《物理化学实验》讲义
备课教案撰写要求
一、认真钻研本学科的教学大纲和教材，了解本学科的教学任务、教材体系结构和国际国内最新研究进展，结合学生实际状况明确重难点，精心安排教学步骤，订好学期授课计划和每节课的课时计划。
二、教师备课应以二学时为单位编写教案；一律使用教学事务部发放的教案本撰写，不得使用其他纸张。在个人认真备课、写好教案的基础上，提倡集中备课、互相启发、集思广益，精益求精。
三、教案必须具备如下内容（每次课应在首页应写清楚）：1、题目（包括章、节名称、序号）；2、教学目的与要求；3、教学重点和难点分析；4、教学方法；
5、教学内容与教学组织设计（主要部分，讲课具体内容）；
6、作业处理；
7、教学小结。
四、教案必须每学期更新，开学初的备课量一定要达到或超过该课程课时总量的三分之一。教案要妥善携带及保存，以备教学检查。
教学进度计划表填表说明
1．本表是教师授课的依据和学生课程学习的概要，也是学院进行教学检查，评价课堂教学质量和考试命题的重要依据，任课教师应根据教学大纲和教学内容的要求认真填写，表中的基本信息和内容应填写完整，不得遗漏。
2．基本信息中的“课程考核说明及要求”的内容主要包括课程考核的方式、成绩评定的方法、平时成绩与考试成绩的比例、考试的题型、考试时间以及其他相关问题的说明与要求等。
3．进度表中“教学内容”只填写章或节的内容，具体讲授内容不必写；每次课只能以2学时为单位安排内容。
4．进度表中的“教学形式及其手段”是指教学过程中教师所采用的各种教学形式及相关手段的说明，一般包括讲授、多媒体教学、课件演示、练习、实验、讨论、案例等。
5．作业安排必须具体（做几题，是哪些题）。
6．进度表中的“执行情况”主要填写计划落实和变更情况。
7．教学进度计划表经责任教授、系（部）领导审签后，不得随意变动，如需调整，应经责任教授、系（部）领导同意，并在执行情况栏中注明。
长江大学工程技术学院教案/讲稿
1.1实验目的及要求
1. 熟悉一级反应特点，了解反应浓度、温度和催化剂等因素对一级反应
速度的影响；
2. 用量体积法测H2O2分解反应的反应速度常数和半衰期.并求反应活化
能；
3. 学会用图解法求出一级反应的反应速度常数。
1.2实验原理
凡是反应速率只与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反
应。在催化剂KI作用下的过氧化氢的分解反应，反应历程如下：
按此历程，可推导出总反应的速度公式：
（1）
而催化剂在反应前后浓度不变，故上式可写成：
（2）
为一级反应。积分上式可得：
（3）
式中:k为反应速度常数,c0为反应起始H2O2的浓度，c t为时间t时H2O2
的浓度。
由反应方程式可知，在常温常压下，H2O2分解的反应速度与氧气的析
出速度成正比。析出的氧气体积可由量气管测量。
若以V t和c t表示时间t时量气管的读数和H2O2的浓度，V∞表示H2O2
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长江大学工程技术学院教案/讲稿完全分解时量气管的读数，则c t∝(V∞-V t)，c0∝V∞，代入上式得：
（4）
移项得：
（5）
如果以对作图得一条直线，由斜率可得反应速率常数k。
V∞值可由如下两种方法求取：
1. 外推法：以1/t为横坐标对V t作图，将直线段外推至1/t = 0，其
截距即为V∞；
2. 加热法：在测定若干个V t的数据之后，将H2O2溶液加热至50～
60℃约15分钟，可认为H2O2已基本分解。待完全冷却后，记下量气管
的读数. 即为V∞。
4.1.3仪器与药品
超级恒温槽一台；量气管一支；水位瓶一个；电磁搅拌器一台；秒
表一块；25mL、10mL移液管各一支；30℅H2O2；KI。
1.4实验步骤
1. 配制试剂
(1)H2O2溶液的配制：用移液管吸取30℅H2O2溶液5mL，用100mL
容量瓶定容，即得实验用的1.5﹪H2O2溶液。
(2) 0.1mol/L KI溶液的配制：精确称取1.66克KI溶解后，用100mL
容量瓶定容，即得实验用的0.1mol/LKI溶液，取部分该溶液用蒸馏水冲
稀配制0.05mol/LKI溶液。
2. 检漏
小心将胶塞盖紧到反应瓶上，如图(14一1)。旋转三通活塞4至与
外界相通，举高水准瓶，使液体充满量器管。然后旋转三通活塞4，使系
统与外界隔绝，并把水准瓶放到最低位置。如果气管中液面在2分钟内
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长江大学工程技术学院教案/讲稿不变，即表示系统不漏气，否则应找出系统漏气原因，并设法排除之。
读取量器管内初始气体体积V0，注意量器管读数时一定要使水准瓶和量
器管内液面保同一水平面。
3. 测量过程
开动并调节好超级恒温槽温度。倾斜反应瓶，贴壁轻轻放入电磁搅
拌子，夹正反应瓶，举高水准瓶使液面对准刻度V0处，将三通活塞4旋
至同外界相通位置，分别用移液管加入H2O2溶液10mL、0.05mol/LKI溶
液25mL，迅速盖紧胶塞，旋三通活塞使系统与外界隔绝，开动电磁搅拌
器至低速挡，搅拌子转起后开始记时。在反应过程中，水准瓶要时时
保持量气管和水准瓶两液面在同一平面上。每2分钟记录一次量气管体
积，直至量气管液面下降40mL 为止。
4. 更换0.1mol/LKI,按照上述步骤重复测量，但每隔1分钟记录一次量气管液面读数.
