第1章 緒論



1.1化學實驗的重要意義1



1.2化學實驗教學的目的1



1.3化學實驗課程的要求2



1.3.1實驗預習2



1.3.2實驗操作2



1.3.3實驗報告3



1.4實驗注意事項3



1.5實驗室守則4



1.6實驗室EHS制度4



1.6.1常見化學藥品的分類、危險特性與貯存要求5



1.6.2實驗室安全操作8



1.6.3實驗室防護設施與個人防護用品9



1.6.4實驗室儀器設備的安全使用10



1.6.5實驗室廢棄物處理11



1.6.6實驗室事故處理11



1.7化學手冊及GB、ISO簡介12



1.7.1化學手冊12



1.7.2GB與ISO簡介14



1.7.3標準的查詢方法16



1.7.4因特網免費檢索資源16



第2章 測量誤差和實驗數據處理18



2.1國際單位制（SI）和我國的法定計量單位18



2.2數據記錄、有效數字及其運算規則19



2.2.1數據記錄19



2.2.2數字修約規則20



2.2.3有效數字運算規則20



2.3誤差21



2.3.1準確度和精密度21



2.3.2誤差分類及產生原因22



2.3.3提高測量結果準確度的方法23



2.4測定結果的數據處理24



2.4.1平均偏差（亦稱算術平均偏差）24



2.4.2標準偏差25



2.4.3置信度與平均值的置信區間25



2.4.4可疑數據的取舍27



2.5誤差傳遞及其應用27



2.5.1函數相對誤差的傳遞規律27



2.5.2函數標準誤差的傳遞規律28



2.5.3誤差傳遞分析的應用29



2.6實驗數據的整理與表達30



2.6.1列表法30



2.6.2圖解法30



2.6.3數學方程表示法32



2.6.4計算機處理實驗數據和作圖34



第3章 基本物理量的測量原理與技術37



3.1溫度的測量及其控制37



3.1.1溫標37



3.1.2玻璃液體溫度計38



3.1.3熱電偶42



3.1.4電阻溫度計45



3.1.5飽和蒸氣溫度計47



3.1.6恆溫槽及其控溫原理48



3.2壓力的測量與控制50



3.2.1壓力單位50



3.2.2U形液柱壓力計50



3.2.3氣壓計使用與讀數校正52



3.2.4電測壓力計的原理53



3.2.5恆壓控制54



3.2.6真空的獲得與測量55



3.3光性測量59



3.3.1折射率與阿貝（Abbe）折射儀59



3.3.2旋光角與旋光儀61



3.3.3光的吸收與分光光度計63



3.4電化學測量65



3.4.1電導、電導率及其測定65



3.4.2抵消法測定原電池電動勢67



3.4.3參比電極與鹽橋69



3.4.4電極的預處理71



3.4.5離子選擇性電極71



3.4.6pH值及其測定72



3.5熱性質測量74



3.5.1量熱法測定熱效應74



3.5.2差熱分析76



3.5.3熱重分析77



3.6界面性質及其測量77



3.6.1關於表（界）面的一些基本概念77



3.6.2界面分析與檢測80



第4章 氣液平衡數據的測定104



4.1低壓氣液平衡的直接測定方法104



4.1.1直接法測定裝置的分類104



4.1.2循環法直接測定裝置105



4.1.3泡露點低壓氣液平衡直接測定裝置108



4.2氣液平衡實驗數據的熱力學一致性檢驗110



4.3低壓氣液平衡的間接測定方法113



4.3.1溶液飽和蒸氣壓測定113



4.3.2溶液沸點的測定方法114



4.4由溫度、壓力和液相組成測定數據推算氣相組成115



4.4.1Q函數法原理116



4.4.2Barker法117



4.4.3曲面樣條函數法117



第5章 化合物合成、分離原理與技術122



5.1化合物合成122



5.1.1無機合成122



5.1.2有機合成127



5.2化合物的分離141



5.2.1固液分離143



5.2.2液液分離147



5.2.3固固分離157



5.2.4色譜分離158



5.2.5離子交換樹脂分離165



5.2.6膜分離法167



第6章 常見離子和官能團的定性分離與鋻定170



6.1無機化合物的分離和定性分析170



6.素及其化合物性質在離子分離鋻定中的應用170



6.1.2離子的分離174



6.1.3離子的鋻定181



6.1.4未知樣品的分析188



6.2有機化合物的鋻定190



6.2.1烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴的鋻定190



6.2.2鹵代烴的鋻定192



6.2.3醇、酚、醚的鋻定192



6.2.4醛、酮的鋻定194



6.2.5羧酸及其衍生物的鋻定195



6.2.6胺類與硝基化合物的鋻定195



