化学实验工科.docx
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化学实验工科.docx
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化学实验工科
《工科大学化学实验》教学大纲
课程编号:
15010031
课程名称:
工科大学化学实验
英文名称:
ChemistryExperimentinUniversityofTechnology
适应专业:
冶金、环境、材料、粉体等专业
执笔人:
古映莹
实验指导书:
(1)关鲁雄主编,《化学基本操作与物质制备实验》,中南大学出版社,2002年
(2)李元高主编,《物理化学实验研究方法》,中南大学出版社,2003年
(3)邓珍灵主编,《现代分析化学实验》,中南大学出版社,2002年
(4)罗一鸣,唐瑞仁主编《有机化学实验与指导》中南大学出版社2005年
一、学时学分
总学时:
136课内学时:
104学分:
3课外学时;32学分:
1
学期
内容
学时
学分
第一学期
基本操作实验、元素实验
24
0.5
第二学期
物质制备实验1(有机合成)
16
0.5
第三学期
物理化学实验研究方法
24
1
第四学期
现代分析化学实验
物质制备实验2(无机合成)
24
16
0.5
0.5
第3-4学期
综合化学实验(课外开放)
32
1
合计
136
4
二、实验课的任务、性质与目的
(一)工科大学化学实验课程在培养方案中的任务
“工科大学化学实验”是化学系列课程经过重大改革后形成的“四大化学”融合的实验教学新课程,是冶金、材料、环境等专业工科人才培养重要的基础课程。
通过工科大学化学实验的教学,不仅使学生巩固和加强课堂所学的基础理论知识和基本知识,更重要的是培养学生的实验操作能力、分析问题和解决问题的能力,养成严肃认真、实事求是的科学态度和严谨的工作作风,培养学生的创新精神和创新能力。
(二)工科大学化学实验课程性质和任务
《工科大学化学实验》是将传统的《无机化学实验》、《有机化学实验》、《分析化学实验》和《物理化学实验》四大化学实验融合成的一门新的实验课程。
该课程以物质制备(含无机合成和有机合成)为主线,将化学基本操作、物理化学实验研究方法和现代分析手段等进行有机融合,呈现给学生一个完整的工科化学实验知识体系。
(三)工科大学化学实验课程的教学目的
1.理论联系实际,使工科大学化学教学中的重要理论和概念得到巩固和深化,并扩展课堂中所获得的知识。
2.通过以物质制备为主线的化学实验课程的学习,正确地掌握物质制备的技术和方法,注重学生实验技能的训练,使学生掌握有机合成和无机合成的一般物质制备实验方法和技能。
掌握研究物质的程序,获得准确的实验数据和结果。
熟悉和掌握常用仪器的使用方法,了解、掌握各种实验技能、技术、手段和方法,更重要的是了解各种实验研究方法的应用。
3.培养学生独立思考和独立工作的能力,学会联系理论知识,独立设计和进行实验,仔细观察和分析实验现象,学会正确处理数据及解释现象,从中得出科学的结论,并且撰写科学报告和论文。
4.培养严谨科学的工作态度和作风。
培养学生的创新能力,为学习其他课程和今后从事化学领域的科研生产打下坚实的基础。
诱导学生发散性思维,培养学生的化学素质和创新意识。
三、基本原理
(一)基本操作实验
基本操作实验是学生必须掌握的基本化学实验技能训练,分为三大类:
1.化学实验基本知识
2.分离和纯化方法
3.基本理化数据测定方法
(二)物质制备实验
有机合成与无机合成实验相关的基本反应和分离提纯方法的原理。
(三)物理化学实验研究方法
基本物理化学实验研究方法和结构化学实验方法。
(四)现代分析化学实验
应用于物质成分分析和结构分析的常用分析化学手段涉及的原理,分析方法选择的基本原则和一般程序。
四、实验方式与基本要求
(一)实验方式
实验方式采取一人一组,部分物质制备实验、物理化学实验、现代分析实验可采取两人一组。
