物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)（王軍）（第三版）

《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》（第三版）是根據(jù)工科課程體系的特點(diǎn)編寫的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材。全書共分為九章，含50個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：物質(zhì)熱力學(xué)性質(zhì)的測定、電解質(zhì)溶液性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì)的測定、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的測定、界面與膠體性質(zhì)的測定、綜合性及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、結(jié)構(gòu)化學(xué)實(shí)驗(yàn)等。此外，為了提升學(xué)生科學(xué)分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，本書第1章詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)誤差的分析和數(shù)據(jù)的處理方法。在第8章中還介紹了與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的儀器設(shè)備的使用知識。為了使用方便，本書最后一章收錄了有關(guān)的物理化學(xué)參考數(shù)據(jù)。
本書可作為高等院?；瘜W(xué)、化工、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程、生物工程、冶金等專業(yè)本科學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)用書，也可供從事相關(guān)工作的讀者參考使用。

前言
本書第一版和第二版分別于2010年和2015年正式出版發(fā)行，得到了國內(nèi)廣大同行的認(rèn)可，并被全國多所高等院校選作本科物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材。隨著高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的不斷深入，加之近年來物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的迅速發(fā)展，該教材的形態(tài)和內(nèi)容已無法滿足目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求。在保持前兩版教材的特色和實(shí)用性基礎(chǔ)上，《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》第三版增加了新的內(nèi)容，并對原內(nèi)容進(jìn)行了完善和修訂。
書中各章相關(guān)內(nèi)容的執(zhí)筆人與第一版和第二版不同。書中第1章由王軍和劉敏修訂及編寫，第2章~第5章由王軍、劉敏、楊冬梅修訂及編寫，第6章由王軍、楊冬梅、邊立君編寫，第7章由王軍、劉敏修訂及編寫，第8章由楊冬梅、劉敏、王軍編寫及修訂，第9章及參考文獻(xiàn)由王軍修訂及整理。王軍負(fù)責(zé)統(tǒng)稿、定稿。與第一版和第二版相比，第三版中增加了第6章綜合性及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，在第1章中補(bǔ)充了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)安全的相關(guān)內(nèi)容，并對許多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容進(jìn)行了深度更新和調(diào)整。在修訂過程中，我們也仔細(xì)審閱了每一章的內(nèi)容，修改了前兩版中的一些錯(cuò)誤。
本書自出版以來收到許多讀者的積極意見和建議，指出了可進(jìn)一步改進(jìn)的內(nèi)容。在此筆者謹(jǐn)代表全體編寫人員對所有提出這些反饋信息的讀者表示衷心感謝！這也是我們繼續(xù)優(yōu)化本書內(nèi)容的動(dòng)力。如第一、二版前言所述，本書的出版，凝聚著東北大學(xué)物理化學(xué)教研室?guī)状處煹男难?，對他們表示由衷的敬意，也誠摯感謝參與本書第一版和第二版編寫工作的同事。本書出版過程中得到了東北大學(xué)的支持，也得到許多同行、朋友的關(guān)注，在此謹(jǐn)向他們表示衷心感謝。
由于編者水平所限，疏漏不妥之處在所難免，歡迎各位專家和廣大讀者批評指正。

王軍
2024年4月



第一版前言
物理化學(xué)經(jīng)過許多年的發(fā)展和積累，已經(jīng)形成了其特有的理論和實(shí)踐知識體系，并與化工、冶金、材料、資源、信息、生物制藥、輕工等多學(xué)科交叉發(fā)展。
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是物理化學(xué)的重要組成部分，包含研究化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)、界面與膠體化學(xué)等的基本實(shí)驗(yàn)方法，對鞏固和加深對物理化學(xué)基本原理的理解，提高對物理化學(xué)知識的靈活運(yùn)用能力，培養(yǎng)科學(xué)研究素質(zhì)，并逐步建立科學(xué)的世界觀和方法論都起到十分重要的作用。在強(qiáng)調(diào)現(xiàn)代科技人才的素質(zhì)教育與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的今天，高超的實(shí)驗(yàn)技能更是適應(yīng)知識快速更新、科學(xué)技術(shù)多學(xué)科交叉發(fā)展的基本需求。
本書是在東北大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)講義的基礎(chǔ)上編制而成的。原實(shí)驗(yàn)講義曾沿用多年，凝聚了東北大學(xué)物理化學(xué)教研室全體教師的心血，編者對他們表示由衷的敬意。書中保留了原實(shí)驗(yàn)講義中的部分內(nèi)容，同時(shí)，為了適應(yīng)當(dāng)前課程體系的新特點(diǎn)，也對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了較全面的更新和修訂，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也由原來的22個(gè)增加到45個(gè)。書中第1、8章由王軍編寫，第2、4、5章由楊冬梅、王軍、張麗君編寫，第3、6章由王軍、張麗君、劉曉霞編寫，第7章由劉曉霞、王軍編寫。王軍負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)稿工作，何榮桓、王淑蘭、邵忠寶審閱了書稿。
本書在出版過程中得到了東北大學(xué)的支持，孟飛、欒峰、聞?dòng)聒P、聞洋、姜海飛、孔令師等同學(xué)參加了部分書稿的錄入工作，歷屆使用過本書初稿的學(xué)生也曾提出過許多寶貴意見，在此謹(jǐn)向他們表示衷心感謝。
由于水平所限，疏漏不妥之處在所難免，敬請各位專家和廣大讀者批評指正。

