在實驗中探究化學-課程以及安排介紹2

在實驗中探究化學通識教育核心課程化學化工學院大學化學教研室化學化工學院基礎化學實驗中心內容介紹課程設置的目的、思想；課程的總體安排；課程選修的要求；聯(lián)系方法。課程設置的目的、思想課程宗旨：通過與生活緊密相關的綜合性、設計性實驗，讓學生完成一個化學實驗全過程的訓練和體驗；

從學習化學實驗的原理設計思路完成實驗樣品的分析測試結果的分析討論等；

課程開設目的：

1.學會運用最基本的化學原理來設計實驗，最主要的是學會化學領域科學研究的方法和思想；2.學會發(fā)現(xiàn)問題以及學會嘗試著用所學（包括自學）的知識的原理去發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，總結并得到提升；3.提升學生科學思維與科學實踐相結合的能力。在完成整個過程的同時，還可以達到提高實驗技能、接觸和了解基本的化學儀器及分析方法。從經典化學實驗了解化學分支學科的發(fā)展理解學科的科學思維方法探討科學的方法論期望課程的目標1科學技術2科學精神3科學思維熟悉理解養(yǎng)成課程的總體安排一、課程內容：與多項Nobel獎緊密相關的分離技術——學會運用重結晶做你想做的體會現(xiàn)代藥物合成的發(fā)展歷程——了解有機化學的研究方法色譜分離技術的演變和發(fā)展——從設定到發(fā)揮肥皂的制作——表面活性劑及洗滌劑的原理改變有機分子的結構——Diels-Alder反應下面對各個實驗分述之！1.與多項Nobel獎緊密相關的分離技術與重結晶相關的Nobel獎1903，1911居里夫人，1964Hodgkin結晶牛胰島素的合成和提純重結晶從粗鹽中提取KCl，KNO3與NaNO3的分離提純對提純物純度的分析方法：無機物：XRD、有機物：紅外、紫外等；對提純物含量的分析——測主、副產物含量，不同產品的不同方法（分光光度、色譜）實驗目的重結晶基本實驗技能訓練艱辛細致科學相關發(fā)展學科哪些實驗操作？2.色譜分離技術的演變和發(fā)展1906年俄國植物學家Tsweet分離植物色素1941，Martin和Synge提出液-液色譜,1952年諾貝爾化學獎1951年提出氣相色譜三聚氰胺分析儀

GC/MS11干蛋白原來添加0.1μg/ml三聚氰胺及其同類物標準品的色譜圖三聚氰胺三聚氰酸三聚氰胺與三聚氰酸三聚氰胺與三聚氰酸

當混在奶粉中的這種網格結構被攝入人體后，由于胃液的酸性作用，三聚氰胺和三聚氰酸相互解離，從而破壞了這種復合物，三聚氰胺和三聚氰酸于是分別被吸收入血。

由于人體無法轉化這兩種物質，最終三聚氰胺和三聚氰酸被血液運送到腎臟，準備隨尿液排除體。然而，就在腎臟細胞中，兩種物質又一次相遇，于是又進行了相互作用，以網格結構重新形成不溶于水的大分子復合物，并沉積下來，形成結石，結果造成腎小管的物理阻塞，導致尿液無法順利排除，使腎臟積水，最終導致腎臟衰竭。

實驗的目的學會科學方法的拓展掌握各色譜方法的區(qū)別和聯(lián)系體會色譜分離技術的發(fā)展歷程動手分離幾種天然色素和有機物43213.體會現(xiàn)代藥物的發(fā)展歷程乙酰水楊酸水楊酸Dr.FelixHoffmann實驗目的學會簡單的酯化反應有機產物的重結晶提純（同1）產物的分析（紅外，純度檢驗）——有機化學不同于無機化學的表征方法探討物質結構與性質的關系——為什么要酯化？4.改變有機分子的結構——Diels-Alder反應實驗目的學會Diels-Alder反應有機化學的分子設計——由小分子直鏈到大分子環(huán)的轉化，取代基團對分子性質的影響微型實驗——強化綠色化學的理念5.表面活性劑及洗滌劑的原理肥皂簡史：肥皂去污原理