1.5数据记录与处理
1. H2O2催化分解数据表
液面读数（mL）氧气体积
V t(mL)
反应时间t(s) 1/t V∞-V t lg(V∞-V t)
2. 以V t对1/t作图，将得到一条直线，将直线外推至1/t = 0，由其截
距得到。
3. 以lg(V∞-V t)对t作图，求直线斜率。
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长江大学工程技术学院教案/讲稿4. 根据t1/2=0.693/k计算半衰期。
1.6注意事项
1. 读数时要保持水位瓶与量气管中液面在同一水平面上。
2. 实验前要检漏。
1.7思考题
1. 反应速率常数与哪些因素有关?
2. 量气时为什么一定要使水位瓶和量气管液面在同一水平面上?
3. 为什么可以用对t代替C对t作图?
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实验二蔗糖水解反应速率常数的测定
2.1 实验目的及要求
1. 了解蔗糖水解反应体系中各物质浓度与旋光度之间的关系。
2. 测定蔗糖水解反应的速率常数、半衰期和活化能E a。
3. 了解旋光仪的简单结构原理和测定旋光物质旋光度的原理，正确掌握
旋光仪的使用方法。
2.2基本原理
蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖,其反应为:
(蔗糖) (葡萄糖) (果糖)
它是一个二级反应,在纯水中此反应的速率极慢,通常需要在H+离子
催化作用下进行。由于反应时水是大量存在的,尽管有部分水分子参加了
反应,仍可近似地认为整个反应过程中水的浓度是恒定的,而且H+作为催
化剂,其浓度也保持不变.因此蔗糖水解反应可近似为一级反应。
一级反应的速率方程可由下式表示: (1)
为时间t时的反应物浓度,k为反应速率常数。积分可得:
( 2)
为反应开始时反应物浓度。
当时,可用表示反应时间,既为反应的半衰期:
( 3)
从(2)式不难看出,在不同时间测定反应物的相应浓度,并以ln c对t
作图,可得一直线,由直线斜率即可得反应速率常数k o然而反应是在不断
进行的,要快速分析出反应物的浓度是困难的.但蔗糖及其转化物,都具
有旋光性,而且它们的旋光能力不同,故可以利用体系在反应进程中旋光
度的变化来度量反应的进程。
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长江大学工程技术学院教案/讲稿测量物质旋光度的仪器称为旋光仪。溶液的旋光度与溶液中所含物质的旋光
能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有关系。当其它条件固定时,
旋光度α与反应物浓度c呈线性关系,即:
(4)
式中比例常数A与物质旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度、温度
等有关。
物质的旋光能力用比旋光度来度量,比旋光度用下式表示:
(5)
式中右上角的“20”表示实验时温度为20℃,D是指用钠灯光源D线的波
长(即589nm),为测得的旋光度(o),L为样品管长度(dm),C为试样浓度(g/mL)。
反应物蔗糖是右旋性物质,其比旋光度=66.6o; 生成物中葡萄糖也是右旋性
物质,其比旋光度=52.5o,但果糖是左旋性物质,其比旋光度= -91.9o.由
于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大,所以生成物呈现左旋性质。因此随着
反应进行,体系的右旋角不断减小,反应至某一瞬间,体系的旋光度可恰好等于零,
而后就变成左旋,直至蔗糖完全转化,这时左旋角达到最大值。
设体系最初的旋光度为:
......(t=0,蔗糖尚未转化) (6)
体系最终的旋光度为:
......(t=∞,蔗糖已完全转化) （7)
式(6)和(7)中和分别是联系旋光度与反应物和生成物浓度的比例常
数。当时间为t时,蔗糖浓度为,此时旋光度为,即：
(8)
由 (6)、(7)和(8) 三式联立可解得:
(9)
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( 10)
将(9)和(10)代入(2)式既得:
(11)
显然,以对t作图可得一直线,从直线斜率即可求得反应
速率常数k。
