量是一个固定值,能量可以从一种形式转化为另一种形式,但总能量总量不变。

3. 热力学第二定律测定实验原理:热力学第二定律是关于能量转化的不可逆性的定律,指的是系统内部熵的增加是不可避免的,也就是说,任何一个系统在进行一定的活动时,都会产生一定的熵,从而使得其能量最终被消耗殆尽。

4. 饱和汽液平衡曲线实验实验原理:饱和汽液平衡是指液态和气态之间的平衡状态,当系统处于饱和状态时,液相和气相都可以达到最大的平衡状态。

5. 物质的比热测定实验原理:物质的比热是指单位质量的物质在温度变化1℃时所吸收或放出的热量的大小,与物质本身的内部结构和性质有关。

三、实验仪器和设备1. 数据采集装置2. 高精度天平3. 温度计4. 重力秤5. 差压计6. 安培表7. 恒温水槽8. 实验室制冷机9. 热量计四、实验步骤1. 常温常压下纯水密度测定步骤一:将称出的一定质量的水倒入密度计中,并用温度计测量温度。

步骤二:通过引流管排放气泡,使密度计内无气泡并与水平。

步骤三:用读数镜观测密度计刻度,记录显示的读数。

2. 热力学第一定律测定步骤一:打开实验箱,调节实验箱内的温度,并记录温度的变化。

步骤二:将热量计固定在实验箱内,并记录所吸收的热量和温度的变化。

步骤三:绘制实验箱内温度和热量变化随时间的关系的曲线图。

3. 热力学第二定律测定步骤一:将水放在密闭容器内,然后将容器放在恒温水槽中,测量水的温度和压力。

步骤二:对容器施加热量,使水蒸发,然后测量水在不同温度下的蒸汽压和温度。

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物理化学实验课件一、实验目的1.了解物质的物理性质和化学性质。

2.掌握物质的分离和纯化方法。

二、实验器材量筒、减压漏斗、烧杯、移液管、滤纸、试管、玻璃棒、酒精灯、溶液瓶等。

三、实验步骤1.沥青的提取和重量测定取一定量的石油沥青样品,加入适量的正己烷,用减压漏斗从中提取沥青,然后用移液管将提取到的沥青转移到称好的重量烧杯中,然后在装有蒸馏水的容器中加热、干燥,最后称量烧杯与沥青的重量,计算沥青的含量。

2.沥青的溶解度测定将石油沥青样品加入一定体积的外加溶媒,如苯、乙醇,加热搅拌,使溶液达到饱和状态,然后冷却、过滤,最后用移液管将滤液转移到称好的重量烧杯中,然后在装有蒸馏水的容器中加热,干燥至常重,计算溶解度。

3.物质的分离和纯化A:用结晶法进行分离和纯化将一定量的溶解在水中的硝酸钠或硫酸钠加热溶解,然后让溶液缓慢冷却,就能分离出颜色纯正、形状规则的晶体,最后用滤纸将晶体过滤、洗净、干燥即可。

