環(huán)境工程物理化學(xué)實(shí)驗

《物理化學(xué)實(shí)驗》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱(中文)物理化學(xué)實(shí)驗(英文)ExperimentofPhysicalChemistry課程代碼1100180課程性質(zhì)必修授課學(xué)期第三學(xué)期學(xué)分/學(xué)時2學(xué)分/16學(xué)時課內(nèi)學(xué)時16理論學(xué)時0實(shí)驗學(xué)時16實(shí)訓(xùn)（含上機(jī)）0實(shí)習(xí)0其他適用專業(yè)環(huán)境工程專業(yè)2021級211104授課語言中文對先修的要求先修《無機(jī)與分析化學(xué)》、《無機(jī)與分析化學(xué)實(shí)驗》、《有機(jī)化學(xué)》和《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗》。對有機(jī)、無機(jī)化學(xué)物質(zhì)的性能有基本的認(rèn)知，對化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)、化學(xué)平衡、化學(xué)反應(yīng)速率與活化能等理論有基本的認(rèn)知，并具備基本的化學(xué)實(shí)驗操作技能。對后續(xù)的支撐對《化工原理》、《化工原理實(shí)驗》等后續(xù)課程提供通過研究系統(tǒng)的物理性能研究其化學(xué)反應(yīng)規(guī)律的思想方法，以及提供基本的物理化學(xué)實(shí)驗方法和技能，及處理實(shí)驗數(shù)據(jù)的方法和技能。課程思政設(shè)計《物理化學(xué)實(shí)驗》課程在教學(xué)過程中貫徹“立德樹人”的宗旨，有機(jī)融入“工匠精神”、“愛國主義”、“務(wù)實(shí)創(chuàng)新，增強(qiáng)民族自信”等的教育。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育設(shè)計“工匠精神”等的宣傳，在實(shí)驗課的課程中培養(yǎng)同學(xué)們嚴(yán)謹(jǐn)、踏實(shí)的作風(fēng)，一絲不茍的工作態(tài)度等等課程簡介本課程是環(huán)境工程本科學(xué)生的必修專業(yè)基礎(chǔ)課程，是獨(dú)立設(shè)課，并與物理化學(xué)理論課程相配套的實(shí)驗課程。本課程通過實(shí)驗手段研究物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)及其與化學(xué)反應(yīng)規(guī)律之間的關(guān)系，主要實(shí)驗內(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，界面與膠體性質(zhì)的測定，化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)性質(zhì)的測定等。通過本實(shí)驗課程可以使學(xué)生加深對物理化學(xué)基本理論和概念的理解，掌握物理化學(xué)實(shí)驗的基本方法和技能，鍛煉學(xué)生觀察現(xiàn)象、正確記錄數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)、分析實(shí)驗結(jié)果的能力，以及解決實(shí)際問題的能力。本課程以學(xué)生獲得知識能力為目標(biāo)，主要采用實(shí)驗的方式進(jìn)行教學(xué)，并結(jié)合一定的課堂研討。二、課程目標(biāo)及對畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐序號課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求1目標(biāo)1：能夠操作物理化學(xué)基本儀器，運(yùn)用物理化學(xué)實(shí)驗的基本方法和技能，研究物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)及其與化學(xué)反應(yīng)規(guī)律之間的關(guān)系。4.2能選用或搭建實(shí)驗裝置，采用科學(xué)的實(shí)驗方法合成、分析和鑒定化學(xué)品并安全地開展實(shí)驗。4能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對化工過程中的復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究，包括設(shè)計實(shí)驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。2目標(biāo)2：能正確記錄物理化學(xué)實(shí)驗的實(shí)驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，會用計算機(jī)軟件處理實(shí)驗數(shù)據(jù)，并結(jié)合物理化學(xué)基本原理，對實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行關(guān)聯(lián)、建模、分析和解釋，獲取合理有效的結(jié)論。4.3能正確采集、整理實(shí)驗數(shù)據(jù)，對實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行關(guān)聯(lián)、建模、分析和解釋，獲取合理有效的結(jié)論。