編者于東北大學(xué)
2009年8月



第二版前言
自2010年1月第一版出版發(fā)行以來，本書得到了國內(nèi)廣大同行的認(rèn)可，并被多所高等院校選作本科物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材。但是，隨著高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的不斷深入，加之近年來物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的迅速發(fā)展，第一版內(nèi)容已無法滿足目前的教學(xué)需求，因此亟須進(jìn)行修訂。
與第一版相比，雖然第二版中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并未做增減，但多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的具體內(nèi)容變化較大，包括第2章的實(shí)驗(yàn)2.2、2.3、2.4、2.7、2.8、2.10，第3章的實(shí)驗(yàn)3.4、3.5、3.7，第4章的實(shí)驗(yàn)4.6，以及上述實(shí)驗(yàn)所涉及的第7章相關(guān)內(nèi)容。書中各章相關(guān)內(nèi)容的執(zhí)筆人與第一版略有不同。其中第1、8章由王軍編寫，第2、4、5章由楊冬梅、王軍、張麗君編寫，第3、6章由張麗君、王軍、劉曉霞編寫，第7章由楊冬梅、張麗君、王軍、劉曉霞編寫，王軍負(fù)責(zé)統(tǒng)稿、定稿。
如第一版前言所述，本書是在東北大學(xué)沿用數(shù)十年之久的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)講義的基礎(chǔ)上編寫而成的，凝聚著東北大學(xué)物理化學(xué)教研室?guī)状處煹男难?，編者對他們表示由衷的敬意和誠摯的感謝。
由于編者水平有限，書中的不足和疏漏在所難免，尚請各位同仁和廣大讀者提出寶貴意見。

編者
2015年6月

第1章緒論1
1.1物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的和要求1
1.1.1物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的主要目的1
1.1.2物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的要求1
1.2物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的安全防護(hù)2
1.2.1實(shí)驗(yàn)者人身安全防護(hù)要點(diǎn)3
1.2.2安全用水3
1.2.3安全用電3
1.2.4防火防爆4
1.2.5使用壓力容器的安全防護(hù)4
1.2.6輻射安全5
1.3誤差分析和數(shù)據(jù)處理6
1.3.1誤差的基本概念6
1.3.2偶然誤差與正態(tài)分布8
1.3.3誤差的傳遞14
1.3.4有效數(shù)字的運(yùn)算和異常數(shù)據(jù)的舍棄17
1.3.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表示方法20

第2章物質(zhì)熱力學(xué)性質(zhì)的測定26
2.1酸堿反應(yīng)中和熱的測定26
2.2量熱法測定萘的燃燒熱29
2.3靜態(tài)法測定液體的飽和蒸氣壓34
2.4凝固點(diǎn)降低法測定物質(zhì)的摩爾質(zhì)量38
2.5循環(huán)法測定碳的氣化反應(yīng)平衡常數(shù)41
2.6多相平衡反應(yīng)——一氧化碳還原鐵礦石的熱力學(xué)分析43
2.7差熱分析實(shí)驗(yàn)46
2.8熱分析法繪制Bi-Sn二組分體系的相圖48
2.9環(huán)己烷-乙醇完全互溶雙液系氣-液平衡相圖的繪制52
2.10溶解度法繪制苯酚-水部分互溶雙液系相圖55
2.11苯-乙酸-水三組分體系恒溫相圖的繪制57
2.12氣相色譜法測定無限稀溶液的活度系數(shù)58
2.13密度法測定NaCl水溶液的表觀摩爾體積和偏摩爾體積62

