《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》(第二版)是“十二五”普通高等教育本科規(guī)劃教材《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》、《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》的合并修訂版。為方便教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí),刪減了版兩冊(cè)中重復(fù)或相近的內(nèi)容;補(bǔ)充或更新了化學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)發(fā)展的部分內(nèi)容;學(xué)習(xí)指導(dǎo)融入每一章節(jié)中。內(nèi)容共九章:化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí),化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作與規(guī)范,基本化學(xué)原理和無(wú)機(jī)物的制備,定量分析化學(xué)實(shí)驗(yàn),有機(jī)物的制備,基本物理量及有關(guān)參數(shù)的測(cè)定,現(xiàn)代儀器分析實(shí)驗(yàn),化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)。綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)注意加強(qiáng)能源、材料、環(huán)境、生命科學(xué)的主題及交叉學(xué)科內(nèi)容,注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力和獨(dú)立解決化學(xué)問(wèn)題的能力。
《 大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》(第二版)面向普通高等院校近化學(xué)類專業(yè)如材料化學(xué)、材料物理、環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程、資源循環(huán)科學(xué)與工程、生物科學(xué)、生物技術(shù)、生物工程、地理科學(xué)、生態(tài)學(xué)、新能源科學(xué)與工程等開(kāi)設(shè)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的本、專科學(xué)生,同時(shí)可供工科院校有關(guān)專業(yè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課選用及化學(xué)實(shí)驗(yàn)人員參考使用。
前言
由化學(xué)工業(yè)出版社出版的《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》自2009年出版以來(lái),在許多地方高校中使用,是具有一定影響力、適用于近化學(xué)類本科專業(yè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教材,并于2012年入選批“十二五”普通高等教育本科規(guī)劃教材。教學(xué)一線教師和讀者在對(duì)《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》教材給予充分肯定之余,也提出了許多寶貴的意見(jiàn)和建議,編者對(duì)此表示由衷的感謝。隨著教學(xué)思想更新、教育觀念轉(zhuǎn)變和教學(xué)改革深入以及對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求的不斷提高,針對(duì)本教材在使用過(guò)程中存在的問(wèn)題和不足,我們對(duì)版進(jìn)行了修訂,使第二版教材更有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力,更有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、創(chuàng)新意識(shí)和協(xié)作精神。
《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》(第二版)的修訂原則:
1.保留版教材主體框架內(nèi)容,刪去第10章和兩冊(cè)中重復(fù)或相近的內(nèi)容,使教材內(nèi)容整體更加精練。
2.為更加適應(yīng)近化學(xué)類本科專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)發(fā)展的需要,補(bǔ)充或更新了部分內(nèi)容。
3.為適應(yīng)不同學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的多樣性和對(duì)教材的不同要求,方便教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí),《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》和《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》合并為一冊(cè),學(xué)習(xí)指導(dǎo)融入每一章節(jié)中。每一章設(shè)有緒論部分,概述該模塊實(shí)驗(yàn)相關(guān)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)與技術(shù)所依托的理論知識(shí)體系、學(xué)習(xí)總體要求和實(shí)驗(yàn)報(bào)告參考格式;每個(gè)實(shí)驗(yàn)之后配套實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)和實(shí)驗(yàn)知識(shí)拓展,思考題提示置于附錄中。