B:用蒸馏法进行分离和纯化将混合物加入蒸馏烧瓶中,加热至沸腾,收集并测量沸点范围内的液体,就能得到纯净的物质。

四、实验注意事项1.实验时应注意安全,手套、眼镜等防护措施应做好。

2.实验器材要洁净干燥,避免杂质干扰结果。

3.实验操作要严格按照步骤进行,避免失误。

4.实验完后要清洗干净实验器材。

五、实验结果及分析实验获得了沥青的提取量、溶解度,以及利用结晶法和蒸馏法分离和纯化物质的实验结果。

通过对实验结果的分析,可以得到沥青的性质和分离纯化方法的适用条件等信息。

六、实验总结通过本次实验,我们学习了物质的物理性质和化学性质,掌握了物质的分离和纯化方法。

同时也认识到实验操作的严谨性和注意事项的重要性。

这次实验不仅增强了我们的动手操作能力,同时也加深了我们对于化学实验的认知,同时也为今后的科研工作打下了坚实的基础。

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实验一 液体饱和蒸气压的测定
指导教师 王素娜
2
实验一
液体饱和蒸气压的测定
3
一 实验目的和要求
掌握静态法测定液体饱和蒸气压的原理及操作
方法,学会由图解法求其平均摩尔气化热和正 常沸点。 了解纯液体的饱和蒸气压与温度的关系、克劳 修斯-克拉贝龙(Clausius- Clapeyron)方程式的 意义。 了解真空泵、玻璃恒温水浴,缓冲储气罐及 精密数字压力计的使用及注意事项。
6
二 实验原理
测定液体饱和蒸气压的方法很多。本实验采用静态法,
是指在某一温度下,直接测量饱和蒸气压,此法一般适用
于蒸气压比较大的液体。实验所用仪器是纯液体饱和蒸气 压测定装臵,如实验步骤中的图1所示。 用静态法测量不同温度下纯液体饱和蒸气压的实验方 法,有升温法和降温法二种。
7
三 仪器药品
恒温水浴
4
二 实验原理
在通常温度下(距离临界温度较远时),纯液体与其 蒸气达平衡时的蒸气压称为该温度下液体的饱和蒸气
压,简称为蒸气压。蒸发1mol液体所吸收的热量称为 该温度下液体的摩尔气化热。 液体的蒸气压随温度而变化,温度升高时,蒸气 压增大;温度降低时,蒸气压降低,这主要与分子的 动能有关。当蒸气压等于外界压力时,液体便沸腾, 此时的温度称为沸点,外压不同时,液体沸点将相应 改变,当外压为1atm时,液体的沸点称为该液体的正 常沸点。
由斜率算出此温度间隔内水的平均摩尔气化
热ΔvapHm,通过图求出乙醇的正常沸点。
16
七 实验讨论
降温法测定不同温度下纯水的饱和蒸气压 1. 接通冷凝水,调节三通活塞使系统降压13kPa(约100mm汞柱),加热 水浴至沸腾,此时A管中的水部分气化,水蒸气夹带AB弯管内的空 气一起从C管液面逸出,继续维持10min以上,以保证彻底驱尽AB弯 管内的空气。 2. 停止加热,控制水浴冷却速度在1℃/min内,此时液体的蒸气压(即B 管上空的压力)随温度下降而逐渐降低,待降至与C管的压力相等时, 则B、C两管液面应平齐,立即记下此瞬间的温度(精确至1/100摄氏 度)和压力计之压力,同时读取辅助温度计的温度值和露茎温度, 以备对温度计进行校正。读数后立即旋转三通活塞抽气,使系统再 降压10kPa(约80mm汞柱)并继续降温,待B、C两管液面再次平齐时, 记下此瞬间的温度和压力。如此重复10次(注意实验中每次递减的 压力要逐渐减小),分别记录一系列的B、C管液面平齐时对应的温 度和压力。 3. 在降温法测定中,当B、C两管中的液面平齐时,读数要迅速,读毕 应立即抽气减压,防止空气倒灌。若发生倒灌现象,必须重新排净 AB弯管内之空气。

物理化学全套教学课件-清华大学

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用途:对于一定量的理想气体,pVT中有一个 不独立。所以p可叙述为:将物质的量 为n的理想气体置于一个温度为 T体积 为V的容器中,气体所具有的压力。
➢ 理想气体的微观模型: (1) 分子是几何点
(2) 无分子间力
➢ 低压实际气体可近似当作理想气体
二、分压定律 (The Law of Partial Pressure) 1. 分压:在气体混合物中,定义
例如:
水蒸气, p T=const. 水
➢ 是液体的性质:表示液体挥发的难易。其大小决 定于液体所处的状态(主要决定于温度)。
➢ 沸点:蒸气压=外压时的温度,通常是指蒸气压= 101325 Pa,称(正常)沸点。
(2) 临界参数和临界点: ➢ 定义:
Tc——利用加压手段使气体液化的最高温度 pc——在临界温度时使气体液化所需的最小压力 Vc——在临界温度和临界压力时气体的摩尔体积
§1-1 理想气体 (Ideal gas)
一、理想气体状态方程 (Equation of state for ideal gas)
pV nRT pVm RT
p, V, T, n的意义及单位: Vm:摩尔体积,m3·mol-1 R:摩尔气体常数,8.314 J·K-1·mol-1
➢ 理想气体的定义及方程的用途 定义:在任意温度和压力下都严格服从 理想气体状态方程的气体
启示:f (pr, Vr, Tr)=0。即不同气体如果它们具有相同的pr 和Tr,则Vr必相同。称它们处在相同对比状态。
2. 对比状态原理: 处在相同对比状态的各种气体(乃至 液体),具有相近的物性(如摩尔热容、 膨胀系数、压缩系数、黏度等)。
三、用压缩因子图计算实际气体 (Calculation of real gases with compression factor figure)