肥皂之所以能去污，是因為它有特殊的分子結構，分子的一端有親水性，另一端則有親油脂性，在水與油污的界面上，肥皂使油脂乳化，讓油脂溶于肥皂水中；在水與空氣的界面上，肥皂圍住空氣的分子形成肥皂泡沫。原先不溶于水的污垢，因肥皂的作用，無法再依附在衣物表面，而溶于肥皂泡沫中，最后被整個清洗掉。肥皂的去污原理油脂燒杯80℃使熔化NaOH，乙醇混合液75℃水浴皂化蔗糖，水?加熱至80℃

甘油靜置降溫適當加入香料倒入模具冷卻成型基本圖示自備模具(⊙o⊙)哦！課程的總體安排二、授課方式：實驗前的討論——之前要根據命題查閱文獻、相關書籍，給出初步的預案；實驗進行——在教師的指導下，運用指導過的實驗方案進行；實驗完成后的討論——就做過的實驗進行結果總結以及分析，探討可以改進的環(huán)節(jié)，總結該實驗設計的方法的原理；課程結束討論——探究科學研究方法的特點，總結課程實踐的體會。討論+實驗！2011-2012-第二學期《在實驗中探究化學》上課順序（5-16周）上課時間：：周一下午12:55；班級：011-(2010-2011-2）CA902（韓）；四甲班；由常泉ychq@010-(2010-2011-2）CA902（李）；四乙班；石金君教師內容上課周次陳虹錦緒論第4周自學第5周馬荔與多項Nobel獎緊密相關的分離技術

第6，7周

韓莉阿司匹林的合成第8，9周

章燁獲得Nobel化學獎的合成實驗—Diels-Alder反應。第10，11周張衛(wèi)色譜分離技術的演變和發(fā)展第12，13周

陳虹錦肥皂的制備第14，15周

備注：1.紅數(shù)字的為實驗周在化學樓B樓（雞公煲對面）：011班在230室；010班在2342.黑數(shù)字為討論周，在教室：下-506；2011-2012-第一學期《在實驗中探究化學》上課順序（5-16周）上課時間：：周二下午12:55；班級班級：013-(2010-2011-2）CA902（韓）；五甲班；劉璇璇lacid1005@163.com012--(2010-2011-2）CA902（李）；五乙班；李爽lishuang19880630@教師內容上課周次陳虹錦緒論第4周自學第5周馬荔與多項Nobel獎緊密相關的分離技術