4.本教材共有九章:化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí);化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作與規(guī)范;基本化學(xué)原理和無(wú)機(jī)物的制備;定量分析化學(xué)實(shí)驗(yàn);有機(jī)物的制備;基本物理量及有關(guān)參數(shù)的測(cè)定;現(xiàn)代儀器分析實(shí)驗(yàn);化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn);綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)。編寫中遵循由易到難、循序漸進(jìn)的原則,除第1章、第2章為基本知識(shí)、基本操作與規(guī)范,與各章均有聯(lián)系外,其余各章均可獨(dú)立使用。
本教材的特點(diǎn):
1.定位明確,符合近化學(xué)類理工科專業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)的要求;
2.系統(tǒng)性強(qiáng),注重化學(xué)實(shí)驗(yàn)與技術(shù)理論知識(shí)的系統(tǒng)化和實(shí)驗(yàn)綜合能力的培養(yǎng);
3.內(nèi)容精簡(jiǎn),既滿足近化學(xué)類專業(yè)少學(xué)時(shí)教學(xué)需要又凸顯實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)律和特點(diǎn);
4.指導(dǎo)性強(qiáng),便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、拓展化學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)知識(shí),同時(shí)減輕教師負(fù)擔(dān)。
《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》(第二版)的編寫由以下教師完成:王世銘、林深(第1章節(jié)選、第2章節(jié)選、第3章、附錄),黃穎(第4章),戴玉梅(第1章節(jié)選、第2章節(jié)選、第5章),王麗華(第6章),馬秀玲(第7章),吳陽(yáng)(第8章),顏桂煬(第9章)。全書(shū)由林深、王世銘策劃與統(tǒng)稿。
福建師范大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院、環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院、材料科學(xué)與工程學(xué)院、物理與能源學(xué)院、生命科學(xué)學(xué)院等實(shí)驗(yàn)教學(xué)教師,三明學(xué)院的鄭可利,閩江學(xué)院的林棋,福建師范大學(xué)福清分校的葉瑞洪,武夷學(xué)院的鄭細(xì)鳴、趙升云,泉州師院的李國(guó)清,龍巖學(xué)院的胡志彪等同志對(duì)本教材(第二版)修訂大綱的討論及審定稿提出了許多寶貴意見(jiàn);特別需要指出的是童慶松、許利閩和黃紫洋老師對(duì)本教材(版)作出了貢獻(xiàn);教材修訂、編寫過(guò)程中還參閱了許多化學(xué)及化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材,在此一并對(duì)以上老師及所參考教材的作者致以誠(chéng)摯的謝意。
限于編者水平,書(shū)中不當(dāng)之處在所難免,誠(chéng)請(qǐng)專家同行及讀者批評(píng)指正。
編者
2016年6月
版前言
化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的不只是培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能和動(dòng)手實(shí)踐能力,更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、創(chuàng)新意識(shí)、研究能力和協(xié)作精神。化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)是實(shí)現(xiàn)這一目的的重要保證。本套教材是在福建師范大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院(福建省化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心)多年來(lái)為本校高分子材料與工程、環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程、生物科學(xué)、生物技術(shù)、地理科學(xué)、生態(tài)學(xué)等專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,充分吸收化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究成果和教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)編寫而成的。本大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系堅(jiān)持以學(xué)生為本,以知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高、協(xié)調(diào)發(fā)展為教育理念,從根本上改變近化學(xué)學(xué)科專業(yè)化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)依附于理論教學(xué)的傳統(tǒng)觀念,重視實(shí)驗(yàn)教學(xué),充分認(rèn)識(shí)并落實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在近化學(xué)類理工科人才培養(yǎng)和實(shí)踐教學(xué)工作中的地位,形成理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)既相對(duì)獨(dú)立又有機(jī)結(jié)合的教學(xué)模式。