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求 真 厚 德
I RF T I R ESR
NMR
达 ESCA 美
利用计算机还可以进行模拟放大和分子设计。
§0.2 物理化学的建立与发展
(5) 从单一学科到边缘学科
探 化学学科 广 内部及与其他
学科相互渗透、 索 相互结合,形 微 药学 成了许多极具 生命力的边缘 创 学科,如: 新
计算
计算 化学 药物 化学 天体 化学 材料 化学
探 广 索 微 创 新
热力学研究方法是从静态利用热力学函数判断
求 真 厚 德 达 美
变化的方向和限度,但无法给出变化的细节。 激光技术和分子束技术的出现,可以真正地研
究化学反应的动态问题。
分子反应动力学已成为非常活跃的学科。
§0.2 物理化学的建立与发展
(4) 从定性到定量
探 广 索 微 创 新
随着计算机技术的飞速发展,大大缩短了数 据处理的时间,并可进行自动记录和人工拟合。 使许多以前只能做定性研究的课题现在可进 行定量监测,做原位反应,如:
求 真 厚 德 达 美
恩格斯
• 恩格斯的论断反映了19世纪中叶
探 广 微 创 新
自然科学各学科的“成熟程度”。 求 真 表明各学科研究对象 物质运动 索 形式与规律 其复杂程度的差异厚
• 然而,百年来科技的发展使各学


达 科的“成熟程度”发生了巨大变 美
无机、有机化学在19世纪率先建立
冶金、建材工业推动了无机
检验
探 广 索 微 创 新
运用数学的多 求 真 少是一门科学成熟
程度的标志。
厚 德 达 美
马克思
探 广 索 微 创 新
数学的 应用: 在刚体 力学中是绝对的,在气体 力学中是近似的,在液体 力学中就已经比较困难了; 在物理学中是试验性的和 相对的;在化学中是最简 单的一次方程;在生物学 中等于零。

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强调实验过程中可能存在的安全隐患,并 提供相应的防范措施,确保实验安全。
实验数据处理与分析
数据记录与整理
及时、准确地记录实验数据, 并按照要求整理成表格或图表
,以便后续分析。
数据处理方法
选择合适的数据处理方法,如 平均值、中位数、众数等,对 数据进行处理,以便更好地反 映实验结果。
数据分析与解释
对处理后的数据进行深入分析 ,挖掘数据背后的规律和意义 ,并对实验结果进行解释和讨 论。
重要性
物理化学对于理解化学反应的本 质、推动化学工业的发展、促进 新材料的研发等方面具有重要意 义。
物理化学的发展历程
早期发展
物理化学作为一门学科,起源于19 世纪中叶,随着热力学、统计力学和 电化学等分支的建立和发展,逐渐形 成完整的学科体系。
现代进展
进入20世纪后,物理化学在理论和实 践方面都取得了重大进展,如量子化 学、分子动态学、生物物理化学等领 域的突破和创新。
实验方法习题及答案解析
总结词
提高实验设计和操作能力
详细描述
针对物理化学实验中的基本方法和操作,设计了一系列 习题。这些习题要求学生设计实验、选择合适的仪器和 试剂、记录和处理数据等。答案解析详细解释了每道题 目的解题思路和答案,帮助学生提高实验设计和操作能 力,培养科学素养。
THANKS
感谢观看
数据误差分析
分析数据误差的来源和影响, 提高实验结果的准确性和可靠
性。
实验误差与实验结果评价
误差来源分析
分析实验过程中可能产生的误差 来源,如测量误差、操作误差等 ,并评估其对实验结果的影响。
误差控制与减小
采取有效措施控制和减小误差,提 高实验结果的准确性和可靠性。

