《应用化学专业方向综合实验》课程教学大纲

1、专业方向综合实验教学大纲课程名称： 专业方向综合实验 课程英文名称：Special Experiments课程编码：0901SJ030 课程类别/性质：实践教学/必修学 分：4 周 数：4周开课单位：化学与环境工程学院 适用专业：应用化学先修课程：无机及分析化学、有机化学、药物化学、高分子化学及物理 一、课程简介 专业方向综合实验是应用化学专业（精细化工及助剂方向）的一门实践性课程，包括药物化学实验、高分子化学实验和表面与胶体化学实验三部分。通过本课程的实践，要求学生掌握化学实验的基本操作技能和基础知识，加强对专业基础理论和基本概念的理解，培养学生理论联系实际、实事求是、严谨细致的科学作风，具

2、备综合运用基础化学、药物化学、高分子化学及表面与胶体化学等应用化学的专业基础理论，独立思考、分析和解决工程问题的能力，综合观察实验现象、分析推理实验事实、归纳总结事物变化规律的能力。树立正确的职业观及精益求精的工匠精神，培养学生自我创新意识与家国情怀，激发个人理想与培养学生社会责任感有机结合，保证学生达成专业的相应毕业要求。二、课程教学目标通过专业方向综合实验课程的学习，不仅加深学生对应用化学专业基础理论和基本概念的理解，掌握化学实验的基本操作技能和基础知识，培养独立思考、分析解决问题的能力，分析推理、归纳总结的能力。树立精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。在专业知识

3、、实践能力、综合素质等方面达到课程教学目标。1价值目标：（1）培养学生的安全意识和环保意识。通过讲述化学实验操作规范以及系列安全、环保事故，使同学们理解和体会安全意识和规范操作在化学中的重要性，同时树立环保意识。（2）培养学生的专业素养和职业道德。通过讲述药物化学实验部分涉及的反应停、新型毒品、阿司匹林等典型事件，引导学生树立遵纪守法的法律意识，秉持“敬佑生命、救死扶伤”的的职业操守。（3）培养学生自我创新意识与家国情怀。通过高分子水凝胶的制备及在国防中的应用，使学生了解高分子材料要与健康产业、国防军事、电子信息、新能源等领域相融合，要以科学前沿和国家重大战略需求为导向，引导学生树立科学创新的

4、意识，树立为推动我国高分子发展做出贡献的理想和信心。（4）培养学生的辩证思维和科学精神。在讲述乳状液的制备及性能比较等知识，让同学们理解辩证思维中的对立统一、共性与个性、量变和质变的规律。2知识和能力目标：（1）掌握基本的操作方法和技能，正确使用玻璃仪器和测量仪器，具备安装一般实验装置和使用精密仪器的能力（毕业要求3.2）；（2）掌握本体聚合、水溶液聚合的基本原理和方法，掌握缩聚反应、自由基聚合反应的特点（毕业要求3.2）；（3）掌握乳状液的基本原理及不同乳状液的制备方法和性质（毕业要求3.2）；（4）了解消泡剂的评价方法及原理，掌握消泡剂的结构特征及常规消泡剂的类型（毕业要求3.2）；（5）

5、了解酯化反应、选择性乙酰化的方法，掌握药物精制、杂质检查、结构鉴定等方法与技能，（毕业要求3.2）；（6）培养学生具备分析、表征物质含量、结构及其他信息的能力。培养学生具有坚持不懈、锲而不舍、勇于创新，实事求是的学科素养（毕业要求3.5）；（7）培养团队合作精神完成大型仪器分析实验。学生具有大局意识、协作精神和服务精神，具有一定的创新意识，能够利用团队每个成员的优势解决仪器分析实验中出现的问题，具有一定的反思能力（毕业要求3.7）。三、实验内容与学时分配本课程实验项目包括8个实验，以综合性类型为主。实验教学内容、类型、学时及要求如下：实验项目与类型序号实验项目思政融入点实验类型学时支撑毕业要求

