1、物理化学实验讲座物理化学实验讲座一、物理化学实验目的、要求和注意事项一、物理化学实验目的、要求和注意事项1.了解物理化学实验的基本方法和实验技术，学会通用仪器的了解物理化学实验的基本方法和实验技术，学会通用仪器的操作，培养学生的动手能力。操作，培养学生的动手能力。2.通过实验操作、现象观察和数据处理，锻练学生分析问题、通过实验操作、现象观察和数据处理，锻练学生分析问题、解决问题的能力。解决问题的能力。3.3.加深对物理化学基本原理的理解，给学生提供理论联系实际加深对物理化学基本原理的理解，给学生提供理论联系实际和理论应用于实践的机会。和理论应用于实践的机会。4.4.培养学生勤奋学习，求真，求实
2、，勤俭节约的优良品德和科培养学生勤奋学习，求真，求实，勤俭节约的优良品德和科学精神。学精神。二、要求二、要求 1.作好预习作好预习 预习内容如下：预习内容如下：（1）认真仔细阅读实验教材相关内容。）认真仔细阅读实验教材相关内容。（2）掌握实验的目的和原理。）掌握实验的目的和原理。（3）了解所用仪器的构造和使用方法。）了解所用仪器的构造和使用方法。（4）设计一个数据记录及计算结果的表格。）设计一个数据记录及计算结果的表格。（5）进入实验室前由老师检查合格后方可进行实验）进入实验室前由老师检查合格后方可进行实验2.2.实验操作及注意事项实验操作及注意事项 仪器的使用要严格按照仪器的使用要严格按照“
3、基础知识与技术基础知识与技术”中规定的操作规中规定的操作规程进行，对于实验操作步骤，通过预习应心中有数，严禁程进行，对于实验操作步骤，通过预习应心中有数，严禁“抓中抓中药药”式的操作。实验过程中要仔细观察实验现象，式的操作。实验过程中要仔细观察实验现象，严格控制实验严格控制实验条件条件发现异常现象应仔细查明原因，或请教指导教师帮助分析处发现异常现象应仔细查明原因，或请教指导教师帮助分析处理。理。实验结果必须经教师检查，数据不合格的应及时返工重做，实验结果必须经教师检查，数据不合格的应及时返工重做，直至获得满意结果，实验数据应随时记录在预习报告的表格中，直至获得满意结果，实验数据应随时记录在预习
4、报告的表格中，记录数据要实事求是，详细准确，且注意整洁清楚，不得任意涂记录数据要实事求是，详细准确，且注意整洁清楚，不得任意涂改。实验完毕后，经指导教师签字后，方可离开实验室。改。实验完毕后，经指导教师签字后，方可离开实验室。一份好的实验报告应该是：实验目的明确、原理清楚、数据准一份好的实验报告应该是：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。确、作图合理、结果正确、讨论深入和字迹清楚等。3 3、实验数据的要求、实验数据的要求对实验报告的基本要求：对实验报告的基本要求：4 4、实验报告、实验报告（预习报告和实验报告（共一份）预习报告和实验报告（共一份）A A：
5、实验目的。：实验目的。B B：简明原理。：简明原理。C C：实验装置简图：实验装置简图(有时可用方块图表示)。D D：简单操作步骤。：简单操作步骤。E E：数据处理：数据处理（数据处理应有原始数据记录表和计算结果表示表数据处理应有原始数据记录表和计算结果表示表(有时有时 二者可合二为一二者可合二为一)，需要计算的数据必须列出算式，对于多组数据，需要计算的数据必须列出算式，对于多组数据，可列出其中一组数据的算式可列出其中一组数据的算式。）。）F F：作图作图（要求用坐标纸，坐标表示的意义及单位等，作图时（要求用坐标纸，坐标表示的意义及单位等，作图时 应将找出的点描写光滑的曲线，最好用曲线板）应将
6、找出的点描写光滑的曲线，最好用曲线板）G G：结果讨论和：结果讨论和回答回答思考题。思考题。(1)(1)实验时应遵守操作规则，遵守一切安全措施，保证实验安全实验时应遵守操作规则，遵守一切安全措施，保证实验安全 进行。进行。(2)(2)遵守纪律，不迟到，不早退，保持室内安静，不大声谈笑，遵守纪律，不迟到，不早退，保持室内安静，不大声谈笑，不到处乱走，不许在实验室内嘻闹及恶作剧。不到处乱走，不许在实验室内嘻闹及恶作剧。(3)(3)使用水、电、煤气、药品试剂等都应本着节约原则使用水、电、煤气、药品试剂等都应本着节约原则。(4)(4)未经老师允许不得乱动精密仪器，使用时要爱护仪器，如发未经老师允许不得