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乃课程体系之两翼,必互动促进矣!
四、参考书目
黄启巽、魏光、吴金添编著,《物理化学》(上册),厦门大学出版社,1996 韩德刚、高执棣编著,《化学热力学》,高等教育出版社,1998 傅玉普主编,《物理化学》(第二版),大连理工大学出版社,2000 胡英主编,《物理化学》(上册,第四版),高等教育出版社,1999 傅献彩、沈文霞、姚天杨编,《物理化学》(第四版),高等教育出版社,1990 姚乞斌、朱志昂编,《物理化学教程》,湖南教育出版社,1984 [美]Walter J.Moore著,江逢霖等译,《基础物理化学》,复旦大学出版社,1992。 向义和编著,《大学物理导论》(上册),清华大学出版社,1999 王正烈等编,《物理化学》(上册 第四版),高等教育出版社,2001 IRA.N.Levine:Physical Chemistry,2nd Ed,1983,中译本:诸德萤、李芝芬,
从微观角度去考察大量粒子集合运动的统计规律性,并确认体系的 宏观物理量乃系大量粒子之某一微观力学行为的统计平均值。
本课程主要介绍麦克斯韦-玻耳兹曼(Maxwall-Boltzmann)分布 原理,又以能量量子化的观点并借助数学方法导出各重要公式,通过粒 子的配分函数把粒子的微观性质与系统的宏观性质联系起来,用以阐述 宏观系统的平衡规律,同时还讨论统计热力学在某些领域体系中的具体 应用。
性质,利用这些宏观性质及其之间的联系,经过归纳与演绎, 得到一系列热力学公式或结论,用以解决物质变化过程的各类 平衡问题。
特点是不依赖系统内部粒子的微观结构和过程细节,只涉 及物质系统始终态的宏观性质。
实践证明,这种宏观的热力学方法十分严谨,至今未发现 过实践中有违背热力学理论所得结论的情况。
2.微观方法
统计热力学方法在量子力学方法与热力学方法之间构建一条通道,将 二者有机地联系在一起。

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2
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3
OA 是气-液两相平衡线 即水的蒸气压曲线。它 不能任意延长,终止于临界点。临界点 T=647K, p=2.2×107Pa,这时气-液界面消失。高于临界温度, 不能用加压的方法使气体液化。
OB 是气-固两相平衡线 即冰的升华曲线,理论上可 延长至0 K附近。
OC 是液-固两相平衡线 当C点延长至压力大于
属于此类的体系有:H 2O-HN 3,H 2 O O-H等C。l在标 准压力下,H2O-HC的l 最高恒沸点温度为381.65 K, 含HCl 20.24,分析上完整常版课用件pp来t 作为标准溶液。 20
杠杆规则 Lever Rule
在p-x图的两相区,物系点O代表了体系总的 组成和温度。
通过O点作平行于横坐标 的等压线,与液相和气相线分 别交于M点和N点。MN线称 为等压连结线(tie line)。
如图所示,是对拉乌尔 定律发生正偏差的情况,虚 线为理论值,实线为实验值。 真实的蒸气压大于理论计算 值。
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15
如图所示,是 对拉乌尔定律发生 负偏差的情况,虚 线为理论值,实线 为实验值。真实的 蒸气压小于理论计 算值。
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16
2. p-x图 和 T-x图 对于二组分体系,K=2,f =4-Φ。φ至少为1,
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25
精馏
精馏是多次简单蒸馏的组合。
精馏塔底部是加热 区,温度最高;塔顶温 度最低。
精馏结果,塔顶 冷凝收集的是纯低沸 点组分,纯高沸点组 分则留在塔底。
精馏塔有多种类型,如图所示是泡罩式精馏
塔的示意图。
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26完整版课件ppt来自27体系自身确定。
H2O的三相点温度为 273.16 K,压力为