(二)基本要求
1.了解实验室规则,实验室安全,预习、记录、实验报告的格式与要求,掌握化学实验的各种基本技能和技术。
2.了解物质合成的原理和方法,熟悉化学反应过程中反应条件的控制,掌握化合物一般纯度检验和结构鉴定的原理和基本操作。
3.了解从事科学研究和确定工业生产条件常用的基本的化学实验研究方法和结构化学实验方法。
4.了解常用各种仪器及其使用方法,掌握能实际应用于物质成分分析和结构分析的常用分析化学手段,掌握分析方法选择的基本原则和一般程序。
五、实验项目设置与内容提要和课程学时分配
序号
实验项目名称
学时
每组人数
实验
类型
实验
要求
实验
类别
内容摘要
备注
1
工科大学化学实验概论
1
基础
介绍本课程的性质、任务、目的、基本内容和教学体系;教学方法和考试考核办法;化学实验基本知识;基本操作训练的目的、任务、作用和要求。
课外集中讲授
2
溶液的配制与标定
3
1
基础
必修
基础
玻璃器皿的洗涤、干燥,衡量仪器的使用,化学试剂的取用,加热仪器与加热方法。
基本知识
3
水的净化
2
1
综合
必修
基础
离子交换法制备纯水,用电导法和化学法对照检验净化前后水样品中的可溶性杂质
分
离
提
纯
方
法
4
氯化钠的提纯
3
1
基础
必修
基础
利用重结晶原理提纯海盐,利用定性检测的原理对照检验提纯前后氯化钠的纯度
5
蒸馏
3
2
基础
必修
基础
独立装配蒸馏装置,常压蒸馏提纯工业酒精;演示减压蒸馏和水蒸气蒸馏。
6
重结晶及熔点测定
3
1
基础
必修
基础
水作溶剂,对乙酰苯胺粗品进行重结晶,包括:
制饱和液、脱色、热过滤、结晶、抽滤、干燥称重、计算回收率、测熔点以检测纯度等步骤。
7
层析
2
1
基础
选修
基础
柱色谱分离染料,薄层层析分离和鉴定解热镇痛药APC混合物。
8
萃取
2
2
基础
必修
基础
从苯酚水溶液中萃取苯酚,包括:
分液漏斗的使用,干燥剂的选用,水浴蒸馏回收溶剂
9
折光度和旋光度的测定
2
2
基础
必修
基础
测定乙醇水溶液的折光率。
测定一组蔗糖标准溶液的旋光度,绘制标准曲线,求算未知蔗糖溶液中的蔗糖含量。
基
本
理
化
数
据
测
定
方
法
10
气体密度法测定二氧化碳分子量
2
2
综合
选修
基础
了解相对密度法测定气体分子量的原理和方法,了解启普发生器、洗气瓶和干燥塔的装置和使用方法。
11
醋酸电离常数与电离度的测定
2
1
综合
选修
基础
电位测定法测定溶液的pH,计算电离常数和电离度,掌握溶液的浓度与电离常数和电离度间的关系
12
硫酸铝的制备
2
1
综合
必修
基础
金属铝制备硫酸铝,包括:
过滤、结晶、干燥、称重等操作。
13
难溶物质的生成与溶解
2
1
设计
选修
基础
沉淀的生成、分步沉淀、转化和溶解、设计性实验(氢氧化物、难溶硫化物)
14
硝酸钾溶解度与温度的关系
2
1
综合
必修
基础
测定盐类的溶解度,掌握物质溶解度与温度的关系
15
配合物的生成和性质
2
1
基础
选修
基础
配合物的生成条件及配离子的相对稳定性的条件
元
素
性
质
实
验
16
ⅠB、ⅡB元素——铜、银、锌、镉、汞的性质
2
1
基础
选修
基础
铜、银、锌、镉、汞的氢氧化物或氧化物的酸碱性、热稳定性及相关离子的氧化还原性
17
ⅥB、ⅦB元素——铬和锰的性质
2
1
基础
选修
基础
铬和锰主要价态化合物的生成和性质以及各价态之间的转化条件
18
Ⅷ元素——铁、钴、镍性质
2
1
基础
选修
基础
铁、钴、镍(II、III)离子的氧化还原性、变化规律及其配合物的生成
19
无机化合物性质
2
1
综合
必修
基础
常见含氧酸根和金属离子氢氧化物的酸碱性、水解反应、氧化还原性等
20
阴离子的分离与鉴定
4
1
设计
必修
基础
由学生自行设计实验方案检出未知物中的阴离子
21
物质制备实验方法简介
1
基础
根据反应原理,设计合理的实验方法,仪器、试剂的选择等。
集中讲授
22
正溴丁烷的制备
5
2
