前言
化學(xué)實(shí)驗課程是人才培養的重要實(shí)踐環(huán)節，具有理論教學(xué)不可替代的作用。物理化學(xué)實(shí)驗課程蘊含著(zhù)豐富的思政元素，是發(fā)揮育人功能的優(yōu)秀載體。物理化學(xué)實(shí)驗教材的內容和形式?jīng)Q定了人才培養的效果。本書(shū)第一版教材專(zhuān)業(yè)內容豐富而嚴謹，出版后很受廣大師生的歡迎，但在充分發(fā)揮課程思政的育人功能上不能滿(mǎn)足新時(shí)代對人才培養的需求，為了解決這一問(wèn)題，編者在第一版的基礎上啟動(dòng)修訂第二版教材。
結合新時(shí)代對人才培養的需求，第二版教材的修訂以綠色、低碳、環(huán)保、創(chuàng  )新為指導思想，通過(guò)對部分經(jīng)典實(shí)驗內容進(jìn)行重塑、新增實(shí)驗項目，并有機融入思政元素，以豐富教材內容、充分發(fā)揮教材的全面育人功能，同時(shí)強化了石油院?！笆褪钡奶厣?。另外，增加了電子教材的內容，提供了配套的視頻資源，體現新時(shí)代教材“與時(shí)俱進(jìn)”的特點(diǎn)。希望本教材能發(fā)揮“培根鑄魂，啟智增慧”的作用。
具體修改內容如下：
1.新增8個(gè)實(shí)驗項目。動(dòng)力學(xué)部分增加了“納米TiO2光催化降解染料廢水”的實(shí)驗;電化學(xué)部分增加了“電解質(zhì)水溶液導電性質(zhì)分析”“鐵氰化鉀和亞鐵氰化鉀的循環(huán)伏安行為”2個(gè)實(shí)驗;表面化學(xué)部分增加了“表面活性劑蠕蟲(chóng)狀膠束的制備”“接觸角的測定”“旋滴法測定油表面活性劑水溶液的界面張力”3個(gè)實(shí)驗;膠體化學(xué)部分增加了“ 膠體粒子Zeta電位的測定”“ 微乳液的制備及性質(zhì)”2個(gè)實(shí)驗。新增實(shí)驗項目豐富了教材內容及教學(xué)體系，體現了實(shí)驗內容的應用性、研究性和創(chuàng  )新性，強化石油院?！笆褪钡奶厣?。
2.融入了綠色、低碳、環(huán)保的育人理念。一方面將實(shí)驗內容中的有毒藥品替換為綠色無(wú)毒或微毒的藥品，例如“純液體飽和蒸氣壓的測定——靜態(tài)法”實(shí)驗藥品由原來(lái)的“異丙醇”換為“水”或“無(wú)水乙醇”，“揮發(fā)性雙液系Tx相圖的繪制”實(shí)驗體系由原來(lái)的“環(huán)己烷異丙醇”換為“環(huán)己烷乙醇”，“凝固點(diǎn)降低法測定摩爾質(zhì)量”實(shí)驗的藥品由“環(huán)己烷和萘”換為“水和尿素”，“最大氣泡法測定溶液的表面張力”實(shí)驗的藥品由原來(lái)的“正丁醇”換為“乙醇”或“正丙醇”；另一方面對部分實(shí)驗藥品通過(guò)降低濃度和減少用量達到降碳環(huán)保的目的，如“乙酸乙酯皂化反應速率常數的測定”實(shí)驗中，溶液濃度由“0.1mol/L”改為“0.02mol/L”，“BZ振蕩反應”中反應物的用量由15mL減少到10mL，“電導法測定臨界膠束濃度”實(shí)驗中十二烷基硫酸鈉溶液的用量減少了一半。
3.對部分經(jīng)典實(shí)驗項目?jì)热荩ㄈ纭凹円后w飽和蒸氣壓的測定——靜態(tài)法”“燃燒熱的測定”“揮發(fā)性雙液系T-x相圖的繪制”等）進(jìn)行了創(chuàng  )新設計，打破了傳統實(shí)驗教材中一貫選用藥品及實(shí)驗溫度的確定性和單一性，增強了實(shí)驗內容的綜合性，為學(xué)生綜合能力的提高和創(chuàng  )新意識的培養起到促進(jìn)作用。
4.發(fā)展為新形態(tài)教材，新增預習題、小視頻等資源，讀者可掃碼獲取。
5.將原有目錄第7章分為兩章，對教材目錄、部分附錄、思考題和參考資料等進(jìn)行了更新。
本書(shū)由王文珍教授編寫(xiě)第2～4章、第9章及附錄，劉雪梅副教授編寫(xiě)第1章、第5～8章。
本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中，參考了物理化學(xué)教材、物理化學(xué)實(shí)驗教材及相關(guān)文獻資料等，在此向有關(guān)作者表示衷心的感謝。本書(shū)得到了南京大萬(wàn)科教儀器有限公司和西安石油大學(xué)的大力支持，以及西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院賈新剛老師、魏君老師和物理化學(xué)課程組全體老師的無(wú)私幫助，在此深表感謝。
由于編者水平有限，疏漏之處在所難免，敬請各位專(zhuān)家和讀者批評指正。