本套教材分為《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》和《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》兩冊(cè),較全面地涵蓋了近化學(xué)類學(xué)科專業(yè)的學(xué)生所必須掌握的化學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能,同時(shí)還涉及部分當(dāng)今化學(xué)研究的前沿領(lǐng)域和與化學(xué)密切相關(guān)的交叉學(xué)科的內(nèi)容。立足于滿足近化學(xué)類學(xué)科專業(yè)少學(xué)時(shí)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要,面向普通高等理科院校環(huán)境、生物、制藥、材料及地理等近化學(xué)類相關(guān)學(xué)科專業(yè)的本、專科學(xué)生,也可供工科院校有關(guān)專業(yè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課選用及化學(xué)實(shí)驗(yàn)人員參考使用。《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》共分為10章:化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí);化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作;元素性質(zhì)和無(wú)機(jī)物的制備;定量分析化學(xué)實(shí)驗(yàn);有機(jī)化合物的制備;基本物理量及有關(guān)參數(shù)的測(cè)定;現(xiàn)代儀器分析實(shí)驗(yàn);化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn);綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn);生活中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》是《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材的配套學(xué)習(xí)指導(dǎo)書(shū),旨在幫助學(xué)生建立較為完整的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)體系,強(qiáng)調(diào)給予學(xué)生實(shí)驗(yàn)方法論的指導(dǎo),提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力、實(shí)驗(yàn)的效率和成功率。
本教材力求突出以下特色:
(1) 精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,同時(shí)滿足大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)知識(shí)系統(tǒng)化和少學(xué)時(shí)教學(xué)的需要;
(2) 大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)集成一套兩冊(cè),便于近化學(xué)類學(xué)生選用,減輕學(xué)生負(fù)擔(dān),符合當(dāng)今構(gòu)建和諧社會(huì)節(jié)約環(huán)保的宗旨;
(3) 《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》與同期出版的《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》配套使用,便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、拓展化學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)知識(shí)。
《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》由林深、王世銘主編。本教材的編寫設(shè)計(jì)思路由林深提出,各章節(jié)內(nèi)容的編寫主要由福建師范大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院本科教學(xué)一線教師完成:王世銘(第1章節(jié)選、第2章節(jié)選、第3章),童慶松(第1章節(jié)選、第2章節(jié)選、第4章節(jié)選、第7章),黃穎(第4章節(jié)選),戴玉梅(第1章節(jié)選、第2章節(jié)選、第5章),王麗華(第6章),吳陽(yáng)(第8章),顏桂煬(第1章節(jié)選、第9章),許利閩(第10章),全書(shū)由林深、王世銘統(tǒng)稿。
教材編寫過(guò)程中參閱了大量的化學(xué)及化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材,龍巖學(xué)院的何立芳、胡志彪,三明學(xué)院的鄭可利、鄧如新,武夷學(xué)院的陳良壁、鄭細(xì)鳴,閩江學(xué)院的林棋、楊平,福建師范大學(xué)福清分校的陳素平、葉瑞洪,泉州師院的李國(guó)清等對(duì)本套教材編寫大綱的討論、書(shū)稿的修改和定稿提出了許多寶貴意見(jiàn),在此一并對(duì)所參考教材的作者及以上老師致以誠(chéng)摯的感謝。
由于編者水平有限,書(shū)中難免有疏漏,誠(chéng)請(qǐng)有關(guān)專家及讀者批評(píng)指正。
編者
2009年5月
