在實(shí)驗中探究化學(xué)-課程以及安排介紹2

在實(shí)驗中探究化學(xué)通識教育核心課程化學(xué)化工學(xué)院大學(xué)化學(xué)教研室化學(xué)化工學(xué)院基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗中心內(nèi)容介紹課程設(shè)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(shè)置的目的、思想課程宗旨：通過與生活緊密相關(guān)的綜合性、設(shè)計性實(shí)驗，讓學(xué)生完成一個化學(xué)實(shí)驗全過程的訓(xùn)練和體驗；

從學(xué)習(xí)化學(xué)實(shí)驗的原理設(shè)計思路完成實(shí)驗樣品的分析測試結(jié)果的分析討論等；

課程開設(shè)目的：

1.學(xué)會運(yùn)用最基本的化學(xué)原理來設(shè)計實(shí)驗，最主要的是學(xué)會化學(xué)領(lǐng)域科學(xué)研究的方法和思想；2.學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題以及學(xué)會嘗試著用所學(xué)（包括自學(xué)）的知識的原理去發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，總結(jié)并得到提升；3.提升學(xué)生科學(xué)思維與科學(xué)實(shí)踐相結(jié)合的能力。在完成整個過程的同時，還可以達(dá)到提高實(shí)驗技能、接觸和了解基本的化學(xué)儀器及分析方法。從經(jīng)典化學(xué)實(shí)驗了解化學(xué)分支學(xué)科的發(fā)展理解學(xué)科的科學(xué)思維方法探討科學(xué)的方法論期望課程的目標(biāo)1科學(xué)技術(shù)2科學(xué)精神3科學(xué)思維熟悉理解養(yǎng)成課程的總體安排一、課程內(nèi)容：與多項Nobel獎緊密相關(guān)的分離技術(shù)——學(xué)會運(yùn)用重結(jié)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(jī)化學(xué)的研究方法色譜分離技術(shù)的演變和發(fā)展——從設(shè)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(jī)分子的結(jié)構(gòu)——Diels-Alder反應(yīng)下面對各個實(shí)驗分述之！1.與多項Nobel獎緊密相關(guān)的分離技術(shù)與重結(jié)晶相關(guān)的Nobel獎1903，1911居里夫人，1964Hodgkin結(jié)晶牛胰島素的合成和提純重結(jié)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(jī)物：XRD、有機(jī)物：紅外、紫外等；對提純物含量的分析——測主、副產(chǎn)物含量，不同產(chǎn)品的不同方法（分光光度、色譜）實(shí)驗?zāi)康闹亟Y(jié)晶基本實(shí)驗技能訓(xùn)練艱辛細(xì)致科學(xué)相關(guān)發(fā)展學(xué)科哪些實(shí)驗操作？2.色譜分離技術(shù)的演變和發(fā)展1906年俄國植物學(xué)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(xué)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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)混在奶粉中的這種網(wǎng)格結(jié)構(gòu)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(fù)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(zhuǎn)化這兩種物質(zhì)，最終三聚氰胺和三聚氰酸被血液運(yùn)送到腎臟，準(zhǔn)備隨尿液排除體。然而，就在腎臟細(xì)胞中，兩種物質(zhì)又一次相遇，于是又進(jìn)行了相互作用，以網(wǎng)格結(jié)構(gòu)重新形成不溶于水的大分子復(fù)合物，并沉積下來，形成結(jié)石，結(jié)果造成腎小管的物理阻塞，導(dǎo)致尿液無法順利排除，使腎臟積水，最終導(dǎo)致腎臟衰竭。

