二氧化碳熄灭阶梯蜡烛实验的创新设计*

围绕中学化学教材中二氧化碳熄灭阶梯蜡烛的实验设计,从实验原理入手,自制了简便“阶梯蜡烛”,改进了二氧化碳气体的倾倒方法。通过实验探究发现,在大小一定的反应容器中,实验成功率与蜡烛间距以及储气瓶口径大小有关。研究了影响实验的可能因素,提供了一种安全可靠、成功率高的实验方法。     

甲烷与氯气取代反应实验的创新设计*

基于甲烷氯代反应的机理,对物质体系、反应容器、光照条件、实验表征等进行分析,创新设计甲烷氯代反应实验,利用数字化实验的压强和温度传感器采集的实验数据为支持,更直观地多重表征甲烷与氯气发生的“取代”过程,对于成功实现甲烷氯代反应实验具有指导意义。     

硫和氧化铜反应实验再探究*

针对硫和氧化铜的反应进行理论分析和实验探究,在已有研究基础上改进实验装置,提高实验的科学性和严谨性。对不同条件下的反应产物,进行X射线粉末衍射(XRD)表征,得出更精确的实验结论。     

高中化学创新实验课程的设计与实施*

将学生所学的化学理论知识与生活实际和学科最前沿的研究热点相结合,开发并实施了 “氢氧化镁纳米材料的制备及其在处理重金属废水中的应用” 创新实验课程。该课程通过文献调研、方案设计、实验操作、结果与讨论以及论文撰写等环节,激发学生的创新潜能,系统培养学生的创新综合素质和责任意识,这有助于更好地达成化学学科核心素养。     

蔗糖燃烧实验的创新改进*

现行教材采用蔗糖和小苏打为原料进行“燃糖成蛇”实验,存在“蛇”生长长度较短和生长速率较慢等问题,降低了该实验的趣味性和可观赏性。在分析小苏打的作用基础上,系统探究了析氧物质替代小苏打进行“燃糖成蛇”实验的创新改进。结果表明,以高锰酸钾和氯酸钠混合物替代小苏打进行实验,“蛇”的长度和生长速率大大提高。改进后的实验,实验现象更加明显,趣味性、可观赏性和探究性增强。     

二氧化碳缓冲溶液缓冲原理的数字化解析实验*

利用传感器数字化技术,分析室温下碳酸氢钠稀溶液直接吸收或释放二氧化碳气体的行为、pH及其变化趋势,设计数字化实验,为碳酸氢钠溶液在生物上作为二氧化碳缓冲液的行为提供化学实验验证。进行热力学计算,为其缓冲原理提供化学理论支撑。实验证明,碳酸氢钠稀溶液是构建二氧化碳缓冲液的充要条件,其作用原理是通过自偶电离建立碳酸氢钠碳酸钠缓冲对,从而与环境中的二氧化碳建立溶解平衡,其总方程式为:2HCO-3(aq)CO2-3(aq)+H2O(l)+CO2(g)。     

钠与盐溶液反应的实验探究*

探究了金属钠与硝酸盐、氯化盐、硫酸盐、高锰酸钾等盐溶液反应的实验现象,分析了产生现象的原因。研究结果表明,钠和盐溶液的反应,都比钠与水的反应要剧烈很多。当硝酸根离子浓度达到1 mol/L时,会有明显的黄色火花产生,并出现钠的燃烧现象;研究表明,随着硝酸根离子浓度增大,反应会越快越剧烈。     

二氧化碳催化加氢及其研究进展*

综述了二氧化碳热催化加氢的现状和研究进展,为进一步开展二氧化碳催化加氢的研究提供参考     

二氧化碳刺激响应的荧光传感器*

CO₂刺激响应聚合物作为一种智能刺激响应材料,因其在可逆的调控过程中通常只涉及CO₂气体的通入和排出而具有广泛的应用前景。CO₂荧光传感器是将CO₂的浓度变化转化为可检测到的荧光信号,可实现对CO₂浓度的实时监测和可逆调控,也有助于我国如期实现2030年前碳达峰和2060年前碳中和的生态文明建设目标。本文简要介绍CO₂刺激响应物质的基本原理和常见分类方式,阐述该类物质在构筑荧光传感器方面的妙用,围绕响应灵敏性、响应速率、循环使用性和抗干扰性等传感性能指标的研究成果进行讨论。最后对CO₂刺激响应荧光传感器的改进方向和应用前景进行了展望。     

有机化学创新设计性实验“甲基化反应”的改进*

结合科研成果及实验教学经验,对有机化学实验中传统的甲基化反应实验进行改进。教材中涉及的传统甲基化试剂具有毒性大等缺点,不利于实验教学的实施。因此,提出使用三氟乙酸甲酯取代传统甲基化试剂,应用于本科有机化学实验教学中,加强学生对甲基化反应理论知识的理解。本实验结合新颖的科研内容,引入科研实验的设计思路,不仅有利于学生更好地掌握理论知识,而且有利于激发学生对科学研究的兴趣,提高学生的综合素养。     

