在实验中探究化学-课程以及安排介绍2

在实验中探究化学通识教育核心课程化学化工学院大学化学教研室化学化工学院基础化学实验中心内容介绍课程设置的目的、思想；课程的总体安排；课程选修的要求；联系方法。课程设置的目的、思想课程宗旨：通过与生活紧密相关的综合性、设计性实验，让学生完成一个化学实验全过程的训练和体验；

从学习化学实验的原理设计思路完成实验样品的分析测试结果的分析讨论等；

课程开设目的：

1.学会运用最基本的化学原理来设计实验，最主要的是学会化学领域科学研究的方法和思想；2.学会发现问题以及学会尝试着用所学（包括自学）的知识的原理去发现、分析和解决问题，总结并得到提升；3.提升学生科学思维与科学实践相结合的能力。在完成整个过程的同时，还可以达到提高实验技能、接触和了解基本的化学仪器及分析方法。从经典化学实验了解化学分支学科的发展理解学科的科学思维方法探讨科学的方法论期望课程的目标1科学技术2科学精神3科学思维熟悉理解养成课程的总体安排一、课程内容：与多项Nobel奖紧密相关的分离技术——学会运用重结晶做你想做的体会现代药物合成的发展历程——了解有机化学的研究方法色谱分离技术的演变和发展——从设定到发挥肥皂的制作——表面活性剂及洗涤剂的原理改变有机分子的结构——Diels-Alder反应下面对各个实验分述之！1.与多项Nobel奖紧密相关的分离技术与重结晶相关的Nobel奖1903，1911居里夫人，1964Hodgkin结晶牛胰岛素的合成和提纯重结晶从粗盐中提取KCl，KNO3与NaNO3的分离提纯对提纯物纯度的分析方法：无机物：XRD、有机物：红外、紫外等；对提纯物含量的分析——测主、副产物含量，不同产品的不同方法（分光光度、色谱）实验目的重结晶基本实验技能训练艰辛细致科学相关发展学科哪些实验操作？2.色谱分离技术的演变和发展1906年俄国植物学家Tsweet分离植物色素1941，Martin和Synge提出液-液色谱,1952年诺贝尔化学奖1951年提出气相色谱三聚氰胺分析仪

GC/MS11干蛋白原来添加0.1μg/ml三聚氰胺及其同类物标准品的色谱图三聚氰胺三聚氰酸三聚氰胺与三聚氰酸三聚氰胺与三聚氰酸

当混在奶粉中的这种网格结构被摄入人体后，由于胃液的酸性作用，三聚氰胺和三聚氰酸相互解离，从而破坏了这种复合物，三聚氰胺和三聚氰酸于是分别被吸收入血。

由于人体无法转化这两种物质，最终三聚氰胺和三聚氰酸被血液运送到肾脏，准备随尿液排除体。然而，就在肾脏细胞中，两种物质又一次相遇，于是又进行了相互作用，以网格结构重新形成不溶于水的大分子复合物，并沉积下来，形成结石，结果造成肾小管的物理阻塞，导致尿液无法顺利排除，使肾脏积水，最终导致肾脏衰竭。

实验的目的学会科学方法的拓展掌握各色谱方法的区别和联系体会色谱分离技术的发展历程动手分离几种天然色素和有机物43213.体会现代药物的发展历程乙酰水杨酸水杨酸Dr.FelixHoffmann实验目的学会简单的酯化反应有机产物的重结晶提纯（同1）产物的分析（红外，纯度检验）——有机化学不同于无机化学的表征方法探讨物质结构与性质的关系——为什么要酯化？4.改变有机分子的结构——Diels-Alder反应实验目的学会Diels-Alder反应有机化学的分子设计——由小分子直链到大分子环的转化，取代基团对分子性质的影响微型实验——强化绿色化学的理念5.表面活性剂及洗涤剂的原理肥皂简史：肥皂去污原理

肥皂之所以能去污，是因为它有特殊的分子结构，分子的一端有亲水性，另一端则有亲油脂性，在水与油污的界面上，肥皂使油脂乳化，让油脂溶于肥皂水中；在水与空气的界面上，肥皂围住空气的分子形成肥皂泡沫。原先不溶于水的污垢，因肥皂的作用，无法再依附在衣物表面，而溶于肥皂泡沫中，最后被整个清洗掉。肥皂的去污原理油脂烧杯80℃使熔化NaOH，乙醇混合液75℃水浴皂化蔗糖，水?加热至80℃