實(shí)驗的目的學(xué)會科學(xué)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(shù)的發(fā)展歷程動手分離幾種天然色素和有機(jī)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(shí)驗?zāi)康膶W(xué)會簡單的酯化反應(yīng)有機(jī)產(chǎn)物的重結(jié)晶提純（同1）產(chǎn)物的分析（紅外，純度檢驗）——有機(jī)化學(xué)不同于無機(jī)化學(xué)的表征方法探討物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系——為什么要酯化？4.改變有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)——Diels-Alder反應(yīng)實(shí)驗?zāi)康膶W(xué)會Diels-Alder反應(yīng)有機(jī)化學(xué)的分子設(shè)計——由小分子直鏈到大分子環(huán)的轉(zhuǎn)化，取代基團(tuán)對分子性質(zhì)的影響微型實(shí)驗——強(qiáng)化綠色化學(xué)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(jié)構(gòu)，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(dāng)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(shí)驗前的討論——之前要根據(jù)命題查閱文獻(xiàn)、相關(guān)書籍，給出初步的預(yù)案；實(shí)驗進(jìn)行——在教師的指導(dǎo)下，運(yùn)用指導(dǎo)過的實(shí)驗方案進(jìn)行；實(shí)驗完成后的討論——就做過的實(shí)驗進(jìn)行結(jié)果總結(jié)以及分析，探討可以改進(jìn)的環(huán)節(jié)，總結(jié)該實(shí)驗設(shè)計的方法的原理；課程結(jié)束討論——探究科學(xué)研究方法的特點(diǎn)，總結(jié)課程實(shí)踐的體會。討論+實(shí)驗！2011-2012-第二學(xué)期《在實(shí)驗中探究化學(xué)》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(nèi)容上課周次陳虹錦緒論第4周自學(xué)第5周馬荔與多項Nobel獎緊密相關(guān)的分離技術(shù)

第6，7周

韓莉阿司匹林的合成第8，9周

章燁獲得Nobel化學(xué)獎的合成實(shí)驗—Diels-Alder反應(yīng)。第10，11周張衛(wèi)色譜分離技術(shù)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(shí)驗周在化學(xué)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(xué)期《在實(shí)驗中探究化學(xué)》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(nèi)容上課周次陳虹錦緒論第4周自學(xué)第5周馬荔與多項Nobel獎緊密相關(guān)的分離技術(shù)

第6，7周

韓莉阿司匹林的合成第8，9周

章燁獲得Nobel化學(xué)獎的合成實(shí)驗—Diels-Alder反應(yīng)第10，11周張衛(wèi)色譜分離技術(shù)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(shí)驗周在化學(xué)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(xué)化工學(xué)院B樓A樓有關(guān)每一個實(shí)驗的要求分組；準(zhǔn)備ppt；課堂討論；實(shí)驗；實(shí)驗后討論；撰寫實(shí)驗報告。實(shí)驗前準(zhǔn)備實(shí)驗后工作實(shí)驗前準(zhǔn)備分組：5人一組分領(lǐng)命題組長（聯(lián)系方式）助教討論準(zhǔn)備：每組做一個ppt發(fā)給指導(dǎo)老師，由老師選擇組別、及宣講人（隨機(jī)）上臺宣講并進(jìn)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(guān)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(shí)驗所列的思考題（課程中心）；A組主要根據(jù)前1/2的思考題準(zhǔn)備，B組主要根據(jù)后1/2的思考題準(zhǔn)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(shí)驗要求獨(dú)立完成！認(rèn)真記錄數(shù)據(jù)、現(xiàn)象；在實(shí)驗中注重觀察實(shí)驗現(xiàn)象，自己設(shè)計環(huán)節(jié)來驗證預(yù)期意外的現(xiàn)象的原因——探究！積極進(jìn)行課后討論。實(shí)驗后討論通過實(shí)驗總結(jié)實(shí)驗結(jié)果；討論實(shí)驗現(xiàn)象；提出改進(jìn)方案；拓展實(shí)驗設(shè)計；討論時間由指導(dǎo)老師定，可以在實(shí)驗課上（做完實(shí)驗后），也可以在下一個實(shí)驗的討論課前進(jìn)行。撰寫實(shí)驗報告手寫！簡單明了的實(shí)驗原理和步驟；重點(diǎn)在結(jié)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(shí)驗課上留的思考題。關(guān)于討論題榮獲Nobel化學(xué)獎的有機(jī)反應(yīng)——Diels-Alder反應(yīng)討論題章燁yezhang@什么是綠色化學(xué)？什么是原子經(jīng)濟(jì)的反應(yīng)？微型實(shí)驗的量一般是多少？使用微型實(shí)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(yīng)？包含哪幾類反應(yīng)？舉例說明什么叫雙烯合成。本反應(yīng)對反應(yīng)物有什么要求？怎樣才能提高雙烯合成的產(chǎn)率？為什么大部分有機(jī)反應(yīng)需要加熱？為什么大部分有機(jī)反應(yīng)需要溶劑？有機(jī)反應(yīng)中的溶劑應(yīng)該怎樣選擇？本反應(yīng)中的溶劑是什么？如果要使反應(yīng)在1100C進(jìn)行，應(yīng)該使用什么溶劑？

