高中有机化学教学中提升核心素养并体味科学价值*——以“乙炔的化学性质”为例

介绍了“乙炔的化学性质”的教学设计思路,展现了如何利用创新实验、丰富素材和问题讨论,帮助学生理解有机物性质和结构之间的关系。主要涉及以下几个环节:(1)通过课前自主预习,从乙炔与乙烯的相似性入手,预测乙炔的性质,了解乙炔的实验室制法;(2)结合2个创新分组实验“基于井穴板的微型化气体连续制备和性质检验装置”“利用真空输液瓶、微型样品瓶和注射器的密闭气体微型反应装置”,教师和学生一起巩固了乙炔的实验室制法,验证了预测的化学性质,丰富了对乙炔性质的感性认知,发现了“乙炔不能使酸性K₂Cr₂O₇溶液褪色”的异常现象;(3)从尝试解释异常现象入手,教师和学生一起从键能、加成比例、聚合后主链结构等多个角度探讨了乙炔与乙烯性质和结构的差异,建立起有机物官能团与性质关系的认知模型;(4)通过尝试利用模型解释2000年诺贝尔化学奖“导电高分子”和2017年度国家自然科学成果一等奖“AIE聚集诱导发光材料” 的结构、性质与应用,教师和学生一起提升了对认知模型的理解建构,感悟了科学研究的乐趣,体会化学科学在促进人类文明发展和社会进步中的重要作用。     

深入理解化学平衡常数及其应用——对2019年全国理综(Ⅰ卷)化学第28题的分析

在已有的化学平衡常数教学的基础上,提出认知化学平衡常数的新角度--化学平衡常数的多种表达式。依据教材中用浓度表示的化学平衡常数并结合理想气体状态方程,推导用物质的量分数及分压表示的化学平衡常数表达式,分析3者之间的区别和联系,进而应用化学平衡常数的多种表达形式解决2019年全国(Ⅰ卷)化学第28题中的相关问题,使学生深入理解解答这道高考试题的关键所在。同时,拓展了学生对平衡常数的认识,提升了学生灵活应用平衡常数解决问题的能力。     

基于社会性科学议题的化学微项目学习*——以“物质的性质与转化”单元复习为例

在化学课堂中开展社会性科学议题的教学能够发展学生的社会参与意识,结合微项目学习模式,从课堂教学角度出发,构建选定项目、启动项目、实施项目、交流成果等4个教学流程,确立实施教学的核心问题,设计了鲁科版高一化学“物质的性质与转化单元复习课”,进行了基于社会性科学议题的化学微项目学习的实践教学,结合实践的基本情况提出4点反思。     

基于离子液体的超级电容在3 V及65 oC老化条件下的铝碳界面效应

相比于传统乙腈电解液体系的超级电容器,离子液体基超级电容器具有工作窗口电压高,能量密度大,不可燃等优点,适用于碳中和时代清洁但不稳定电力领域的大规模储能。然而,目前的工作主要集中在对纽扣型离子液体-超级电容器的研究上,有关软包式离子液体-超级电容器的长循环寿命评测的报道较少。构建可靠的超级电容器用于长时间测试或在高温下开展加速老化测试,应考虑集流体/电极界面的良好接触,以最小化电荷转移电阻。本文以包覆不同碳层的泡沫铝为集流体,研究了超级电容器新系统中的碳-铝界面效应。通过环氧树脂薄膜碳化得到的均匀无定形碳层,相比通过PVDF粘附石墨烯碳层,赋予了铝相和碳相更强的相互作用。此外,为了充分挖掘大离子尺寸的离子液体电解液的潜力,本文采用介孔碳电极实现离子在介孔间的快速扩散。因此,本工作首次制备了由介孔碳电极、离子液体电解液和覆碳三维泡沫铝集流体组成的新结构软包式超级电容器。以自制的容量为37 F的不同软包式超级电容器件,通过3 V、65 ^oC、500 h加速老化试验,研究了其时间依赖性的电化学性能,包括CV测试、恒流充放电测试、电容值、接触电阻、电化学阻抗谱等。相比石墨烯包覆的泡沫铝基器件,无定形碳层包覆的泡沫铝基器件表现出更高的电容保持率。此外,我们还对ESR进行了等效电路拟合,并深入分析了接触电阻、电荷转移电阻、韦伯电阻,研究了C-Al界面对高能量密度超级电容器的高性能和稳定性的影响。500小时老化测试前后的极片表征证实了上述结果。高温、高压条件使粘附石墨烯碳层的泡沫铝界面结构不可靠。而泡沫铝表面原位包覆的碳层在老化过程中表现出较强的相互作用和稳定的结构。这些坚实的数据为面向高能量密度、高功率密度和长循环寿命,进一步优化高窗口电压超级电容器提供了充足的信息。     