6、指标点演示验证综合设计1阿司匹林的制备实验室安全意识和规范操作，“三废”的处理；树立 “诚信”。深入理解社会主义核心价值观。83.23.52对乙酰氨基酚的制备培养学生善于观察，勤于思考的品质；创新能力，团队协作83.23.53甲基丙烯酸甲酯的本体聚合隐形眼镜材料的发展史，精益求精的工匠精神83.23.54丙烯酰胺的水溶液聚合树立绿色环保理念，践行“绿水青山就是金山银山”。83.23.55高吸水树脂的制备及性能水下无人潜航器的研制科学创新的意识，爱国精神，家国情怀。83.23.56酚醛树脂的合成贝克兰酚醛树脂发展史严谨细致、求真务实、坚持不懈的科研精神。83.23.57乳状液的制备及其性质比较辩

7、证思维中的对立统一、共性与个性、量变和质变的规律83.23.58消泡剂的性能评价对比、联想、启发，不放过每一细节。83.23.5实验一 阿司匹林的制备 8学时1实验目的掌握酯化反应、药物的精制、杂质检查、结构鉴定等方法与技能；学习实验方案的设计；掌握熔点的测定方法。2方法原理阿司匹林为白色针状或板状结晶，熔点135140，易溶于乙醇，可溶于氯仿、乙醚，微溶于水。临床上为解热镇痛药，用于治疗伤风、感冒、头痛、发烧、神经痛、关节炎及风湿病、类风湿病等。近年来，又证明它具有抑制血小板聚集的作用，其治疗作用又进一步扩大到预防血栓的形成，治疗心血管疾患。合成路线：3实验仪器及试剂仪器：锥形瓶 量筒 吸滤

8、瓶 布氏漏斗 恒温水浴锅试剂：水杨酸，醋酐，浓硫酸，10%碳酸氢钠，20%盐酸，1%三氯化铁4掌握要点酯化反应、药物的精制、杂质检查、结构鉴定等方法与技能。5实验内容（1）酯化反应；（2）阿司匹林的精制：称量和溶解、沉淀和过滤、蒸发和结晶、减压过滤；（3）阿司匹林熔点的测定。实验二 对乙酰氨基酚的制备 8学时1实验目的了解选择性乙酰化的方法，掌握药物的精制、杂质检查、结构鉴定等方法与技能；掌握易被氧化产品的重结晶精制方法。2实验原理对乙酰氨基酚为白色结晶性粉末；无臭味，微苦。在热水或乙醇中易溶，在丙酮中溶解，在水中略溶。mp.168172。合成路线：3实验仪器及试剂仪器：锥形瓶、温度计、玻璃棒

9、、吸滤瓶、布氏漏斗、量筒试剂：对氨基苯酚（4-氨基酚），醋酐，活性碳，亚硫酸氢钠，盐酸，亚硝酸钠，萘酚4掌握要点选择性乙酰化反应，药物的精制、杂质检查、结构鉴定，易被氧化产品的重结晶精制方法5实验内容（1）对乙酰氨基酚粗品的制备（2）对乙酰氨基酚的精制（3）对乙酰氨基酚的鉴别实验三 甲基丙烯酸甲酯的本体聚合 8学时1实验目的了解本体聚合的原理，熟悉有机玻璃的制备方法；观察整个聚合过程中体系粘度的变化过程。2实验原理甲基丙烯酸甲酯在过氧化苯甲酰引发剂存在下进行自由基聚合反应。自由基加聚的工艺方法主要有四种：本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合及乳液聚合。本体聚合是指单体仅在少量的引发剂存在下进行的聚合反

10、应，或者直接在热、光和辐照作用下进行的聚合反应。甲基丙烯酸甲酯在BPO引发下自由基聚合：3实验仪器及试剂试剂：过氧化苯甲酰（BPO）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）仪器：试管、具塞锥形瓶、恒温水浴锅、温度计4掌握要点本体聚合原理；聚合过程体系粘度的变化。5实验内容（1）甲基丙烯酸甲酯的预聚；（2）甲基丙烯酸甲酯的灌模；（3）甲基丙烯酸甲酯的聚合；（4）甲基丙烯酸甲酯的脱模。实验四 丙烯酰胺的水溶液聚合 8学时1实验目的了解溶液聚合的基本原理；掌握丙烯酰胺水溶液聚合的原理和方法。2实验原理聚丙烯酰胺(PAM)外观是白色固体，易吸附水分和保留水分，为水溶性高分子聚合物，可以任意比例溶于水，不溶于甲醇、乙

