05化学本科班开设《化学设计实验》备选实验题目及相关目的,要求

1、05化学本科班开设化学设计实验备选实验题目及相关目的、要求实验序号1实验题目碱式碳酸铜的制备与差热分析指导教师吴树新职称副教授实验目的、要求实验目的：1 掌握碱式碳酸铜的制备反应及影响因素，巩固无机化学所学元素化合物性质的知识；2 掌握差热分析技术的使用方法和能够达到目的；3 掌握考察实验影响因素的研究方法和数学手段。实验要求：1 查阅文献列举出可能的反应和相应的实验条件，分析其中的问题，并确定制备实验的侧重点。2 设计实验方案：（1）给出要研究的因素并说明原因； （2）给出考察各因素对碱式碳酸铜制备影响规律的研究方法和具体步骤； 3上交实验方案：按下列内容写出实验方案因素的选择制备的流程图；

2、产品的定性评价方法具体实验内容：包括具体的反应物料比例、pH 值、反应温度、反应时间、抽虑次数、烘干时间、烘干温度等DTA分析的操作步骤和要实现的目的。实验药品和仪器：碱式碳酸铜、硝酸铜、硫酸铜、氯化铜；碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢铵、尿素、碳酸铵；去离子水等pH计；恒温槽、搅拌器、烧杯、容量瓶、量筒、烘箱、抽虑装置等实验序号2实验题目卤素对B-Z振荡反应的影响研究指导教师贾静娴职称高级实验师实验目的、要求一、 实验背景化学振荡是一种周期性现象，一些自催化反应有可能使反应体系中某些物质的浓度随时间(或空间)发生周期性的变化，这类反应称为化学振荡反应。在1959年，贝洛索夫（Belousov）首先观察

3、到并随后为恰鲍廷斯基（Zhabottinsky）深入研究的，丙二酸在溶有硫酸铈的酸性溶液中被溴酸钾氧化的反应：是人们对化学振荡发生了广泛的兴趣，这个反应被称为贝洛索夫-恰鲍廷斯基反应，简称BZ反应。化学振荡反应是指在化学过程中某些组分或中间产物的浓度能够随时或空间发生有序的周期性变化。这种周期性的变化直观地展现了自然普遍存在的非平衡非线性问题，广泛存在于化学、物理学、生物学等领域中。它已成为现代化学的前沿课题之一。二、实验目的与要求设计性实验是培养学生分析问题、解决问题的能力重要教学环节，着重学生创新能力的培养，扩大学生的知识面学习各种实验方法和实验手段的综合应用方法，其目的在于培养学生全面掌

4、握物理化学实验方法训练学生灵活运用物理化学实验技术的能力。通过设计性实验使学生加深对物理化学基本理论的理解，进一步提高学生运用物理化学知识来解决实际问题的能力，提高学生进行科学研究的能力和素养。三、实验的程序1.在设计实验中，要求学生首先查阅大量的文献（主要是通过网上查阅），结合文献所报道的工作，了解化学振荡反应发展和研究现状；2.了解发生化学振荡的基本条件，掌握化学振荡反应的一般方法，初步认识系统远离平衡态的复杂行为，为进一步研究自然界中普遍存在的非平衡非线性问题奠定基础；3. 摸索实验的条件，建立一套新的测试体系和方法，依次来设计实验。从实验题目，实验原理到实验操作步骤等等要求学生独立完成

5、，在设计实验中，要求学生掌握实验仪器的结构、性能和操作方法。结合FKN模型，设计F-、Cl-、I-离子对B-Z振荡反应的影响的实验方案，学生独立进行实验。4.要求学生完成一篇论文。5.根据学生掌握文献的情况，对设计实验论文进行考评。实验序号3实验题目亚硝酸（HNO2）结构和性质的量子化学理论研究指导教师孟祥军职称讲师实验目的、要求实验背景：量子化学是理论化学的一个分支学科，是应用量子力学的基本原理和方法，研究化学问题的一门基础科学。量子化学的研究范围包括稳定和不稳定分子的结构、性能，及其结构与性能之间的关系；分子与分子之间的相互作用；分子与分子之间的相互碰撞和相互反应等问题。20世纪80年代以