林深,福建師范大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院,院長(zhǎng),
林深同志現(xiàn)為福建師范大學(xué)物理化學(xué)重點(diǎn)學(xué)科和物理化學(xué)專業(yè)碩士點(diǎn)的學(xué)科帶頭人,兼任無(wú)機(jī)化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)碩士點(diǎn)的碩士生導(dǎo)師,2005年遴選為博士生導(dǎo)師。教育部高等學(xué)校化學(xué)與化工學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)化學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)委員,福建省化學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)。入選“福建省百千萬(wàn)人才工程”。評(píng)為福建師范大學(xué)首屆“師德之星”,福建省第四屆高等學(xué)校教學(xué)名師。2005年8月至2006年6月在美國(guó)New York University 和Rutgers University作高級(jí)訪問(wèn)學(xué)者研究一學(xué)年。
曾擔(dān)任過(guò)《量子化學(xué)》、《配位化學(xué)》、《高等無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu)化學(xué)》、《催化化學(xué)》等碩士研究生課程和本科生《物理化學(xué)》、《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》、《中級(jí)無(wú)機(jī)化學(xué)》、《無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》《大學(xué)化學(xué)》、《化學(xué)文獻(xiàn)檢索與利用》等基礎(chǔ)課程。
曾主持和參加多項(xiàng)省、校級(jí)教學(xué)研究課題研究,現(xiàn)主持省級(jí)《大學(xué)化學(xué)》精品課程建設(shè)(2005-)、省級(jí)特色專業(yè)《化學(xué)教育》建設(shè)(2008-)和福建省普通高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)(2006-),發(fā)表教學(xué)研究論文10余篇。《物理化學(xué)》重點(diǎn)課程建設(shè)獲省優(yōu) 秀教學(xué)成果二等獎(jiǎng)(1993),“高師化學(xué)本科課程結(jié)構(gòu)體系改革研究”和“在《物質(zhì)結(jié)構(gòu)課程中創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)模式探索》”分別獲校優(yōu) 秀教學(xué)成果一等獎(jiǎng)(2000)和二等獎(jiǎng)(2004)。
科研上主要從事“催化劑新材料的設(shè)計(jì)合成和催化性能”、“功能配合物合成及其結(jié)構(gòu)化學(xué)”“無(wú)機(jī)-有機(jī)納米復(fù)合材料的合成及應(yīng)用”等方面的研究工作。曾主持國(guó)家自然科學(xué)基金、教育部科技項(xiàng)目、省自然科學(xué)基金、省教育廳、省科技廳等科研項(xiàng)目10多項(xiàng),發(fā)表學(xué)術(shù)論文70余篇,被SCI收錄近40篇。獲福建省第五屆、第六屆自然科學(xué)優(yōu) 秀論文一、二、三等獎(jiǎng)各一次。
著作:
(1)“十一五”國(guó)家規(guī)劃教材,《無(wú)機(jī)化學(xué)》(上冊(cè)),ISBN7-04-017756-0,2005,高等教育出版社,獨(dú)立撰寫第3章(第三編寫單位)。
(2)《無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》,ISBN7-04-020206-9,2006,高等教育出版社,獨(dú)立撰寫第3章(第三編寫單位)。
第1章化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)1
1.1實(shí)驗(yàn)室規(guī)則1
1.2實(shí)驗(yàn)室安全與事故處理1
1.2.1實(shí)驗(yàn)室安全守則2
1.2.2實(shí)驗(yàn)室意外事故的急救處理2
1.3常見(jiàn)危險(xiǎn)品及安全預(yù)防措施5
1.3.1有毒化學(xué)品及其預(yù)防措施5
1.3.2易燃、易爆品6
1.4實(shí)驗(yàn)室“三廢”的處理8
1.5化學(xué)試劑的一般知識(shí)8
1.5.1試劑的規(guī)格8
1.5.2氣體鋼瓶9
1.6實(shí)驗(yàn)用水9
1.7實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄、測(cè)量結(jié)果的表示及實(shí)驗(yàn)誤差10
1.7.1誤差的種類、起因和減免誤差的措施10
1.7.2有效數(shù)字和實(shí)驗(yàn)可疑數(shù)據(jù)的取舍規(guī)則11
1.7.3實(shí)驗(yàn)記錄12
1.7.4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表示12
1.7.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表示13
1.8化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)方法14
1.9化學(xué)實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn)資料15
1.9.1工具書(shū)16
1.9.2數(shù)據(jù)手冊(cè)16
1.9.3參考教材17
1.9.4相關(guān)網(wǎng)站17
