物理化學實驗講座1

1、玉溪師范學院玉溪師范學院物理化學實驗Experiment Of Physical Chemistry主講 艾華林物理化學實驗教學安排周次周次 教學內(nèi)容教學內(nèi)容1 1 緒論緒論 實驗目的與要求實驗目的與要求 實驗室規(guī)則實驗室規(guī)則 數(shù)據(jù)處理與誤差分析數(shù)據(jù)處理與誤差分析2 -3 2 -3 實驗一實驗一 壓強計與壓強的測量壓強計與壓強的測量4 45 5 實驗二實驗二 液體飽和蒸氣壓的測定液體飽和蒸氣壓的測定6-76-7實驗三溫度的測量實驗三溫度的測量8-9 8-9 實驗四溫度的控制與超級恒實驗四溫度的控制與超級恒 溫器的使用溫器的使用1112 實驗五旋光率的測量與旋光實驗五旋光率的測量與旋光儀儀周次周

2、次 教學內(nèi)容教學內(nèi)容1314 實驗六雙液系氣液平衡相圖實驗六雙液系氣液平衡相圖的的繪制繪制15151616實驗七實驗七 物質(zhì)燃燒熱的測定射物質(zhì)燃燒熱的測定射儀儀1718 實驗九實驗九 化學反應速度（蔗糖化學反應速度（蔗糖的水解）的測定的水解）的測定（實驗考試）（實驗考試） 20 20 實驗成績評定實驗成績評定教學進度安排表教學進度安排表主要教學參考書主要教學參考書北京大學化學學院物理化學實驗教學組北京大學化學學院物理化學實驗教學組. .物理化學實驗物理化學實驗( (第四版第四版).).北大出版社，北大出版社，20022002復旦大學等復旦大學等. .蔡顯鄂，項一非，劉衍光修訂蔡顯鄂，項一非，劉

3、衍光修訂. .物理化學實驗物理化學實驗( (第二版第二版).).高等教育出版高等教育出版社，社，19931993孫爾康，徐維清，丘金恒孫爾康，徐維清，丘金恒. .物理化學實驗物理化學實驗. .南京大學出版社，南京大學出版社，199719971102 1102 型氣相色譜儀型氣相色譜儀物理化學實驗是繼無機化學實驗、有機化學實驗和分析化學物理化學實驗是繼無機化學實驗、有機化學實驗和分析化學實驗之后的一門基礎實驗課。它是通過綜合化學實驗領域中各實驗之后的一門基礎實驗課。它是通過綜合化學實驗領域中各種分析方法和實驗手段，研究物質(zhì)的物理化學性質(zhì)及其與化學種分析方法和實驗手段，研究物質(zhì)的物理化學性質(zhì)及其與

4、化學反應之間的關系的一門實驗技術科學。反應之間的關系的一門實驗技術科學。 緒 論Introduction一、實驗目的與要求一、實驗目的與要求實驗實驗目的目的學習和掌握物理化學實驗的基本方法和技能。學習和掌握物理化學實驗的基本方法和技能。學習和了解物理化學實驗技術及近代分析儀器在物學習和了解物理化學實驗技術及近代分析儀器在物理化學實驗中的應用。理化學實驗中的應用。學習和掌握有關物理化學的原理，培養(yǎng)獨立從事科學研究工作學習和掌握有關物理化學的原理，培養(yǎng)獨立從事科學研究工作的基本能力。的基本能力。實驗室實驗室實驗實驗要求要求實驗預習實驗預習填寫預習報告填寫預習報告實驗目的實驗目的實驗原理實驗原理實驗