综合
必修
基础
熟悉回流、导气、萃取与洗涤、液体化合物的干燥、蒸馏等基本操作,并测定折光率以检查纯度、计算产率。
有
机
合
成
实
验
23
苯甲酸乙酯的制备
6
2
综合
必修
基础
以过量的乙醇与苯甲酸反应,并用环己烷带水,以提高反应的产率。
学习分水器的使用方法及回流操作;进一步熟悉萃取、减压蒸馏的操作
24
乙酰苯胺的制备
5
1
综合
必修
基础
以乙酸和苯胺为原料回流、蒸馏分水的方法合成粗产品,重结晶提纯,数字化熔点仪检测纯度。
26
甲基橙的制备
4
1
基础
选修
基础
利用重氮化、偶联等反应合成甲基橙,学会用冰水浴控温,巩固抽滤、重结晶、干燥等操作。
27
焦磷酸钾的制备和无氰镀铜
8
2
综合
选修
基础
学习高温反应制备的方法、原理,无氰镀铜的基本原理和操作。
无
机
合
成
实
验
28
电解法制备过二硫酸钾
8
2
综合
选修
基础
了解电合成的基本原理、特点、影响电流效率的因素;掌握阳极氧化制备含氧酸盐的方法与技能。
29
化学共沉淀法制备镍锌铁氧体粉料
8
2
综合
选修
基础
了解陶瓷粉料的制备方法,掌握金属离子共沉淀法操作,学习差热、热重、X光射线衍射分析方法。
30
室温固相反应法合成硫化镉半导体材料
8
2
综合
选修
基础
学习室温固相反应合成半导体材料的方法,练习固液分离操作和加热设备的使用,学习差热、X光射线衍射分析方法。
31
物理化学实验绪论
1
基础
介绍数据处理的基本知识,图、表等的正确绘制。
集中讲授
32
燃烧热的测定
3
2
基础
必修
技术基础
掌握氧弹量热计和福庭气压计的使用,测定萘的恒容燃烧热、计算恒压燃烧热值
热
化
学
实
验
研
究
法
33
溶解热的测定
3
2
综合
必修
技术基础
掌握杜瓦瓶和贝克曼温度计的使用,测定硝酸钾溶解于水的热效应
34
液体饱和蒸汽压和平均汽化热的测定
3
1
基础
选修
技术基础
掌握数字压力计和真空泵的使用,动态法测定水的饱和蒸汽压、计算水的平均汽化热
35
表观摩尔体积和偏摩尔体积
3
2
综合
必修
技术基础
掌握超级恒温槽和比重瓶的使用,NaCl水溶液中水和盐的偏摩尔体积
36
双液系气液平衡沸点-组成图
3
2
综合
必修
技术基础
掌握阿贝折射仪和沸点仪的使用,绘制环己烷-乙醇二元系的沸点-组成图
平
衡
实
验
研
究
法
37
差热分析(DTA)
3
1
基础
必修
技术基础
了解差热分析原理及相关装置,硝酸钾晶型转变点、熔点的确定和相变热计算
38
合金相图
3
2
设计
选修
技术基础
掌握一般热电偶的构成和制作,由步冷曲线绘制Sn-Bi合金固-液平衡相图
39
CaCO3分解压与分解热测定
3
2
综合
选修
技术基础
掌握初始真空技术和可控硅控温仪的使用,多相反应化学平衡热力学性质的测定、求算
40
H2O2分解反应速率的测定
3
2
基础
必修
技术基础
学习利用实验资源设计、组装实验装置,进行一级反应动力学研究
动
力
学
研
究
法
41
乙酸乙酯皂化反应动力学
3
2
综合
必修
技术基础
掌握数字电桥和超级恒温槽的使用,二级反应动力学研究
42
金属氧化速率的测定
3
2
综合
必修
技术基础
掌握热重分析法原理和电子天平的使用,进行Cu氧化(气-固相)反应动力学研究
43
B-Z振荡反应
3
2
综合
选修
技术基础
初步了解非线性反应动力学现象,进行非线性动力学研究——化学振荡
44
草酸钙热分解反应动力学参数的测定
3
2
设计
选修
技术基础
熟悉微量热天平的使用及原理,多级分解反应的动力学研究
45
电导法测定弱电解质的电离常数
3
2
基础
选修
技术基础
掌握交流电桥、示波器和电导池的使用,测定醋酸电离常数
46
电池电动势测定和pH值
3
2
综合
必修
技术基础
掌握电位差计的测量原理和测定电池电动势,测丹尼尔电池的电势和H2SO4溶液pH值
电化学实验研究法
47
分解电压的测定
3
1
基础
选修
技术基础
