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(biāo)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(xì)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?xì)浔砻婊钚詣┗旌纤芤涸谟兔嫔系匿佌剐阅芘c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