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热力学第二定律与熵增原理
总结词
热力学第二定律是指在一个封闭系统中,熵(即系统的混乱度)永远不会减少,只能增加或保持不变 。
详细描述
热力学第二定律是热力学的另一个基本定律,它表明在一个封闭系统中,熵(即系统的混乱度)永远 不会减少,只能增加或保持不变。这意味着能量转换总是伴随着熵的增加,这也是为什么我们的宇宙 正在朝着更加混乱和无序的方向发展。
03
化学平衡与相平衡
化学平衡条件与平衡常数
化学反应的平衡条件
当化学反应达到平衡状态时,正逆反 应速率相等,各组分浓度保持不变。
平衡常数
平衡常数表示在一定条件下,可逆反 应达到平衡状态时,生成物浓度系数 次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的 乘积的比值。
相平衡条件与相图分析
相平衡条件
相平衡是指在一定温度和压力下 ,物质以不同相态(固态、液态 、气态)存在的平衡状态。
色谱分析技术
色谱法的原理
色谱法是一种基于不同物 质在固定相和移动相之间 的分配平衡,实现分离和 分析的方法。
色谱法的分类
根据固定相的不同,色谱 法可分为液相色谱、气相 色谱、凝胶色谱等。
色谱法的应用
色谱法在物理化学实验中 广泛应用于分析混合物中 的各组分含量、分离纯物 质等。
质谱分析技术
质谱法的原理
05
物理化学在环境中的应用
大气污染与治理
1 2 3
大气污染概述
大气污染是指人类活动向大气中排放大量污染物 ,导致空气质量恶化,对人类健康和生态环境造 成危害的现象。
主要污染物
大气中的主要污染物包括颗粒物、二氧化硫、氮 氧化物等,这些污染物会对人体健康和环境产生 严重影响。
治理措施
针对大气污染,采取了多种治理措施,包括工业 污染源控制、机动车污染控制、城市绿化等。

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物理化学实验讲义自编771化学综合实验申秀民主编北京师范大学出版社2007年2应用物理化学实验刘志明2009年3基础物理化学实验清华大学等教育出版社2008年4物理化学实验第4版北京大学编北京大学出版社2002年5物理化学实验孙尔康徐维清邱金恒编南京大学出版社1999年6物理化学实验第三版罗澄源等编高等教育出版社2000年7物理化学实验王爱荣主编化学工业出版社2008年8物理化学实验第四版北京大学化学学院物理化学实验教学组北京大学出版社2002年教学参考书
10
(一)实验预习
实验要求: 实验要求
在实验前要充分预习,预先了解实验的目的和原理, 所用仪器的构造和使用方法,对实验操作过程和步骤,做到 心中有数。在认真预习的基础上写出实验预习报告,其内容 包括:实验目的和原理;主要的实验步骤;设计一个原始数 据记录表,以便记录实验时所要记录的数据;画出必要的实 验装置图;实验中的注意事项及查阅有关物质的性质(相关 物理量)等等。 实践证明,有无充分的预习对实验效果的好坏和对仪器 的损坏程度影响极大。因此,一定要坚持做好实验前的预习 工作,提高实验效果。为了提高预习效果,每次实验完成后, 应熟悉下一个的实验仪器。
3
2.物理化学实验讲座 物理化学实验讲座是本实验课程的必要环节。 物理化学实验讲座 对物理化学实验方法和实验技术进行较系统的讲 授,安排4次讲座(合计8学时),讲座内容有本 实验课程的学习方法、安全防护、数据处理、报 告书写和实验设计思想等实验基本要求及较系统 讲授物理化学的基本实验方法和实验技术,可使 学生在具体实验训练的基础上,加深对物理化学 研究方法有较全面的概括性的了解。
22
(一)使用受压容器的安全防护
②使用时安装减压器(阀) 使用时安装减压器( 使用时安装减压器