微波消解-电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法测生物质中的碱金属和碱土金属

为研究并解决测试生物质样品中碱金属和碱土金属含量的干扰,采用微波消解-电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法对生物质中的碱金属和碱土金属钾、钙、钠、镁元素进行测定,考察了样品消解后不同的酸体系,共存元素干扰对钾、钠、钙、镁含量测定的干扰研究。经过研究表明,接近分析标准曲线酸浓度的样品干扰小,铅、铟、钛、锰元素对钠元素测定造成干扰,砷、铜、镉对钙元素测定干扰,铝对钾元素测定有干扰,镁测定不受共存元素干扰影响,运用干扰系数法可以减少共存元素对测定元素的误差。各待测元素标准曲线相关系数大于0.9996,检出限为0.0014~0.023 mg/L,玉米芯各元素的相对标准偏差为0.98%~1.9%,加标回收率为80.2%~106%;西瓜皮的各元素相对标准偏差为0.91%~2.3%,加标回收率为85.3%~106%。方法用于测定国家标准物质GBW07603,各元素结果均在标准值参考范围内。方法用于测定生物质中碱金属和碱土金属的结果,用t检验法与离子色谱测定值进行比对,结果无显著性差异。     

Janus 粒子在环境检测领域中的应用

Janus 粒子,也称为阴阳结构粒子或两面性非对称粒子,是指表面上具有两种或两种以上不同化学组成或性质的不对称粒子。目前,Janus 粒子因其独特的结构和功能已经逐渐成为生物医药、催化、材料以及防污等领域中的新型功能材料。在环境检测领域,Janus材料亦因其特殊的光学、磁学及电学性能,为提高检测灵敏度、选择性和稳定性等提供了新的研究方向。基于此,本文主要讨论了Janus材料在环境检测方面的特点、优势和相关应用。最后,本文基于本课题组的研究经验以及工作中所面临的问题,对本领域的发展和未来的研究方向提出了展望,以期对本领域的未来发展提供指导。     

正交试验结合响应面法优化诃子多糖提取工艺

采用正交试验结合响应面法优化诃子多糖的提取工艺,以诃子多糖的提取率为指标,以固液比、提取温度、提取时间和提取次数为因素,正交试验初步筛选工艺参数,响应面法做进一步优化.结果表明,多糖提取的最佳工艺条件为固液比1∶28,提取温度69℃,提取时间1h,提取次数3次,各项指标相对误差均小于2%,应用响应面法可减少诃子多糖提取时间.     

A Turn‐On Fluorescence Chemosensor for Cyanide in Aqueous Media Based on a Nucleophilic Addition Reaction

We synthesized a new cyanide (CN ⁻) chemosensor CX based on a nucleophilic addition reaction prompted by cyanide ion, which could be used for highly selective and sensitive fluorescence turn‐on detection of cyanide in aqueous media. The CX showed selective fluorescence recognition for CN ⁻, the miscellaneous competitive anions (F⁻, Cl⁻, Br⁻, I⁻, AcO ⁻, H₂PO₄⁻, HSO₄⁻, ClO₄⁻, S^{2 −}, PO₄³⁻, CO₃²⁻ and SCN ⁻) did not lead to any significant interference. The detection limit of the sensor towards CN ⁻ is 1.15 × 10⁻⁷ mol•L⁻¹. The sensor has been successfully applied to estimate the cyanide ion in seeds of cherries. Test strips based on CX were fabricated, which could be used as a convenient and efficient CN ⁻ test kit to detect CN ⁻ in aqueous solution for “in‐the‐field” measurement.     

Hydrothermal synthesis of peony-like CuO micro/nanostructures for high-performance lithium-ion battery anodes

The peony-like CuO micro/nanostructures were fabricated by a facile hydrothermal approach. The peonylike CuO micro/nanostructures about 3-5 μm in diameter were assembled by CuO nanoplates. These CuO nanoplates, as the building block, were self-assembled into multilayer structures under the action of ethidene diamine, and then grew into uniform peony-like CuO architecture. The novel peony-like CuO micro/nanostructures exhibit a high cycling stability and improved rate capability. The peony-like CuO micro/nanostructures electrodes show a high reversible capacity of 456 mAh/g after 200 cycles, much higher than that of the commercial CuO nanocrystals at a current 0.1 C. The excellent electrochemical performance of peony-like CuO micro/nanostructures might be ascribed to the unique assembly structure, which not only provide large electrode/electrolyte contact area to accelerate the lithiation reaction, but also the interval between the multilayer structures of CuO nanoplates electrode could provide enough interior space to accommodate the volume change during Li~+ insertion and de-insertion process.