第3章電解質(zhì)溶液性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì)的測定66
3.1界面法測定電解質(zhì)水溶液中離子的遷移數(shù)66
3.2電解質(zhì)水溶液導(dǎo)電性質(zhì)的分析68
3.3電導(dǎo)法測定蛋白質(zhì)水溶液的等電點(diǎn)70
3.4補(bǔ)償法測定原電池的電動(dòng)勢72
3.5電化學(xué)法測定化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù)75
3.6電極電勢-pH圖的繪制及分析77
3.7測量鋅電極的穩(wěn)態(tài)極化曲線80
3.8恒電勢法測量并分析鐵的極化和鈍化曲線83
3.9鋅電極循環(huán)伏安曲線的測量86
3.10循環(huán)伏安法研究【Fe(CN)6】3-/【Fe(CN)6】4-電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)88
3.11氫超電勢的測定90
3.12ZnSO4水溶液分解電壓的測定93

第4章化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的測定96
4.1電導(dǎo)法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)96
4.2量氣法測定過氧化氫分解反應(yīng)的速率常數(shù)99
4.3分光光度法推測丙酮碘化反應(yīng)的速率方程103
4.4分光光度法測定蔗糖酶的米氏常數(shù)107
4.5弛豫法測定鉻酸根-重鉻酸根離子反應(yīng)速率常數(shù)111
4.6旋光光度法測定蔗糖水解反應(yīng)的速率常數(shù)115
4.7指示劑法測定Na2S2O3在膠體中的擴(kuò)散系數(shù)119
4.8復(fù)相催化甲醇分解反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)分析121
4.9非平衡過程動(dòng)力學(xué)分析的實(shí)例——B-Z振蕩反應(yīng)124

第5章界面與膠體性質(zhì)的測定128
5.1表面活性劑臨界膠束濃度的測定128
5.2溶液吸附法測定活性炭的比表面積130
5.3接觸角的測定133
5.4氣泡最大壓力法研究溶液界面上的吸附作用135
5.5電泳法測定Fe(OH)3溶膠的動(dòng)電電勢139
5.6電滲法測定SiO2對KCl水溶液的動(dòng)電電勢143
5.7微觀法測定膠體的粒徑及動(dòng)電電勢145

第6章綜合性及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)149
6.1聚苯胺的制備、表征及性能測試149
6.2室溫氫氣傳感器的制備及性能測試153
6.3鋅-空電池的組裝及性能評價(jià)159
6.4聚吡咯/泡沫鎳復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)生物傳感性能評價(jià)162
6.5全釩氧化還原液流電池基本性能的測定166

第7章結(jié)構(gòu)化學(xué)實(shí)驗(yàn)170
7.1物質(zhì)摩爾折射率的測定170
7.2古埃法測定物質(zhì)的摩爾磁化率172
7.3紅外吸收光譜法分析物質(zhì)的結(jié)構(gòu)177
7.4X射線粉末衍射法測定晶胞參數(shù)179

第8章實(shí)驗(yàn)儀器及使用方法185
8.1中和熱（焓）測定裝置185
8.2量熱計(jì)多功能控制箱185
8.3飽和蒸氣壓實(shí)驗(yàn)裝置186
8.4精密數(shù)字氣壓計(jì)186
8.5真空泵187
8.6自冷式凝固點(diǎn)測定儀187
8.7控溫儀188
8.8綜合熱分析儀及差熱分析儀192
8.9金屬相圖測量裝置196
8.10阿貝折射儀197
8.11超級恒溫水浴199
8.12雙液系沸點(diǎn)測定儀200
8.13恒溫加熱磁力攪拌器201
8.14電導(dǎo)率儀202
8.15酸度計(jì)202
8.16數(shù)字電位差綜合測試儀205
8.17甘汞電極206
8.18電化學(xué)工作站207
8.19紫外-可見分光光度計(jì)208
8.20高速離心機(jī)209
8.21自動(dòng)指示旋光儀211
8.22測量顯微鏡214
8.23古埃磁天平的構(gòu)造及原理216
8.24四探針電導(dǎo)率測試儀217
8.25萬用表221

第9章部分物理化學(xué)常用數(shù)據(jù)表223
表9.1法定計(jì)量單位223
表9.2水的飽和蒸氣壓224
表9.3物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓(25℃)224
表9.4熱電偶分度表225
表9.5KCl標(biāo)準(zhǔn)水溶液的電導(dǎo)率228
表9.6鄰苯二甲酸氫鉀緩沖溶液的配制228
表9.725℃時(shí)水溶液中一些電極的標(biāo)準(zhǔn)(還原)電極電勢228
表9.8不同溫度下水-空氣的界面張力230
表9.9不同溫度下水的黏度230
表9.10不同溫度下水的密度230

參考文獻(xiàn)231