第2章化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作與規(guī)范19
2.1化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本儀器(或器具)介紹19
2.1.1化學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器19
2.1.2有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室常用玻璃儀器與裝置25
2.2常用玻璃儀器的洗滌和干燥28
2.2.1玻璃儀器的洗滌28
2.2.2玻璃儀器的干燥30
2.3加熱方法與冷卻方法30
2.3.1加熱裝置30
2.3.2常用的加熱操作34
2.3.3冷卻方法36
2.4試劑的取用36
2.4.1試劑瓶的種類及化學(xué)試劑的存放36
2.4.2試劑瓶塞子的開(kāi)啟方法37
2.4.3試劑的干燥37
2.4.4試劑的取用39
2.5液體試劑體積的量度儀器及使用方法40
2.5.1量筒、量杯40
2.5.2移液管、吸量管41
2.5.3容量瓶41
2.5.4滴定管42
2.6臺(tái)秤、電子天平的使用43
2.6.1臺(tái)秤43
2.6.2電子天平44
2.7氣體的發(fā)生、凈化和收集45
2.7.1氣體的發(fā)生45
2.7.2凈化和干燥46
2.7.3氣體收集46
2.8固體物質(zhì)的溶解、固液分離、蒸發(fā)和結(jié)晶47
2.8.1固體物質(zhì)的溶解47
2.8.2固、液分離及沉淀洗滌47
2.8.3蒸發(fā)52
2.8.4結(jié)晶與重結(jié)晶52
2.8.5升華53
2.9試紙的使用53
2.10標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和溶液的配制方法55
2.10.1標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)55
2.10.2標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制方法55
2.10.3一般溶液的配制及保存方法56
2.11常用無(wú)機(jī)微型儀器及其使用方法57
2.12化學(xué)基本操作實(shí)驗(yàn)58
實(shí)驗(yàn)2-1儀器認(rèn)領(lǐng)、洗滌與干燥58
實(shí)驗(yàn)2-2粗食鹽的提純59
實(shí)驗(yàn)2-3電子天平稱量練習(xí)61
實(shí)驗(yàn)2-4溶液的性質(zhì)和配制63
實(shí)驗(yàn)2-5滴定分析基本操作練習(xí)65
實(shí)驗(yàn)2-6蒸餾67
實(shí)驗(yàn)2-7簡(jiǎn)單分餾70
實(shí)驗(yàn)2-8水蒸氣蒸餾72
實(shí)驗(yàn)2-9減壓蒸餾(真空蒸餾)75
實(shí)驗(yàn)2-10有機(jī)物重結(jié)晶提純法79
實(shí)驗(yàn)2-11有機(jī)物熔點(diǎn)與沸點(diǎn)的測(cè)定83
實(shí)驗(yàn)2-12萃取86
實(shí)驗(yàn)2-13液態(tài)有機(jī)化合物折射率的測(cè)定88
實(shí)驗(yàn)2-14薄層色譜法91
第3章基本化學(xué)原理和無(wú)機(jī)物的制備94
3.1基本無(wú)機(jī)化學(xué)原理94
3.1.1無(wú)機(jī)化學(xué)原理概述94
3.1.2化學(xué)實(shí)驗(yàn)室三級(jí)試劑供儲(chǔ)系統(tǒng)管理辦法94
3.1.3學(xué)習(xí)要求96
3.2無(wú)機(jī)化學(xué)原理實(shí)驗(yàn)98
實(shí)驗(yàn)3-1電離平衡與緩沖溶液98
實(shí)驗(yàn)3-2氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)102
實(shí)驗(yàn)3-3配合物與配位平衡106
實(shí)驗(yàn)3-4平衡原理綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)109
實(shí)驗(yàn)3-5pH法測(cè)定醋酸電離度及電離平衡常數(shù)110
實(shí)驗(yàn)3-6化學(xué)反應(yīng)速率與活化能115
3.3元素和化合物性質(zhì)119
3.3.1無(wú)機(jī)化合物的顏色及其顯色原因119
3.3.2化合物的性質(zhì)及其研究方法121
3.4元素性質(zhì)實(shí)驗(yàn)127
實(shí)驗(yàn)3-7化合物的性質(zhì)及其實(shí)驗(yàn)研究方法127
實(shí)驗(yàn)3-8未知物鑒別與未知離子混合液的分離與鑒定——設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)133
3.5無(wú)機(jī)物合成142
3.5.1無(wú)機(jī)合成(制備)的幾個(gè)基本問(wèn)題142
3.5.2無(wú)機(jī)化合物的常規(guī)制備方法145
3.5.3無(wú)機(jī)化合物的分離和提純方法151
3.5.4無(wú)機(jī)物的結(jié)構(gòu)鑒定和分析151
3.5.5產(chǎn)率的計(jì)算151
3.5.6學(xué)習(xí)要求152
3.6無(wú)機(jī)物合成實(shí)驗(yàn)153
實(shí)驗(yàn)3-9硝酸鉀的制備和提純153
實(shí)驗(yàn)3-10堿式碳酸銅的制備——設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)155
實(shí)驗(yàn)3-11由鐵屑出發(fā)制備含鐵化合物——綜合實(shí)驗(yàn)156
Ⅰ硫酸亞鐵銨的制備157
Ⅱ硫酸亞鐵銨雜質(zhì)及成品含量的分析158
Ⅲ三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀的制備及其性質(zhì)160
實(shí)驗(yàn)3-12以廢鋁為原料制備明礬——設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)163