編者
2024年3月



第一版前言
物理化學(xué)是四大基礎化學(xué)課程之一，是化學(xué)工程與工藝、膠體與界面化學(xué)、結構化學(xué)、催化等專(zhuān)業(yè)課程的重要基礎課。它采用物理原理和方法來(lái)研究和解決化學(xué)中的問(wèn)題和規律，是化學(xué)的理論基礎。因此物理化學(xué)實(shí)驗非常依賴(lài)于測量?jì)x器、測量技術(shù)，并涉及大量的數據處理。近年來(lái)隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)，特別是計算機數據處理、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域的快速發(fā)展，不斷開(kāi)發(fā)出新的測量技術(shù)手段及處理軟件，由此帶來(lái)測量及數據處理自動(dòng)化突飛猛進(jìn)的發(fā)展，使得儀器的更新?lián)Q代非?？臁，F有的物理化學(xué)實(shí)驗教材種類(lèi)很多，但大部分實(shí)驗所用的儀器較為陳舊滯后，實(shí)驗數據的采集與處理多停留在人工手動(dòng)的階段。
為了使物理化學(xué)實(shí)驗課程與新型儀器及技術(shù)手段的發(fā)展相適應，編者根據多年的教學(xué)經(jīng)驗，并參考國內其他院校的物理化學(xué)實(shí)驗教材，編寫(xiě)了本教材。本書(shū)在選取實(shí)驗內容方面，首先，考慮化學(xué)基礎理論和實(shí)驗技術(shù)的知識系統性；其次，在保留了經(jīng)典的實(shí)驗內容的基礎上，根據目前國內開(kāi)發(fā)的最新儀器，調整補充了一些電腦聯(lián)機的實(shí)驗內容，特別注重測量方法及數據處理的自動(dòng)化，重點(diǎn)選取了自動(dòng)采集實(shí)驗數據并用計算機軟件處理實(shí)驗數據的實(shí)驗。本書(shū)內容包括基本測量方法及儀器介紹、數據處理方法、誤差計算處理及實(shí)驗部分。實(shí)驗部分精選了熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)、膠體與界面化學(xué)、結構化學(xué)等26個(gè)實(shí)驗，并對實(shí)驗儀器、操作進(jìn)行了詳細的介紹和說(shuō)明。另外，本書(shū)用較多的篇幅介紹了計算機數據處理與誤差分析，及化學(xué)中常用的處理軟件Origin、Excel和ChemDraw等。
本書(shū)由王文珍教授編寫(xiě)第二、三、四、八章及附表，劉雪梅編寫(xiě)第一、五、六、七章。
編者特別感謝西安石油大學(xué)和化學(xué)化工學(xué)院的支持，及物理化學(xué)課程組全體老師的無(wú)私幫助。對使用中發(fā)現的不妥之處，敬請提出寶貴意見(jiàn)，以待再版時(shí)更正。