5、步驟實驗步驟實驗數(shù)據(jù)（原始數(shù)據(jù)）記錄表實驗數(shù)據(jù)（原始數(shù)據(jù)）記錄表實驗記錄實驗記錄實驗數(shù)據(jù)、現(xiàn)象的記錄必須如實、準確實驗數(shù)據(jù)、現(xiàn)象的記錄必須如實、準確實驗數(shù)據(jù)不準用鉛筆記錄、不得隨意涂改實驗數(shù)據(jù)不準用鉛筆記錄、不得隨意涂改實驗條件（環(huán)境條件、儀器試劑條件）必須記錄實驗條件（環(huán)境條件、儀器試劑條件）必須記錄數(shù)據(jù)記錄最好表格化數(shù)據(jù)記錄最好表格化SCSC1515數(shù)控超級恒溫水浴數(shù)控超級恒溫水浴601601超級恒溫水浴超級恒溫水浴實驗實驗報告報告實驗報告是本課程的基本訓練內(nèi)容之一。要求實驗報告是本課程的基本訓練內(nèi)容之一。要求每做完一個實驗必須提交一份實驗報告。每做完一個實驗必須提交一份實驗報告。實驗報告

6、的基本內(nèi)容實驗報告的基本內(nèi)容實驗目的實驗目的實驗原理實驗原理實驗條件實驗條件原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)實驗步驟實驗步驟數(shù)據(jù)處理與作圖數(shù)據(jù)處理與作圖實驗結(jié)果與討論實驗結(jié)果與討論119119120120二、物理化學實驗室規(guī)則二、物理化學實驗室規(guī)則實驗前應先制定實驗方案，經(jīng)實驗室管理人員同意實驗前應先制定實驗方案，經(jīng)實驗室管理人員同意后方可進行實驗。后方可進行實驗。實驗時應先注意熟悉、檢查實驗儀器，發(fā)現(xiàn)問題及時實驗時應先注意熟悉、檢查實驗儀器，發(fā)現(xiàn)問題及時報告，并追查原因。報告，并追查原因。實驗時必須遵守操作規(guī)程，服從教師的指導，遵守實實驗時必須遵守操作規(guī)程，服從教師的指導，遵守實驗室安全規(guī)則及有關措施，保持

7、室內(nèi)衛(wèi)生。驗室安全規(guī)則及有關措施，保持室內(nèi)衛(wèi)生。實驗結(jié)束時，應按要求收整好實驗儀器、試劑，如實實驗結(jié)束時，應按要求收整好實驗儀器、試劑，如實填寫儀器使用記錄，認真打掃實驗室衛(wèi)生。填寫儀器使用記錄，認真打掃實驗室衛(wèi)生。實驗結(jié)束離開實驗室前，須經(jīng)實驗室管理人員檢查并實驗結(jié)束離開實驗室前，須經(jīng)實驗室管理人員檢查并同意后方可離開實驗室。同意后方可離開實驗室。化學與環(huán)境科學系實驗室化學與環(huán)境科學系實驗室20032003年年6 6月月實驗報告示例恒溫槽靈敏度的測定實驗報告恒溫槽靈敏度的測定實驗報告LBLB801801型超級恒溫槽，貝克曼溫度計，秒型超級恒溫槽，貝克曼溫度計，秒表，放大鏡。表，放大鏡。實驗目

8、的實驗目的測定測定LBLB801801型超級恒溫槽在型超級恒溫槽在6060時時的靈的靈敏度，繪制靈敏度曲線。敏度，繪制靈敏度曲線。實驗原理實驗原理用貝克曼溫度計，直接測量用貝克曼溫度計，直接測量LBLB801801型超型超級恒溫槽的溫度級恒溫槽的溫度時間關系。時間關系。主要儀器主要儀器實驗步驟實驗步驟檢查、安裝實驗儀器；向恒溫槽內(nèi)加入軟檢查、安裝實驗儀器；向恒溫槽內(nèi)加入軟水，做好測量準備。水，做好測量準備。啟動超級恒溫槽，使其恒溫控制在啟動超級恒溫槽，使其恒溫控制在6060。測量超級恒溫槽的靈敏度。測量超級恒溫槽的靈敏度。數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)記錄實驗日期：實驗日期： 實驗者：實驗者：室室 溫：溫： 氣

