《大學(xué)化學(xué)實驗》(第三版)共分4章,包括化學(xué)實驗基礎(chǔ)知識、化學(xué)實驗基礎(chǔ)理論與基本技術(shù)、基礎(chǔ)實驗、綜合與設(shè)計實驗。實驗項目共60個,主要為無機化學(xué)實驗和化學(xué)分析實驗,按照基礎(chǔ)性-綜合性-設(shè)計性三個層次安排。本書在編寫時注意體現(xiàn)綠色化和節(jié)約減量,在保證實驗效果的基礎(chǔ)上,對一些無機制備和性質(zhì)實驗減少了試劑用量,對部分化學(xué)分析實驗同時給出常量和半微量兩種實驗方式,以供選擇。本書為新形態(tài)教材,對一些重要知識點的理論原理、實驗的發(fā)展歷程、前沿科技發(fā)展、與生活聯(lián)系緊密的實驗技術(shù)等均有拓展閱讀,讀者可掃碼后在線了解學(xué)習(xí)。本書可作為高等院;瘜W(xué)、化工、生物、藥學(xué)、醫(yī)學(xué)、食品、材料、環(huán)境、高分子等相關(guān)專業(yè)的教材,也可供相關(guān)領(lǐng)域的科研、技術(shù)人員參考使用。
前言
《大學(xué)化學(xué)實驗》(第二版)自2015年出版以來,在基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)中發(fā)揮了積極作用。隨著科技的發(fā)展和新時代育人宗旨的需求,教學(xué)理念和教學(xué)方法也需適應(yīng)新的要求,與時俱進,以培養(yǎng)社會需要的人才。為此,我們在保持第二版基礎(chǔ)實驗的研究性特色的基礎(chǔ)上,對其進行了修訂和提升,本次修訂的主導(dǎo)思想是:更新一些陳舊內(nèi)容、加強理論知識與實驗的緊密結(jié)合、以多樣化的數(shù)字化資源延伸課堂、拓展知識、提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和賦予育人特色。
(1)繼承了第一版和第二版的編寫思路,以基礎(chǔ)實驗-綜合實驗-設(shè)計實驗三個層次開展實驗,基礎(chǔ)實驗為主,但通過在基礎(chǔ)實驗的實驗步驟中加入研究性探索內(nèi)容,改變照方抓藥依樣畫葫蘆的基礎(chǔ)實驗訓(xùn)練,給學(xué)生思考和分析的空間,從根本上實施以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的啟發(fā)式和探究式實驗教學(xué)。此外,仍然保持了化學(xué)分析的半微量實驗選擇,倡導(dǎo)綠色環(huán)保。
(2)更新了部分實驗內(nèi)容,主要包括化學(xué)實驗基礎(chǔ)知識中的安全知識、無機及分析化學(xué)的常用期刊以及化學(xué)信息網(wǎng)址資料;化學(xué)實驗基礎(chǔ)理論與基本技術(shù)中的常用儀器操作;刪除了少量陳舊的實驗,增添了一些新的基礎(chǔ)實驗和文獻實驗;更新了部分思考題以強化理論和實際應(yīng)用的關(guān)聯(lián)。
(3)主要改編在于提供了多樣化的數(shù)字化資源,延伸有限的實驗課堂教學(xué)。數(shù)字化資源主要包括:在重要知識點上加入相關(guān)的理論原理和依據(jù)以促進學(xué)生對理論的深入理解和應(yīng)用;增加了一些重要實驗的發(fā)展歷程、前沿科技發(fā)展、社會需求及其與人類生命健康的關(guān)聯(lián),以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,拓展科學(xué)視野和思維,促進學(xué)生樹立正確的學(xué)習(xí)觀、人生觀和價值觀;增加了無機制備實驗中目標(biāo)物的晶體學(xué)數(shù)據(jù),拓展學(xué)生的知識面,為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)和研究工作奠定基礎(chǔ)。