第6，7周

韓莉阿司匹林的合成第8，9周

章燁獲得Nobel化學獎的合成實驗—Diels-Alder反應第10，11周張衛(wèi)色譜分離技術的演變和發(fā)展第12，13周

陳虹錦肥皂的制備第14，15周

備注：1.紅數(shù)字的為實驗周在化學樓B樓（雞公煲對面）：013班在230室；012班在2342.黑數(shù)字為討論周，在教室：下-308；化學化工學院B樓A樓有關每一個實驗的要求分組；準備ppt；課堂討論；實驗；實驗后討論；撰寫實驗報告。實驗前準備實驗后工作實驗前準備分組：5人一組分領命題組長（聯(lián)系方式）助教討論準備：每組做一個ppt發(fā)給指導老師，由老師選擇組別、及宣講人（隨機）上臺宣講并進行討論；（60人，6A+6B）ppt：第一頁包括作者、組員、上課時間；圖文并茂；有效頁15－20；討論課的前一周交，發(fā)Email給相關老師（課程中心有郵箱地址）；文件命名（非常重要）：班級+組號+姓名例如：一甲A3韓莉參考各實驗所列的思考題（課程中心）；A組主要根據前1/2的思考題準備，B組主要根據后1/2的思考題準備。聯(lián)系方式：陳虹錦chenhj@章燁yezhang@馬荔mali@張衛(wèi)weizhang@韓莉lihan@梁竹梅liangzhumei@實驗要求獨立完成！認真記錄數(shù)據、現(xiàn)象；在實驗中注重觀察實驗現(xiàn)象，自己設計環(huán)節(jié)來驗證預期意外的現(xiàn)象的原因——探究！積極進行課后討論。實驗后討論通過實驗總結實驗結果；討論實驗現(xiàn)象；提出改進方案；拓展實驗設計；討論時間由指導老師定，可以在實驗課上（做完實驗后），也可以在下一個實驗的討論課前進行。撰寫實驗報告手寫！簡單明了的實驗原理和步驟；重點在結果討論以及現(xiàn)象的解釋；回答思考題：1.A組回答前1/2，B組回答后1/2；2.實驗課上留的思考題。關于討論題榮獲Nobel化學獎的有機反應——Diels-Alder反應討論題章燁yezhang@什么是綠色化學？什么是原子經濟的反應？微型實驗的量一般是多少？使用微型實驗有什么好處？查閱雙烯合成的發(fā)明者Diels和Alder的生平介紹？他們?yōu)槭裁茨塬@得Nobel大獎？什么叫周環(huán)反應？包含哪幾類反應？舉例說明什么叫雙烯合成。本反應對反應物有什么要求？怎樣才能提高雙烯合成的產率？為什么大部分有機反應需要加熱？為什么大部分有機反應需要溶劑？有機反應中的溶劑應該怎樣選擇？本反應中的溶劑是什么？如果要使反應在1100C進行，應該使用什么溶劑？

與諾貝爾有關的化學實驗討論題（馬荔mali@）

A組1、哪些諾貝爾化學獎與分離技術有關？2、化學中分離技術有哪些？提純、重結晶技術有哪些要點？實驗過程中有哪些基本操作，注意事項是什么？3、假設用海鹽提純?yōu)槭秤名}，除去其中的雜質，用到了哪些化學原理？4、設計一個實驗，用結晶提純的方法得到純產品。提示：（1）步驟盡量詳細！（原理、實驗中用到的數(shù)據、步驟、記錄表格等等）（2）哪一個是需要得到的，哪一個是雜質自行設定（3）可以參考實驗提純食鹽，注意要檢驗雜質是否除去？（4）實驗室提供的主要藥品：食鹽、味精、白糖、紅糖、活性炭、NaCl、CuSO4·5H2O、NH4Cl、(NH4)2SO4、CaCl2、FeCl3、Na2SO4、Na2CO3、NaHCO3、MgCl2、NaAc、Al2(SO4)3、(NH4)2Fe(SO4)2、NaOH、KI、KNO3、ZnCl2、ZnAc2、Na2SO3、Na3PO4、Na2HPO4、CoCl2、NiCl2、AgNO3、MnSO4、KCl、KCr(SO4)2、Na2C2O4、H2C2O4B組1、你生活中的哪些用品是用分離技術得到的？2、給你一個不純的物質，需要你提純，提出設計實驗的思路。3、假如用海鹽提純?yōu)槭秤名}你怎樣知道雜質已經除去了？4、設計一個實驗，用結晶提純的方法得到純產品。提示：（1）步驟盡量詳細！（原理、實驗中用到的數(shù)據、步驟、記錄表格等等）（2）哪一個是需要得到的，哪一個是雜質自行設定（3）可以參考實驗提純食鹽，注意要檢驗雜質是否除去？（4）實驗室提供的主要藥品：食鹽、味精、白糖、紅糖、活性炭、NaCl、CuSO4·5H2O、NH4Cl、(NH4)2SO4、CaCl2、FeCl3、Na2SO4、Na2CO3、NaHCO3、MgCl2、NaAc、Al2(SO4)3、(NH4)2Fe(SO4)2、NaOH、KI、KNO3、ZnCl2、ZnAc2、Na2SO3、Na3PO4、Na2HPO4、CoCl2、NiCl2、AgNO3、MnSO4、KCl、KCr(SO4)2、Na2C2O4、H2C2O4參考資料：實驗化學（上冊）（第二版），陳虹錦主編，科學出版社；居里夫人傳，第十二章、十三章；圖書館中的：無機化學實驗、普通化學實驗等等