9、氣 壓：壓： 時間時間 貝克曼溫貝克曼溫 最高溫度最高溫度 最低溫度最低溫度(t)/min (t)/min 度計讀數(shù)度計讀數(shù) t tH H/ /度度 t tL L/ /度度0.00.00.50.51.01.0靈敏度曲線靈敏度曲線讀數(shù)讀數(shù)時間時間(t)(t)t tH Ht tL L實驗結(jié)果實驗結(jié)果靈敏度靈敏度t tE E = = t t1 1-t-t2 22 2問題討論問題討論（略）（略）玉溪師范學院玉溪師范學院三、實驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析三、實驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析測量與測量與 誤差誤差所謂測量是指人們對客觀事物進行某種數(shù)量化的所謂測量是指人們對客觀事物進行某種數(shù)量化的確定。確定。測量（測量（Me

10、asurementMeasurement）誤差（誤差（ErrorError）所謂誤差是用來反映測量值與所謂誤差是用來反映測量值與“真實值真實值”相差的相差的程度的量。程度的量。誤差的誤差的分類分類由有關測量方法中某些經(jīng)常性的原因所致。由有關測量方法中某些經(jīng)常性的原因所致。由測量中許多不可預料的偶然因素造成的。由測量中許多不可預料的偶然因素造成的。系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差偶然誤差偶然誤差過失誤差過失誤差可以消除可以消除可通過概率統(tǒng)計可通過概率統(tǒng)計可以避免可以避免玉溪師范學院教學樓玉溪師范學院教學樓x = i = 1，2，3，n xin誤差的誤差的表示法表示法算術平均偏差算術平均偏差標準（均方根）偏差標準

11、（均方根）偏差 = i = 1，2，3，n| di |ndi = xi - - x 偏差偏差測量的算術平均值測量的算術平均值 di2n - -1 =標準（均方根）偏差對一組測量數(shù)據(jù)的較大誤差或較小誤標準（均方根）偏差對一組測量數(shù)據(jù)的較大誤差或較小誤差感覺比較靈敏，是近代科學中常用的誤差表示方法。差感覺比較靈敏，是近代科學中常用的誤差表示方法。或然誤差（或然誤差（p）或然誤差是指：在一組測量數(shù)據(jù)中，若不計正負號，誤或然誤差是指：在一組測量數(shù)據(jù)中，若不計正負號，誤差大于差大于p 的測量值與誤差小于的測量值與誤差小于p 的測量值，將各占測量次的測量值，將各占測量次數(shù)的數(shù)的50%。即，誤差落在。即，誤

12、差落在+ p 與與 - - p 間的測量次數(shù)，占總間的測量次數(shù)，占總測量數(shù)的一半。測量數(shù)的一半。p-p+pN （p）與（）與（）、（）、（）的關系）的關系p = 0.675 0.799 1.00P = 0.675 di2n - -1或然誤差常用于可疑數(shù)據(jù)的取舍或然誤差常用于可疑數(shù)據(jù)的取舍喬文涅喬文涅(Chauvenet)原理。原理。有效數(shù)字有效數(shù)字與運算與運算在實驗中，對物理量的測量其準確程度都是有限在實驗中，對物理量的測量其準確程度都是有限的，我們只能用某一近似值表示。的，我們只能用某一近似值表示。有效數(shù)字有效數(shù)字26.526.520203030最小分度值最小分度值0.50.5確定值確定值可

13、疑值可疑值有效數(shù)有效數(shù)有效數(shù)包含了所有確定值和最大一位可疑有效數(shù)包含了所有確定值和最大一位可疑值。值。有效數(shù)字的運算法則有效數(shù)字的運算法則加減運算加減運算乘除運算乘除運算對數(shù)運算對數(shù)運算算術平均值運算算術平均值運算運算結(jié)果有效數(shù)字的末位的位置與參加運算各項中可疑運算結(jié)果有效數(shù)字的末位的位置與參加運算各項中可疑值最大的那項相同。值最大的那項相同。運算結(jié)果有效數(shù)字的位數(shù)與參加運算各項中有效數(shù)字位運算結(jié)果有效數(shù)字的位數(shù)與參加運算各項中有效數(shù)字位數(shù)最少的那項相同。數(shù)最少的那項相同。2.2.1 1+0.39+0.394 4+1.01+1.012 2=3.=3.5 52.2.1 10.390.394 4+

