《應(yīng)用化學(xué)專業(yè)方向綜合實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)大綱

1、專業(yè)方向綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱課程名稱： 專業(yè)方向綜合實(shí)驗(yàn) 課程英文名稱：Special Experiments課程編碼：0901SJ030 課程類別/性質(zhì)：實(shí)踐教學(xué)/必修學(xué) 分：4 周 數(shù)：4周開課單位：化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 適用專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)先修課程：無機(jī)及分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、藥物化學(xué)、高分子化學(xué)及物理 一、課程簡介 專業(yè)方向綜合實(shí)驗(yàn)是應(yīng)用化學(xué)專業(yè)（精細(xì)化工及助劑方向）的一門實(shí)踐性課程，包括藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)、高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)和表面與膠體化學(xué)實(shí)驗(yàn)三部分。通過本課程的實(shí)踐，要求學(xué)生掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作技能和基礎(chǔ)知識，加強(qiáng)對專業(yè)基礎(chǔ)理論和基本概念的理解，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)作風(fēng)，具

2、備綜合運(yùn)用基礎(chǔ)化學(xué)、藥物化學(xué)、高分子化學(xué)及表面與膠體化學(xué)等應(yīng)用化學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)理論，獨(dú)立思考、分析和解決工程問題的能力，綜合觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析推理實(shí)驗(yàn)事實(shí)、歸納總結(jié)事物變化規(guī)律的能力。樹立正確的職業(yè)觀及精益求精的工匠精神，培養(yǎng)學(xué)生自我創(chuàng)新意識與家國情懷，激發(fā)個人理想與培養(yǎng)學(xué)生社會責(zé)任感有機(jī)結(jié)合，保證學(xué)生達(dá)成專業(yè)的相應(yīng)畢業(yè)要求。二、課程教學(xué)目標(biāo)通過專業(yè)方向綜合實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，不僅加深學(xué)生對應(yīng)用化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)理論和基本概念的理解，掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作技能和基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)獨(dú)立思考、分析解決問題的能力，分析推理、歸納總結(jié)的能力。樹立精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。在專業(yè)知識

3、、實(shí)踐能力、綜合素質(zhì)等方面達(dá)到課程教學(xué)目標(biāo)。1價值目標(biāo)：（1）培養(yǎng)學(xué)生的安全意識和環(huán)保意識。通過講述化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范以及系列安全、環(huán)保事故，使同學(xué)們理解和體會安全意識和規(guī)范操作在化學(xué)中的重要性，同時樹立環(huán)保意識。（2）培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)道德。通過講述藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)部分涉及的反應(yīng)停、新型毒品、阿司匹林等典型事件，引導(dǎo)學(xué)生樹立遵紀(jì)守法的法律意識，秉持“敬佑生命、救死扶傷”的的職業(yè)操守。（3）培養(yǎng)學(xué)生自我創(chuàng)新意識與家國情懷。通過高分子水凝膠的制備及在國防中的應(yīng)用，使學(xué)生了解高分子材料要與健康產(chǎn)業(yè)、國防軍事、電子信息、新能源等領(lǐng)域相融合，要以科學(xué)前沿和國家重大戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生樹立科學(xué)創(chuàng)新的

4、意識，樹立為推動我國高分子發(fā)展做出貢獻(xiàn)的理想和信心。（4）培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維和科學(xué)精神。在講述乳狀液的制備及性能比較等知識，讓同學(xué)們理解辯證思維中的對立統(tǒng)一、共性與個性、量變和質(zhì)變的規(guī)律。2知識和能力目標(biāo)：（1）掌握基本的操作方法和技能，正確使用玻璃儀器和測量儀器，具備安裝一般實(shí)驗(yàn)裝置和使用精密儀器的能力（畢業(yè)要求3.2）；（2）掌握本體聚合、水溶液聚合的基本原理和方法，掌握縮聚反應(yīng)、自由基聚合反應(yīng)的特點(diǎn)（畢業(yè)要求3.2）；（3）掌握乳狀液的基本原理及不同乳狀液的制備方法和性質(zhì)（畢業(yè)要求3.2）；（4）了解消泡劑的評價方法及原理，掌握消泡劑的結(jié)構(gòu)特征及常規(guī)消泡劑的類型（畢業(yè)要求3.2）；（5）