6、来，由于计算机技术的发展，量子化学研究方法（理论模型）及其应用得到迅猛发展。量子化学计算方法主要包括：半经验方法、电子相关和后SCF方法、偶合簇方法、二次相关方法和密度泛函方法等。由于不同方法计算精度和计算量差异很大，通常根据研究体系性质与大小、研究精度和计算机配置来选择相应方法。选择亚硝酸（HNO2）为研究对象基于以下几点：一、亚硝酸存在顺反异构体。选择理论方法研究各异构体的结构和性质以及异构化过程，并将计算结果与实验值比较，能够深入理解热力学原理和动力学原理，巩固理论知识。二、亚硝酸体系存在异构化反应，所以研究亚硝酸能够涉及到较多计算模型，有助于学生了解更多的理论方法。三、亚硝酸体系较小，

7、计算量小，实验室现有计算机能够轻易完成相关计算任务。实验目的：掌握量子化学研究物质结构和性质的一般方法和研究步骤；学会查阅和分析文献；学会实验方案设计方法，学会小论文写作方法；初步了解毕业论文工作模式。实验要求： 1、向教师学习量子化学实验研究的一般原理和基本方法以及查阅分析文献的方法，通过教师讲解领会实验背景和目的要求2、查阅相关资料，选择理论方法，并在教师指导下设计并写出实验方案。3、在教师协助下完成计算任务，独立整理分析数据，写出实验报告或小论文。实验序号4实验题目碳纳米管/普鲁士蓝杂化材料的制备及其性质指导教师翟江丽职称助教实验目的、要求一、实验目的：1. 巩固所学的基础理论知识、基本

8、操作技能和基本实验方法。2. 考查学生对所学知识的运用能力。二、设计实验要求： 1. 查阅资料，总结文献报道实验方法。 2. 需用的仪器（规格、数量）、试剂（浓度及配制方法）。 3. 实验步骤（在实验条件允许的范围内，设计实验步骤）。 4. 结果与讨论（运用电化学方法、紫外光谱法、红外光谱法表征目标产物得出结论）。要求独立完成实验，并对结果加以讨论，完成实验报告。三、注意事项1. 碳纳米管的纯化起到很重要的作用。常见的方法有两种：其一，将CNTs与硝酸混合回流来处理；其二，将CNTs与硝酸和浓硫酸的混酸溶液充分混合后超声来处理。这些纯化方法可使CNTs的端部打开，而且会在端口形成含氧官能团。2

9、.碳纳米管/普鲁士蓝杂化材料的制备方法很多，常见的有两种：其一，静电吸附；其二，电化学聚合。实验序号5实验题目纳米二氧化硅的制备及其吸附性能指导教师刘立华职称副教授实验目的、要求一、实验背景抗菌材料有很好的应用前景。无机抗菌材料由各种无机材料负载有色金属如锌、钛、银的离子或氧化物制得。如SiO2-Ag+复合材料作为无机抗菌材料，化学稳定性、热稳定性好，成型加工方便。正硅酸乙酯在碱的催化作用下，与水反应，通过一系列水解、聚合等过程，生成二氧化硅：SiO(C2H5)4+nH2O=Si(OH)4+4nC2H5OHSi(OH)4在乙醇与水的混合溶液中，由于体系的碱度降低从而诱发硅酸根的聚合反应，转化成