如果测出两个不同温度时的值，利用Arrhenius公式求出反应在
该温度范围内的平均活化能。
（12）
2.3仪器与试剂
1.仪器：WZZ-2B型自动旋光仪1台；旋光管（20cm）1支；超级恒温
水浴1套；叉形反应管2支；移液管(25mL)2支；容量瓶（50mL) 1
个；秒表1块
2. 试剂：蔗糖(分析纯)；HCl溶液(分析纯) (2.0 mol/L)
2.4实验步骤
1. 调恒温水浴至所需的反应温度30 o C。
2. 开启旋光仪,打开光源开关,钠灯亮,经15分钟预热后使之发光稳定。
3. 打开光源开关，若光源开关扳上后，钠光灯熄灭,则将光源开关重复
拔动1～2次,使钠灯在直流下点亮为正常。
4. 按测量开关,仪器进入待测状态。将装有蒸馏水或空白溶液的旋光管
放入样品室,盖好箱盖,待显示读数稳定后,按清零钮完成校零。旋光管中若
有气泡,应使气泡浮于凸颈处;通光面两端若有雾状水滴,可用滤纸轻轻揩
干。旋光管端盖不宜旋得过紧,以免产生应力,影响读数。旋光管安放时应
注意标记的位置和方向,以保证每次测量时一致。
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好？
3. 试估计本实验的误差，怎样减少实验误差？
4. 如何根据蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度数据计算？
5. 实验中,我们用蒸馏水来校正旋光仪的零点,试问在蔗糖转化反应过
程中所测的旋光度是否必须要进行零点校正？
6. 配置蔗糖溶液时称量不够准确,对测量结果是否有影响？
2.8 WZZ－2B自动旋光仪的使用说明
1. 打开电源开关，这时钠光灯在交流工作状态下起辉，经5分钟钠光灯
激活后，钠光灯才发光稳定。
2. 打开光源开关，若光源开关扳上后，钠光灯熄灭，则应将光源开关上
下重复扳动1到2次，使钠光灯在直流下点亮，为正常。
3. 打开测量开关，这时数码窗应有数字显示。
4. 将装有蒸馏水或其它空白溶剂的旋光管放入样品室，盖上箱盖，待示
数稳定后，按清零按钮。
5. 取出旋光管。将待测样品注入旋光管，按相同的位置和方向放入样品
室内，盖好箱盖，仪器数显窗将显示出该样品的旋光度。注意旋光管应
用被测试样洗湿数次。
6. 逐次按下复测按钮，重复读数几次，取平均值作为样品的测定结果。
7. 如样品超过测量范围，仪器在±45o处来回振荡。此时，取出旋光管，
仪器即自动回到零位。此时可将试液稀释一倍再测。
8. 仪器使用完毕后，应依次关闭测量、光源、电源开关。
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长江大学工程技术学院教案/讲稿实验三乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定
3.1实验目的及要求
1. 了解二级反应的特点,学会用图解计算法求取二级反应的速率常数.
2. 用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数,了解反应活化能的测定方
法.
3.2实验原理
1.乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应，其反应式为：
t =0 a a 0
t a－x a－x x
实验时CH3COOC2H5和NaOH采用相同的初始浓度a = 0.01 mol/L
设在时间t时生成物的浓度为x，则该反应的动力学方程为：
积分得：（1）
随着反应的进行，OH－不断减少，，电导率大的OH-逐渐为电导率小的
CH3COO－所取代，溶液电导率有显著降低。对稀溶液而言，强电解质的
电导率与其浓度成正比，而且溶液的总电导率就等于组成该溶液的电解
质电导率之和，则乙酸乙酯皂化在稀溶液下反应就存在如下关系式：
（2）
（3）
（4）
A1, A2是与温度、电解质性质、溶剂等因素有关的比例常数，，
分别为反应开始和终了时溶液的总电导率。为时间t时溶液的总电导率。
由（2），（3），（4）三式可得：
（5）
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长江大学工程技术学院教案/讲稿将（5）式代入（1）式整理可得：
（6）
以～作图为直线即为二级反应，由直线斜率即可求出k .
2.反应的速率常数k与温度T有关。若忽略温度对表观活化能E a的影响，
则k与T关系可由阿累尼乌斯公式表示：