7、乱动精密仪器，使用时要爱护仪器，如发 现仪器损坏，立即报告指导教师并追查原因。现仪器损坏，立即报告指导教师并追查原因。(5)(5)随时注意室内整洁卫生，废物只能丢入废物缸内，不能随地随时注意室内整洁卫生，废物只能丢入废物缸内，不能随地 乱丢，更不能丢入水槽，以免堵塞。实验完毕将玻璃仪器洗乱丢，更不能丢入水槽，以免堵塞。实验完毕将玻璃仪器洗 净，把实验桌打扫干净，公用仪器、试剂药品等都整理整齐。净，把实验桌打扫干净，公用仪器、试剂药品等都整理整齐。三、三、实验室规则实验室规则 (6)(6)实验时要集中注意力，认真操作，仔细观察，积极思考，实实验时要集中注意力，认真操作，仔细观察，积极思考，实 验
8、数据要及时如实详细地记在预习报告本上，不得涂改和伪验数据要及时如实详细地记在预习报告本上，不得涂改和伪 造，如有记错可在原数据上划一杠，再在旁边记下正确值。造，如有记错可在原数据上划一杠，再在旁边记下正确值。(7)(7)实验结束后，由同学轮流值日，负责打扫整理实验室，检查实验结束后，由同学轮流值日，负责打扫整理实验室，检查 水、门窗是否关好，电闸是否拉掉，以保证实验室的安全。水、门窗是否关好，电闸是否拉掉，以保证实验室的安全。四四、物化实验报告数据处理、物化实验报告数据处理物理化学实验数据的表示法主要有如下三种方法:列表法、作图法和数学方程式法。1.1.列表法列表法 将实验数据列成表格，排列整
9、齐，使人一目了然。这是数据处将实验数据列成表格，排列整齐，使人一目了然。这是数据处理中最简单的方法，列表时应注意以下几点理中最简单的方法，列表时应注意以下几点:(1)(1)表格要有名称。表格要有名称。(2)(2)每行每行(或列或列)的开头一栏都要列出物理量的名称和单位，并把的开头一栏都要列出物理量的名称和单位，并把 二者表示为相除的形式。因为物理量的符号本身是带有单位二者表示为相除的形式。因为物理量的符号本身是带有单位 的，除以它的单位，即等于表中的纯数字。的，除以它的单位，即等于表中的纯数字。(3)(3)数字要排列整齐，小数点要对齐，公共的乘方因子应写在开数字要排列整齐，小数点要对齐，公共的
10、乘方因子应写在开 头一栏与物理量符号相乘的形式，并为异号。头一栏与物理量符号相乘的形式，并为异号。(4)(4)表格中表达的数据顺序为表格中表达的数据顺序为:由左到右，由自变量到因变量，可由左到右，由自变量到因变量，可 以将原始数据和处理结果列在同一表中，但应以一组数据为例，以将原始数据和处理结果列在同一表中，但应以一组数据为例，在表格下面列出算式，写出计算过程。在表格下面列出算式，写出计算过程。列表示例:液休饱和蒸气压测定数据表 t/1/T/10-3/K-1 h(mmHg)P实/Pa ln(p/Pa)2.2.作图法作图法 作图法可更形象地表达出数据的特点，如极大值、极小值、拐作图法可更形象地表
11、达出数据的特点，如极大值、极小值、拐点等，并可进一步用图解求积分、微分、外推、内插值。作图应注点等，并可进一步用图解求积分、微分、外推、内插值。作图应注意如下几点意如下几点:(1)1)图要有图名。例如图要有图名。例如“lnPlnP1/T1/T图图”，“V Vt t图图”等。等。(2)(2)要用市售的正规直角坐标纸。要用市售的正规直角坐标纸。(3)(3)在直角坐标中，一般以横轴代表自变量，纵轴代表因变量，在直角坐标中，一般以横轴代表自变量，纵轴代表因变量，坐标在轴旁须注明变量的名称和单位。坐标在轴旁须注明变量的名称和单位。(4)(4)适当选择坐标比例，以表达出全部有效数字为准，即最小的适当选择坐
