本书是在多年的教学实践与积累的基础上,结合化学学科发展前沿与高等学校化学实验课程的特点和需求,借鉴国内优秀教材的前提下,将无机化学、物理化学、分析化学和有机化学的实验进行整合优化编写而成的。全书以“基本技能(方法)—化学制备—结构解析”为主线,分层次模块化设置了教学内容,依次包括:化学实验的一般要求、化学实验的基本操作、化学热力学实验、化学动力学实验、元素化学实验、表面与胶体化学实验、物质结构与计算化学实验、化学分析实验、仪器分析实验、有机物的提取与分离实验、合成及结构表征实验。
化学是在分子、原子层次上研究物质的组成、性质、结构与变化规律,并创造新物质的科学;化学是一门以实验为基础的自然科学。在大学开设化学实验课程对于学生掌握化学知识和技能,训练科学方法和科学思维,培养科学精神和创新能力都至关重要。
大学化学实验虽然是一门独立设置的课程,但又与相应的理论课有密切的联系。本书是根据化学学科发展前沿并结合编者多年来的教学实践,将无机化学、物理化学、分析化学和有机化学的实验加以整合、优化而成的。全书尽量保持课程的独立性,协调各类实验的教学内容,同时引入一些新概念、新方法,如绿色化学概念,对重复的内容进行合并与优化,对欠缺的内容进行增补,并强化综合和设计性实验。这样做的目的是希望通过实验教学,培养学生的基本操作技能和化学综合实践能力,主要包括实验现象观察能力、实验操作能力、数据处理能力和仪器设备应用能力;进行实验项目的综合性和设计性改进,使实验从以知识传授为目的,转向为以综合素质和创新能力培养为目的,即在加强基本操作、基本技能训练的基础上,注重多种模式、多层次的综合,同时注重实验的应用性。通过设计实验和开放实验,既着力对学生查阅资料、分析和解决问题等实际工作能力的培养,又注重因材施教,发展不同学生的个性,把实验课程平台作为学生创新能力培养的重要场所。本书在编写过程中,遵循实践能力和创新精神培养规律,兼顾不同专业要求,以“基本技能(方法)一化学制备一结构解析”为主线,建立多层次、模块化基础化学实验课程教学体系。希望学生通过学习和训练后具备以下素质与能力:
1.经过基本实验严格的训练,能较规范地掌握化学基本实验方法和技能,正确使用各类相关的仪器,具有准确获得实验结果的能力;细致观察和记录实验现象、正确处理实验数据的能力;对实验结果进行分析判断、逻辑推理的能力,正确运用化学语言进行科学表达,独立撰写实验报告及准确表达实验结果的能力。
2.通过设计性实验和综合性实验的教学,具备独立发现问题、分析问题、解决问题的工作能力,获得新知识和掌握科学研究方法的能力,初步形成科学的实验思想和实践与应用能力。
3.通过研究与创新性实验的教学,灵活运用知识、理论联系实际的能力,自我获取知识、独立学习的能力,从事科学研究工作的能力。
4.在培养实践能力的同时,还要养成实事求是的科学态度和具备崇高的科学品德,以及认真、细致、严谨等良好的科学作风和互助协作的团队精神。
本书由昆明理工大学理学院应用化学系教师集体编写。参加编写的人员是胡显智(第一、二、六、十章、附录)、陈阵(第四、五、七章)、字富庭(第三、五、六、十一章)、杨保民(第一、二、八、九章)、曲雯雯(第三、四、六、七章)、江玉波(第十、十一章)、成会玲(第八、九章)、余强(附录)。
由于作者水平有限,缺点与错误在所难免,恳请广大读者批评指正。
第一章 化学实验的一般要求
1.1 大学化学实验课程的目的及要求
1.2 实验室规则
1.3 常用玻璃器皿的洗涤
1.4 化学试剂
1.5 气体钢瓶的使用及注意事项
第二章 化学实验的基本操作