編者
2016年6月

《物理化學(xué)實(shí)驗》（第二版）內容共分為9章，其中第1章介紹課程的目的和要求及實(shí)驗室的安全知識；第2章介紹實(shí)驗的誤差分析；第3章介紹計算機軟件在實(shí)驗數據處理中的應用；第4～9章為實(shí)驗部分，共編入34 個(gè)實(shí)驗項目；另外，書(shū)后附有物理化學(xué)實(shí)驗常用數據表。書(shū)中所選取的實(shí)驗既有物理化學(xué)的經(jīng)典實(shí)驗，也有反映石油、石化專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)的實(shí)驗項目。實(shí)驗基本按照“實(shí)驗目的及要求、實(shí)驗原理、實(shí)驗儀器與藥品、實(shí)驗步驟、數據處理、實(shí)驗注意事項和思考題”這七項條目進(jìn)行編寫(xiě)，部分實(shí)驗增加了討論條目；部分實(shí)驗中涉及的測定方法、儀器原理及使用方法的介紹及相關(guān)的參考資料等附在實(shí)驗內容之后。本書(shū)內容結合了先進(jìn)的現代實(shí)驗教學(xué)儀器和計算機軟件在實(shí)驗中的應用，力求實(shí)驗教學(xué)能夠與時(shí)俱進(jìn)，反映當前物理化學(xué)實(shí)驗的最新理論、技術(shù)和方法，具有較好的適用性。
《物理化學(xué)實(shí)驗》（第二版）可作為理工科類(lèi)高等院校應用化學(xué)、化學(xué)、化學(xué)工程與工藝、環(huán)境工程以及能源化學(xué)工程等專(zhuān)業(yè)的物理化學(xué)實(shí)驗教材，也可供石油工程、油氣儲運、材料科學(xué)及生物工程等其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)選用和參考。

第1章　緒論1
1.1　開(kāi)設物理化學(xué)實(shí)驗課程的目的和要求1 
1.2　實(shí)驗室安全知識2
第2章　誤差分析5

2.1　測量方法5
2.2　誤差的分類(lèi)6
2.3　精密度和準確度7
2.4　誤差的定義及表示法8
2.5　幾種常用的平均值9
2.6　誤差分析9
2.7　有效數字的表達與運算11

第3章　數據處理13
3.1　Excel軟件在數據處理中的應用13 
3.2　Origin軟件在數據處理中的應用20

第4章　化學(xué)熱力學(xué)實(shí)驗31
實(shí)驗一　純液體飽和蒸氣壓的測定——靜態(tài)法31
附錄4-1　飽和蒸氣壓測定方法簡(jiǎn)介34
附錄4-2　大氣壓的測定34
附錄4-3　純液體飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系式37
實(shí)驗二　燃燒熱的測定37
附錄4-4　燃燒熱測定儀器介紹41
附錄4-5　氧氣鋼瓶的構造及操作方法42
附錄4-6　燃燒熱實(shí)驗軟件的操作說(shuō)明43
實(shí)驗三　溶解熱的測定43
附錄4-7　溶解熱測定系統簡(jiǎn)介及軟件使用方法47
實(shí)驗四　揮發(fā)性雙液系T-x 相圖的繪制48
附錄4-8　阿貝折射儀及其使用方法52
附錄4-9　環(huán)己烷-乙醇體系折射率-組成的文獻值54
附錄4-10　乙醇-正丙醇體系折射率-組成的文獻值54
實(shí)驗五 凝固點(diǎn)降低法測定摩爾質(zhì)量55
附錄4-11　常用溶劑的K f 值59
實(shí)驗六 二組分金屬相圖的繪制59
實(shí)驗七 差熱分析64
附錄4-12　NDTA-Ⅲ型差熱分析儀的儀器面板及使用方法介紹67
實(shí)驗八 二組分溶液偏摩爾體積的測量68

第5章　動(dòng)力學(xué)實(shí)驗73
實(shí)驗九　蔗糖水解速率常數的測定73
附錄5-1　WZZ-2A 型自動(dòng)旋光儀的使用76
附錄5-2　超級恒溫槽的使用77
實(shí)驗十　乙酸乙酯皂化反應速率常數的測定78
附錄5-3　DDS-11A 型電導率儀的原理與使用方法81
實(shí)驗十一　B-Z振蕩反應84
附錄5-4　BZOAS-ⅡS 型微機測定B-Z 振蕩反應系統的儀器及使用方法89
實(shí)驗十二　丙酮碘化反應級數的測定90
實(shí)驗十三　納米TiO2 光催化降解染料廢水94