甘油静置降温适当加入香料倒入模具冷却成型基本图示自备模具(⊙o⊙)哦！课程的总体安排二、授课方式：实验前的讨论——之前要根据命题查阅文献、相关书籍，给出初步的预案；实验进行——在教师的指导下，运用指导过的实验方案进行；实验完成后的讨论——就做过的实验进行结果总结以及分析，探讨可以改进的环节，总结该实验设计的方法的原理；课程结束讨论——探究科学研究方法的特点，总结课程实践的体会。讨论+实验！2011-2012-第二学期《在实验中探究化学》上课顺序（5-16周）上课时间：：周一下午12:55；班级：011-(2010-2011-2）CA902（韩）；四甲班；由常泉ychq@010-(2010-2011-2）CA902（李）；四乙班；石金君教师内容上课周次陈虹锦绪论第4周自学第5周马荔与多项Nobel奖紧密相关的分离技术

第6，7周

韩莉阿司匹林的合成第8，9周

章烨获得Nobel化学奖的合成实验—Diels-Alder反应。第10，11周张卫色谱分离技术的演变和发展第12，13周

陈虹锦肥皂的制备第14，15周

备注：1.红数字的为实验周在化学楼B楼（鸡公煲对面）：011班在230室；010班在2342.黑数字为讨论周，在教室：下-506；2011-2012-第一学期《在实验中探究化学》上课顺序（5-16周）上课时间：：周二下午12:55；班级班级：013-(2010-2011-2）CA902（韩）；五甲班；刘璇璇lacid1005@163.com012--(2010-2011-2）CA902（李）；五乙班；李爽lishuang19880630@教师内容上课周次陈虹锦绪论第4周自学第5周马荔与多项Nobel奖紧密相关的分离技术

第6，7周

韩莉阿司匹林的合成第8，9周

章烨获得Nobel化学奖的合成实验—Diels-Alder反应第10，11周张卫色谱分离技术的演变和发展第12，13周

陈虹锦肥皂的制备第14，15周

备注：1.红数字的为实验周在化学楼B楼（鸡公煲对面）：013班在230室；012班在2342.黑数字为讨论周，在教室：下-308；化学化工学院B楼A楼有关每一个实验的要求分组；准备ppt；课堂讨论；实验；实验后讨论；撰写实验报告。实验前准备实验后工作实验前准备分组：5人一组分领命题组长（联系方式）助教讨论准备：每组做一个ppt发给指导老师，由老师选择组别、及宣讲人（随机）上台宣讲并进行讨论；（60人，6A+6B）ppt：第一页包括作者、组员、上课时间；图文并茂；有效页15－20；讨论课的前一周交，发Email给相关老师（课程中心有邮箱地址）；文件命名（非常重要）：班级+组号+姓名例如：一甲A3韩莉参考各实验所列的思考题（课程中心）；A组主要根据前1/2的思考题准备，B组主要根据后1/2的思考题准备。联系方式：陈虹锦chenhj@章烨yezhang@马荔mali@张卫weizhang@韩莉lihan@梁竹梅liangzhumei@实验要求独立完成！认真记录数据、现象；在实验中注重观察实验现象，自己设计环节来验证预期意外的现象的原因——探究！积极进行课后讨论。实验后讨论通过实验总结实验结果；讨论实验现象；提出改进方案；拓展实验设计；讨论时间由指导老师定，可以在实验课上（做完实验后），也可以在下一个实验的讨论课前进行。撰写实验报告手写！简单明了的实验原理和步骤；重点在结果讨论以及现象的解释；回答思考题：1.A组回答前1/2，B组回答后1/2；2.实验课上留的思考题。关于讨论题荣获Nobel化学奖的有机反应——Diels-Alder反应讨论题章烨yezhang@什么是绿色化学？什么是原子经济的反应？微型实验的量一般是多少？使用微型实验有什么好处？查阅双烯合成的发明者Diels和Alder的生平介绍？他们为什么能获得Nobel大奖？什么叫周环反应？包含哪几类反应？举例说明什么叫双烯合成。本反应对反应物有什么要求？怎样才能提高双烯合成的产率？为什么大部分有机反应需要加热？为什么大部分有机反应需要溶剂？有机反应中的溶剂应该怎样选择？本反应中的溶剂是什么？如果要使反应在1100C进行，应该使用什么溶剂？