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数称为(独立)组分数。 S:物种数
CSRR'
R:独立的化学平衡数 R′独立限制条件数
说明:★独立限制条件数只有在同一相中才能起作用
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) R′= 0 ★独立的化学平衡数:指物质间构成的化学平衡是相互独立的
C+H2O=CO+H2 C+CO2=2CO CO+H2O=CO2+H2 R=2 S=5 C=5-2=3
(1)因外压增加,使凝固点下降 0.00748K (2)因水中溶有空气,使凝固点下降 0.00241K
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16
例:如图为CO2的相图,试问: (1)将CO2在25℃液化,最小需加多大压力? (2)打开CO2灭火机阀门时,为什么会出现少量白色固体(俗称于冰)?
解:(1)根据相图,当温度为25℃ 液一气平衡时,压力应为67大气压, 在25℃时最小需要67大气压才能使 CO2液化。
2、水的相图
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13
◎组分数
S:物种数
CSRR'
R:独立的化学平衡数 R′独立限制条件数
总结1
说明:★独立限制条件数只有在同一相中才能起作用 ★独立的化学平衡数:指物质间构成的化学平衡是相互独立的
◎相律
◎单组分系统相图 F=C-P十2=3-P
单组分系统最多三相共存 单组分系统是双变量系统
可编辑课件
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7
杠杆规则还可以表示为:
(1)
m() 1 wB() wB 1
m( )
wB wB ()
m() m() wB() wB wB wB()
m( )
wB wB ()
m() wB wB() m wB() wB()
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受压容器主要指高压储气瓶、真空系统、 供气流稳压用的玻璃容器,以及盛入液氮的保 温瓶等。 1.高压储气瓶的安全防护 高压储气瓶是由无缝 碳素钢或合金钢制成,按 其所存储的气体及工作压 力分类如下表所示。
19
(一)使用受压容器的安全防护
表1 标准储气瓶型号分类表
试验压力/ kg•cm-2 水压试验 225 190 60 12 气压试验 150 125 30 6
10
(一)实验预习
实验要求: 实验要求
在实验前要充分预习,预先了解实验的目的和原理, 所用仪器的构造和使用方法,对实验操作过程和步骤,做到 心中有数。在认真预习的基础上写出实验预习报告,其内容 包括:实验目的和原理;主要的实验步骤;设计一个原始数 据记录表,以便记录实验时所要记录的数据;画出必要的实 验装置图;实验中的注意事项及查阅有关物质的性质(相关 物理量)等等。 实践证明,有无充分的预习对实验效果的好坏和对仪器 的损坏程度影响极大。因此,一定要坚持做好实验前的预习 工作,提高实验效果。为了提高预习效果,每次实验完成后, 应熟悉下一个的实验仪器。
物理化学实验
化学专业
学时:80
上学期40学时(理论8学时,实验8个32学时)1.5学分 下学期40学时(实验10个)1学分
1
物理化学实验课程 由下列三个教学环节组成:
1.实验的操作训练 实验的操作训练 2.物理化学实验讲座 物理化学实验讲座 3.物理化学实验考核 物理化学实验考核
2
1.实验的操作训练 实验的操作训练是本课程的中心环节。通过它 实验的操作训练 可以熟悉各种物理化学现象,初步掌握许多重要的 物理化学测量和实验方法,学会基本的实验技能, 并对实验结果进行分析和归纳,得到正确结论。完 成18个实验(每个实验平均学时为4学时)的实际 操作训练。这些实验包含热力学、电化学、动力学、 表面与胶体等方面有代表性的实验,同时又将物理 化学的重要实验方法和技术分散到各个实验中去, 力求使学生能得到全面的基础训练。
9
物理化学实验是化学(及相邻)专业一门重要的 实践课程,它综合了化学领域中各分支所需的基本 研究工具和方法。物理化学实验的主要目的是使学 生掌握物理化学实验的基本方法和技能;培养学生 正确记录实验数据和现象、正确处理实验数据和分 析实验结果的能力;掌握有关物理化学的原理,提 高学生灵活运用物理化学原理、增强解决实际化学 问题的能力。 认真做好物理化学实验,对培养学生独立从 事科学研究工作的能力具有重要的作用。在实验 过程中,学生应以提高自已实际工作的能力为目 的,要勤于动手、开动脑筋、钻研问题,做好每 个实验。
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二、物理化学实验的安全防护
化学是一门实验科学,化学实验涉及到: ①化学药品使用的安全防护;(先行实验课已介绍过) ②实验室用电的安全防护;(先行实验课已介绍过) ③受压容器的安全防护;(物理化学实验特点) ④使用辐射源的安全防护;(物理化学实验特点) ⑤实验者的人身安全防护。
18
(一)使用受压容器的安全防护
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物理化学实验教材:
1. 《物理化学实验》复旦大学等编(第三版) 高等教育出版社 2004 2.普通高等教育十一五规划教材《物理化学实验》 王爱荣主编 化学工业出版社 2008 3.物理化学实验讲义(自编) 物理化学实验讲义(自编) 物理化学实验讲义
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教学参考书:
1《化学综合实验》申秀民主编,北京师范大学出版社 2007年 2《应用物理化学实验》刘志明 吴也平 金丽梅编 化学工业出 版社 2009年 3《基础物理化学实验》清华大学 贺德华 麻英 张连庆编 高等 教育出版社 2008年 4《物理化学实验》(第4版)北京大学编, 北京大学出版社 2002年 5《物理化学实验》孙尔康、徐维清、邱金恒编, 南京大学出版 社1999年 6《物理化学实验》(第三版)罗澄源等编,高等教育出版社 2000年 7《物理化学实验》王爱荣主编,化学工业出版社 2008年 8《物理化学实验》(第四版)北京大学化学学院物理化学实 验教学组,北京大学出版社2002年
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实验条件也是必须记录的内容。实验的结果与实验 条件是紧密相关的,它提供了分析实验中所出现问题和 误差大小的重要依据。实验条件一般包括环境条件和仪 器药品条件:前者,如室温、大气压和湿度等;后者, 包括使用药品的名称、纯度、浓度和仪器的名称、规格、 型号和实际精度等。
数据记录要表格化,字迹要整齐清楚。保持一个良 好的记录习惯是物理化学实验的基本要求之一。(举例: 双液系气液平衡相图的测试——数据记录表)
红 棕

