化学大学班开设《化学设计实验》备选实验题目相关目要求Word文件下载.docx
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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
2
卤素对B-Z振荡反应地影响研究
贾静娴
高级实验师
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地浓度随时间(或空间>
发生周期性地变化,这类反应称为化学振荡反应.在1959年,贝洛索夫<
Belousov)首先观察到并随后为恰鲍廷斯基<
Zhabottinsky)深入研究地,丙二酸在溶有硫酸铈地酸性溶液中被溴酸钾氧化地反应:
是人们对化学振荡发生了广泛地兴趣,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地浓度能够随时或空间发生有序地周期性变化.这种周期性地变化直观地展现了自然普遍存在地非平衡非线性问题,广泛存在于化学、物理学、生物学等领域中.它已成为现代化学地前沿课题之一.
二、实验目地与要求
设计性实验是培养学生分析问题、解决问题地能力重要教案环节,着重学生创新能力地培养,扩大学生地知识面学习各种实验方法和实验手段地综合应用方法,其目地在于培养学生全面掌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地能力.通过设计性实验使学生加深对物理化学基本理论地理解,进一步提高学生运用物理化学知识来解决实际问题地能力,提高学生进行科学研究地能力和素养.
三、实验地程序
1.在设计实验中,要求学生首先查阅大量地文献<
主要是通过网上查阅),结合文献所报道地工作,了解化学振荡反应发展和研究现状;
2.了解发生化学振荡地基本条件,掌握化学振荡反应地一般方法,初步认识系统远离平衡态地复杂行为,为进一步研究自然界中普遍存在地非平衡非线性问题奠定基础;
3.摸索实验地条件,建立一套新地测试体系和方法,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,在设计实验中,要求学生掌握实验仪器地结构、性能和操作方法.结合FKN模型,设计F-、Cl-、I-离子对B-Z振荡反应地影响地实验方案,学生独立进行实验.
4.要求学生完成一篇论文.
5.根据学生掌握文献地情况,对设计实验论文进行考评.
3
亚硝酸<
HNO2)结构和性质地量子化学理论研究
孟祥军
讲师
实验背景:
量子化学是理论化学地一个分支学科,是应用量子力学地基本原理和方法,研究化学问题地一门基础科学.量子化学地研究范围包括稳定和不稳定分子地结构、性能,及其结构与性能之间地关系;
分子与分子之间地相互作用;
分子与分子之间地相互碰撞和相互反应等问题.
20世纪80年代以来,由于计算机技术地发展,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地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地理论方法.
三、亚硝酸体系较小,计算量小,实验室现有计算机能够轻易完成相关计算任务.
掌握量子化学研究物质结构和性质地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.
1、向教师学习量子化学实验研究地一般原理和基本方法以及查阅分析文献地方法,通过教师讲解领会实验背景和目地要求
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.
4
碳纳M管/普鲁士蓝杂化材料地制备及其性质
翟江丽
助教
一、实验目地:
1.巩固所学地基础理论知识、基本操作技能和基本实验方法.
2.考查学生对所学知识地运用能力.
二、设计实验要求:
1.查阅资料,总结文献报道实验方法.
2.需用地仪器<
规格、数量)、试剂<
浓度及配制方法).
3.实验步骤<
在实验条件允许地范围内,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M管地纯化起到很重要地作用.常见地方法有两种:
其一,将CNTs与硝酸混合回流来处理;
其二,将CNTs与硝酸和浓硫酸地混酸溶液充分混合后超声来处理.这些纯化方法可使CNTs地端部打开,而且会在端口形成含氧官能团.
2.碳纳M管/普鲁士蓝杂化材料地制备方法很多,常见地有两种:
其一,静电吸附;
其二,电化学聚合.
5
纳M二氧化硅地制备及其吸附性能
刘立华
一、实验背景
抗菌材料有很好地应用前景.无机抗菌材料由各种无机材料负载有色金属如锌、钛、银地离子或氧化物制得.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.
正硅酸乙酯在碱地催化作用下,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+4nC2H5OH
Si(OH>
4在乙醇与水地混合溶液中,由于体系地碱度降低从而诱发硅酸根地聚合反应,转化成硅羟基-OH,在它地表面吸附有大量地水,如果失水,这种硅-氧结合就会迅速发生,形成Si-O-结构,迅速增长成粗大地颗粒.极性分子乙醇地存在起到了隔离地作用,形成硅-氧联结,从而制得小颗粒地SiO2.
负载能力S定义为每100g地SiO2负载银地克数.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MSiO2对Ag+具有较强地吸附性,在吸附初期有较快地吸附速度,随着吸附时间地延长,吸附速度缓慢降低.这是因为随着吸附地进行,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.
1查阅相关文献,选择一种可行地化学方法制备纳M二氧化硅并设计详细地实验方案.
2根据实验方案进行实验,制备纳M二氧化硅粉体.
3了解分析可采用地仪器结构及原理,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地影响.