5、了解酯化反應(yīng)、選擇性乙?；姆椒ǎ莆账幬锞?、雜質(zhì)檢查、結(jié)構(gòu)鑒定等方法與技能，（畢業(yè)要求3.2）；（6）培養(yǎng)學(xué)生具備分析、表征物質(zhì)含量、結(jié)構(gòu)及其他信息的能力。培養(yǎng)學(xué)生具有堅(jiān)持不懈、鍥而不舍、勇于創(chuàng)新，實(shí)事求是的學(xué)科素養(yǎng)（畢業(yè)要求3.5）；（7）培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神完成大型儀器分析實(shí)驗(yàn)。學(xué)生具有大局意識、協(xié)作精神和服務(wù)精神，具有一定的創(chuàng)新意識，能夠利用團(tuán)隊(duì)每個成員的優(yōu)勢解決儀器分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，具有一定的反思能力（畢業(yè)要求3.7）。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時分配本課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括8個實(shí)驗(yàn)，以綜合性類型為主。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、類型、學(xué)時及要求如下：實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與類型序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目思政融入點(diǎn)實(shí)驗(yàn)類型學(xué)時支撐畢業(yè)要求

6、指標(biāo)點(diǎn)演示驗(yàn)證綜合設(shè)計1阿司匹林的制備實(shí)驗(yàn)室安全意識和規(guī)范操作，“三廢”的處理；樹立 “誠信”。深入理解社會主義核心價值觀。83.23.52對乙酰氨基酚的制備培養(yǎng)學(xué)生善于觀察，勤于思考的品質(zhì)；創(chuàng)新能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作83.23.53甲基丙烯酸甲酯的本體聚合隱形眼鏡材料的發(fā)展史，精益求精的工匠精神83.23.54丙烯酰胺的水溶液聚合樹立綠色環(huán)保理念，踐行“綠水青山就是金山銀山”。83.23.55高吸水樹脂的制備及性能水下無人潛航器的研制科學(xué)創(chuàng)新的意識，愛國精神，家國情懷。83.23.56酚醛樹脂的合成貝克蘭酚醛樹脂發(fā)展史嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、求真務(wù)實(shí)、堅(jiān)持不懈的科研精神。83.23.57乳狀液的制備及其性質(zhì)比較辯

7、證思維中的對立統(tǒng)一、共性與個性、量變和質(zhì)變的規(guī)律83.23.58消泡劑的性能評價對比、聯(lián)想、啟發(fā)，不放過每一細(xì)節(jié)。83.23.5實(shí)驗(yàn)一 阿司匹林的制備 8學(xué)時1實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆挣セ磻?yīng)、藥物的精制、雜質(zhì)檢查、結(jié)構(gòu)鑒定等方法與技能；學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計；掌握熔點(diǎn)的測定方法。2方法原理阿司匹林為白色針狀或板狀結(jié)晶，熔點(diǎn)135140，易溶于乙醇，可溶于氯仿、乙醚，微溶于水。臨床上為解熱鎮(zhèn)痛藥，用于治療傷風(fēng)、感冒、頭痛、發(fā)燒、神經(jīng)痛、關(guān)節(jié)炎及風(fēng)濕病、類風(fēng)濕病等。近年來，又證明它具有抑制血小板聚集的作用，其治療作用又進(jìn)一步擴(kuò)大到預(yù)防血栓的形成，治療心血管疾患。合成路線：3實(shí)驗(yàn)儀器及試劑儀器：錐形瓶 量筒 吸濾

8、瓶 布氏漏斗 恒溫水浴鍋試劑：水楊酸，醋酐，濃硫酸，10%碳酸氫鈉，20%鹽酸，1%三氯化鐵4掌握要點(diǎn)酯化反應(yīng)、藥物的精制、雜質(zhì)檢查、結(jié)構(gòu)鑒定等方法與技能。5實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）酯化反應(yīng)；（2）阿司匹林的精制：稱量和溶解、沉淀和過濾、蒸發(fā)和結(jié)晶、減壓過濾；（3）阿司匹林熔點(diǎn)的測定。實(shí)驗(yàn)二 對乙酰氨基酚的制備 8學(xué)時1實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私膺x擇性乙?；姆椒ǎ莆账幬锏木啤㈦s質(zhì)檢查、結(jié)構(gòu)鑒定等方法與技能；掌握易被氧化產(chǎn)品的重結(jié)晶精制方法。2實(shí)驗(yàn)原理對乙酰氨基酚為白色結(jié)晶性粉末；無臭味，微苦。在熱水或乙醇中易溶，在丙酮中溶解，在水中略溶。mp.168172。合成路線：3實(shí)驗(yàn)儀器及試劑儀器：錐形瓶、溫度計、玻璃棒