14、 +）1.011.012 23.3.5065062.2.1 10.3940.3944 4=0.8=0.83 3 =8.3=8.31010-1-1lg317.2=2.5013lg317.2=2.5013lg7.1lg7.110102828=28.85=28.854 4個有效數(shù)字求平均，其平均值的有效數(shù)字位數(shù)可個有效數(shù)字求平均，其平均值的有效數(shù)字位數(shù)可增加增加1 1位。位?？梢蓴?shù)據(jù)可疑數(shù)據(jù)的取舍的取舍偶然誤差的正態(tài)分布偶然誤差的正態(tài)分布0-+N偶然誤差出偶然誤差出現(xiàn)的次數(shù)現(xiàn)的次數(shù)偶然誤差出偶然誤差出現(xiàn)的次數(shù)現(xiàn)的次數(shù)正態(tài)分布正態(tài)分布精確度較高精確度較高正態(tài)分布正態(tài)分布精確度較低精確度較低N = ex

15、pN = exp221-d222測量值與平測量值與平均值的偏差均值的偏差誤差小的數(shù)據(jù)出現(xiàn)的幾率大；反之亦然。誤差小的數(shù)據(jù)出現(xiàn)的幾率大；反之亦然。大小相等、符號相反的誤差出現(xiàn)的幾大小相等、符號相反的誤差出現(xiàn)的幾率近似相等。率近似相等。極大正、負誤差出現(xiàn)的幾率很小。極大正、負誤差出現(xiàn)的幾率很小?？梢蓴?shù)據(jù)的取舍可疑數(shù)據(jù)的取舍由正態(tài)分布曲線的計算可知：一組數(shù)據(jù)中，偏差由正態(tài)分布曲線的計算可知：一組數(shù)據(jù)中，偏差3的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)的幾率出現(xiàn)的幾率1%。即：。即：偏差偏差3的數(shù)據(jù)應舍棄的數(shù)據(jù)應舍棄該數(shù)據(jù)可能是過失造成的，至少有該數(shù)據(jù)可能是過失造成的，至少有99%99%以以上的把握認為是不合理的上的把握認為是

16、不合理的喬文涅喬文涅(Chauvenet)原理原理某數(shù)據(jù)與包括這個數(shù)據(jù)在內(nèi)的平均值的偏差，大于這組數(shù)據(jù)某數(shù)據(jù)與包括這個數(shù)據(jù)在內(nèi)的平均值的偏差，大于這組數(shù)據(jù)或然誤差（或然誤差（P P）的）的K K倍時，該數(shù)據(jù)應舍棄。倍時，該數(shù)據(jù)應舍棄。在運用喬文涅在運用喬文涅(Chauvenet)原理取舍可疑數(shù)據(jù)時，至少要有原理取舍可疑數(shù)據(jù)時，至少要有4個以上的數(shù)據(jù)才行。個以上的數(shù)據(jù)才行。例例1測量某赤鐵礦樣品中測量某赤鐵礦樣品中Fe2O3的含量，其質(zhì)量分數(shù)測量結(jié)果的含量，其質(zhì)量分數(shù)測量結(jié)果列于下表，問最后一個數(shù)據(jù)列于下表，問最后一個數(shù)據(jù)（50.55%）能否舍去？能否舍去？樣品號樣品號 Fe2O3質(zhì)量分數(shù)質(zhì)量分

17、數(shù)/(%) 偏差（偏差（di） 平均值平均值( x ) 1 50.30 - -0.04 2 50.25 - -0.09 3 50.27 - -0.07 4 50.34 - -0.00 5 50.33 - -0.01 6 50.55 + +0.2150.34求或然誤差求或然誤差P = 0.675 di2n - -1P = 0.6750.042+0.092+0.072+0.012+0.2125= 0.073（50.55%）查查K值表值表表表1 不同測量次數(shù)的不同測量次數(shù)的K值值測量次數(shù)測量次數(shù) K值值 測量次數(shù)測量次數(shù) K值值 5 2.44 12 3.02 6 2.57 14 3.12 7 2.68 16 3.20 8 2.76 18 3.26 9 2.84 20 3.32 10 2.91 22 3.386 2.57取舍判斷取舍判斷PK = 0.0732.57 = 0.19 0.21 0.21 0.190.1955.5555.55%這個數(shù)據(jù)