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(一)使用受压容器的安全防护
使用储气瓶必须按正确的操作规程进行,有关 注意事项: 注意事项 ①气瓶放置要求 气瓶放置要求
气瓶应存放在阴凉、干燥、远离热源(如夏日避免日 晒,冬天与暖气片隔开,平时不要靠近炉火等)的地方, 并用固定环将气瓶固定在稳固的支架、实验桌或墙壁上, 防止受外来撞击和意外跌倒。易燃气体气瓶(如氢气瓶等) 的放置房间,原则上不应有明火或电火花产生,确实难以 做到时应该采取必要的防护措施。
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(一)使用受压容器的安全防护
③气瓶操作要点 气瓶操作要点
气瓶需要搬运或移动时,应拆除减压器,旋上瓶帽,并使 用专门的搬运车。启开或关闭气瓶时,实验者应站在减压阀接 管的侧面,不许将头或身体对准阀门出口。气瓶启开使用时, 应首先检查接头连接处、管道是否漏气,直至确认无漏气现象 方可继续使用。使用可燃性气瓶时,更要防止漏气或将用过的 气体排放在室内,并保持实验室通风良好。使用氧气瓶时,严 禁气瓶接触油脂,实验者的手上、衣服上或工具上也不得沾有 油脂,因为高压氧气与油脂相遇会引起燃烧。氧气瓶使用时发 现漏气,不得用麻、棉等物去堵漏,以防发生燃烧事故。使用 氢气瓶,导管处应加防止回火装置。气瓶内气体不应全部用尽, 应留有不少于1 kg·cm-2的压力气体,并在气瓶标上用完的记号。 (举例:燃烧热的测定——O2瓶、气相色谱——H2 瓶、低温反应或隔绝氧化——N2瓶)
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(四)实验报告
完成实验报告是本课程的基本训练,它使学生在实验 数据处理、作图、误差分析、问题归纳等方面得到训练和 提高。实验报告的质量在很大程度上反映了学生的实际水 平和能力。 物理化学实验报告的内容大致可分为:实验目的和原 理(简要)、实验装置、实验条件、实验步骤、实验注意 事项、原始实验数据(列表)、数据的处理和作图、结果 和讨论、思考题解答等。 在写报告时,要求开动脑筋、钻研问题、耐心计算、 认真作图,使每次报告都合乎要求。重点应放在对实验数 据的处理和对实验结果的分析讨论上。
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(一)使用受压容器的安全防护
2.受压玻璃仪器的安全防护 物理化学实验室的受压玻璃仪器包括: ①供高压或真空试验用的玻璃仪器 ②装载水银的容器 ③压力计 ④各种保温容器
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(一)使用受压容器的安全防护
2.受压玻璃仪器的安全防护 使用这类仪器时必须注意 注意: 注意
①受压玻璃仪器应足够坚固,不能用薄壁材料或平底烧瓶之 类的器皿。 ②供气流稳压用的玻璃稳压瓶,其外壳应裹以布套或细网套。 ③物理化学实验中常用液氮作为低温的手段,在将液氮注入真 空容器时要注意真空容器可能发生破裂,不要把脸靠近容器的 正上方。 ④装载水银的U形压力计或容器,要注意使用时防止玻璃容 器破裂,造成水银散溅到桌上或地上,因此装载水银的玻璃 容器下部应放置搪瓷盘或适当的容器。使用U形水银压力计 时,应防止系统压力变动过于剧烈而使压力计中的水银散溅 到系统内外。
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实验报告的讨论可包括:对实验现象的分析和解释、 对实验结果的误差分析、对实验的改进意见、心得体会 和查阅文献情况等。
一份好的实验报告应该符合实验目的明确、 原理清楚、数据准确、作图合理、结果正确、 讨论深入和字迹清楚等要求。
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二、物理化学实验的安全防护
物理化学实验的安全防护,是一个关系到培养 良好的实验素质,保证实验顺利进行,保证实验者 和国家财产安全的重要问题。近代的物理化学实验 室,经常遇到高温、低温的实验条件,使用高气压 (各种高压气瓶)、低气压(各种真空系统)、高 电压、高频和带有辐射(X射线、激光、γ射线) 的仪器,而且许多精密和自动化设备日益普遍使用, 因此需要实验者具备必要的安全防护知识,懂得应 采取的预防措施,以及一旦事故发生后应及时采取 的处理方法。
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2.物理化学实验讲座 物理化学实验讲座是本实验课程的必要环节。 物理化学实验讲座 对物理化学实验方法和实验技术进行较系统的讲 授,安排4次讲座(合计8学时),讲座内容有本 实验课程的学习方法、安全防护、数据处理、报 告书写和实验设计思想等实验基本要求及较系统 讲授物理化学的基本实验方法和实验技术,可使 学生在具体实验训练的基础上,加深对物理化学 研究方法有较全面的概括性的了解。
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(一)使用受压容器的安全防护
②使用时安装减压器(阀) 使用时安装减压器( 使用时安装减压器
气瓶使用时要通过减压器使气体压力降至实验所需范围 (CO2气瓶可不装减压阀)。安装减压器前应确定其连接尺寸 规格是否与气瓶接头相一致,接头处需用专用垫圈。一般可燃 性气体气瓶接头的螺纹是反向的左牙纹,不燃性或助燃性气体 气瓶接头的螺纹是正向的右牙 纹。有些气瓶需要使用专门减 压器(如氨气瓶),各种减压 器一般不得混用。减压器都装 有安全阀 安全阀,它是保护减压器安 安全阀 全使用的装置,也是减压器出 现故障的信号装置。减压器的 安全阀应调节到接受气体的系 统或容器的最大工作压力。
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物理化学实验理论教学内容(8学时)
一、物理化学实验的目的要求ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ二、物理化学实验的安全防护 三、实验测量误差 四、测量结果的正确记录和有效数字 五、实验数据表达
一、物理化学实验的目的要求
化学是一门实验科学,它通过实验现象的 观察和测量,实验数据的综合和分析,深入化 学现象的本质,从而揭示化学反应的规律。整 部化学科学发展的历史,就是在实验的基础上 发展化学理论,又在理论的指导下进行新的实 验探索的过程。实验是化学研究的基本手段。 实验和理论的这种辨证关系,不断推动化学科 学日益发展。
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