第4章定量分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)165
4.1滴定分析的原理和方法165
4.2重量分析的原理和方法165
4.3可見(jiàn)分光光度法概述166
4.4學(xué)習(xí)要求和實(shí)驗(yàn)報(bào)告參考格式166
4.5滴定分析實(shí)驗(yàn)167
實(shí)驗(yàn)4-1甲醛法測(cè)定硫酸銨化肥中氮的含量167
實(shí)驗(yàn)4-2混合堿的分析(雙指示劑法)170
實(shí)驗(yàn)4-3絡(luò)合滴定法測(cè)定天然水的總硬度172
實(shí)驗(yàn)4-4溶液中鉛鉍含量的連續(xù)測(cè)定176
實(shí)驗(yàn)4-5碘量法測(cè)定葡萄糖注射液中葡萄糖(C6H12O6)的含量177
實(shí)驗(yàn)4-6高錳酸鉀法測(cè)定過(guò)氧化氫的含量180
實(shí)驗(yàn)4-7重鉻酸鉀法測(cè)定鐵礦石中鐵的含量(無(wú)汞定鐵法)182
實(shí)驗(yàn)4-8銀量法測(cè)定生理鹽水中氯化鈉含量184
4.6重量分析實(shí)驗(yàn)186
實(shí)驗(yàn)4-9丁二酮肟重量法測(cè)定合金鋼中鎳含量的測(cè)定186
實(shí)驗(yàn)4-10鋇鹽中鋇含量的測(cè)定189
4.7分光光度法分析實(shí)驗(yàn)191
實(shí)驗(yàn)4-11茶葉中微量元素的鑒定與定量分析191
第5章有機(jī)化合物的制備196
5.1有機(jī)化合物制備的原理和方法196
5.1.1有機(jī)合成概述196
5.1.2有機(jī)化合物的常規(guī)制備方法196
5.1.3有機(jī)化合物的分離和提純方法196
5.1.4有機(jī)物的結(jié)構(gòu)鑒定和分析196
5.2學(xué)習(xí)要求和實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式197
5.2.1學(xué)習(xí)要求197
5.2.2實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式198
5.3有機(jī)化合物的制備實(shí)驗(yàn)199
實(shí)驗(yàn)5-1己二酸的制備199
實(shí)驗(yàn)5-2環(huán)己烯的制備200
實(shí)驗(yàn)5-3正丁醚的制備204
實(shí)驗(yàn)5-41-溴丁烷的制備206
實(shí)驗(yàn)5-5肉桂酸的制備208
實(shí)驗(yàn)5-6三苯甲醇的制備210
實(shí)驗(yàn)5-7偶氮苯的制備及其光學(xué)異構(gòu)化213
實(shí)驗(yàn)5-8電化學(xué)合成碘仿214
實(shí)驗(yàn)5-9微波輻射合成2-甲基苯并咪唑216
實(shí)驗(yàn)5-10從茶葉中提取咖啡因217
實(shí)驗(yàn)5-11乙酰水楊酸(阿司匹林)的制備219
實(shí)驗(yàn)5-12局部麻醉劑苯佐卡因的合成——設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)221
實(shí)驗(yàn)5-13利用官能團(tuán)反應(yīng)鑒別有機(jī)化合物——設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)221
第6章基本物理量及有關(guān)參數(shù)的測(cè)定223
6.1溫度的測(cè)量223
6.1.1溫標(biāo)223
6.1.2溫度計(jì)223
6.1.3溫度控制228
6.2壓力測(cè)量與真空技術(shù)229
6.2.1壓力的測(cè)量及儀器229
6.2.2真空技術(shù)233
6.2.3氣體鋼瓶及其使用234
6.3實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求236
6.4熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)237
實(shí)驗(yàn)6-1溫度測(cè)量與控制237
實(shí)驗(yàn)6-2凝固點(diǎn)下降法測(cè)尿素的摩爾質(zhì)量240
實(shí)驗(yàn)6-3Sn-Bi二組分金屬相圖245
6.5電化學(xué)實(shí)驗(yàn)249
實(shí)驗(yàn)6-4電導(dǎo)法測(cè)乙酸電離平衡常數(shù)249
實(shí)驗(yàn)6-5原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定253
6.6動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)260
實(shí)驗(yàn)6-6旋光法測(cè)蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)261
實(shí)驗(yàn)6-7乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定266
6.7膠體化學(xué)和表面化學(xué)實(shí)驗(yàn)271
實(shí)驗(yàn)6-8溶液吸附法測(cè)活性炭的比表面積271
實(shí)驗(yàn)6-9溶液表面張力的測(cè)定——最大氣泡法274
實(shí)驗(yàn)6-10黏度法測(cè)定高聚物的分子量279
實(shí)驗(yàn)6-11電泳法測(cè)Fe(OH)3膠體的電動(dòng)勢(shì)284
6.8結(jié)構(gòu)化學(xué)實(shí)驗(yàn)287
實(shí)驗(yàn)6-12磁化率的測(cè)定287
第7章現(xiàn)代儀器分析實(shí)驗(yàn)293
7.1學(xué)習(xí)要求和實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式293
7.2光學(xué)分析實(shí)驗(yàn)293
實(shí)驗(yàn)7-1紫外分光光度法測(cè)定廢水中苯酚含量294