6.2.7碳水化合物的鋻定197



6.2.8氨基酸、蛋白質的鋻定197



第7章 物質組成分析——化學分析法198



7.1滴定分析法198



7.1.1滴定分析法概述198



7.1.2滴定分析法的原理201



7.1.3滴定曲線207



7.1.4終點指示方法213



7.1.5滴定分析法的應用218



7.2重量分析法224



7.2.1重量分析法概述224



7.2.2重量分析對沉澱的要求225



7.2.3沉澱的完全程度與影響沉澱溶解度的因素225



7.2.4沉澱的形成和沉澱的條件226



7.2.5影響沉澱純度的因素226



7.2.6重量分析結果的計算227



7.3定量分析的一般步驟227



7.3.1試樣的采集和制備227



7.3.2試樣的分解228



7.3.3測定方法的選擇230



7.3.4分析結果準確度的保證和評價231



第8章 物質組成分析——儀器分析232



8.1電化學分析法232



8.1.1電化學分析法概述232



8.1.2電位分析法原理233



8.1.3電位測定法233



8.1.4電位滴定法234



8.2光譜分析法235



8.2.1原子發射光譜分析法235



8.2.2原子吸收光譜分析法237



8.2.3紫外-可見分光光度法239



8.2.4紅外光譜分析243



8.2.5熒光光譜分析法246



8.3色譜分析法248



8.3.1色譜分析法概述248



8.3.2氣相色譜法249



8.3.3高效液相色譜法254



8.4核磁共振波譜法256



8.4.1核磁共振基本原理256



8.4.2核磁共振譜與有機化合物結構間的關繫257



8.4.3核磁共振波譜儀259



8.4.4核磁共振譜的應用260



8.5質譜分析法261



8.5.1質譜分析法概述261



8.5.2質譜分析法原理261



8.5.3質譜儀261



8.5.4質譜中主要離子峰的類型264



8.5.5質譜法應用265



第9章 特殊實驗技術267



9.1高壓反應267



9.2無水無氧反應268



9.2.1實驗原理269



9.2.2實驗方法269



9.3有機電化學合成反應270



9.3.1電化學合成原理271



9.3.2目前電化學的研究方向271



9.3.3實驗方法271



9.4有機物的微波合成反應272



9.4.1微波作用原理272



9.4.2微波加熱的特點272



9.4.3微波促進反應原理272



9.4.4微波在有機合成中的應用273



9.5有機物的超聲合成反應273



9.6常用有機溶劑的處理技術274



附錄280



1. SI輔助單位、具有專門名稱的導出單位與十進倍數的詞頭280



2.我國選定的非國際單位制單位281



3.弱電解質的解離常數(298K)281



4.難溶電解質的溶度積常數（298K）281



5.常用酸溶液和堿溶液的相對密度和濃度282



6.常用的緩衝溶液283



7.配離子的不穩定常數285



8.常用的恆沸混合物286



9.標準電極電勢（位）（298K）286



10.條件電極電勢（位）287



11.常見離子和化合物顏色288



12.不同溫度下，水的密度、表面張力、黏度、蒸氣壓 290



參考文獻291

前言



本書是面向21世紀工科化學繫列課程改革與實踐課題組所組建的《實驗化學》教材——《實驗化學原理與方法》、《實驗化學（Ⅰ）》和《實驗化學（Ⅱ）》中的一冊。在版和第二版的基礎上，配合《實驗化學（Ⅰ）》和《實驗化學（Ⅱ）》的第三版進行了修訂。



本書繫統講述了基礎無機、分析、有機、物化與生化等各類化學實驗的基本原理和共性方法，有利於學生提高實驗課的理論思維，理解實驗原理與方法的框架與脈絡。



本次修訂主要從以下幾個方面進行：



1.結合實驗室安全教育，單列一章進行實驗室安全知識的繫統講述。從實驗室EHS管理的角度，全面提升學生的安全意識；



2.完善基本物理量的測定方法與技術章節，結合測定技術的發展，及時更新常用的測定儀器及測定方法，如增加熱性質測量與材料表征等內容；



3.增加氣液平衡數據的測定章節；



4.以實驗原理和方法為主線，繫統梳理化合物制備、物質分離與提純、物質組成與結構分析等章節，實現內容的整體優化組合。



總之，本次修訂在保持版和第二版風格的基礎上，本著貼近實際教學、跟蹤技術發展的原則，強化化學原理、實驗方法和實驗技術，提高學生的實驗綜合素質。



本書第1～3章由熊焰修訂，第4章由劉洪來修訂，第5、6章由俞曄和孫慧萍修訂，第7章由王燕修訂，第8章由王月榮修訂，第9章由吳海霞修訂，全書由劉洪來和王燕統稿。



本書第三版得以順利完成，離不開版和第二版編寫人員的辛勤工作，在此謹向參加版和第二版編寫的所有人員表示深深的謝意。感謝華東理工大學教務處的大力支持，同時也對關心本書的專家、同行和讀者表示衷心的感謝。