9、、吸濾瓶、布氏漏斗、量筒試劑：對氨基苯酚（4-氨基酚），醋酐，活性碳，亞硫酸氫鈉，鹽酸，亞硝酸鈉，萘酚4掌握要點(diǎn)選擇性乙?；磻?yīng)，藥物的精制、雜質(zhì)檢查、結(jié)構(gòu)鑒定，易被氧化產(chǎn)品的重結(jié)晶精制方法5實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）對乙酰氨基酚粗品的制備（2）對乙酰氨基酚的精制（3）對乙酰氨基酚的鑒別實(shí)驗(yàn)三 甲基丙烯酸甲酯的本體聚合 8學(xué)時1實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獗倔w聚合的原理，熟悉有機(jī)玻璃的制備方法；觀察整個聚合過程中體系粘度的變化過程。2實(shí)驗(yàn)原理甲基丙烯酸甲酯在過氧化苯甲酰引發(fā)劑存在下進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)。自由基加聚的工藝方法主要有四種：本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合及乳液聚合。本體聚合是指單體僅在少量的引發(fā)劑存在下進(jìn)行的聚合反

10、應(yīng)，或者直接在熱、光和輻照作用下進(jìn)行的聚合反應(yīng)。甲基丙烯酸甲酯在BPO引發(fā)下自由基聚合：3實(shí)驗(yàn)儀器及試劑試劑：過氧化苯甲酰（BPO）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）儀器：試管、具塞錐形瓶、恒溫水浴鍋、溫度計4掌握要點(diǎn)本體聚合原理；聚合過程體系粘度的變化。5實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）甲基丙烯酸甲酯的預(yù)聚；（2）甲基丙烯酸甲酯的灌模；（3）甲基丙烯酸甲酯的聚合；（4）甲基丙烯酸甲酯的脫模。實(shí)驗(yàn)四 丙烯酰胺的水溶液聚合 8學(xué)時1實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馊芤壕酆系幕驹?；掌握丙烯酰胺水溶液聚合的原理和方法?實(shí)驗(yàn)原理聚丙烯酰胺(PAM)外觀是白色固體，易吸附水分和保留水分，為水溶性高分子聚合物，可以任意比例溶于水，不溶于甲醇、乙

11、醇、丙酮、乙醚、脂肪烴和芳香烴等大多數(shù)有機(jī)溶劑。聚丙烯酰胺水溶液黏度隨含量的增加而急劇上升，超過10%時就形成凝膠體。聚丙烯酰胺可應(yīng)用于造紙過程中，作助留劑、補(bǔ)強(qiáng)劑；水處理中作助凝劑、絮凝劑、污泥脫水劑；石油鉆采中作降水劑、驅(qū)油劑；還廣泛應(yīng)用于增稠、穩(wěn)定膠體、減阻、黏結(jié)、成膜、生物醫(yī)學(xué)材料等方面。本實(shí)驗(yàn)是采用丙烯酰胺在過硫酸銨的引發(fā)下合成聚丙烯酰胺，反應(yīng)機(jī)理如下：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，分子鏈增長，當(dāng)分子鏈增長到一定程度時， 即可通過分子間的相互交替形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使溶液的黏度明顯增加。3實(shí)驗(yàn)儀器及試劑儀器：恒溫水槽、電動攪拌器、10 mL量筒、50mL燒杯、250mL燒杯、500mL燒杯、試劑：丙烯酰