10、硅羟基-OH，在它的表面吸附有大量的水，如果失水，这种硅-氧结合就会迅速发生，形成Si-O-结构，迅速增长成粗大的颗粒。极性分子乙醇的存在起到了隔离的作用，形成硅-氧联结，从而制得小颗粒的SiO2。负载能力S定义为每100g的SiO2负载银的克数。在硝酸银原始浓度较低时负载能力随其浓度升高而增大，然后载银能力趋于饱和。纳米SiO2对Ag+具有较强的吸附性，在吸附初期有较快的吸附速度，随着吸附时间的延长，吸附速度缓慢降低。这是因为随着吸附的进行，固体界面离子浓度与液相本体离子浓度差减小，对流、扩散与吸附推动力减小。二、实验目的与要求1 查阅相关文献，选择一种可行的化学方法制备纳米二氧化硅并设计详

11、细的实验方案。2 根据实验方案进行实验，制备纳米二氧化硅粉体。3 了解分析可采用的仪器结构及原理，如粒度分析仪。4 分析原始浓度、吸附时间、吸附温度对负载能力的影响。5 根据实验方法及表征结果写一篇小论文。实验序号6实验题目4-甲基环己基异氰酸酯的合成指导教师冯桂荣职称教授实验目的、要求一、实验背景异氰酸酯是一种重要的有机合成中间体，它参与众多有机反应，已广泛应用于农药、医药、染料等精细化工产品的合成；还可以用来制造植物保护剂、杀虫剂、颜料、合成树脂、纺织疏水剂、塑料、洗涤剂、粘合剂、除草剂、植物生长调节剂的原料。异氰酸酯与醇、胺反应制备衍生物，还可用于化合物的鉴定。所合成的目标物4-甲基环己

12、基异氰酸酯是合成降糖药物格列美脲的重要中间体，格列美脲是新一代磺酰脲类降糖药，用于治疗节制饮食和从事运动而未能控制的型糖尿病，它是FDA批准的第一个可与胰岛素同时使用的磺酰脲类降糖药，由于该药与受体作用时间较短，使胰岛素分泌时间缩短，因此具有较强的节省胰岛素作用，在一定程度上可克服胰岛素细胞继发性衰竭，格列美脲具有高效、长效、用药量少（2-4mg/d）、副作用小等特点，是目前临床评价很好的磺酰脲类降血糖药。碳酸二甲酯（简称DMC）是近年来受到国内外广泛关注的环保型绿色化工产品。1992年DMC在欧洲通过了非毒性化学品（Non toxic substance）的注册登记，属于无毒或微毒化工产品。

13、分子结构中（CH3O-CO-OCH3)，含有两个具有亲核作用的碳反应中心，也就是羰基和甲基，主要用于医药化工产品的甲基化、羰基化反应和合成。碳酸二甲酯由于具有低毒、相溶性好等优点，被广泛用于农药、医药等方面，是光气、硫酸二甲酯、氯甲酸甲酯等剧毒品的理想替代品，被誉为绿色化工产品。4-甲基环己基异氰酸酯的合成方法有：光气法；硝基化合物一步羰基化法；氨基甲酸酯阴离子脱水法；卤仿消去法；氨基甲酸酯热分解法；固体光气法；碳酸二甲酯法；Curtius重排法；等等。不同的合成工艺有其优缺点。二、实验目的和要求1、查阅相关文献，比较各种合成方法的工艺特点，选择一种可行的方法合成4-甲基环己基异氰酸酯，并设计

14、详细实验方案。2、根据实验方案进行实验，对目标物进行提纯，进行UV、IR测定。3、根据实验方法和实验结果写一篇小论文。三、合成提示 用4-甲基环己基胺与碳酸二甲酯反应，氧化锌做催化剂，合成4-甲基环己基异氰酸酯。参考资料：1 康武魁,姚杰,王公应等.碳酸二甲酯胺解合成苯胺基甲酸甲酯催化研究J.分子催化,2003,17(2):136-1392 石振东,黄昌荣.催化羰基化合成N-环己基氨基甲酸甲酯的研究J.科研开发,2002,10(5):22-233 孟震英,赵新强,王延吉等.在固体催化剂上合成N-环己基氨基甲酸甲酯的研究J.精细石油化工,2001,(1):13-154 赵军,江琦.碳酸二甲酯与有