由於編者水平有限，不妥和疏漏之處在所難免，懇請有關專家和讀者對本書提出寶貴意見和建議，並致誠摯謝忱。



編者



2017年5月於華東理工大學







版前言



值此世紀之交,化學教育工作者都在考慮應該把怎樣的大學化學帶入21世紀。我校開展了“面向21世紀工科化學繫列課程改革與實踐”的工作,其中組建《實驗化學》課程是該繫列改革的一個重要組成部分。



鋻於過去無機、分析、有機、物化四門實驗分別獨立設課的一些缺陷,經過反復研討,考慮到21世紀我國高校在人纔培養上,應該強調學科的綜合、知識與能力的綜合,必須在整體上對學生進行比較繫統、完整的化學實驗知識與多方位能力的綜合培養,因此有必要對工科院校的幾門化學實驗課程通盤考慮,進行整體優化組合,提高基礎實驗的教學質量與層次,以滿足新世紀對工程技術人纔培養的需求。因此組建一門《實驗化學》課,是較為理想的途徑之一。



由於生物化學的重要性日益被人們重視,因此在組建《實驗化學》新課程時,除了包括傳統的四門化學實驗外,還增加了基礎生物化學的有關內容。



實驗作為獨立的、探索性的實踐,有它自身的原理與方法。因此,《實驗化學》課除了按物質性質、化學反應、物質分離與分析、物理量測量與有關參數的測求等板塊編寫《實驗化學（Ⅰ）》、《實驗化學（Ⅱ）》教材外,為提高實驗課的理論水平,使學生繫統地掌握化學實驗方法與技術的共性,加強實驗原理與方法的教學,開設了與實驗內容配套的《實驗化學原理與方法》課,將本教材穿插在不同實驗板塊中進行講授。



參加本書編寫的有張濟新、鄒文樵、金韜芬、陳大勇、李梅君、肖繁花、歐伶和薛曉鶯等。全書由張濟新、鄒文樵、陳大勇統稿。



同濟大學陳秉堄教授對本書初稿提出了審閱意見和寶貴建議,同時本書初稿曾在校內印成講義供教學改革試點班級的學生使用。本書付梓前,根據陳秉堄教授的意見和建議,以及在教學中試用情況的反饋,對書稿作了修改。在此對關心本書的專家、同行和讀者表示衷心的感謝。



《實驗化學原理與方法》分為:測量誤差與數據處理,實驗室一般知識,基本物理量的測量原理與技術,物質分離原理與操作,化學合成,物質組分分析,常見離子與離子鋻定以及研究方法概述等八章。編者力求以此為框架概括基礎化學實驗原理與方法的共性。



在以此新框架編寫教材過程中,編者深感在內容選取與安排上尚有不盡如人意之處,懇切希望讀者對本書提出寶貴意見和建議,並致誠摯謝忱。



編者



1998年8月於華東理工大學







第二版前言



本書是面向21世紀工科化學繫列課程改革新體繫模式中的套《實驗化學》教材——《實驗化學原理與方法》、《實驗化學（Ⅰ）》和《實驗化學（Ⅱ）》中的一冊。在版的基礎上，配合《實驗化學（Ⅰ）》（第二版）和《實驗化學（Ⅱ）》（第二版）進行了修訂。



本書在版的基礎上，將傳統的無機化學、分析化學、有機化學、物理化學基礎實驗課的教學要求和實驗原理歸納為：測量誤差和實驗數據處理；基本物理量的測量原理與技術；化合物的合成、分離原理與技術；常見離子和官能團的定性分離與鋻定；物質組成分析——滴定分析；物質組成分析——儀器分析；特殊實驗技術等7章，構建成“實驗化學”課程的框架，作為穿插在課程的不同階段進行講授的教材，以提高學生的化學實驗理論水平，力求使學生能夠繫統地掌握化學實驗方法與技術的共性，提高實驗教學的質量。



本書第二版由劉洪來教授和任玉傑教授負責修訂，其中第1、2章由陳啟斌修訂，第3、4章由陳婭如和吳海霞修訂，第5章由王燕修訂，第6章由劉海燕修訂，第7章由吳海霞和任玉傑編寫，附錄部分由任玉傑補充和修訂，全書由劉洪來教授和任玉傑教授統稿。



本書第二版得以順利完成，離不開版編寫人員的辛勤工作，在此向參加版編寫的所有人員表示深深的謝意。同時感謝虞大紅教授在本書第二版編寫過程中給予的建議和關注。同時也對關心本書的專家、同行和讀者表示衷心的感謝。



限於編者水平，不妥和疏漏之處在所難免，懇請有關專家和讀者對本書提出寶貴意見和建議，並致誠摯謝忱。



編者



2007年3月於華東理工大學