2.1 玻璃工操作
2.2 玻璃量器及使用
2.3 称量仪器的使用
2.4 加热与冷却
2.5 干燥
2.6 熔点的测定和温度计的校正
实验一 结晶
实验二 蒸馏
实验三 萃取
第三章 化学热力学实验
实验四 燃烧热的测定
实验五 溶解热的测定
实验六 液相反应平衡常数的测定
实验七 凝固点降低法测定相对分子质量
实验八 液体饱和蒸气压的测定
实验九 双液系的气一液平衡相图
实验十 二组分简单共熔系统相图的绘制
实验十一 电动势法测定化学反应的热力学函数
实验十二 氧化还原与原电池
实验十三 电导率法测HAc解离常数
实验十四 解离平衡及水解反应
实验十五 溶度积的测定
实验十六 配位解离平衡常数的测定
实验十七 磺基水杨酸合铁(Ⅲ)的组成及稳定常数的测定
第四章 化学动力学实验
实验十八 过氧化氢的催化分解
实验十九 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定
实验二十 蔗糖水解反应速率常数的测定
实验二十一 丙酮碘化反应速率常数的测定
第五章 元素化学实验
实验二十二 铁、钴、镍
实验二十三 铬、锰
实验二十四 铜、银
实验二十五 锌、镉、汞
实验二十六 锡、铅、锑、铋
实验二十七 碳、硅、硼、氮、磷
实验二十八 卤素
实验二十九 过氧化氢及硫的化合物
实验三十 碱金属、碱土金属及铝
第六章 表面与胶体化学实验
实验三十一 液体表面张力的测定
实验三十二 固体比表面积的测定
实验三十三 黏度法测定高聚物摩尔质量
实验三十四 临界胶束浓度的测定
第七章 物质结构与计算化学实验
实验三十五 磁化率的测定
实验三十六 偶极矩的测定
实验三十七 分子光谱性质的计算
实验三十八 反应过渡态的搜索
第八章 化学分析实验
实验三十九 电子天平及滴定分析仪器使用练习
实验四十 氢氧化钠标准溶液的配制与标定
实验四十一 醋酸含量的测定
实验四十二 盐酸标准溶液的配制与标定
实验四十三 混合碱的测定
实验四十四 EDTA标准溶液的配制与标定
实验四十五 水的总硬度的测定
实验四十六 铅铋混合液中铅、铋含量的测定
实验四十七铝盐中铝含量的测定
实验四十八高锰酸钾标准溶液的配制与标定
实验四十九 过氧化氢含量的测定
实验五十 石灰石中钙含量的测定
实验五十一 铁矿石中全铁含量的测定
实验五十二 硫代硫酸钠标准溶液的配制与标定
实验五十三 硫酸铜中铜含量的测定
实验五十四 氯化钡中钡含量的测定
第九章 仪器分析实验
实验五十五 邻二氮菲分光光度法测定水中微量铁
实验五十六 水中微量氟的测定
实验五十七 食盐溶液中氯离子含量的测定
实验五十八 原子吸收光谱法测定水体中钙、镁含量
第十章 有机物的提取与分离实验
实验五十九 萘的重结晶
实验六十 从茶叶中提取咖啡因
实验六十一 菠菜色素的提取和分离
第十一章 合成及结构表征实验
实验六十二 用废硫酸铜溶液制备五水合硫酸铜晶体
实验六十三 由软锰矿制备高锰酸钾
实验六十四 硫酸亚铁铵的制备
实验六十五 环己烯的制备
实验六十六 乙酰水杨酸的制备
实验六十七 乙酸乙酯的制备
实验六十八 叔丁基氯的制备
实验六十九 甲基橙的制备
实验七十 己二酸的制备
实验七十一 环己酮的制备及鉴定
附录
附录1 常见物理、化学常数(量)
附录2 常见符号与单位
附录3 元素符号及其名称
附录4 不同温度下水的饱和蒸气压
附录5 标准电极电势
附录6 溶度积常数
附录7 参比电极电势与温度的关系
附录8 一些配位化合物的稳定常数
附录9 一些无机酸的解离常数
附录10 常用有机溶剂的沸点