15、机胺羰化物合成氨基甲酸甲酯的研究J.现代化工,2001,(2):24-265 赵新强,王延吉,李芳等.二苯甲烷二氨基甲酸甲酯清洁合成过程研究.二苯甲烷二氨基甲酸甲酯催化合成及其分解J.石油学报,2001,17:53-586 陈英,赵新强,王延吉等.负载型l2O3催化剂上N-环己基氨基甲酸甲酯的洁净合成J.石油学报,2005,21(4):56-617 石振动,刘明国,廖全斌等.BF3催化碳酸二甲酯合成N-环己基氨基甲酸甲酯J.三峡大学学报,2005,27(5):459-4618 石振东,严娟.KBr催化合成N-环己基氨基甲酸甲酯J.工业催化,2004,12(9):37-389 陈东,刘良明,王越

16、等.氧化锌催化二苯甲烷二氨基甲酸甲酯分解反应J.催化学报,2005,26(11):987-99210 江琦.碳酸二甲酯在化工领域中的应用J.石油化工,2000,29(2):14411 康武魁,王公应,胡常伟等.异氰酸酯的清洁生产工艺进展J.天然气化工, 2003,(28):36-4112 沈志涌.异氰酸酯合成方法的研析J.通化师范学院学报,2004,25(4):57-5913 高鸿宾.实用有机化学辞典M.高等教育出版社,1997,501-503实验序号7实验题目烟酰哌嗪- Co()配合物的合成指导教师张宁职称助教实验目的、要求实验目的： 烟酰哌嗪的合成，了解有机制备中的酰化反应。 了解配合物制

17、备的方法，并掌握溶剂扩散的实验方法。 学习红外光谱仪和紫外光谱仪的使用方法。实验原理：配合物不仅具有独特的性质，诸如分离分析性能，光、电、热、磁等性质，而且还被认为在催化、气体储运和分子识别等方面均有很好的应用前景，近年来，合成新颖结构的金属一有机杂化配位聚合物成为无机化学研究工作者研究的热点课题，目前已有大量关于配位聚合物的报道，大部分都是由精心选择的有机配体和具有不同配位构型的过渡金属离子组合而形成的。有机配体几何形状的多样性以及不同的官能团和金属离子之间缜密的选择，可以形成多种新型有机配合物。我们要对配位化合物进行荧光性质的表征从而确定配合物的荧光效应。我们还可以从测定配合物的电化学性质

18、以及对它进行紫外光谱表征从而确定配合物的结构。这些具有新颖结构的配合物，结合它们特有的官能团，被用作催化剂、电子传输材料、分子磁性材料、非线性光学材料、液晶、光敏材料和分子附着材料等都具有很高的应用前景。烟酰哌嗪属于含氮配体，含多吡啶环的开链或大环配体通过与金属离子的自我组装可形成稳定的超分子体系。多吡啶氮杂大环化合物不仅能选择性地配位、萃取和传递碱金属离子，而且能与过渡金属离子形成稳定的配合物。实验内容 烟酰哌嗪的合成 培养烟酰哌嗪- Co()配合物晶体 性质测定分析实验试剂与药品烟酸、无水哌嗪、吡啶、碳酸纳、甲醇、DMF THF等电力磁力搅拌器 油浴 烧瓶 实验序号8实验题目RAFT聚合制

19、备苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯嵌段聚合物指导教师李德玲职称教师实验目的、要求实验目的：1. 理解RAFT活性聚合原理。2. 掌握二硫代酯的结构特征和可逆反应的特性。3. 熟练掌握有机化学的基本操作。实验原理：聚合物共混物，由于宏观相分离，其机械性能大幅度降低。嵌段聚合物可以有效改善聚合物共混物的宏观相分离。通过分子间的链缠结提高界面的粘结性，降低组分间界面张力，提高界面相容性，同时增强界面的断裂强。可逆加成-断裂自由基聚合（reversible addition-fragmentation chain transfer，简称RAFT）活性聚合是制备嵌段聚合物的有效手段。拟以二硫代苯甲酸异丁腈酯为RA