与诺贝尔有关的化学实验讨论题（马荔mali@）

A组1、哪些诺贝尔化学奖与分离技术有关？2、化学中分离技术有哪些？提纯、重结晶技术有哪些要点？实验过程中有哪些基本操作，注意事项是什么？3、假设用海盐提纯为食用盐，除去其中的杂质，用到了哪些化学原理？4、设计一个实验，用结晶提纯的方法得到纯产品。提示：（1）步骤尽量详细！（原理、实验中用到的数据、步骤、记录表格等等）（2）哪一个是需要得到的，哪一个是杂质自行设定（3）可以参考实验提纯食盐，注意要检验杂质是否除去？（4）实验室提供的主要药品：食盐、味精、白糖、红糖、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组1、你生活中的哪些用品是用分离技术得到的？2、给你一个不纯的物质，需要你提纯，提出设计实验的思路。3、假如用海盐提纯为食用盐你怎样知道杂质已经除去了？4、设计一个实验，用结晶提纯的方法得到纯产品。提示：（1）步骤尽量详细！（原理、实验中用到的数据、步骤、记录表格等等）（2）哪一个是需要得到的，哪一个是杂质自行设定（3）可以参考实验提纯食盐，注意要检验杂质是否除去？（4）实验室提供的主要药品：食盐、味精、白糖、红糖、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、H2C2O4参考资料：实验化学（上册）（第二版），陈虹锦主编，科学出版社；居里夫人传，第十二章、十三章；图书馆中的：无机化学实验、普通化学实验等等

色谱分离技术的演变和发展讨论题张卫weizhang@A组：(1)什么是色谱分离技术？它经历怎样的发展、演变过程？

(2)简要说明色谱分析方法的基本原理，固定相和流动相的作用分别是什么？

(3)柱色谱的色谱柱如何进行填充？填充过程中需要注意哪些问题？

(4)简述柱色谱常用的洗脱剂及其洗脱能力的次序，如何选择合适的洗脱剂？采用柱色谱分离甲基橙和次甲基蓝混合染料时，为什么先用95%乙醇溶液作为洗脱剂，再用去离子水做洗脱剂进行洗脱，如果两者换一下次序是否可以？为什么？

(5)设计实验：利用纸层析法进行植物色素的提取与分离B组：(1)常用的色谱分析方法有哪些？分别有怎样的特点和适用范围？

(2)薄层色谱中，最常用的固定相（吸附剂）有哪些？其颗粒的大小对于分离效果有何影响？影响固定相活性的主要因素有哪些？

(3)薄层色谱的分离效果的评价指标是什么？如何进行计算？若化合物本身无色，薄层色谱的色谱图中组分迁移产生的展开斑点位置如何确定？试举例说明两种常用的确定方法。

(4)采用薄层色谱分离顺式偶氮苯和反式偶氮苯的混合物时，若分别采用20:1环己烷-乙酸乙酯和10:1环己烷-乙酸乙酯作为展开剂，展开效果有何不同？为什么？

(5)设计实验：利用纸层析法进行植物色素的提取与分离设计实验要求：通过文献查阅，判断所选的植物色素样本所含的色素种类有哪些？可以选取哪些合适的提取和分离色素的有机溶剂？如何分离各种不同的色素？设计相应的实验方法和步骤，给出所用的试剂及仪器。阿司匹林的制备（lihan@）实验前讨论题A组1.阿斯匹林作为解热镇痛药是如何发现的？再举例一个自然是人类的宝库的例子。2.白柳叶子中的水杨酸具有解热镇痛作用，为什么还要改造成乙酰水杨酸（阿司匹林）？写出反应式。3.为什么要使用醋酐代替醋酸？4.阿司匹林的药片是纯阿司匹林吗？添加了什么？为什么要添加这些物质？5.阿司匹林的作用机理是什么？你认为如何开发新的止痛药物？

B组1.阿斯匹林提纯的方法和原理是什么？2.红外光谱鉴定物质结构的原理是什么？讨论乙酰水杨酸的红外光谱图。3.鉴别物质结构还有什么方法，至少讨论一种方法？4.减压过滤作用机理，和普通过滤相比有什么优点？从实验步骤中可以看出阿司匹林的溶解度和温度的关系。5.药物的服药时间是如何确定的？（讨论一级反应的速率问题）

梁竹梅liangzhumei@人工合成高分子材料－人造琥珀（PMMA）的制备实验前讨论题：1.结构单元、聚合度以及高分子化合物的定义是什么？2.人类在衣、食、住、行等方面对天然高分子的简单利用有哪些？3.高分子（材料）科学是如何建立与发展起来的？4.高分子化合物的特点以及与小分子化合物的主要区别有哪些？5.高分子化合物有哪些分类方法？是如何分类的？6.如何确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？自由基聚合的反应机理是怎样的？8.自由基聚合的四种实施方法及其优缺点分别是什么？9.甲基丙烯酸甲酯本体聚合的实施方法及注意事项有哪些？10.有机玻璃的应用及市场前景如何？

思考题（肥皂）A组1.什么是表面张力？如何分析液体的表面张力？液体的表面张力与其分子结构有什么关系？2．表面活性剂有什么结构特点？如何分类？3．肥皂