12、标比例，以表达出全部有效数字为准，即最小的 毫米格内表示有效数字的最后一位。如果作直线，应正确选毫米格内表示有效数字的最后一位。如果作直线，应正确选 择比例，使直线呈择比例，使直线呈4545倾斜为好。倾斜为好。图-2 lnP1/T图图图-2 -2 lnPlnP1/T1/T图图5)5)坐标原点不一定选在零，应使所作直线与曲线匀称地分布于图坐标原点不一定选在零，应使所作直线与曲线匀称地分布于图 面中。面中。在两条坐标轴上每隔1cm或2cm均匀地标上所代表的数值，而图中所描各点的具体坐标值不必标出。(6)描点时，应用细铅笔将所描的点准确而清晰地标在其位置上，描点时，应用细铅笔将所描的点准确而清晰地标
13、在其位置上，可用可用，等符号表示等符号表示，同一图中表示不同 曲线时，要用不同的符号描点，以示区别。(7)(7)作曲线时，应尽量多地通过所描的点，但不要强行通过每一作曲线时，应尽量多地通过所描的点，但不要强行通过每一 个点。对于不能通过的点，应使其等量地分布于曲线两边，且个点。对于不能通过的点，应使其等量地分布于曲线两边，且 两边各点到曲线的距离之平方和要尽可能相等。描出的曲线应两边各点到曲线的距离之平方和要尽可能相等。描出的曲线应 平滑均匀。平滑均匀。作图示例如图作图示例如图I-2I-2所示。所示。(8)图解微分 图解微分的关键是作曲线的切线，而后求出切线的斜率值，即图解微分值。作曲线的切线
14、可用如下两种方法:镜像法镜像法取一平面镜，使其垂直于图面，并通过曲线上待作切线的点P(如图II-3)然后让镜子绕P点转动，注意观察镜中曲线的影像，当镜子转到某一位置，使得曲线与其影像刚好平滑地连为一条曲线时，过P点沿镜子作一直线即为P点的法线，过P点再作法线的垂线，就是曲线上P点的切线。若无镜子，可用玻璃棒代替，方法相同。平行线段法平行线段法 如图-4，在选择的曲线段上作两条平行线AB及CD，然后连接AB和CD的中点PQ并延长相交曲线于O点，过O点作AB、CD的平行线EF，则EF就是曲线上O点的切线。图-3 镜像法示意图 图图I-4 I-4 平行线段法示意图平行线段法示意图 3.3.数学方程式
15、法数学方程式法 此法首先要找出变量之间的函数关系，然后将其线性化，进一此法首先要找出变量之间的函数关系，然后将其线性化，进一步求出直线方程的系数斜率步求出直线方程的系数斜率m m和截距和截距b b，即可写出方程式。也可将变，即可写出方程式。也可将变量之间的关系直接写成多项式，通过计算机曲线拟合求出方程系数。量之间的关系直接写成多项式，通过计算机曲线拟合求出方程系数。求直线方程系数一般有三种方法求直线方程系数一般有三种方法:(1)(1)图解法图解法 将实验数据在直角坐标纸上作图，得一直线，此直线在y轴上的截距即为b值(横坐标原点为零时);直线与轴夹角的正切值即为斜率m。或在直线上选取两点(此两点
16、应远离)。则五、物理化学实验室安全知识 主要结合物理化学实验的特点介绍安全用电、使用化学药品的安主要结合物理化学实验的特点介绍安全用电、使用化学药品的安全防护等知识全防护等知识。1.1.安全用电常识安全用电常识 违章用电常常可能造成人身伤亡，火灾，损坏仪器设备等严重违章用电常常可能造成人身伤亡，火灾，损坏仪器设备等严重事故。物理化学实验室使用电器较多，特别要注意安全用电。下表事故。物理化学实验室使用电器较多，特别要注意安全用电。下表列出了列出了50Hz50Hz交流电通过人体的反应情况。交流电通过人体的反应情况。不同电流强度时的人体反应 电流强度电流强度/mA mA 1 110 1010 102
17、5 2525 25100 100100 100以上以上人体反应人体反应 麻木感麻木感 肌肉强肌肉强 呼吸困难呼吸困难 心脏心室纤维心脏心室纤维 烈收缩，烈收缩，甚至停止呼吸甚至停止呼吸 性颤动，死亡性颤动，死亡 麻木感肌肉强烈收缩呼吸困难，甚至停止呼吸心脏心室纤维性颤动，死亡为了保障人身安全，一定要遵守实验室安全规则。为了保障人身安全，一定要遵守实验室安全规则。(1)(1)防止触电防止触电1)1)不用潮湿的手接触电器。不用潮湿的手接触电器。2)电源裸露部分应有绝缘装置电源裸露部分应有绝缘装置(例如电线接头处应裹上绝缘胶布例如电线接头处应裹上绝缘胶布)3)3)所有电器的金属外壳都应保护接地。所有