與諾貝爾有關(guān)的化學(xué)實(shí)驗討論題（馬荔mali@）

A組1、哪些諾貝爾化學(xué)獎與分離技術(shù)有關(guān)？2、化學(xué)中分離技術(shù)有哪些？提純、重結(jié)晶技術(shù)有哪些要點(diǎn)？實(shí)驗過程中有哪些基本操作，注意事項是什么？3、假設(shè)用海鹽提純?yōu)槭秤名}，除去其中的雜質(zhì)，用到了哪些化學(xué)原理？4、設(shè)計一個實(shí)驗，用結(jié)晶提純的方法得到純產(chǎn)品。提示：（1）步驟盡量詳細(xì)?。ㄔ怼?shí)驗中用到的數(shù)據(jù)、步驟、記錄表格等等）（2）哪一個是需要得到的，哪一個是雜質(zhì)自行設(shè)定（3）可以參考實(shí)驗提純食鹽，注意要檢驗雜質(zhì)是否除去？（4）實(shí)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(shù)得到的？2、給你一個不純的物質(zhì)，需要你提純，提出設(shè)計實(shí)驗的思路。3、假如用海鹽提純?yōu)槭秤名}你怎樣知道雜質(zhì)已經(jīng)除去了？4、設(shè)計一個實(shí)驗，用結(jié)晶提純的方法得到純產(chǎn)品。提示：（1）步驟盡量詳細(xì)！（原理、實(shí)驗中用到的數(shù)據(jù)、步驟、記錄表格等等）（2）哪一個是需要得到的，哪一個是雜質(zhì)自行設(shè)定（3）可以參考實(shí)驗提純食鹽，注意要檢驗雜質(zhì)是否除去？（4）實(shí)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(shí)驗化學(xué)（上冊）（第二版），陳虹錦主編，科學(xué)出版社；居里夫人傳，第十二章、十三章；圖書館中的：無機(jī)化學(xué)實(shí)驗、普通化學(xué)實(shí)驗等等

色譜分離技術(shù)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(shù)？它經(jīng)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(jìn)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(lán)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(jìn)行洗脫，如果兩者換一下次序是否可以？為什么？

(5)設(shè)計實(shí)驗：利用紙層析法進(jìn)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(diǎn)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(biāo)是什么？如何進(jìn)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(chǎn)生的展開斑點(diǎn)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(shè)計實(shí)驗：利用紙層析法進(jìn)行植物色素的提取與分離設(shè)計實(shí)驗要求：通過文獻(xiàn)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(jī)溶劑？如何分離各種不同的色素？設(shè)計相應(yīng)的實(shí)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(shí)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(yīng)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(zhì)？5.阿司匹林的作用機(jī)理是什么？你認(rèn)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(zhì)結(jié)構(gòu)的原理是什么？討論乙酰水楊酸的紅外光譜圖。3.鑒別物質(zhì)結(jié)構(gòu)還有什么方法，至少討論一種方法？4.減壓過濾作用機(jī)理，和普通過濾相比有什么優(yōu)點(diǎn)？從實(shí)驗步驟中可以看出阿司匹林的溶解度和溫度的關(guān)系。5.藥物的服藥時間是如何確定的？（討論一級反應(yīng)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(shí)驗前討論題：1.結(jié)構(gòu)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(xué)是如何建立與發(fā)展起來的？4.高分子化合物的特點(diǎn)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(yīng)機(jī)理是怎樣的？8.自由基聚合的四種實(shí)施方法及其優(yōu)缺點(diǎn)分別是什么？9.甲基丙烯酸甲酯本體聚合的實(shí)施方法及注意事項有哪些？10.有機(jī)玻璃的應(yīng)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(jié)構(gòu)有什么關(guān)系？2．表面活性劑有什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？如何分類？3．肥皂