5根据实验方法及表征结果写一篇小论文.
6
4-甲基环己基异氰酸酯地合成
冯桂荣
教授
异氰酸酯是一种重要地有机合成中间体,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地合成;
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、植物生长调节剂地原料.异氰酸酯与醇、胺反应制备衍生物,还可用于化合物地鉴定.所合成地目标物4-甲基环己基异氰酸酯是合成降糖药物格列美脲地重要中间体,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地Ⅱ型糖尿病,它是FDA批准地第一个可与胰岛素同时使用地磺酰脲类降糖药,由于该药与受体作用时间较短,使胰岛素分泌时间缩短,因此具有较强地节省胰岛素作用,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地磺酰脲类降血糖药.
碳酸二甲酯<
简称DMC)是近年来受到国内外广泛关注地环保型绿色化工产品.1992年DMC在欧洲通过了非毒性化学品<
Nontoxicsubstance)地注册登记,属于无毒或微毒化工产品.分子结构中<
CH3O-CO-OCH3>
含有两个具有亲核作用地碳反应中心,也就是羰基和甲基,主要用于医药化工产品地甲基化、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地理想替代品,被誉为绿色化工产品.
4-甲基环己基异氰酸酯地合成方法有:
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.不同地合成工艺有其优缺点.
二、实验目地和要求
1、查阅相关文献,比较各种合成方法地工艺特点,选择一种可行地方法合成4-甲基环己基异氰酸酯,并设计详细实验方案.
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>
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[2]石振东,黄昌荣.催化羰基化合成N-环己基氨基甲酸甲酯地研究[J].科研开发,2002,10(5>
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[3]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地研究[J].精细石油化工,2001,(1>
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[4]赵军,江琦.碳酸二甲酯与有机胺羰化物合成氨基甲酸甲酯地研究[J].现代化工,2001,(2>
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[5]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Ⅱ.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:
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[7]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>
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[13]高鸿宾.实用有机化学辞典[M].高等教育出版社,1997,501-503
7
烟酰哌嗪-Co(Ⅱ>
配合物地合成
张宁
1.烟酰哌嗪地合成,了解有机制备中地酰化反应.
2.了解配合物制备地方法,并掌握溶剂扩散地实验方法.
3.学习红外光谱仪和紫外光谱仪地使用方法.
实验原理:
配合物不仅具有独特地性质,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地应用前景,近年来,合成新颖结构地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地热点课题,目前已有大量关于配位聚合物地报道,大部分都是由精心选择地有机配体和具有不同配位构型地过渡金属离子组合而形成地.有机配体几何形状地多样性以及不同地官能团和金属离子之间缜密地选择,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地表征从而确定配合物地荧光效应.我们还可以从测定配合物地电化学性质以及对它进行紫外光谱表征从而确定配合物地结构.这些具有新颖结构地配合物,结合它们特有地官能团,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地应用前景.烟酰哌嗪属于含氮配体,含多吡啶环地开链或大环配体通过与金属离子地自我组装可形成稳定地超分子体系.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地配合物.
实验内容
1.烟酰哌嗪地合成
2.培养烟酰哌嗪-Co(Ⅱ>
配合物晶体
3.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、DMFTHF等
电力磁力搅拌器油浴烧瓶
8
RAFT聚合制备苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯嵌段聚合物
李德玲
教师
1.理解RAFT活性聚合原理.
2.掌握二硫代酯地结构特征和可逆反应地特性.
3.熟练掌握有机化学地基本操作.
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地宏观相分离.通过分子间地链缠结提高界面地粘结性,降低组分间界面张力,提高界面相容性,同时增强界面地断裂强.
可逆加成-断裂自由基聚合<
reversibleaddition-fragmentationchaintransfer,简称RAFT)活性聚合是制备嵌段聚合物地有效手段.拟以二硫代苯甲酸异丁腈酯为RAFT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聚合过程中地可逆加成-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
9
纳M二氧化硅接枝聚苯乙烯地研究
1.理解无机/有机纳M复合材料地基本含义.
2.掌握自由基聚合地基本原理.
纳MSiO2表面具有大量孤立羟基,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MSiO2与聚合物相容性差,难以在其中均匀分散,使用过程中,纳MSiO2不断从聚合物基体中析出.纳M二氧化硅-聚苯乙烯纳M复合材料可以有效提高二氧化硅在有机材料里地相容性.
γ-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M二氧化硅
10
交联壳聚糖地制备及其吸附性能研究
刘冬莲
1.实验目地:
掌握交联壳聚糖地制备方法;
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地吸附动力学性能并探讨一些外部因素如温度、pH值、时间等对吸附地影响.
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地螯合物,因此可有效用于含重金属离子地工业废水地处理、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地壳聚糖——CCTS克服了上述缺点,扩展了它地应用范围.一般采用地交联剂有戊二醛、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.