第6章　電化學(xué)實(shí)驗97
實(shí)驗十四　原電池電動(dòng)勢的測定和應用97
附錄6-1　EM-3C 型數字式電子電位差計的使用方法101
附錄6-2　鉑電極、鉑黑電極、甘汞電極、銀-氯化銀電極和銀電極簡(jiǎn)介102
附錄6-3　鹽橋的制備103
實(shí)驗十五　電動(dòng)勢法測定化學(xué)反應的熱力學(xué)函數104
實(shí)驗十六　電泳法測定氫氧化鐵溶膠的電動(dòng)電勢107
附錄6-4　電動(dòng)電勢的測定方法簡(jiǎn)介109
附錄6-5　Fe (OH) 3 溶膠的臨界電位ζ 110
實(shí)驗十七　電導法測定難溶鹽的溶度積111
附錄6-6　二次蒸餾水、去離子水和電導水114
實(shí)驗十八　電解質(zhì)水溶液導電性質(zhì)分析114
實(shí)驗十九　鐵氰化鉀和亞鐵氰化鉀的循環(huán)伏安行為117

第7章　表面化學(xué)實(shí)驗120
實(shí)驗二十 最大氣泡法測定溶液的表面張力120
附錄7-1 表面張力測定方法簡(jiǎn)介124
附錄7-2 不同溫度下水的表面張力σ 125
實(shí)驗二十一　溶液吸附法測定固體比表面積125
實(shí)驗二十二　電導法測定臨界膠束濃度129
附錄7-3 測定臨界膠束濃度的常用方法133
實(shí)驗二十三　表面活性劑蠕蟲(chóng)狀膠束的制備134
實(shí)驗二十四　BET容量法測定固體物質(zhì)的比表面積136
附錄7-4 吸附氣體的選擇140
實(shí)驗二十五　接觸角的測定141
附錄7-5 接觸角的測定方法簡(jiǎn)介145
實(shí)驗二十六　旋滴法測定油-表面活性劑水溶液的界面張力147

第8章　膠體化學(xué)實(shí)驗150
實(shí)驗二十七　黏度法測定高聚物的摩爾質(zhì)量150
附錄8-1 聚乙二醇在不同溫度時(shí)的K和α值（水為溶劑） 154
實(shí)驗二十八　溶膠的制備﹑凈化及性質(zhì)154
實(shí)驗二十九　膠體粒子Zeta電位的測定159
實(shí)驗三十 乳狀液的制備、鑒別及破壞163
實(shí)驗三十一　微乳液的制備及性質(zhì)166
附錄8-2 微乳液簡(jiǎn)介170
實(shí)驗三十二　沉降分析172
附錄8-3 對沉降分析的補充說(shuō)明176
附錄8-4 不同溫度時(shí)水的黏度值177

第9章　結構化學(xué)實(shí)驗178
實(shí)驗三十三　磁化率的測定178
附錄9-1 古埃磁天平簡(jiǎn)介183
實(shí)驗三十四　稀溶液中極性分子偶極矩的測定184

附錄　物理化學(xué)實(shí)驗常用數據表190
附表1　國際單位制的基本單位190
附表2　國際單位制的輔助單位190
附表3　國際單位制的一些導出單位190
附表4　單位換算表191
附表5　物理化學(xué)常數192

視頻資料
Origin軟件繪制雙液系T-x 相圖的視頻　20 
DPCY-2C型飽和蒸氣壓測定實(shí)驗裝置的操作　視頻　31 
BH-ⅡS型燃燒熱測定實(shí)驗裝置的操作視頻　37
溶解熱的測定實(shí)驗視頻　43 
FNTY-3A 型雙液系平衡相圖實(shí)驗裝置的操作　視頻　48 
NDTA-Ⅲ型差熱分析儀的操作視頻　64 
蔗糖水解速率常數的測定視頻　73 
乙酸乙酯皂化反應速率常數的測定視頻　78 
BZOAS-ⅡS型B-Z振蕩反應一體化實(shí)驗裝置的操作視頻　84 
電動(dòng)勢法測定化學(xué)反應的熱力學(xué)常數的實(shí)驗視頻　104 
最大氣泡法測定溶液表面張力的實(shí)驗視頻　120
接觸角測定的實(shí)驗視頻　141 
旋滴法測定油-表面活性劑水溶液界面張力的實(shí)驗視頻　147 
黏度法測定高聚物摩爾質(zhì)量的實(shí)驗視頻　150 
MB-1A 型磁天平的操作視頻　178