虚拟实验室
虚拟实验室
真实的仪器、真实的操作、由化学模型实时计算的结果。每个实验都可以做错、重做，并与模型对照。
39 个实验 · 9 个领域 · 约 985 分钟动手时间
每个实验都这样进行
- 先预测 读实验目的，写下你认为会发生什么。
- 动手操作 仪器的读数由化学模型实时算出，可以做错、可以重来。
- 记录并对照 把你的数据与模型、与文献值放在一起比较。
- 回到真实实验室 安全、操作技巧和误差来源：屏幕替代不了的部分。
显示 39 个实验
- 测量基础 密度法鉴别金属 在天平上称量一块涂成灰色的未知金属，用排水法测出它的体积，再把算出的密度（连同不确定度）与手册值比较，找出它是什么。
- 测量基础 分光光度法测铁：校准曲线与未知样 用移液管和容量瓶配制一系列铁标准溶液，显色后在 510 nm 测吸光度，用最小二乘拟合校准线，再测未知样和试剂空白，报告铁的浓度、置信区间和检出限。
- 测量基础 用布朗运动测阿伏伽德罗常数 像佩兰一样在显微镜下追踪悬浮颗粒，由位移平方的平均值求出扩散系数和阿伏伽德罗常数，并看统计的颗粒数怎样决定结果的可靠程度。
- 酸碱与滴定 酸碱滴定：测出未知浓度 用滴定管逐滴加入标准 NaOH，看指示剂在哪一滴变色，再用 pH 计把整条滴定曲线测出来。
- 酸碱与滴定 EDTA 滴定测水的硬度 在 pH 10 氨缓冲液中以铬黑 T 为指示剂，用 0.01000 M EDTA 滴定一份自来水，看酒红色怎样经紫色变成纯蓝，算出以 CaCO₃ 计的总硬度。再用只含钙的标准液体会“为什么要加一点镁”。
- 酸碱与滴定 氧化还原滴定测补铁药片中的铁 把一片硫酸亚铁药片溶于稀硫酸，用重铬酸钾（二苯胺磺酸钠指示）或高锰酸钾（自身指示）滴定，算出药片含铁多少毫克。铂电极随时显示溶液电位：比较加与不加磷酸时，紫色终点出现得有多早、有多锐利。
- 酸碱与滴定 温克勒法测溶解氧 把水样中的氧固定成棕色沉淀，酸化释放出碘，再用硫代硫酸钠滴定。比较冷水、温水和不饱和水样，看溶解氧怎样随温度变化。
- 酸碱与滴定 凯氏定氮测蛋白质 消化、蒸馏、滴定：测出牛奶、面粉、花生和明胶的含氮量，再用 6.25 和琼斯的专用系数换算成蛋白质，看看“蛋白质含量”有多依赖换算系数。
- 酸碱与滴定 滴定法测氢氧化钙的溶度积 把过量氢氧化钙与水振荡、过滤，用盐酸滴定溶解的氢氧根。由浓度算出的溶度积约是表中 Ksp 的五倍：实验台逐步说明离子对和活度系数怎样把它拉回 6.5 × 10⁻⁶，以及为什么在 CaCl₂ 中同离子效应比“Ksp 不变”的预言弱。
- 热与能量 镁与盐酸：测氢气的摩尔体积与 R 称一段镁条，让它在倒立于水中的量气管里与盐酸反应，用排水法收集氢气。对齐内外液面、扣除水的饱和蒸气压，由读数算出气体常数 R 和氢气在 0 °C、100 kPa 的摩尔体积；再看看漏掉每一项校正会差多少。
- 热与能量 分子箱里的玻意耳定律 在真实运行的二维分子动力学箱中移动活塞，测量压强，并亲手画出 P–1/V 直线。
- 热与能量 用比热定原子量 把热金属投进量热杯，由升温算出比热，再像十九世纪的化学家一样，用杜隆–珀蒂定律和氧化物的质量定出三种未知金属的化合价与原子量。
- 热与能量 量热法：测出反应焓 用两个泡沫塑料杯、一支温度探头和一根搅拌棒，先标定量热计，再测出中和热、冰袋和暖袋的溶解焓。
- 热与能量 凝固点降低法测定摩尔质量 在冰盐浴中记录纯水和溶液的冷却曲线，从凝固点之差算出一种未知物的摩尔质量。
- 热与能量 冶炼炉：哪种还原剂有效？ 在虚拟冶炼炉里把各种矿石与焦炭、一氧化碳、氢气、铝粉、镁配对，调节炉温，用埃林汉姆图的热力学判断能不能炼出金属。
- 光谱与颜色 焰色反应与放电管光谱：读出元素的指纹 把金属盐送进火焰，用分光镜把焰色拆成谱线；再看氢、氦、氖、汞放电管的线状光谱，最后凭谱线认出一个未知样品。
- 光谱与颜色 分光光度法：测出光谱化学序列 测量九种镍(II) 和铬(III) 配合物的吸收光谱，找出能量最低的 d–d 吸收带，把波长换算成分裂能 Δo，再按 Δo 给配体排序。
- 光谱与颜色 分光光度法测钢中的锰 把钢样中的锰氧化成紫红色的高锰酸根，先比较标准与钢样的吸收光谱、选好分析波长，再用 KMnO₄ 标准做校准曲线，求出钢中锰的质量分数。钢里的铬会悄悄干扰错误的波长。
- 光谱与颜色 共轭染料的吸收光谱：盒中粒子 测三个家族共九种菁染料的吸收峰，用一维盒中粒子模型计算它们，再用最小二乘拟合盒长——看看一个最简单的量子模型能把九个实测峰描述到多准。