12、胺、過硫酸銨、蒸餾水4掌握要點(diǎn)水溶液聚合的原理和方法。5實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）配液；（2）引發(fā)聚合；（3）提純；（4）過濾，烘干；（5）計算產(chǎn)率。實(shí)驗(yàn)五 高吸水樹脂的制備及性能 8學(xué)時1實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馊芤壕酆系幕驹? 掌握丙烯酰胺水溶液聚合的原理和方法。2實(shí)驗(yàn)原理高吸水性樹脂是一種含有強(qiáng)親水性基團(tuán)并具有一定交聯(lián)度的功能性高分子材料。吸水前，高分子鏈相互纏繞在一起，彼此交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到整體上的緊固。與水接觸時，由于吸水樹脂上含有多個親水基團(tuán)，故首先進(jìn)行水潤濕，然后水分子通過毛細(xì)作用及擴(kuò)散作用滲透到樹脂中，高分子鏈上的電離基團(tuán)在水中電離。由于高分子鏈上同種離子之間的靜電排斥作用使得高分子鏈伸展溶

13、脹。由于電中性要求，反離子不會遷移到樹脂內(nèi)部，樹脂內(nèi)外部溶液間的離子濃度差形成反滲透壓。水在反滲透壓的作用下進(jìn)一步進(jìn)入樹脂中，形成水凝膠。同時，樹脂本身的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及氫鍵作用，又限制了凝膠的無限溶脹。 通常，用膨脹倍數(shù)來定義吸水樹脂吸水膨脹能力的強(qiáng)弱，公式如下： 吸水倍數(shù)= 式中： 吸水前顆粒質(zhì)量，g；吸水后凝膠顆粒質(zhì)量，g；3實(shí)驗(yàn)儀器及試劑儀器：恒溫水槽、電動攪拌器、10 mL量筒、50mL燒杯、250mL燒杯、500mL燒杯、試劑：丙烯酰胺、過硫酸銨、N,N亞甲基雙丙烯酰胺、蒸餾水、氯化鈉。4掌握要點(diǎn)吸水樹脂的吸水原理，自由基水溶液聚合的方法。5實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）配液；（2）引發(fā)聚合；（3）

14、剪碎、切塊、烘干；（4）吸水膨脹倍數(shù)測試；實(shí)驗(yàn)六 酚醛樹脂的合成 8學(xué)時1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饪s聚反應(yīng)的特點(diǎn)及反應(yīng)條件對產(chǎn)物性能的影響；掌握酚醛樹脂的合成原理和方法。2實(shí)驗(yàn)原理酚醛樹脂是由苯酚和甲醛在催化劑條件下縮聚，經(jīng)中和、水洗而制成的樹脂，是世界上最早由人工合成，也最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的樹脂。酚醛樹脂的合成反應(yīng)分為兩步進(jìn)行，首先是苯酚與甲醛的加成反應(yīng)，隨后是縮合及縮聚反應(yīng)。在適當(dāng)條件下，一元羥甲基苯酚繼續(xù)進(jìn)行加成反應(yīng)，就可生成二元及多元羥甲基苯酚。隨反應(yīng)條件的不同，縮合反應(yīng)可以發(fā)生在羥甲基苯酚與苯酚分子之間，也可發(fā)生在各個羥甲基苯酚分子之間，縮合反應(yīng)不斷進(jìn)行的結(jié)果，將縮聚形成一定分子量的酚醛樹脂，由于

15、縮聚反應(yīng)具有逐步的特點(diǎn)，中間產(chǎn)物相當(dāng)穩(wěn)定，因而能夠分離而加以研究。多年的研究分析通常認(rèn)為，影響酚醛樹脂的合成、結(jié)構(gòu)及特性的主要因素為原料的化學(xué)結(jié)構(gòu)，酚與醛的物質(zhì)的量之比，反應(yīng)介質(zhì)的酸、堿性以及生產(chǎn)操作方法。本實(shí)驗(yàn)是在酸性催化劑存在下，使甲醛與過量苯酚縮聚而得到熱塑性酚醛樹脂，其反應(yīng)過程如下:相對分子質(zhì)量在1000以下，n為410。3實(shí)驗(yàn)儀器及試劑儀器：250ml三口燒瓶、冷凝管、攪拌器、100溫度計、恒溫水槽、150ml錐形瓶、蒸發(fā)皿、鐵皮試劑：苯酚、甲醛（36%水溶液）、濃鹽酸4掌握要點(diǎn)縮聚反應(yīng)的特點(diǎn)及合成條件對反應(yīng)的影響。5實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）配液；（2）引發(fā)聚合；（3）觀察反應(yīng)現(xiàn)象；（4）冷卻