色譜分離技術的演變和發(fā)展討論題張衛(wèi)weizhang@A組：(1)什么是色譜分離技術？它經歷怎樣的發(fā)展、演變過程？

(2)簡要說明色譜分析方法的基本原理，固定相和流動相的作用分別是什么？

(3)柱色譜的色譜柱如何進行填充？填充過程中需要注意哪些問題？

(4)簡述柱色譜常用的洗脫劑及其洗脫能力的次序，如何選擇合適的洗脫劑？采用柱色譜分離甲基橙和次甲基藍混合染料時，為什么先用95%乙醇溶液作為洗脫劑，再用去離子水做洗脫劑進行洗脫，如果兩者換一下次序是否可以？為什么？

(5)設計實驗：利用紙層析法進行植物色素的提取與分離B組：(1)常用的色譜分析方法有哪些？分別有怎樣的特點和適用范圍？

(2)薄層色譜中，最常用的固定相（吸附劑）有哪些？其顆粒的大小對于分離效果有何影響？影響固定相活性的主要因素有哪些？

(3)薄層色譜的分離效果的評價指標是什么？如何進行計算？若化合物本身無色，薄層色譜的色譜圖中組分遷移產生的展開斑點位置如何確定？試舉例說明兩種常用的確定方法。

(4)采用薄層色譜分離順式偶氮苯和反式偶氮苯的混合物時，若分別采用20:1環(huán)己烷-乙酸乙酯和10:1環(huán)己烷-乙酸乙酯作為展開劑，展開效果有何不同？為什么？

(5)設計實驗：利用紙層析法進行植物色素的提取與分離設計實驗要求：通過文獻查閱，判斷所選的植物色素樣本所含的色素種類有哪些？可以選取哪些合適的提取和分離色素的有機溶劑？如何分離各種不同的色素？設計相應的實驗方法和步驟，給出所用的試劑及儀器。阿司匹林的制備（lihan@）實驗前討論題A組1.阿斯匹林作為解熱鎮(zhèn)痛藥是如何發(fā)現(xiàn)的？再舉例一個自然是人類的寶庫的例子。2.白柳葉子中的水楊酸具有解熱鎮(zhèn)痛作用，為什么還要改造成乙酰水楊酸（阿司匹林）？寫出反應式。3.為什么要使用醋酐代替醋酸？4.阿司匹林的藥片是純阿司匹林嗎？添加了什么？為什么要添加這些物質？5.阿司匹林的作用機理是什么？你認為如何開發(fā)新的止痛藥物？

B組1.阿斯匹林提純的方法和原理是什么？2.紅外光譜鑒定物質結構的原理是什么？討論乙酰水楊酸的紅外光譜圖。3.鑒別物質結構還有什么方法，至少討論一種方法？4.減壓過濾作用機理，和普通過濾相比有什么優(yōu)點？從實驗步驟中可以看出阿司匹林的溶解度和溫度的關系。5.藥物的服藥時間是如何確定的？（討論一級反應的速率問題）

梁竹梅liangzhumei@人工合成高分子材料－人造琥珀（PMMA）的制備實驗前討論題：1.結構單元、聚合度以及高分子化合物的定義是什么？2.人類在衣、食、住、行等方面對天然高分子的簡單利用有哪些？3.高分子（材料）科學是如何建立與發(fā)展起來的？4.高分子化合物的特點以及與小分子化合物的主要區(qū)別有哪些？5.高分子化合物有哪些分類方法？是如何分類的？6.如何確定高分子化合物的分子量及其分布？7.高分子化合物的合成方法有哪些？自由基聚合的反應機理是怎樣的？8.自由基聚合的四種實施方法及其優(yōu)缺點分別是什么？9.甲基丙烯酸甲酯本體聚合的實施方法及注意事項有哪些？10.有機玻璃的應用及市場前景如何？

思考題（肥皂）A組1.什么是表面張力？如何分析液體的表面張力？液體的表面張力與其分子結構有什么關系？2．表面活性劑有什么結構特點？如何分類？3．肥皂