掌握用分解线路测定分解电压,掌握用分解线路测定分解电压,测定水的分解电压
48
阴极极化曲线的测定
3
2
综合
必修
技术基础
掌握恒电流法原理和酸度计的使用,测定电解水Pt阴极极化曲线
49
电池电化学容量充放电曲线的测定
3
2
设计
选修
技术基础
学会自制模拟电池并掌握电化学容量测量,Ni-H电池阴极材料电化学容量测定
50
离子迁移数测定
3
2
基础
选修
技术基础
掌握液体密度的测量方法和自动电位滴定仪的使用,电量法测CuSO4溶液中阴、阳离子迁移数
51
最大气泡压力法测定溶液表面张力
3
2
基础
必修
技术基础
掌握最大气泡压力法测定溶液表面张力的原理与技术,测正丁醇溶液表面张力与浓度的关系
表面化学与胶体化学研究法
52
Fe(OH)3溶胶的制备及聚沉值的测定
3
1
基础
选修
技术基础
了解电解质对溶胶稳定性的影响,判断Fe(OH)3溶胶的带电性和大小
53
电泳实验
3
2
基础
必修
技术基础
掌握界面移动法测定ζ电位的原理和技术,测定Fe(OH)3溶胶的ζ电势
54
沉降分析与粒度测定
3
2
综合
必修
技术基础
掌握沉降法与激光法测定颗粒的粒度分布以及粒度分布的数据处理方法,由沉降速度测硫酸铅的粒径分布
55
接触角测定
3
1
基础
选修
技术基础
掌握接触角测定仪使用,分别测定液体(水)、固体(黄铁矿)的θ角
56
分析化学实验技术操作录像
2
基础
技术基础
现代分析化学实验的目的、任务和作用,教学方法,考试、考核办法;分析结果的误差来源、数据处理和结果的表示方法。
课外集中讲授
57
混合碱组成和含量测定
4
1
设计型
必修
技术基础
查阅有关资料,设计实验方案HCl的配制和标定,酸、碱溶液的相互滴定。
现
代
分
析
法
58
天然水的硬度测定
4
1
基础
必修
技术基础
采集水样,EDTA的标定,Fe3+Al3+等干扰离子的掩蔽。
增加钙镁离子的分别测定内容(自来水、矿泉水对比)。
59
化学需氧量(COD)的测定
4
1
综合型
必修
技术基础
KMnO4法测定COD的条件控制。
60
邻二氮菲分光光度法测定未知液中的铁
4
4
基础
必修
技术基础
条件试验(PH条件、显色剂用量、显色温度、时间等的确定),吸收曲线、标准曲线的制作,光度计的使用
现
代
分
析
法
61
邻二氮菲分光光度法测定铁的条件实验
4
4
基础
选修
技术基础
查阅有关资料,设计实验方案
研究显色剂用量、溶液色度、显色时间等对邻二氮菲测定微量铁实验的影响。
62
火焰原子吸收法测定金属铬中铁
4
4
综合型
必修
技术基础
原子吸收测定条件的选择、标准曲线法测定铁。
63
火焰原子吸收法测定铝及铝合金中的镁
4
4
综合
选修
技术基础
原子吸收测定干扰的消除、标准加入法测定镁。
64
水中镉的极谱测定
3
4
基础
必修
技术基础
标准曲线法进行极谱分析,影响极谱分析条件的因素的确定。
65
离子选择电极法测定天然水中的氟
3
4
基础
选修
技术基础
总缓冲剂的配制、离子选择性电极的使用、电位计的使用等。
66
气相色谱法测定空气中的N2、O2的相对含量
3
4
基础
必修
技术基础
气相色谱仪的使用、归一法定量分析的原理及测定方法。
现
代
分
析
法
67
离子色谱法测定常见阴离子的含量
3
4
基础
必修
技术基础
使用离子色谱法同时测定水体中的F-、Cl-、NO3-、NO2-、SO42-、PO43-。
六、考核方式与评分办法
课程总成绩由平时成绩和考试成绩组成,其中平时成绩占70%,考试占30%。
平时成绩记分:
预习分(20%)、实验状况分(20%)、实验报告分(60%)。
实验报告评分包括:
报告完整、图表规范、数据处理正确、结果正确、字迹工整及整洁、创新意识。
教师将在学生的实验报告上逐项评出分数。
考核方式多样化,采取口试、笔试、实际操作等方式进行。
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- 化学 实验 工科