實(shí)驗(yàn)7-2傅里葉變換紅外分光光度法測(cè)定有機(jī)化合物的紅外光譜296
實(shí)驗(yàn)7-3原子吸收分光光度法測(cè)定生活用水中鈣和鎂的含量298
實(shí)驗(yàn)7-4電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定廢水中鎘、鉻的含量301
實(shí)驗(yàn)7-5熒光法測(cè)定維生素B2片劑中核黃素含量303
7.3電化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)306
實(shí)驗(yàn)7-6氟離子選擇電極法測(cè)定飲用水中的微量氟307
實(shí)驗(yàn)7-7銀電極在堿性介質(zhì)中的循環(huán)伏安曲線的測(cè)定311
7.4分離分析實(shí)驗(yàn)314
實(shí)驗(yàn)7-8氣相色譜法測(cè)定白酒中乙酸乙酯的含量314
實(shí)驗(yàn)7-9高效液相色譜法測(cè)定磺胺類藥物的含量317
第8章化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)320
8.1實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和要求320
8.1.1流量測(cè)量技術(shù)320
8.1.2化工實(shí)驗(yàn)一般注意事項(xiàng)和安全知識(shí)325
8.2實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求326
8.3流體流動(dòng)實(shí)驗(yàn)327
實(shí)驗(yàn)8-1流體流動(dòng)型態(tài)及臨界雷諾數(shù)的測(cè)定328
實(shí)驗(yàn)8-2流體流動(dòng)過(guò)程的能量轉(zhuǎn)化330
實(shí)驗(yàn)8-3流體流動(dòng)阻力的測(cè)定334
實(shí)驗(yàn)8-4離心泵特性曲線的測(cè)定339
8.4傳熱實(shí)驗(yàn)343
實(shí)驗(yàn)8-5空氣-蒸汽傳熱膜系數(shù)的測(cè)定344
8.5傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)350
實(shí)驗(yàn)8-6干燥操作和干燥速率曲線的測(cè)定350
實(shí)驗(yàn)8-7篩板精餾塔實(shí)驗(yàn)356
實(shí)驗(yàn)8-8填料吸收塔傳質(zhì)系數(shù)的測(cè)定363
8.6反應(yīng)工程實(shí)驗(yàn)367
實(shí)驗(yàn)8-9多釜串聯(lián)反應(yīng)器停留時(shí)間分布的測(cè)定367
第9章綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)372
9.1學(xué)習(xí)要求372
9.1.1綜合性實(shí)驗(yàn)的要求372
9.1.2設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的要求372
9.1.3研究性實(shí)驗(yàn)的要求373
9.1.4教學(xué)安排373
9.1.5建議時(shí)間安排374
9.2綜合性實(shí)驗(yàn)374
實(shí)驗(yàn)9-1天然水體綜合分析374
實(shí)驗(yàn)9-2表面活性劑綜合分析389
實(shí)驗(yàn)9-3植物葉綠體色素的提取、分離、表征及含量測(cè)定394
實(shí)驗(yàn)9-4GC-ECD法測(cè)定蔬菜中擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥的殘留量397
實(shí)驗(yàn)9-5稀土銪、鋱β-二酮配合物的合成、表征及其發(fā)光性能測(cè)定400
9.3設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)402
實(shí)驗(yàn)9-6水和土壤中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留量的測(cè)定402
實(shí)驗(yàn)9-7γ-Al2O3的制備、表征和活性評(píng)價(jià)403
實(shí)驗(yàn)9-8光學(xué)樹(shù)脂的合成與表征405
實(shí)驗(yàn)9-9環(huán)氧樹(shù)脂的合成與表征408
實(shí)驗(yàn)9-10裂化催化劑活性的表征409
9.4研究性實(shí)驗(yàn)411
實(shí)驗(yàn)9-11納米材料(CuO、Mn2O3、CdS)的合成與表征411
實(shí)驗(yàn)9-12微波等離子體化學(xué)反應(yīng)制備納米新材料413
實(shí)驗(yàn)9-13新型添加劑氨基酸鋅的制備及性質(zhì)417
實(shí)驗(yàn)9-14功能化超支化聚酯的合成422
實(shí)驗(yàn)9-15納米組裝血紅蛋白的直接電化學(xué)和催化研究427
附錄430
附錄1酸性、堿性溶液中的半電極反應(yīng)和標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)430
附錄2難溶化合物的溶度積常數(shù)(298.16K)432
附錄3弱酸、弱堿在水中的解離常數(shù)(298.16K)434
附錄4配合物的穩(wěn)定常數(shù)(298.16K)436
附錄5常用酸、堿溶液的密度和濃度436
附錄6滴定分析中的常用指示劑437
附錄7常用的緩沖溶液438
附錄8常用基準(zhǔn)物質(zhì)及其干燥條件與應(yīng)用439
附錄9幾種液體的折射率440
附錄10實(shí)驗(yàn)室中某些試劑的配制440
附錄11常見(jiàn)陽(yáng)離子的鑒定441
附錄12水的物性數(shù)據(jù)444
附錄13不同溫度下某些液體的密度445
附錄14原子吸收光譜及原子發(fā)射常用譜帶446
附錄15紅外、紫外常用特征峰447
附錄16色譜常用固定相、流動(dòng)相451
附錄17KCl溶液的電導(dǎo)率(25℃)453