20、FT试剂，偶氮二异丁腈为引发剂，制备聚甲基丙烯酸甲酯大分子RAFT试剂。在PMMA大分子RAFT试剂基础上，大分子链引入苯乙烯结构单元，即得到甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯嵌段聚合物。RAFT聚合过程中的可逆加成-断裂链转移平衡甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯嵌段聚合物以傅立叶红外光谱表征。实验材料：苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁腈、无水甲醇、对苯二酚、四氢呋喃、RAFT试剂实验序号9实验题目纳米二氧化硅接枝聚苯乙烯的研究指导教师李德玲职称讲师实验目的、要求实验目的：1. 理解无机/有机纳米复合材料的基本含义。2. 掌握自由基聚合的基本原理。3. 熟练掌握有机化学的基本操作。实验原理：纳米SiO2表面具有大

21、量孤立羟基，极性很强，且比表面积大，表面能高，凝聚力强，易团聚等缺点，使纳米SiO2与聚合物相容性差，难以在其中均匀分散，使用过程中，纳米SiO2不断从聚合物基体中析出。纳米二氧化硅-聚苯乙烯纳米复合材料可以有效提高二氧化硅在有机材料里的相容性。实验材料：-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、苯乙烯、偶氮二异丁腈、无水甲醇、对苯二酚、四氢呋喃、纳米二氧化硅实验序号10实验题目交联壳聚糖的制备及其吸附性能研究指导教师刘冬莲职称副教授实验目的、要求1.实验目的：掌握交联壳聚糖的制备方法；利用原子吸收光谱、红外光谱等仪器分析方法了解交联壳聚糖的吸附动力学性能并探讨一些外部因素如温度、pH 值、时间等对吸

22、附的影响。2. 背景知识壳聚糖 (Chitosan, CTS) 学名为 (1,4)-2-氨基-2-脱氧-a-D 葡聚糖，壳聚糖是由甲壳素经脱乙酰化处理后得到。 由于壳聚糖分子当中含有大量游离氨基和羟基，能与重金属离子形成稳定的螯合物，因此可有效用于含重金属离子的工业废水的处理、贵重金属离子富集与回收等方面。由于壳聚糖分子中含有游离氨基可接受质子成盐，故溶解于酸性溶液，使其应用受到限制。而经交联剂交联改性后的壳聚糖CCTS克服了上述缺点，扩展了它的应用范围。一般采用的交联剂有戊二醛、甲醛及环氧氯丙烷等。3. 仪器和试剂仪器：原子吸收光谱仪，红外光谱仪，电磁搅拌器，恒温振荡器，pH计，常用玻璃仪器

23、。 试剂：NaOH；HCl；HAc；丙酮；CuSO4·5H2O；Cd(NO3)2·4H2O；ZnSO4·7H2O；环氧氯丙烷或戊二醛、甲醛，以上试剂均为分析纯。4. 实验内容（1）交联壳聚糖的制备；（2）壳聚糖和交联壳聚糖的红外图谱分析；（2）吸附动力学特性研究：测定交联壳聚糖的吸附容量、绘制吸附动力学曲线；（3）pH 值对吸附性能的影响。5. 实验结论 确定合适的交联剂制备水不溶性的交联壳聚糖聚合物，分析壳聚糖和交联壳聚糖结构上的差别，测试交联壳聚糖的吸附性能并确定最佳吸附条件。以论文形式提交实验报告。实验序号11实验题目九钼锰酸铵的合成和表征指导教师刘爽职称助