16、、稱重；實(shí)驗(yàn)七 乳狀液的制備及其性質(zhì)比較 8學(xué)時1實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馊闋钜旱幕驹?；掌握制備乳狀液及比較其性質(zhì)的方法。2基本原理兩種互不相溶的液體經(jīng)乳化劑的作用，可生成由一種液體分散在另一種液體中的乳狀液。乳狀液可分為兩類：一種是油為分散相，水為分散介質(zhì)，稱為“水包油”型乳狀液，以符號O/W表示；反之，若水為分散相，油為分散介質(zhì)，則稱為“油包水”型，以W/O表示。鑒別乳狀液類型的方法一般有稀釋法、染色法、電導(dǎo)法等。本實(shí)驗(yàn)采用稀釋法，即將乳狀液加入水中。若水與分散介質(zhì)互溶，則乳狀液是O/W型；若水與分散介質(zhì)不互溶，出現(xiàn)分層現(xiàn)象，則乳狀液是W/O型。乳化劑還能決定乳狀液的類型。如同為金屬皂類，若用鈉皂

17、作為乳化劑，則生成O/W型乳狀液；若用鈣、鎂皂作為乳化劑，則生成W/O型乳狀液。當(dāng)加入某種物質(zhì)后，乳狀液可以由一種類型，轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N類型，此現(xiàn)象稱為乳狀液的“轉(zhuǎn)相”。如在以鈉皂為乳化劑的O/W乳狀液中，加入鈣鹽，則會轉(zhuǎn)化為W/O型乳狀液。在某些情況下，要設(shè)法使乳狀液破壞，即破乳。破乳的方法有物理機(jī)械的方法和物理化學(xué)方法。物理化學(xué)方法主要是改變?nèi)闋钜后w系的界面性質(zhì)，使之由比較穩(wěn)定變?yōu)檩^不穩(wěn)定，從而易于發(fā)生破乳，對于以脂肪酸皂作為乳化劑的乳狀液，加入酸、皂類被破壞變成脂肪酸，失去乳化作用，即易破乳。3實(shí)驗(yàn)儀器及試劑儀器：具塞刻度試管78支；具塞錐形瓶一個(150mL)；滴管5支；20mL量筒兩個。

18、試劑：十二烷基苯磺酸鈉水溶液(3.1g/1000mL)；十四醇煤油溶液(6.9g/1000mL)；2%的油酸鈉水溶液；0.05mol/L氯化鈣溶液；煤油；鹽酸。4掌握要點(diǎn)乳狀液的基本原理，不同乳狀液的制備方法。5實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）W/O乳狀液的制備；（2）O/W乳狀液的制備；（3）HLB值變化對乳狀液的影響；（4）破乳。實(shí)驗(yàn)八 消泡劑的性能評價 8學(xué)時1實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馀菽菰u價方法及其原理，掌握消泡劑的結(jié)構(gòu)特征及常規(guī)消泡劑的類型，分析影響泡沫消泡的基本因素。2實(shí)驗(yàn)原理能使無益泡沫破裂消失（即為消泡目的）的外加物質(zhì)稱為消泡劑（antifoaming agent或者defoamer）。有時將能抑制泡沫形成的物質(zhì)稱為泡沫抑制劑。消泡劑的消泡機(jī)理主要有以下三種：消泡劑一般都有很高的表面活性，可取代泡沫上的起泡劑和泡沫穩(wěn)定劑，降低泡沫液膜局部表面張力（即此處表面壓增大）。吸附分子由此處向高表面張力處擴(kuò)散，液膜變薄而破裂；消泡劑能破壞液膜彈性，失去自修復(fù)能力而破裂；消泡劑能降低液膜表面黏度，加快液排液和氣體擴(kuò)散速度，縮短泡沫壽命。3實(shí)驗(yàn)儀器及試劑帶磨口塞玻璃量筒、十二烷基苯磺酸鈉、不同種類消泡劑、蒸餾水、米尺。4掌握要點(diǎn)泡沫的制備。5實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）泡沫的制備；（2）半衰期的記錄；（3）消泡劑結(jié)構(gòu)對泡沫性能的影響。四、教學(xué)方法 （1）采用啟發(fā)式、討論式、交互式課堂