第一章 绪论
第一节 物理化学实验的目的和要求
一、物理化学实验的目的
化学是一门建立在实验基础上的科学,物理化学是化学的一门重要分支学科。物理化学实验是化学教学体系中一门独立的课程,它与物理化学课程的关系最为密切,但与后者又有明显的区别:物理化学注重理论知识的掌握,而物理化学实验则要求学生能够熟练运用物理化学原理解决实际化学问题。
物理化学实验主要是通过物理的方法和手段,来研究物质的物理化学性质以及这些物理化学性质与化学反应之间的关系,从中形成规律性的认识,从而使学生初步了解物理化学的研究方法,掌握物理化学的实验方法和实验技术,学会常用仪器的操作,培养学生的动手实践能力;通过实验操作、实验现象观察和记录、重要物化性能的测量、实验数据的处理及可靠程度的判断、实验结果的分析和归纳等,锻炼培养学生分析问题和解决问题的能力;加深对物理化学基本原理的理解,为学生提供理论联系实际和理论应用于实践的机会;培养学生实事求是的科学态度和严肃认真、一丝不苟的科学作风,为将来从事化学理论研究和与化学相关的实践活动打下良好的基础。
二、物理化学实验的要求
1.实验前的预习
预习是做好实验的前提和保证,也是实验能否成功的关键。物理化学实验涉及众多仪器设备,这就使得实验前的预习尤为重要。
学生进入实验室之前必须认真预习,仔细阅读实验教材和参考资料,明确本次实验的目的,掌握实验所依据的基本理论原理和实验方法,了解所用仪器的构造和操作规程,记住实验步骤和注意事项,明确需要测定和记录的物理量等,在了解和掌握的基础上认真写出实验预习报告。
预习报告内容应包括:实验目的、原理、实验用仪器和试剂材料、实验简要步骤等,并针对实验时要记录的数据详细地设计一个原始数据记录表,预习中还需思考分析预习过程中产生的疑难问题、实验项目后的思考题等。
实验指导教师应在实验课开始前审阅学生的预习报告,同时进行必要的提问,并解答学生预习中的疑难问题,学生达到预习要求后才能进行实验。
2.实验操作及数据记录
学生进入实验室后必须遵守实验室规则,穿戴好实验服装,检查核对实验所需仪器和试剂材料是否符合实验要求,如有短缺或损坏,应及时向指导教师提出,以便补充或修理,做好实验开始前的各种准备工作。
学生在教师指导下独立地进行实验是实验课的主要教学形式。学生需认真听完实验指导教师的讲解,并经指导教师同意后方可进行实验。仪器的使用要严格按照操作规程进行,不可盲动。对于实验操作步骤,通过预习应心中有数。实验过程中要仔细观察实验现象,尤其是一些反常的现象,不应简单认为是自己操作失误就放弃了,应仔细查明原因,或请指导教师帮助查明原因。实验过程中应大胆、细心,独立操作,仔细观察实验现象,认真测定实验数据。
实验中应如实记录实验的环境条件、实验现象与数据。实验数据应记录在预习报告纸上已画好的数据表格中,字迹要清楚、整齐。记录数据必须完整、规范、实事求是,不得随意涂改实验数据,或只记录“好”的数据,舍弃“不好”的数据。如发现某个数据确有问题应该舍弃或需重新测定时,可用笔轻轻圈去或画一横,再在边上写出正确数据。注意养成良好的记录习惯。
整个实验过程要求有严谨的科学态度,保持肃静;节约试剂和去离子水;随时保持仪器和桌面的清洁整齐,酸碱等腐蚀试剂不得粘在仪器上,若有沾污,应立即擦净;公用仪器、试剂、工具等用完后立即归还;做到有条不紊,一丝不苟。还要积极思考,仔细分析,善于发现和解决实验中出现的各种问题。自己难于解决时,可请教师指导。
完成实验后,应将实验记录交给指导教师审核。如果指导教师指出所记录数据中有不合格的,应认真分析和检查原因,必要时需重做,直至获得满意的结果。指导教师审核通过并签字后,应清洗实验用材料,做好仪器的归零和整理桌面与地面的清洁卫生工作,经指导教师同意并在预习报告上签字后,方可离开实验室。严禁把仪器、试剂等任意携带出实验室。
3.撰写实验报告
实验报告是每次实验的记录、概括和总结,也是对实验者综合能力的训练和考核。实验结束后必须及时、独立、认真地完成实验报告,在规定时间内上交指导教师评阅。
实验报告应包括:实验目的、实验原理、实验仪器和试剂材料、实验步骤、实验记录、数据处理(包括列表、作图等)、结果讨论和思考题等。实验目的、实验原理和实验步骤应简单明了,重点应放在实验数据的处理和讨论上。
实验数据处理应有处理步骤,认真进行计算,而不是只列出处理结果,并注意各数值所用的单位,正确表达数据的处理结果。作图必须使用坐标纸,并端正地粘贴在实验报告上;有条件的话,最好使用计算机来处理实验数据。结果讨论内容应包括:对实验现象的分析和解释,对实验结果的误差分析,查阅文献的情况,对实验的改进建议,实验后的心得体会,实验成功与否的经验教训总结等。实验讨论是实验报告中的重要一项,可以锻炼、提高学生分析问题的能力。
教师对于每一个实验项目,应根据实验所用的仪器、试剂材料及具体操作条件,向学生提出实验结果数据的误差合格范围,学生实验结果如达不到此要求,则视超出的程度处理,扣分或者要求重做。另外,实验操作是否独立顺利完成、实验前是否预习充分、实验结束后是否做好清理整洁工作、实验报告是否有错误也作为实验项目成绩评定的参考内容。
4.实验报告的一般格式示例
实验项目名称:××××
一、实验目的
二、实验原理
要求用简洁的文字、反应式、公式、图示、图表说明本实验的基本原理。
三、实验仪器和试剂
试剂应注明品名、组成等,仪器应注明型号。
四、实验步骤
根据不同类型的实验,该部分格式不同。要求尽量用简洁的文字、箭头、符号、框图、表格、流程图等形式表述。
如:丙酮碘化反应实验步骤
1.常数B测定
2.测反应速率常数
五、实验数据记录和处理
列表记录原始数据,按实验要求计算和作图。数据处理需要通过计算得到的,应以其中一组数据为例,详细列出公式、计算步骤和结果。作图需有图名,横、纵坐标名称,单位;若需在图上取点进行计算的,则需要在图上标出取点坐标。
六、思考题
可结合理论课、文献查阅和实验结果认真分析回答。
七、讨论与心得
(1)实验成败及原因分析(可将实验结果与文献数据进行比较,讨论实验结果的合理性;也可对实验中的某些现象进行分析解释;对实验方法的设计、仪器的设计以及误差来源进行讨论)。
(2)本实验的关键环节及改进措施。
(3)可讨论实验的延伸,将本实验与工农业生产、生活以及科研进展相联系等。