附錄18不同溫度下甘汞電極的電極電勢(shì)(vs.SHE)453
附錄19不同溫度下Ag/AgCl的電極電勢(shì)(vs.SHE)454
附錄20思考題提示454
參考文獻(xiàn)487
6. 2 壓力測(cè)量與真空技術(shù)
壓力是用來(lái)描述體系狀態(tài)的一個(gè)重要參數(shù),物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、蒸氣壓幾乎都與壓力有關(guān)。在化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究中,壓力也是一個(gè)很重要的因素。因此,壓力的測(cè)量具有重要意義。
在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,壓力的應(yīng)用范圍高至氣體鋼瓶的壓力,低至真空系統(tǒng)的真空度。壓力通常可分為高壓(鋼瓶),常壓和負(fù)壓(真空系統(tǒng))。壓力范圍不同,測(cè)量方法不一樣;度要求不同,所使用的單位也各有不同的傳統(tǒng)習(xí)慣。
6. 2. 1 壓力的測(cè)量及儀器
壓力是指均勻垂直作用于單位面積上的力,也可把它叫作壓力強(qiáng)度,簡(jiǎn)稱壓強(qiáng)。國(guó)際單位制(SI)用帕斯卡作為通用的壓力單位,以Pa或帕表示。當(dāng)作用于1m2(平方米)面積上的力為1N(牛頓)時(shí)就是1Pa(帕斯卡):
但是,原來(lái)的許多壓力單位,例如,標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(簡(jiǎn)稱大氣壓)、工程大氣壓(即kg·cm-2)、巴等現(xiàn)在仍然在使用。此外,實(shí)際應(yīng)用中還常選用一些標(biāo)準(zhǔn)液體(例如汞)制成液體壓力計(jì),壓力大小就直接以液體的高度來(lái)表示。上述壓力單位之間的換算關(guān)系見(jiàn)表6-1。
表6-1 常用壓力單位換算表
壓力單位 Pa kg·cm-2 atm bar mmHg
Pa 1 1.019716×10-2 0.9869236×10-5 1×10-5 7.5006×10-3
kg·cm-2 9.800665×10-4 1 0.967841 0.980665 753.559
atm 1. 01325×105 1. 03323 1 1. 01325 760.0
bar 1×105 1.019716 6. 986923 1 750.062
mmHg 133.3224 1. 35951×10-3 1. 3157895×10-3 1.33322×10-3 1
除了所用單位不同之外,壓力還可用壓力、表壓和真空度來(lái)表示。圖6-9說(shuō)明三者的關(guān)系。
在壓力高于大氣壓時(shí):
壓=大氣壓+表壓 或 表壓=壓-大氣壓
在壓力低于大氣壓時(shí):
壓=大氣壓-真空度 或 真空度=大氣壓-壓
需要指出的是,上述式子等號(hào)兩端各項(xiàng)都必須采用相同的壓力單位。
(1) 液柱式壓力計(jì)
液柱式壓力計(jì)構(gòu)造簡(jiǎn)單、使用方便,能測(cè)量微小壓力差,測(cè)量準(zhǔn)確度比較高,且制作容易,價(jià)格低廉,但是測(cè)量范圍不大,示值與工作液密度有關(guān);且結(jié)構(gòu)不牢固,耐壓程度較差,現(xiàn)簡(jiǎn)單介紹一下U型壓力計(jì)。
液柱式U型壓力計(jì)由兩端開(kāi)口的垂直U型玻璃管及垂直放置的刻度標(biāo)尺所構(gòu)成。管內(nèi)下部盛有適量工作液體作為指示液。圖6-10中U型管的兩支管分別連接于兩個(gè)測(cè)壓口,因?yàn)闅怏w的密度遠(yuǎn)小于工作液的密度,因此,由液面差Δh及工作液的密度ρ、重力加速度g可以得到下式:
p1=p2+Δh·ρg 或
U型壓力計(jì)可用來(lái)測(cè)量:
a. 兩氣體壓力差;
b. 氣體的表壓(p1為測(cè)量氣壓,p2為大氣壓);
c. 氣體的壓力(令p2為真空,p1所示即為壓力);
d. 氣體的真空度(p1通大氣,p2為負(fù)壓,可測(cè)其真空度)。
圖6-9 壓、表壓與真空度的關(guān)系 圖6-10 U型管壓力計(jì)
(2) 彈性式壓力計(jì)
利用彈性元件的彈性力來(lái)測(cè)量壓力,是測(cè)壓儀表中相當(dāng)重要的一種形式。由于彈性元件的結(jié)構(gòu)和材料不同,它們具有各不相同的彈性位移與被測(cè)壓力的關(guān)系。物化實(shí)驗(yàn)室中接觸較多的為單管彈簧管式壓力計(jì)。這種壓力計(jì)的壓力由彈簧管固定端進(jìn)入,通過(guò)彈簧管自由端的位移帶動(dòng)指針運(yùn)動(dòng),指示壓力值。如圖6-11所示。
使用彈性式壓力計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
① 合理選擇壓力表量程。為了保證足夠的測(cè)量精度,選擇的量程應(yīng)在儀表分度標(biāo)尺的1/2~3/4范圍內(nèi)。
② 使用時(shí)環(huán)境溫度不得過(guò)35 ℃,如過(guò)應(yīng)給予溫度修正。
③ 測(cè)量壓力時(shí),壓力表指針不應(yīng)有跳動(dòng)和停滯現(xiàn)象。
④ 對(duì)壓力表應(yīng)定期進(jìn)行校驗(yàn)。
(3) 福廷式氣壓計(jì)
福廷式氣壓計(jì)的構(gòu)造如圖6-12所示。它的外部是一黃銅管,管的頂端有懸環(huán),用以懸掛在實(shí)驗(yàn)室的適當(dāng)位置。氣壓計(jì)內(nèi)部是一根一端封閉的裝有水銀的長(zhǎng)玻璃管。玻璃管封閉的一端向上,管中汞面的上部為真空,管下端插在水銀槽內(nèi)。水銀槽底部是一羚羊皮袋,下端由螺旋支持,轉(zhuǎn)動(dòng)此螺旋可調(diào)節(jié)槽內(nèi)水銀面的高低。水銀槽的頂蓋上有一倒置的象牙針,其針尖是黃銅標(biāo)尺刻度的零點(diǎn)。此黃銅標(biāo)尺上附有游標(biāo)尺,轉(zhuǎn)動(dòng)游標(biāo)調(diào)節(jié)螺旋,可使游標(biāo)尺上下游動(dòng)。