主編蒲雪梅和李桂英負責(zé)修訂方案的制定和實施,并參與全部實驗的修訂及全書的統(tǒng)稿審定,副主編曾紅梅和楊千帆分別負責(zé)無機化學(xué)實驗和化學(xué)分析實驗部分的匯總審定。蒲雪梅負責(zé)實驗二、實驗三十、實驗三十四和實驗五十七的修訂;李桂英負責(zé)實驗十九,實驗二十一~實驗二十七的修訂;曾紅梅負責(zé)實驗十八和實驗五十的修訂以及新增實驗二十和實驗五十一的撰寫;楊千帆負責(zé)實驗一、實驗二十八、實驗三十三、實驗三十六、實驗三十八、實驗四十、實驗四十二、實驗四十四、實驗四十五、實驗四十六、實驗四十八的修訂以及新增實驗四十九和實驗五十五的撰寫;杜娟負責(zé)實驗二十九、實驗三十一~實驗三十二、實驗三十五、實驗三十七、實驗三十九、實驗四十一、實驗四十三和實驗四十七的修訂;陶國宏負責(zé)實驗九~實驗十三和實驗五十二的修訂;劉科偉負責(zé)實驗三~實驗八的修訂;林之恩負責(zé)實驗十四~實驗十七、實驗十九、實驗二十、實驗五十和實驗五十一的晶體數(shù)據(jù)提供;趙燕和陶國宏共同負責(zé)第一章和第二章的修訂。
我們希望本書的編寫思路和特色能夠為化學(xué)實驗教學(xué)的進一步改革和發(fā)展起到拋磚引玉的作用,但由于作者能力和水平的限制,書中難免有不當(dāng)之處,懇請讀者批評指正。
編者于四川大學(xué)
2024年4月
第一版前言
實驗教學(xué)是化學(xué)化工類專業(yè)本科教學(xué)的重要組成部分,是提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實踐動手能力的重要途徑。為適應(yīng)當(dāng)今學(xué)科綜合發(fā)展和學(xué)科交叉滲透對人才思維方式綜合化、多樣化培養(yǎng)的要求,大學(xué)化學(xué)實驗內(nèi)容是兩個二級學(xué)科(無機化學(xué)和分析化學(xué))的綜合交叉。
本教材的編寫遵循以學(xué)生為中心、以教師為主導(dǎo),加強基本技能訓(xùn)練,促進研究和創(chuàng)新意識培訓(xùn)的實驗教學(xué)改革指導(dǎo)思想,按基礎(chǔ)性綜合性設(shè)計性三個層次推進實驗內(nèi)容。與國內(nèi)其他同類教材相比,本教材的主要特色是:改革以往教材照方抓藥依葫蘆畫瓢的實驗內(nèi)容,從基礎(chǔ)實驗著手,在實驗內(nèi)容中注重研究性能力的初步訓(xùn)練和培養(yǎng),以從根本上實施以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的啟發(fā)式和研究式的實驗教學(xué),主要表現(xiàn)在以下四方面。
1.實驗內(nèi)容中對稱量、移取和配制溶液的器皿將不再明確指出,而是用有效數(shù)字來代表,學(xué)生應(yīng)該根據(jù)有效數(shù)字的位數(shù)來準(zhǔn)確選擇所需精度的玻璃器皿 (如量筒或移液管;試劑瓶或容量瓶)和稱量工具(如萬分之一的電子天平或十分之一的天平),強化學(xué)生對量的理解和掌握。
2.每一個實驗都增加了 研究性探索內(nèi)容。一些研究性探索要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)理論知識和資料查詢做出選擇和判斷,才能繼續(xù)下面的實驗步驟;一些研究性探索要求學(xué)生在實驗完成后結(jié)合實驗結(jié)果并查詢資料做進一步總結(jié)和拓展分析。