三、教學(xué)內(nèi)容及進(jìn)度安排序號教學(xué)內(nèi)容學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式支撐課程目標(biāo)1乙醇飽和蒸氣壓的測定液體飽和蒸氣壓的定義和氣液兩相平衡的概念；測定不同溫度下乙醇的飽和蒸氣壓；初步掌握真空實(shí)驗技術(shù)。課后自學(xué)：Origin軟件作曲線圖以及對數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合的方法（1）認(rèn)知了解純液體飽和蒸氣壓和溫度的關(guān)系。（2）會使用用精密數(shù)字壓力計測定測定飽和蒸氣壓。（3）初步掌握真空實(shí)驗技術(shù)。（4）應(yīng)用Origin軟件作曲線圖，以及對數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合。（5）通過數(shù)據(jù)分析，求被測液體在實(shí)驗溫度范圍內(nèi)的平均摩爾蒸發(fā)焓與正常沸點(diǎn)。4實(shí)驗（具體的實(shí)驗教學(xué)方式與上述“液體粘度的測定”實(shí)驗相同。）目標(biāo)1，目標(biāo)22電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)（對應(yīng)理論課程《物理化學(xué)》“第七章電化學(xué)”的內(nèi)容）電導(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率的概念；電導(dǎo)率儀的使用方法；測定一系列不同濃度的氯化鉀和醋酸溶液的電導(dǎo)；研究強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的摩爾電導(dǎo)率和其濃度的關(guān)系。思政內(nèi)容導(dǎo)入：實(shí)驗使用的電導(dǎo)率儀，品牌是“雷磁”，其廠家“上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司”，是我國第一家分析儀器廠商，介紹企業(yè)的成長歷程和取得的成就，目前其電化學(xué)分析儀器的水平可以和進(jìn)口高端產(chǎn)品媲美，學(xué)習(xí)其“務(wù)實(shí)創(chuàng)新”的精神，增強(qiáng)“民族自信”。（1）認(rèn)知電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率的概念。（2）認(rèn)知電導(dǎo)測定的原理。（3）能夠熟練使用電導(dǎo)率儀。（4）認(rèn)知強(qiáng)電解質(zhì)、弱電解質(zhì)的摩爾電導(dǎo)率和其濃度的關(guān)系的規(guī)律性。（5）應(yīng)用Origin軟件對實(shí)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合。3實(shí)驗（具體的實(shí)驗教學(xué)方式與上述“液體粘度的測定”實(shí)驗相同。）目標(biāo)1，目標(biāo)23表面張力的測定（對應(yīng)理論課程《物理化學(xué)》“第十章界面現(xiàn)象”的內(nèi)容）表面張力的性質(zhì)，表面能的意義以及表面張力和吸附的關(guān)系；最大氣泡法測定表面張力的的原理和技術(shù)；測定不同濃度正丁醇水溶液的表面張力，計算其飽和表面吸附量及正丁醇分子的橫截面積。思政內(nèi)容導(dǎo)入：介紹國際著名“物理化學(xué)家”傅鷹的事跡，傅鷹放棄留美歸國，對表面化學(xué)基礎(chǔ)理論做出重大貢獻(xiàn)，同時對我國化學(xué)教育、我國化學(xué)基礎(chǔ)工業(yè)均做出重大貢獻(xiàn)，學(xué)習(xí)他的高尚品德、求實(shí)作風(fēng)和愛國精神。課后自學(xué)：Origin軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性擬合的方法（1）認(rèn)知液體表面張力、表面吸附量、飽和吸附量的基本概念。（2）理解最大氣泡法測定液體表面張力的原理。（3）能夠用最大氣泡法測定液體表面張力。（4）能夠通過測定某物質(zhì)不同濃度的水溶液的表面張力，根據(jù)Gibbs吸附等溫式計算其表面吸附量、飽和吸附量及由此計算該物質(zhì)的分子橫截面積。（5）應(yīng)用Origin軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性擬合。4實(shí)驗（具體的實(shí)驗教學(xué)方式與上述“液體粘度的測定”實(shí)驗相同。）目標(biāo)1，目標(biāo)24乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測定（考試實(shí)驗）（對應(yīng)理論課程《物理化學(xué)》“第十一章化學(xué)動力學(xué)”的內(nèi)容）用電導(dǎo)法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)。（1）綜合前面所學(xué)習(xí)的物理化學(xué)實(shí)驗的基本知識和技術(shù)，設(shè)計實(shí)驗方案，通過測定反應(yīng)體系的電導(dǎo)率，測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)。（2）熟練應(yīng)用Origin軟件對實(shí)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行非線線擬合。（3）熟練應(yīng)用Guggenheim法處理數(shù)據(jù)。3實(shí)驗考試（1）教師只講考試要求，不對實(shí)驗原理和方法進(jìn)行講解。（2）學(xué)生獨(dú)立開展實(shí)驗；教師觀察和評價學(xué)生的實(shí)驗方法及實(shí)驗操作。