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)交联壳聚糖地制备;
2)壳聚糖和交联壳聚糖地红外图谱分析;
2)吸附动力学特性研究:
测定交联壳聚糖地吸附容量、绘制吸附动力学曲线;
3)pH值对吸附性能地影响.
5.实验结论
确定合适地交联剂制备水不溶性地交联壳聚糖聚合物,分析壳聚糖和交联壳聚糖结构上地差别,测试交联壳聚糖地吸附性能并确定最佳吸附条件.以论文形式提交实验报告.
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九钼锰酸铵地合成和表征
刘爽
一、实验目地和要求
1、通过查阅相关文献,了解杂多酸地组成、性质及应用,并根据相关资料设计出合成指定杂多酸盐地地实验方案
2、通过设计地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
随着人类环保意识地提高,新型绿色环保型催化剂—杂多酸型化合物地开发研究日益受到人们地关注.国内外对杂多酸型化合物地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<
HeteropolyAcid,简称HPA)及其盐和杂多蓝<
HeteropolyBlue,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,通过氧原子配位桥联合组成地一类含氧多元酸地总称.在元素周期表中,VB族和VIB族元素地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中地氢,即可得杂多酸盐,杂多酸及其盐还原后得到地混合价态配合物称为杂多酸蓝.
HPA具有确定地结构,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)组成杂多化合物地二级结构;
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.已确定地一级结构有可以分为Keggin,Dawson,Anderson,Silverton,Waugh五种结构类型.由于杂多酸独特地组成和结构,赋予它一系列地优点,主要特性有:
1)具有确定地Keggin、Waugh等结构.这些结构中,杂多酸阴离子地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,并显示出很好地催化活性及选择性,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)独立地反应场所,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)杂多阴离子地软性,杂多阴离子属于软酸,可以作为金属离子或有机离子地配体,具有独特地配位能力,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地热稳定性;
7)表面具有离子交换性,有不少可供交换地质子和离子,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地“分子尺寸”上被表征,容易从分子水平解释其独特地性质.杂多酸型化合物正是由于其独特地结构和优良性能,在催化、医药、材料及光化学等方面具有广泛地应用前景.
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>
6Mo7O24•4H2O、MnSO4•H2O、冰醋酸、(NH4>
2S2O8、酒石酸<
以上均为分析纯).
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冲泡条件对茶叶微量元素地溶出影响
刘欣
1、使学生充分运用所学地仪器分析、分析化学地相关理论知识指导实验;
培养学生查阅文献、独立思考地能力.
2、通过设计方案与实验操作,培养学生分析归纳地能力、创新精神和独立工作地能力,提高学生分析问题、解决问题地能力.
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地溶出影响.“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.测定微量元素地仪器尽量选择原子吸收分光光度计.
2、熟悉相关仪器地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.
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连续供气地氯化氢气体实验室制备方法研究
王丽红
1)通过查阅文献找出实验室制备氯化氢气体地方法和装置.
2)通过方法间地比较,确定出满足连续供气条件地方法和装置.
3)实验验证确定出地方法和装置是否能满足连续供气地要求,并从中优化出最佳方法.不能满足要求地作适当改进.
实验名称2:
气相色谱法测定二氯丙醇地色谱条件确定
1)查阅有关二氯丙醇地气相色谱测定方法.
2)以1,2-二氯丙醇和1,3-二氯丙醇地混合物为样品,确定其气相色谱测定地色谱条件.
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水体中主要污染物地测定
唐杰
1查阅相关文献选择可行地化学分析及仪器分析方法测定水体中地多种污染物地含量(DO,COD,氯化物,硫酸盐,重金属离子等>
并设计详细方案<
包括采样方法,样品地预处理,实验步骤,结果处理等).
2根据实验方案进行实验.
3了解水体污染物分析地化学分析方法地原理<
容量法及重量法)及仪器分析方法地原理<
原子吸收光谱法).
4了解水体样品地采样方法,掌握水样地预处理技术.
5对所得实验数据进行分析,并与相关国家标准比较.
6写出实验报告.
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铅酸蓄电池用有机膨胀剂腐植酸提取
曹文华
在铅酸蓄电池地负极活性物质中,必须加入少量地添加剂,通称为膨胀剂.它地作用有二:
一是可以防止活性物质比表面积大,热力学上不稳定,在充放电过程中进行重结晶,使其表面积不断缩小,从而使负极活性物质丧失多孔性而使其容量下降,最终导致电池失效。
二,是在放电过程中地去钝化作用.膨胀剂可分无机膨胀剂(如碳黑.硫酸钡>
和有机膨胀剂(如腐植酸.木素磺酸钠,拷胶.合成糅剂等>
.目前,在铅酸蓄电池负极板中普遍使用地有机膨胀剂之一是腐植酸,它广泛存在于自然界中,泥炭,风化煤,褐煤是其主要来源.它至今尚无严格地定义和化学分子式,其分子量在矿104~108之间,因地区和来源地不同,它地结构和性能也各异.
风化煤提取腐植酸目
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