3.強調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和自學(xué)能力。本教材在每一個實驗中都增加了預(yù)習(xí)要點及實驗?zāi)康,讓學(xué)生通過查、看、思考式的預(yù)習(xí)過程來理解實驗原理、實驗步驟、難點、重點,而且一些研究性探索內(nèi)容也要求學(xué)生在實驗前必須進行相關(guān)的預(yù)習(xí)和資料查詢,以確保在安排的課時內(nèi)能夠完成規(guī)定的實驗內(nèi)容,并達到將有限的實驗課時向課前、課后延伸的目的。
4.科研與教學(xué)的結(jié)合。把教師科研工作中的成熟結(jié)果或文獻中的有關(guān)先進成果經(jīng)改造后引入到基礎(chǔ)實驗教學(xué)內(nèi)容中。
本書由陳華和蒲雪梅主編,并參與全部實驗的編寫、修訂及負責(zé)全書的統(tǒng)稿審定。其中,第1章、實驗一、實驗二、實驗二十六、實驗四十一、附錄2~4、附錄10~15由蒲雪梅編寫,第1章(1.3節(jié)無機化學(xué)部分)和第2章由郝艷靜編寫,實驗三~實驗八、實驗十、實驗十四、實驗二十三、實驗四十五、實驗五十、附錄1、附錄5~9由曹紅梅編寫,實驗九、實驗十一~實驗十三,實驗十五~實驗二十二由李桂英編寫,實驗二十五、實驗三十、實驗三十五、實驗三十七、實驗三十九、實驗四十二、實驗四十四由周翠松編寫,實驗二十七~實驗二十九、實驗三十二、實驗三十四、實驗三十六、實驗三十八、實驗四十、實驗四十三由杜娟編寫,實驗四十七、實驗四十八、實驗五十一和實驗五十二由李方編寫,實驗四十九和實驗五十三由吳迪編寫,實驗二十四和實驗四十六由曾紅梅編寫,實驗三十一和實驗三十三由蒲雪梅和周翠松共同編寫。
本書在編寫過程中還參考和借鑒了其他院校和老師編寫的相關(guān)書籍,受益匪淺,在此表示最誠摯的謝意!
我們希望本書能對化學(xué)及相關(guān)學(xué)科的大學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)工作起到積極推動作用,但由于作者能力和水平的限制,書中難免有不當(dāng)之處,懇請各位專家和讀者批評指正。
我們相信大家的寶貴意見和建議,可以幫助我們在今后把教材和教學(xué)工作做得更好!
編者于四川大學(xué)
2010年4月
第二版前言
本書第一版于2010年出版,是根據(jù)高等教育化學(xué)實驗教學(xué)的改革宗旨,通過對全國高校實驗教學(xué)和實驗教材的廣泛調(diào)研和學(xué)習(xí),結(jié)合老師們多年教學(xué)科研經(jīng)驗和教改成果,針對目前實驗教學(xué)和教材中存在的問題編著出版的一本具有顯著啟發(fā)式研究式特色的基礎(chǔ)性實驗教材,其特色主要體現(xiàn)在:①實驗內(nèi)容中用有效數(shù)字代替器皿的名稱,讓學(xué)生通過有效數(shù)字選擇正確精度的稱量、移取和配制溶液的器皿,強化學(xué)生對量的理解和應(yīng)用;②通過在實驗內(nèi)容中增加研究性探索內(nèi)容,在兼顧實驗課時和基礎(chǔ)實驗性質(zhì)的基礎(chǔ)上,改革實驗內(nèi)容,在其實驗步驟中加入少量讓學(xué)生必須思考和解決的實驗內(nèi)容,比如讓學(xué)生根據(jù)相關(guān)理論知識從給出的幾種選項中選擇合適的指示劑或反應(yīng)介質(zhì)或試劑,或者給出幾種實驗條件(如不同用量、試劑組分、反應(yīng)介質(zhì)等)同時進行分組實驗,讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)的理論知識分析其結(jié)果差異的原因等。