18、电器的金属外壳都应保护接地。4)4)实验时，应先连接好电路后才接通电源。实验结束时，先切断实验时，应先连接好电路后才接通电源。实验结束时，先切断 电源再拆线路。电源再拆线路。5)5)修理或安装电器时，应先切断电源。修理或安装电器时，应先切断电源。6)6)不能用试电笔去试高压电。使用高压电源应有专门的防护措施。不能用试电笔去试高压电。使用高压电源应有专门的防护措施。7)7)如有人触电，应迅速切断电源，然后进行抢救。如有人触电，应迅速切断电源，然后进行抢救。(2)(2)防止引起火灾防止引起火灾1)1)使用的保险丝要与实验室允许的用电量相符。使用的保险丝要与实验室允许的用电量相符。2)2)电线的安全
19、通电量应大于用电功率。电线的安全通电量应大于用电功率。3)3)室内若有氢气、煤气等易燃易爆气体，应避免产生电火花。室内若有氢气、煤气等易燃易爆气体，应避免产生电火花。4)4)如遇电线起火，立即切断电源，用沙或二氧化碳、四氯化碳灭如遇电线起火，立即切断电源，用沙或二氧化碳、四氯化碳灭 火器灭火，禁止用水或泡沫灭火器等导电液体灭火。火器灭火，禁止用水或泡沫灭火器等导电液体灭火。(3)(3)防止短路防止短路1)1)线路中各接点应牢固，电路元件两端接头不要互相结触，以防线路中各接点应牢固，电路元件两端接头不要互相结触，以防 短路。短路。2)2)电线、电器不要被水淋湿或浸在导电液体中，例如实验室加热电线
20、、电器不要被水淋湿或浸在导电液体中，例如实验室加热 用的灯泡接口不要浸在水中。用的灯泡接口不要浸在水中。(4)(4)电器仪表的安全使用电器仪表的安全使用1)1)在使用前，先了解电器仪表要求使用的电源是交流电还是直流电在使用前，先了解电器仪表要求使用的电源是交流电还是直流电;是三相电还是单相电以及电压的大小是三相电还是单相电以及电压的大小(380V(380V、220V220V、110V110V或或6V)6V)。须。须弄清电器功率是否符合要求及直流电器仪表的正、负极。弄清电器功率是否符合要求及直流电器仪表的正、负极。2)2)仪表量程应大于待测量。若待测量大小不明时，应从最大量程开仪表量程应大于待测
21、量。若待测量大小不明时，应从最大量程开始测量。始测量。3)3)实验之前要检查线路连接是否正确。经教师检查同意后方可接通实验之前要检查线路连接是否正确。经教师检查同意后方可接通电源。电源。4)4)在电器仪表使用过程中，如发现有不正常声响，局部温升或嗅到在电器仪表使用过程中，如发现有不正常声响，局部温升或嗅到绝缘漆过热产生的焦味，应立即切断电源，并报告教师进行检查。绝缘漆过热产生的焦味，应立即切断电源，并报告教师进行检查。2.2.使用化学药品的安全防护使用化学药品的安全防护 (1)(1)防毒防毒1)1)实验前，应了解所用药品的毒性及防护措施。实验前，应了解所用药品的毒性及防护措施。2)2)操作有毒
22、气体操作有毒气体(如如H H2 2S S、ClCl2 2、BrBr2 2、NONO2 2、浓、浓HClHCl和和HFHF等等)应在通应在通风风 橱内进行。橱内进行。3)3)苯、四氯化碳、乙醚、硝基苯等的蒸气会引起中毒。所以苯、四氯化碳、乙醚、硝基苯等的蒸气会引起中毒。所以应应 在通风良好的情况下使用。在通风良好的情况下使用。4)4)有些药品有些药品(如苯、有机溶剂、汞等如苯、有机溶剂、汞等)能透过皮肤进入人体，应避能透过皮肤进入人体，应避 免与皮肤接触。免与皮肤接触。5)5)氰化物、高汞盐氰化物、高汞盐(HgCl2(HgCl2、Hg(NO3)2Hg(NO3)2等等)、可溶性钡盐、可溶性钡盐(BaCl2)(BaCl2)、重金属盐、重金属盐(如如 镉、铅盐镉、铅盐)、三氧化二砷等剧毒药品，应妥善保管，使用时要特别小心。、三氧化二砷等剧毒药品，应妥善保管，使用时要特别小心。6)禁止在实验室内喝水、吃东西。饮食用具不要带进实验室，以禁止在实验室内喝水、吃东西。饮食用具不要带进实验室，以 防毒物污染，离开实验室及饭前要冼净双手。防毒物污染，离开实验室及饭前要冼净双手。