（3）學(xué)生在完成實(shí)驗操作的兩天內(nèi)提交考試實(shí)驗的實(shí)驗報告。目標(biāo)1，目標(biāo)2，課程考核序號課程目標(biāo)（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)）考核內(nèi)容評價依據(jù)及成績比例(%)成績比例(%)平時表現(xiàn)實(shí)驗報告考試1目標(biāo)1：能夠操作物理化學(xué)基本儀器，運(yùn)用物理化學(xué)實(shí)驗的基本方法和技能，研究物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)及其與化學(xué)反應(yīng)規(guī)律之間的關(guān)系。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.2）能夠理解物理化學(xué)實(shí)驗的目的和原理，運(yùn)用物理化學(xué)實(shí)驗方法的能力；能夠使用物理化學(xué)實(shí)驗基本儀器的能力；能夠進(jìn)行規(guī)范的化學(xué)實(shí)驗基本操作的能力。201315482目標(biāo)2：能正確記錄物理化學(xué)實(shí)驗的實(shí)驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，會用計算機(jī)軟件處理實(shí)驗數(shù)據(jù)，并結(jié)合物理化學(xué)基本原理，對實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行關(guān)聯(lián)、建模、分析和解釋，獲取合理有效的結(jié)論。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.3）能夠正確記錄實(shí)驗數(shù)據(jù)和實(shí)驗現(xiàn)象的能力。能夠根據(jù)實(shí)驗要求，并運(yùn)用計算機(jī)軟件處理數(shù)據(jù)的能力。能夠根據(jù)物理化學(xué)基本原理，分析實(shí)驗結(jié)果，獲取有效結(jié)論的能力。10271552合計304030100五、教材及參考資料1.教材《物理化學(xué)實(shí)驗》，羅澄源、向明禮，北京:高等教育出版社，2004，第四版，978-7-04-015583-9。2.主要參考書[1]《大學(xué)通用化學(xué)實(shí)驗技術(shù)》（上冊），宋光泉，北京:高等教育出版社，2009，978-7-04-028072-2；[2]《大學(xué)通用化學(xué)實(shí)驗技術(shù)》（下冊），宋光泉，北京:高等教育出版社，2010，978-7-04-028804-9。六、教學(xué)條件在現(xiàn)有實(shí)驗室條件和實(shí)驗儀器的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充阿貝折射儀，恒流源、旋光儀、電位差計和乙醇蒸汽壓實(shí)驗儀這些儀器的數(shù)量，達(dá)到每2位同學(xué)使用一套儀器的標(biāo)準(zhǔn)。

附錄：各類考核評分標(biāo)準(zhǔn)表平時表現(xiàn)評分標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)要求評分標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重（%）90-10080-8960-790-59目標(biāo)1：能夠操作物理化學(xué)基本儀器，運(yùn)用物理化學(xué)實(shí)驗的基本方法和技能，研究物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)及其與化學(xué)反應(yīng)規(guī)律之間的關(guān)系。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.2）出勤率100%；實(shí)驗態(tài)度認(rèn)真；對實(shí)驗內(nèi)容及其相關(guān)的物理化學(xué)知識掌握正確無誤；正確使用儀器；正確搭建實(shí)驗裝置；實(shí)驗步驟正確；實(shí)驗操作規(guī)范。出勤率100%；實(shí)驗態(tài)度認(rèn)真；對實(shí)驗內(nèi)容及其相關(guān)的物理化學(xué)知識掌握基本正確。正確使用儀器；正確搭建實(shí)驗裝置；實(shí)驗步驟正確；實(shí)驗操作基本規(guī)范，但有少許錯誤。出勤率100%；實(shí)驗態(tài)度較認(rèn)真；對實(shí)驗內(nèi)容及其相關(guān)的物理化學(xué)知識的掌握有少量錯誤。關(guān)于儀器的使用，實(shí)驗裝置的搭建，以及實(shí)驗步驟基本正確，但有少量明顯的錯誤。出勤率不足100%；實(shí)驗態(tài)度散漫；對實(shí)驗內(nèi)容及其相關(guān)的物理化學(xué)知識基本不了解。不會開展實(shí)驗，或關(guān)于儀器的使用、實(shí)驗裝置的搭建、以及實(shí)驗步驟有很多錯誤。20目標(biāo)2：能正確記錄物理化學(xué)實(shí)驗的實(shí)驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，會用計算機(jī)軟件處理實(shí)驗數(shù)據(jù)，并結(jié)合物理化學(xué)基本原理，對實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行關(guān)聯(lián)、建模、分析和解釋，獲取合理有效的結(jié)論。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.3）實(shí)驗數(shù)據(jù)測量準(zhǔn)確；記錄格式規(guī)范。實(shí)驗數(shù)據(jù)測量較準(zhǔn)；記錄格式有少許不規(guī)范的地方。實(shí)驗數(shù)據(jù)測量基本準(zhǔn)確，但有一些明顯錯誤的地方，錯誤的數(shù)據(jù)補(bǔ)測后基本準(zhǔn)確；記錄格式有少許不規(guī)范的地方。實(shí)驗數(shù)據(jù)有較多錯誤，重新測量后仍然有誤；數(shù)據(jù)記錄格式不規(guī)范。10