24、教实验目的、要求一、实验目的和要求1、通过查阅相关文献，了解杂多酸的组成、性质及应用，并根据相关资料设计出合成指定杂多酸盐的的实验方案2、通过设计的实验方案进行并完成相关实验3、根据所查文献及实验情况写出实验报告二、实验背景随着人类环保意识的提高，新型绿色环保型催化剂杂多酸型化合物的开发研究日益受到人们的关注。国内外对杂多酸型化合物的基础研究和应用研究非常活跃。杂多酸型化合物包括杂多酸（Heteropoly Acid，简称HPA）及其盐和杂多蓝（Heteropoly Blue,简称HPB）。杂多酸是由中心原子如（P、Si、Fe等）和配位（多）原子（如Mo、W、V等），按照一定空间结构，通过氧原

25、子配位桥联合组成的一类含氧多元酸的总称。在元素周期表中，VB族和VIB族元素的氧化物能够通过缩合形成杂多酸化合物。用金属离子或有机胺类化合物部分或全部取代HPA中的氢，即可得杂多酸盐,杂多酸及其盐还原后得到的混合价态配合物称为杂多酸蓝。HPA具有确定的结构，杂多阴离子称为一级结构；杂多阴离子和反核阳离子（质子、金属离子等）组成杂多化合物的二级结构；反核阳离子、杂多阴离子和结构水在三维空间形成三级结构。已确定的一级结构有可以分为Keggin，Dawson，Anderson，Silverton，Waugh五种结构类型。由于杂多酸独特的组成和结构，赋予它一系列的优点，主要特性有：（1）具有确定的Ke

26、ggin、Waugh等结构。这些结构中，杂多酸阴离子的基本结构单元是含氧四面体和含氧八面体，有利于催化反应地进行；（2）通常易溶于水或极性有机溶剂，可负载于硅胶等物质，并显示出很好的催化活性及选择性，可用于均相和非均相反应体系；（3）具有酸性和氧化性，可做酸性和氧化性或双功能催化剂；（4）独立的反应场所，在固相催化反应中，极性分子可以进入催化剂体相，具有“假液相”行为；（5）杂多阴离子的软性，杂多阴离子属于软酸， 可以作为金属离子或有机离子的配体，具有独特的配位能力，可以使反应物中间体稳定；（6）具有电子转移储藏能力，固体化合物具有较高的热稳定性；（7）表面具有离子交换性，有不少可供交换的质子

27、和离子，以调整其催化性能，进行催化剂设计；（8）其结构可以在杂多阴离子的“分子尺寸”上被表征，容易从分子水平解释其独特的性质。杂多酸型化合物正是由于其独特的结构和优良性能，在催化、医药、材料及光化学等方面具有广泛的应用前景。三、实验用品722型分光光度计、UV2300紫外分光光度计、红外光谱仪、酸度计、电磁搅拌器 (NH4)6Mo7O244H2O、MnSO4H2O、冰醋酸、(NH4)2S2O8、酒石酸（以上均为分析纯）。实验序号12实验题目冲泡条件对茶叶微量元素的溶出影响指导教师刘欣职称副教授实验目的、要求实验目的：1、使学生充分运用所学的仪器分析、分析化学的相关理论知识指导实验；培养学生查阅

28、文献、独立思考的能力。2、通过设计方案与实验操作，培养学生分析归纳的能力、创新精神和独立工作的能力，提高学生分析问题、解决问题的能力。实验内容：研究冲泡方式、加水比例、冲泡次数、冲泡时间等因素对茶叶中微量元素的溶出影响。“微量元素”这里只研究K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn。方案设计要求： 1、学生通过查阅相关文献，拟定实验方案。实验方案要明确列出实验技术路线、操作方法、所需仪器、试剂。测定微量元素的仪器尽量选择原子吸收分光光度计。 2、熟悉相关仪器的工作原理及其使用方法。3、指导教师认真审阅后，提出修改意见。学生严格遵循修改意见修改方案后方可进行操作。实验序号13实验题目连续供气的氯化氢气体实验室制备方法研究指导教师