11、醇、丙酮、乙醚、脂肪烃和芳香烃等大多数有机溶剂。聚丙烯酰胺水溶液黏度随含量的增加而急剧上升，超过10%时就形成凝胶体。聚丙烯酰胺可应用于造纸过程中，作助留剂、补强剂；水处理中作助凝剂、絮凝剂、污泥脱水剂；石油钻采中作降水剂、驱油剂；还广泛应用于增稠、稳定胶体、减阻、黏结、成膜、生物医学材料等方面。本实验是采用丙烯酰胺在过硫酸铵的引发下合成聚丙烯酰胺，反应机理如下：随着反应的进行，分子链增长，当分子链增长到一定程度时， 即可通过分子间的相互交替形成网络结构，使溶液的黏度明显增加。3实验仪器及试剂仪器：恒温水槽、电动搅拌器、10 mL量筒、50mL烧杯、250mL烧杯、500mL烧杯、试剂：丙烯酰

12、胺、过硫酸铵、蒸馏水4掌握要点水溶液聚合的原理和方法。5实验内容（1）配液；（2）引发聚合；（3）提纯；（4）过滤，烘干；（5）计算产率。实验五 高吸水树脂的制备及性能 8学时1实验目的了解溶液聚合的基本原理; 掌握丙烯酰胺水溶液聚合的原理和方法。2实验原理高吸水性树脂是一种含有强亲水性基团并具有一定交联度的功能性高分子材料。吸水前，高分子链相互缠绕在一起，彼此交联成网状结构，从而达到整体上的紧固。与水接触时，由于吸水树脂上含有多个亲水基团，故首先进行水润湿，然后水分子通过毛细作用及扩散作用渗透到树脂中，高分子链上的电离基团在水中电离。由于高分子链上同种离子之间的静电排斥作用使得高分子链伸展溶

13、胀。由于电中性要求，反离子不会迁移到树脂内部，树脂内外部溶液间的离子浓度差形成反渗透压。水在反渗透压的作用下进一步进入树脂中，形成水凝胶。同时，树脂本身的交联网络结构及氢键作用，又限制了凝胶的无限溶胀。 通常，用膨胀倍数来定义吸水树脂吸水膨胀能力的强弱，公式如下： 吸水倍数= 式中： 吸水前颗粒质量，g；吸水后凝胶颗粒质量，g；3实验仪器及试剂仪器：恒温水槽、电动搅拌器、10 mL量筒、50mL烧杯、250mL烧杯、500mL烧杯、试剂：丙烯酰胺、过硫酸铵、N,N亚甲基双丙烯酰胺、蒸馏水、氯化钠。4掌握要点吸水树脂的吸水原理，自由基水溶液聚合的方法。5实验内容（1）配液；（2）引发聚合；（3）

14、剪碎、切块、烘干；（4）吸水膨胀倍数测试；实验六 酚醛树脂的合成 8学时1.实验目的了解缩聚反应的特点及反应条件对产物性能的影响；掌握酚醛树脂的合成原理和方法。2实验原理酚醛树脂是由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚，经中和、水洗而制成的树脂，是世界上最早由人工合成，也最早实现工业化的树脂。酚醛树脂的合成反应分为两步进行，首先是苯酚与甲醛的加成反应，随后是缩合及缩聚反应。在适当条件下，一元羟甲基苯酚继续进行加成反应，就可生成二元及多元羟甲基苯酚。随反应条件的不同，缩合反应可以发生在羟甲基苯酚与苯酚分子之间，也可发生在各个羟甲基苯酚分子之间，缩合反应不断进行的结果，将缩聚形成一定分子量的酚醛树脂，由于