這種實驗內(nèi)容的啟發(fā)式特色(詳見第一版前言)經(jīng)過五年的使用,證實有以下效果:明顯改變以往學(xué)生照方抓藥依樣畫葫蘆的基礎(chǔ)實驗訓(xùn)練,給學(xué)生思考和分析的空間,并有效地加強了學(xué)生對理論知識和實驗相結(jié)合的理解和應(yīng)用,得以從根本上實施以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的啟發(fā)式和研究式的實驗教學(xué),有效地提高了實驗教學(xué)水平。通過教材的推廣和交流,本教材這種基礎(chǔ)性實驗的啟發(fā)式特色得到眾多國內(nèi)高校師生的高度評價和認(rèn)可。
第二版是在第一版的基礎(chǔ)上,根據(jù)課程教學(xué)的更新和實驗教學(xué)改革發(fā)展的趨勢,在保持原教材的內(nèi)容(無機和分析化學(xué)實驗)、框架(基礎(chǔ)性綜合性設(shè)計性三個層次)、科研與基礎(chǔ)教學(xué)相結(jié)合以及實驗內(nèi)容啟發(fā)式的基礎(chǔ)上做了進一步的修訂和完善,主要體現(xiàn)在:①更新和完善了部分實驗內(nèi)容,比如第1章中一些高校實驗教學(xué)的網(wǎng)站更新,第2章補充、完善和更新了一些儀器器皿使用操作和注意事項,還有第3章的一些基礎(chǔ)實驗中器皿更新及實驗內(nèi)容(包括研究性探索內(nèi)容和思考題)的進一步完善等;②為符合實驗綠色環(huán)保的發(fā)展需求,一些無機制備和性質(zhì)實驗減少了試劑的用量。為適應(yīng)更多學(xué)校的需求,部分化學(xué)分析實驗增加了半微量實驗內(nèi)容(同時呈現(xiàn)常量和半微量實驗兩種方式);③為適應(yīng)不同專業(yè)化學(xué)實驗的需要,增加了5個新的基礎(chǔ)實驗(實驗九、實驗二十四、實驗二十五、實驗二十八和實驗四十三),并增加了1個與科研前沿相關(guān)且具有基礎(chǔ)性的文獻實驗(來源于本校老師最近發(fā)表的科研成果,見實驗五十三)。
本書編寫過程中,主編蒲雪梅和陳華負責(zé)修訂方案的制訂和實施,并參與全部實驗的修訂及全書的統(tǒng)稿審定,寇興明負責(zé)新增實驗四十三的撰寫、化學(xué)分析實驗中所有半微量滴定實驗的撰寫以及分析化學(xué)實驗統(tǒng)稿審定,李桂英負責(zé)實驗十、實驗十二、實驗十三、實驗十五~實驗二十二的修訂以及無機化學(xué)實驗部分的統(tǒng)稿審定,曹紅梅負責(zé)實驗三~實驗八、實驗十一、實驗十四、實驗二十三和實驗四十八的修訂,周翠松負責(zé)實驗三十二、實驗三十五和實驗三十七的修訂以及新增實驗五十三的撰寫,杜娟負責(zé)實驗三十和實驗三十八的修訂以及新增實驗二十八的撰寫,曾紅梅負責(zé)第2章、實驗二十六、實驗四十九和第1章的部分修訂,鄢洪建負責(zé)了三個新增無機實驗(實驗九,實驗二十四、實驗二十五)的撰寫。
本書修訂過程中得到了許多從事無機和分析化學(xué)工作的教師的支持和幫助,特此致謝。
我們希望本書的編寫思路和特色能夠為化學(xué)實驗教學(xué)的進一步改革和發(fā)展起到拋磚引玉的作用,但由于作者能力和水平的限制,書中難免有疏漏和不當(dāng)之處,懇請讀者批評指正。
編者于四川大學(xué)
2015年4月
蒲雪梅,四川大學(xué)化學(xué)學(xué)院,教授,博導(dǎo), 蒲雪梅, 女,理學(xué)博士,四川大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師,四川省學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人后備人選。1987-1991年在四川理工學(xué)院獲得工業(yè)分析學(xué)士學(xué)位,1991-1995年在中國天府可樂集團公司工作,1995-1998年獲得四川大學(xué)分析化學(xué)專業(yè)碩士學(xué)位,2000-2004年獲得四川大學(xué)物理化學(xué)專業(yè)博士學(xué)位,2002-2003年在香港浸會大學(xué)作訪問學(xué)者。1998年至今在四川大學(xué)化學(xué)學(xué)院工作。