- 光谱与颜色 氯化氢气体的红外光谱：键长 在 FTIR 上记录 HCl 气体的基频带，给 P 支和 R 支的每条线编号，用组合差求出两个振动能级的转动常数，最后算出 H–Cl 键长——物理化学实验课的经典题目。
- 结构与晶体 粉末衍射：认出未知金属 一小撮金属粉末、一束铜靶 X 射线、一张衍射图。从峰的位置推出点阵类型和晶格参数，再对照参考卡片找出它是哪种金属。
- 热与能量 草酸钙的热重分析 在热天平上加热草酸钙一水合物，从三个失重台阶认出放出的气体，再用几种升温速率下的峰温求出每一步的活化能。
- 热与能量 步冷曲线：铋–镉合金相图 让几种组成的铋–镉熔体慢慢冷却，从曲线上的转折和平台读出液相线与共晶温度，自己把相图画出来。
- 光谱与颜色 奎宁荧光的氯离子猝灭 用脉冲激光激发酸性奎宁溶液，记录荧光衰减，拟合出寿命；换几种氯离子浓度，从施特恩–福尔默图求出猝灭速率常数，并与扩散控制极限比较。
- 结构与晶体 二氧化钛标准物质的 BET 比表面积 按 NIST SRM 1898 证书的规程操作一台静态容量法吸附仪：称样、脱气、用氦气测死体积、浸入液氮，再在 0.05–0.30 之间投入氮气，由 BET 图算出比表面积并与认证值比较。
- 光谱与颜色 用手持 X 射线荧光仪分拣金属 对着不锈钢、黄铜、焊锡、金饰和一捧受污染的土壤打出 X 射线荧光，由 NIST 的谱线能量认出每个谱峰属于哪种元素——并遇上铅与砷那对著名的重叠谱线。
- 光谱与颜色 血液的颜色与双波长血氧测定 由氧合与脱氧血红蛋白的吸收光谱算出不同饱和度血液的颜色，再用 660 nm 和 940 nm 两个波长的吸光度之比读出饱和度——脉搏血氧仪的原理。
- 电化学 原电池：测出未知金属 把金属片插进各自的 0.100 M 盐溶液，用盐桥连成原电池，读出电压；用参比金属搭一组电池，排出活动性顺序，再由电压算出未知金属 X 的标准电极电势并认出它。
- 电化学 pH 计的两点校准与样品测定 一支零点和斜率都未知的玻璃复合电极：用 pH 4.01、7.00、10.01 缓冲液校准，测量乙酸、氨缓冲液、强碱高钠溶液和一份未知缓冲液，最后揭晓电极参数，找出哪些读数被外推误差或钠误差带偏了。
- 电化学 氧化锆传感器与 λ = 1 的开关 把发动机的混合气从稀调到浓，记下氧化锆传感器的电压，找出化学计量点；再改变传感器温度和氧化钇含量，看哪些量会改变读数。
- 电化学 库仑卡尔·费休法测水 先用水标准检查仪器，再测一个只含 25 ppm 水的干燥溶剂和一个含水 0.5 % 的溶剂。改变电解电流和漂移，看结果何时可靠、何时需要扣除漂移。
- 速率与平衡 氯化钴的颜色平衡：勒夏特列原理 一管紫罗兰色的溶液里，粉红的 [Co(H₂O)₆]²⁺ 与蓝色的 [CoCl₄]²⁻ 处于平衡。加盐酸、加水、加硝酸银、放进热水或冰水，看它怎样变色，并用 Q 与 K 解释每一次变化。
- 速率与平衡 碘钟反应：初速率法与活化能 改变碘化钾和过二硫酸铵的用量，给每一杯计时；由初速率求出两个反应级数和速率常数，再在不同水浴温度下重复，画出阿伦尼乌斯图求活化能。
- 速率与平衡 用盖革计数器测定钡-137m 的半衰期 从 ¹³⁷Cs/¹³⁷ᵐBa 同位素发生器中淋洗出几滴含 ¹³⁷ᵐBa 的溶液，用盖革计数器连续计数，扣除本底后对 ln（计数率）作图，由斜率得到半衰期及其不确定度。
- 无机合成与定性 阳离子定性分析：鉴定未知液 用盐酸、热水、氨水、氢氧化钠和几种鉴定试剂，按流程把七种阳离子逐一分开并确认，找出一份未知液的组成。
- 无机合成与定性 卤素置换反应：用己烷层认出卤素 把氯水、溴水和碘水分别加入 KCl、KBr、KI 溶液，再用己烷萃取：上层己烷的颜色告诉你哪一种卤素单质生成了。最后用同样的办法鉴定一份未知的卤化物溶液。
- 无机合成与定性 钒的四种氧化态：一瓶溶液里的彩虹 在酸化的钒酸铵溶液中加入锌粉，看溶液从黄色经绿、蓝、绿变成紫色；再换用锡、亚铁盐和碘化钾，用标准电极电势解释每种还原剂停在哪一步。
- 分离与分析 重量法测硫酸根：灼烧至恒重 把样品中的硫酸根沉淀为 BaSO₄，在热、稀溶液中缓慢沉淀、陈化、过滤洗涤，再反复灼烧称量直到恒重，由换算因数求出硫酸根含量。也可以改做丁二酮肟镍法测镍。
- 分离与分析 顶空气相色谱测血液乙醇：内标法 在聚乙二醇毛细管柱上分离乙醇和内标 1-丙醇，用五个校准品作“面积比–浓度”校准线，测定一份未知血样的乙醇含量，并判断它是否超过饮酒驾车与醉酒驾车的阈值。