《化学原理与测量III》教学大纲
课程号：13010280
课程名：化学原理与测量III
英文名：Chemical Principle and Measurement (III)
实验总学时：60 学时
实验周学时： 8学时 (线上2学时 + 线下6学时)
开设实验项目数：7
实验课学分：1.5学分
课程性质：专业核心课程
面对院系、专业、年级：化学化工学院强基计划和拔尖班、匡亚明学院化生方向三年级本科生
实验课程地点：基础实验楼甲区1楼
课程负责人：淳远
课程育人目标：
树立学生正确的人生观、价值观和世界观。
课程教学目标：
1) 能够正确阐述化学原理相关物理化学参数的概念，说明其测量原理和方法;
2) 能够灵活运用现代科研技术与方法设计和评价测量方案；
3) 能够合理搭建装置、规范完成实验操作;
4) 能够通过多媒体技术进行总结和交流；
5) 具备良好的自主性学习、分析和解决问题的能力;
6) 富于创新意识、勇于探索；
7) 具备实事求是的科学态度和分工协作的团队精神。
教学内容：
1. 绪论。明确《化学原理与测量III》课程学习的意义及方法，介绍实验课程内容及学习要求、实验报告的规范书写、卫生安全以及注意事项等。
2. 流动法测定γ-Al2O3小球对乙醇脱水反应的催化性能。用流动法研究γ-Al2O3小球在不同温度下催化乙醇脱水过程，通过气相色谱仪原位分析反应产物分布，计算反应速率常数和活化能，评价γ-Al2O3小球的催化活性。
3. BZ振荡反应。研究由溴酸钾、丙二酸、硝酸铈铵和硫酸构成的BZ振荡反应，测定在不同温度下电极电势随时间的变化曲线，获得诱导期、振荡周期等参数，并求算相应的活化能；使用溴酸钾、溴化钾、丙二酸、硫酸、试亚铁灵溶液构建同心圆反应系统，观察空间上有序形貌的形成过程。初步认识系统远离平衡态下的复杂行为。
4. 超级电容器电极材料制备、器件组装和性能测试。了解储能新材料超级电容器的相关理论知识，使用溶液燃烧法法合成镍基电极材料，通过电化学工作站测定材料的比电容，并进行纽扣式超级电容器的组装及其点亮发光二级管性能测试。
5. 碳量子点的合成及其荧光分析。了解碳量子点的相关理论知识，使用水热法合成碳量子点，通过渗析纯化。以硫酸奎宁为标准物质，分别测量不同浓度碳量子点和硫酸奎宁溶液的吸光度和积分荧光强度，通过比较法计算碳量子点的荧光量子产率。
6. 铂催化剂氢氧化及CO中毒过程的理论模拟。使用Material studio程序计算CO在Pt(1 1 1)表面上吸附能、以及H2在Pt(1 1 1)表面解离过程的反应能垒和反应热，绘制CO表面吸附的二次差分电荷密度图，并对铂催化剂CO中毒现象进行分析。
7. 设计实验。在现有仪器允许的条件下，自行设计和完成一个完整的化学原理与测量实验（具体过程和要求见后面的其他信息）。
8. 虚拟仿真实验—碳纳米管材料的合成及其生长机理探索。包括碳纳米管材料的合成、碳纳米管材料的表征、碳基纳米管生长机理探索和和碳基纳米管在费托合成中的应用等几个模块。
先修课程：
化学原理与测量I、化学原理与测量II
使用教材:
《物理化学实验》. 邱金恒、孙尔康、吴强编，高等教育出版社. 2010
参考资料：
课程网站：https://physchemlab.nju.edu.cn
预习测试系统：http://cheminfo.nju.edu.cn/ChemTest
教学立方：https://teaching.applysquare.com/Home/User/login
电子数据库资源：
http://lib.nju.edu.cn/dzzy/dzzy_sjkdh.jsp?urltype=tree.TreeTempUrl&wbtreeid=1013
书籍文献资料：
1. 孙尔康，徐维清，邱金恒. 物理化学实验. 南京大学出版社.1984.
2. 付献彩、侯文华. 物理化学（第六版）.北京.高等教育出版社.2022.
3. 孙尔康，吴琴媛，周以泉，陆婉芳等.化学实验基础.南京.南京大学出版社.1991.
4. 蔡显鄂，项一非，刘衍光修订.物理化学实验.北京.高等教育出版社.1993.
5. 北京大学化学系物理化学教研室.物理化学实验（修订本）.北京.北京大学出版社.1985.
6. 罗澄源等.物理化学实验（第二版）.北京.高等教育出版社.1984.
7. J.M.怀特著.钱三鸿等译.物理化学实验.北京.人民教育出版社.1981.
8. H.D.克罗克福特等著，郝润蓉等译.物理化学实验.北京.人民教育出版社.1981.
9. F. Daniels, Experimental physical chemistry, 7th ed. McGraw-Hill, New York.1970.
其他信息：
1. 本课程是《物理化学实验》和《仪器分析实验》融合构建的新课程《化学原理与测量》中第三部分内容，针对已修《化学原理与测量I》、《化学原理与测量II》课程的化院强基班和匡院理科强化班本科生，教学内容以综合性和研究性实验为主，强调测量的科研前沿应用。
2. 本课程采用线上、线下混合式教学，分为常规实验和设计实验两个部分。常规实验实施“翻转学习”教学，采用“微课-验证-探索-讨论”的形式进行，每次实验线上约2小时，线下6小时。课前需完成线上部分，进入“物理化学实验室网址”，观看和熟悉相关实验项目的原理讲解和实验操作视频；通过图书馆线上电子资源库查阅本实验相关资料（为翻转讨论做准备)，预习实验内容并按照相关格式写好预习报告；进入网上预习测试系统，完成相关实验预习部分的测试。线下完成验证实验，自主探索实验和以学生为主体的翻转讨论三个环节。
3. “设计实验”线上大约6小时，线下12小时，包括“选取主导仪器”、“递交初步计划”、“陈述实验方案”和“完成设计实验”四个环节。其中前面两个环节在线上完成，自行通过学校图书馆等线上资源查阅相关文献进行实验设计，方向不限，但内容必须与本课程相关，并且需要考虑绿色、安全、时长、法律、伦理等因数。通过教学立方提交初步计划，相关教师线上对初步计划进行批改反馈。“陈述实验方案”和“完成设计实验”在线下进行，分别占用一次课的时间。在“陈述实验方案”时，按仪器和实验内容分成5个大组进行陈述，把自己的设计方案制作为ppt，每人10分钟左右时间讲解，同组学生共同讨论约10分钟；最后一次课时间进行“完成设计实验”环节的操作。
4. 本课程还包含一个虚拟仿真实验“碳纳米管材料的合成及其生长机理探索”，学生自行线上完成，约2小时。