第1部分化學(xué)實驗基礎(chǔ)知識與基本技術(shù)
第1章化學(xué)實驗基礎(chǔ)知識1
1.1緒論1
1.1.1大學(xué)化學(xué)實驗的學(xué)習(xí)目的1
1.1.2大學(xué)化學(xué)實驗的學(xué)習(xí)方法1
1.2實驗室規(guī)則和安全常識5
1.2.1實驗室規(guī)則5
1.2.2化學(xué)實驗室安全守則6
1.2.3實驗室一般事故的處理常識6
1.2.4化學(xué)實驗室的滅火常識7
1.2.5實驗室三廢處理常識8
1.3無機及分析化學(xué)實驗常用工具書9
1.3.1無機及分析化學(xué)實驗常用手冊和參考書9
1.3.2無機及分析化學(xué)常用期刊10
1.3.3常用化學(xué)信息網(wǎng)址資料12
1.4實驗數(shù)據(jù)的處理14
1.4.1有效數(shù)字14
1.4.2實驗數(shù)據(jù)的記錄與異常數(shù)據(jù)的處理14
1.4.3誤差分析16
1.4.4實驗結(jié)果的表示置信區(qū)間17
第2章化學(xué)實驗基礎(chǔ)理論與基本技術(shù)18
2.1化學(xué)實驗室常用儀器及設(shè)備18
2.1.1化學(xué)實驗常用儀器介紹18
2.1.2玻璃儀器的洗滌22
2.1.3玻璃儀器的干燥23
2.2化學(xué)試劑及實驗用水24
2.2.1化學(xué)試劑的規(guī)格24
2.2.2化學(xué)試劑的存放24
2.2.3實驗室用水25
2.2.4純水的制備25
2.3實驗基本技術(shù)26
2.3.1化學(xué)試劑的取用26
2.3.2固體的研磨28
2.3.3加熱與冷卻28
2.3.4溶解、蒸發(fā)和結(jié)晶31
2.3.5固液分離31
2.3.6固體的干燥34
2.3.7氣體的發(fā)生、凈化和收集35
2.3.8試管實驗基本技術(shù)37
2.4滴定分析基本操作38
2.4.1移液管、吸量管及其使用39
2.4.2容量瓶及其使用40
2.4.3滴定管及其滴定操作41
2.5重量分析基本技術(shù)45
2.5.1試樣的溶解45
2.5.2沉淀45
2.5.3沉淀的過濾和洗滌45
2.5.4沉淀的干燥和灼燒47
2.6常用儀器的操作和使用48
2.6.1比重計48
2.6.2電子天平49
2.6.3酸度計52
2.6.4分光光度計55
2.6.5電導(dǎo)率儀57
2.6.6微波合成儀59
第2部分無機及分析化學(xué)實驗
第3章基礎(chǔ)實驗62
實驗一分析天平稱量練習(xí)62
實驗二強酸、強堿溶液的配制及相互滴定63
實驗三溶液的性質(zhì)和配制66
實驗四凝固點降低法測定尿素摩爾質(zhì)量68
實驗五化學(xué)反應(yīng)焓變的測定70
實驗六化學(xué)反應(yīng)速率及活化能的測定72
實驗七電離平衡75
實驗八醋酸電離常數(shù)和電離度的測定77
實驗九沉淀平衡78
實驗十氧化還原與電化學(xué)80
實驗十一碘酸銅溶度積的測定82
實驗十二配合物的性質(zhì)84
實驗十三磺基水楊酸與三價鐵離子配合物的組成及穩(wěn)定常數(shù)的測定87
實驗十四硝酸鉀的制備89
實驗十五甲酸銅的制備90
實驗十六七水硫酸鎂的制備91
實驗十七硫酸亞鐵銨的制備93