15、缩聚反应具有逐步的特点，中间产物相当稳定，因而能够分离而加以研究。多年的研究分析通常认为，影响酚醛树脂的合成、结构及特性的主要因素为原料的化学结构，酚与醛的物质的量之比，反应介质的酸、碱性以及生产操作方法。本实验是在酸性催化剂存在下，使甲醛与过量苯酚缩聚而得到热塑性酚醛树脂，其反应过程如下:相对分子质量在1000以下，n为410。3实验仪器及试剂仪器：250ml三口烧瓶、冷凝管、搅拌器、100温度计、恒温水槽、150ml锥形瓶、蒸发皿、铁皮试剂：苯酚、甲醛（36%水溶液）、浓盐酸4掌握要点缩聚反应的特点及合成条件对反应的影响。5实验内容（1）配液；（2）引发聚合；（3）观察反应现象；（4）冷却

16、、称重；实验七 乳状液的制备及其性质比较 8学时1实验目的了解乳状液的基本原理；掌握制备乳状液及比较其性质的方法。2基本原理两种互不相溶的液体经乳化剂的作用，可生成由一种液体分散在另一种液体中的乳状液。乳状液可分为两类：一种是油为分散相，水为分散介质，称为“水包油”型乳状液，以符号O/W表示；反之，若水为分散相，油为分散介质，则称为“油包水”型，以W/O表示。鉴别乳状液类型的方法一般有稀释法、染色法、电导法等。本实验采用稀释法，即将乳状液加入水中。若水与分散介质互溶，则乳状液是O/W型；若水与分散介质不互溶，出现分层现象，则乳状液是W/O型。乳化剂还能决定乳状液的类型。如同为金属皂类，若用钠皂

17、作为乳化剂，则生成O/W型乳状液；若用钙、镁皂作为乳化剂，则生成W/O型乳状液。当加入某种物质后，乳状液可以由一种类型，转变为另一种类型，此现象称为乳状液的“转相”。如在以钠皂为乳化剂的O/W乳状液中，加入钙盐，则会转化为W/O型乳状液。在某些情况下，要设法使乳状液破坏，即破乳。破乳的方法有物理机械的方法和物理化学方法。物理化学方法主要是改变乳状液体系的界面性质，使之由比较稳定变为较不稳定，从而易于发生破乳，对于以脂肪酸皂作为乳化剂的乳状液，加入酸、皂类被破坏变成脂肪酸，失去乳化作用，即易破乳。3实验仪器及试剂仪器：具塞刻度试管78支；具塞锥形瓶一个(150mL)；滴管5支；20mL量筒两个。

18、试剂：十二烷基苯磺酸钠水溶液(3.1g/1000mL)；十四醇煤油溶液(6.9g/1000mL)；2%的油酸钠水溶液；0.05mol/L氯化钙溶液；煤油；盐酸。4掌握要点乳状液的基本原理，不同乳状液的制备方法。5实验内容（1）W/O乳状液的制备；（2）O/W乳状液的制备；（3）HLB值变化对乳状液的影响；（4）破乳。实验八 消泡剂的性能评价 8学时1实验目的了解泡沫消泡评价方法及其原理，掌握消泡剂的结构特征及常规消泡剂的类型，分析影响泡沫消泡的基本因素。2实验原理能使无益泡沫破裂消失（即为消泡目的）的外加物质称为消泡剂（antifoaming agent或者defoamer）。有时将能抑制泡沫形成的物质称为泡沫抑制剂。消泡剂的消泡机理主要有以下三种：消泡剂一般都有很高的表面活性，可取代泡沫上的起泡剂和泡沫稳定剂，降低泡沫液膜局部表面张力（即此处表面压增大）。吸附分子由此处向高表面张力处扩散，液膜变薄而破裂；消泡剂能破坏液膜弹性，失去自修复能力而破裂；消泡剂能降低液膜表面黏度，加快液排液和气体扩散速度，缩短泡沫寿命。3实验仪器及试剂带磨口塞玻璃量筒、十二烷基苯磺酸钠、不同种类消泡剂、蒸馏水、米尺。4掌握要点泡沫的制备。5实验内容（1）泡沫的制备；（2）半衰期的记录；（3）消泡剂结构对泡沫性能的影响。四、教学方法 （1）采用启发式、讨论式、交互式课堂