實(shí)驗報告評分標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)要求評分標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重（%）90-10080-8960-790-59目標(biāo)1：能夠操作物理化學(xué)基本儀器，運(yùn)用物理化學(xué)實(shí)驗的基本方法和技能，研究物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)及其與化學(xué)反應(yīng)規(guī)律之間的關(guān)系。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.2）按時提交實(shí)驗報告；能夠很好的運(yùn)用物理化學(xué)的理論知識表述實(shí)驗原理、實(shí)驗步驟和實(shí)驗分析、實(shí)驗結(jié)論；報告的語言科學(xué)、簡潔和流暢。按時提交實(shí)驗報告；能夠較好的運(yùn)用物理化學(xué)的理論知識表述實(shí)驗原理、實(shí)驗步驟和實(shí)驗分析、實(shí)驗結(jié)論；報告的語言基本規(guī)范；但有少許錯誤。按時提交實(shí)驗報告；能基本正確的運(yùn)用物理化學(xué)的理論知識表述實(shí)驗原理、實(shí)驗步驟和實(shí)驗分析、實(shí)驗結(jié)論，但有少量錯誤；報告的語言基本規(guī)范，但有少量錯誤。不按時提交實(shí)驗報告；對實(shí)驗原理、實(shí)驗步驟和實(shí)驗分析、實(shí)驗結(jié)論的表述有較多的錯誤。13目標(biāo)2：能正確記錄物理化學(xué)實(shí)驗的實(shí)驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，會用計算機(jī)軟件處理實(shí)驗數(shù)據(jù)，并結(jié)合物理化學(xué)基本原理，對實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行關(guān)聯(lián)、建模、分析和解釋，獲取合理有效的結(jié)論。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.3）按時提交實(shí)驗報告；按實(shí)驗要求正確的處理實(shí)驗數(shù)據(jù)；正確的使用相關(guān)計算機(jī)軟件處理數(shù)據(jù)；能夠很好的結(jié)合物理化學(xué)的理論知識得出正確的實(shí)驗結(jié)論；列表、作圖規(guī)范、美觀。按時提交實(shí)驗報告；按實(shí)驗要求較正確的處理實(shí)驗數(shù)據(jù)；正確的使用相關(guān)計算機(jī)軟件處理數(shù)據(jù)；能夠較好的結(jié)合物理化學(xué)的理論知識得出正確的實(shí)驗結(jié)論；列表、作圖基本規(guī)范；但有少許錯誤。按時提交實(shí)驗報告；處理實(shí)驗數(shù)據(jù)基本正確，但有少量錯誤；能基本正確的使用相關(guān)計算機(jī)軟件處理數(shù)據(jù)；得出的實(shí)驗結(jié)論基本正確；列表、作圖基本規(guī)范，但有少量錯誤。不按時提交實(shí)驗報告；處理實(shí)驗數(shù)據(jù)錯誤較多；不會使用相關(guān)計算機(jī)軟件處理實(shí)驗數(shù)據(jù)；得出的實(shí)驗結(jié)論偏差較大；列表、作圖不規(guī)范。27

課程考試評分標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)要求評分標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重（%）90-10080-8960-790-59目標(biāo)1：能夠操作物理化學(xué)基本儀器，運(yùn)用物理化學(xué)實(shí)驗的基本方法和技能，研究物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)及其與化學(xué)反應(yīng)規(guī)律之間的關(guān)系。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.2）實(shí)驗過程中，關(guān)于儀器設(shè)備的使用、實(shí)驗裝置的搭建、物理化學(xué)實(shí)驗方法和技能的運(yùn)用、以及實(shí)驗操作準(zhǔn)確無誤，熟練。實(shí)驗過程中，關(guān)于儀器設(shè)備的使用、實(shí)驗裝置的搭建、物理化學(xué)實(shí)驗方法和技能的運(yùn)用、以及實(shí)驗操作基本正確，基本規(guī)范，但有少許錯誤。實(shí)驗過程中，關(guān)于儀器設(shè)備的使用、實(shí)驗裝置的搭建、物理化學(xué)實(shí)驗方法和技能的運(yùn)用、以及實(shí)驗操作，能建立或運(yùn)用起來，但有不少錯誤。實(shí)驗過程中，關(guān)于儀器設(shè)備的使用、實(shí)驗裝置的搭建、物理化學(xué)實(shí)驗方法和技能的運(yùn)用、以及實(shí)驗操作，錯誤嚴(yán)重。15目標(biāo)2：能正確記錄物理化學(xué)實(shí)驗