和医学相关有机化合物绿色鉴别实验的设计*

为了将医用化学实验中“有机化合物的鉴别”实验更加密切地与医学相关专业结合,并提高实验操作的安全性,降低化学试剂的毒性与刺激性,甄选出一系列与医学密切相关的有机化合物作为待鉴别试剂,同时设计绿色环保、安全低毒、现象明显、操作简便、成本低廉的鉴别方法,为学生实验方案的设计提供指导。以期提高医学生学习的积极性与主动性,促进学生灵活运用知识分析问题、解决问题,为相关教学工作的改进提供借鉴意义。     

化学实验创新设计的技术伦理困境与突破*

目前化学实验设计存在“技术性异化”“生态位壁垒”“绿色化缺失”“人本性式微”的问题。技术伦理规范下的化学实验创新设计,从实验主体的价值向度、基本属性和实践逻辑等3个方面讨论化学实验设计的规范。提出在技术伦理视角下丰富化学实验创新设计角度,形成实验设计的伦理向度;完善化学实验设计各要素,建立实验设计的伦理秩序;开展绿色化实验设计,确保实验设计的伦理互动;规范化学实验设计系统,突出化学实验设计的“为人向度”。将技术承载的价值,通过技术主体的伦理行为转化到化学实验设计过程中,规范化学实验创新设计的路径。     

创新综合化学实验:烷基-烷基Kumada偶联反应*

为将交叉偶联反应引入本科化学实验教学中,设计了创新综合化学实验——Kumada偶联反应。该实验选取氯化亚铜作催化剂,常温下即可反应,溶剂低毒,反应时间短,产率高,符合“绿色化学”理念。该实验在无水无氧条件下进行偶联反应,再通过萃取、分液、柱层析对产物进行分离,并引入气相色谱对产物进行定性和半定量分析。通过该实验项目的学习,学生可以掌握典型的有机化合物合成、分离手段并熟悉大型仪器设备的分析技术。     

有机化学创新设计性实验*——氨基酸催化的不对称Aldol反应

氨基酸催化的不对称Aldol反应是不对称催化领域的一个研究热点,将其转化为设计性创新实验并面向化学院三年级学生开设。通过对反应底物、催化剂、溶剂等不同反应条件的探索,加深学生对手性、烯胺催化等概念、机理的理解,培养学生的科研能力及创新能力。     

乙醇与钠反应的实验探究与改进*

针对钠与乙醇反应的实验进行探究与改进。探索出反应试剂的最佳用量,可在较长时间内观察到氢气燃烧时的淡蓝色火焰;通过实验条件模拟、利用酒精检测仪检测,探究乙醇蒸气燃烧的条件,得出采用最佳试剂用量进行实验时乙醇蒸气对氢气的燃烧并未产生影响。实验改进后,在普通可见光下,也可明显地观察到氢气燃烧时的淡蓝色火焰。     

固体酸催化合成乙酸乙酯的综合实验教学*

乙酸乙酯制备的实验教学通常使用浓硫酸作催化剂,但是存在很多缺点,例如不安全、副反应多、腐蚀严重、后处理复杂等。针对这些不足,设计以硅胶负载浓硫酸形成的固体酸为催化剂,并对其在乙酸乙酯实验教学中的应用进行探索,主要包括教学内容、组织形式、考核方式等。该方法具有操作简单、安全、产率高、催化剂可回收利用等优点,符合绿色化学理念,充分体现了科研对教学的支撑功能。     

情绪化学*

喜怒哀乐、积极消极、兴奋疲惫······种种情绪仿佛都源于我们所遇到的人事物,但从生命物质作用关系的角度去看待,其实是身体因为外部诱因和氛围应激产生的一系列化学物质与化学转化带来的表达。在外部事件的触发下,激素和神经递质(化学信使)这些化合物引起我们感受到某种情绪;不同情绪的产生,又会进一步反馈激发身体内相应物质的分泌。本文阐述了各种情绪和与之相关的化学分子之间的对应关系、转化关系和溯源关系。     

二氧化硫的一体微型生活化实验*

利用生活中的常见物品——棒棒冰塑料包装筒、饮料瓶盖、注射器、药丸板、手机等材料,设计出一个一体微型生活化实验。该实验兼具SO₂的制取与性质验证功能,趣味性强,能提升学生的学习兴趣,具有一定的推广价值。     

应用化学综合创新实验:铜纳米粒子催化硝基化合物还原反应的设计*

以较前沿的科研成果为基础设计了一个针对应用化学专业本科生的综合创新性实验--铜纳米粒子制备及催化硝基化合物还原反应的性能测试。实验内容包括一定粒径大小的铜纳米粒子的制备及表征,铜纳米粒子催化硝基芳烃还原的研究及催化剂的循环使用次数的考察等。本实验不仅可以锻炼学生的基本实验操作技能,同时训练学生对涉及到的仪器测试及结果进行合理分析,有助于提高学生的实验兴趣及动手能力,对培养学生的创新意识和团队协作精神也大有裨益。     

硫的同素异形体*

硫是固态同素异形体数量最多的元素。但就单质硫的同素异形体而言,教材中并没有详细概述。根据硫化学的研究进展,全面考察了硫的同素异形体的种类,讨论了它们的制备、晶体结构及其相互转化,着重体现了科学技术对其同素异形体扩展的重要作用,完善了硫同素异形体在教学中的深入介绍。同时,也体现了科学研究对本科教学内容改革的推进作用。