實驗十八液相合成納米磁性四氧化三鐵粉末95
實驗十九三氯化六氨合鈷(Ⅲ)的合成97
實驗二十二草酸合銅(Ⅱ)酸鉀的制備98
實驗二十一s區(qū)元素化合物的性質(zhì)99
實驗二十二p區(qū)元素化合物的性質(zhì)(一)103
實驗二十三p區(qū)元素化合物的性質(zhì)(二)109
實驗二十四p區(qū)元素化合物的性質(zhì)(三)113
實驗二十五d區(qū)元素化合物的性質(zhì)(釩、鈦、鉬、鎢、鉻、錳)117
實驗二十六d區(qū)元素化合物的性質(zhì)(鐵、鈷、鎳)121
實驗二十七ds區(qū)元素化合物的性質(zhì)(銅、銀、鋅、汞)124
實驗二十八有機酸試劑純度的測定127
實驗二十九食用醋中總酸度的測定129
實驗三十混合堿的分析(雙指示劑法)131
實驗三十一硫酸銨中氮含量的測定(甲醛法)133
實驗三十二返滴定法測定蛋殼中的鈣含量 134
實驗三十三非水滴定法測定-氨基酸的含量135
實驗三十四水總硬度的測定137
實驗三十五葡萄糖酸鈣注射液中鈣含量的測定139
實驗三十六鉛、鉍混合液中鉛和鉍的連續(xù)測定140
實驗三十七鋁合金中鋁含量的測定142
實驗三十八過氧化氫含量的測定144
實驗三十九重鉻酸鉀法測定水樣中的化學(xué)耗氧量(COD)146
實驗四十高錳酸鉀法間接測定補鈣劑中的鈣含量147
實驗四十一直接碘量法測定維生素C149
實驗四十二碘量法測定葡萄糖151
實驗四十三重鉻酸鉀法測定鐵礦石中的鐵含量(無汞測鐵法)152
實驗四十四碘量法測定銅含量154
實驗四十五苯酚含量的測定156
實驗四十六莫爾法測定氯化物中的氯含量158
實驗四十七重量分析法測定BaCl2·2H2O中的鋇含量160
實驗四十八鋼鐵中鎳含量的測定163
第4章綜合與設(shè)計實驗165
實驗四十九硫酸銅的制備及其純度分析實驗165
實驗五十三草酸根合鐵(Ⅲ)酸鉀的制備及組成的測定166
實驗五十一順式和反式二草酸二水合鉻(Ⅲ)酸鉀的制備及異構(gòu)體的檢驗169
實驗五十二室溫固相法合成納米氧化鐵紅顏料及其含量的測定171
實驗五十三復(fù)方乙酰水楊酸藥片中主要有效成分的分析174
實驗五十四鞣革廢水的前處理及鉻含量的測定178
實驗五十五菁染料超分子邏輯電路的設(shè)計(文獻實驗)180
實驗五十六金納米簇微波輔助合成法及其多批次產(chǎn)物光信號顯著性差異評估(文獻實驗)183
實驗五十七粗鹽的提純(設(shè)計實驗)186
實驗五十八食品中鈣、鎂和鐵含量的測定(設(shè)計實驗)187
實驗五十九河水、湖水水質(zhì)監(jiān)測分析(設(shè)計實驗)188
實驗六十光功能配合物材料的設(shè)計、合成與光物理性質(zhì)的測定190
附錄192
附錄1國際原子量表192
附錄2常用化合物的分子量表193
附錄3化學(xué)試劑的分類193
附錄4常用酸堿溶液的密度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)和濃度194
附錄5酸堿在水溶液中的解離常數(shù)(25℃)195
附錄6難溶化合物的溶度積常數(shù)200
附錄7標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表(298.15K)203
附錄8金屬-無機配位體配合物的穩(wěn)定常數(shù)206
附錄9金屬-有機配位體配合物的穩(wěn)定常數(shù)210
附錄10基準(zhǔn)物質(zhì)的干燥條件和應(yīng)用216
附錄11常用酸堿指示劑216
附錄12酸堿滴定中的混合指示劑217
附錄13常用金屬指示劑218
附錄14常用氧化還原指示劑218
附錄15沉淀滴定的吸附指示劑218
附錄16常用緩沖溶液的配制219
參考文獻220