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关键词： 化学史   教学设计   有机化学  

摘要： 作为化学史的价值,很重要的一个方面就是在学科教学中的体现,它能够解决以逻辑方法为主的传统教育中的一些固有问题。化学史在化学教学中的重要作用很早就被发现,但是化学史实际上运用于高中教学中是比较缺乏的。一是因为部分教师认为高考不考所以没必要讲;二是教材提供的化学史素材数量有限,不便开展;三是融入化学史教学的成熟的案例较少。为了解决这些问题,查阅文献编写融入化学史的教学设计并进行实践检验,为一线教师做参考。本论文主要内容如下: 运用文献研究法分析了化学史教育的研究现状,存在的问题。对“化学史”、“化学史教育”进行概念界定,根据定义,运用内容分析法对最新版的人教版与苏教版教材中的化学史进行仔细梳理,发现两版教材的编写是严格按照《普通高中化学课程标准(2017年版)》的要求编写的,但是两版教材中的化学史存在数量少,篇幅普遍较短,分布散乱,系统性不强等问题。 通过问卷调查法,设计问卷调查了化学史融入高中化学教学的现状,发现实习学校大部分学生还是赞同化学史融入化学教学中的;学生比较喜欢图片与文字相结合的形式介绍化学史;学生了解化学史的途径主要是教师的讲解以及教材。 针对教材中化学史素材短缺的问题,运用文献法查阅大量文献与书籍,以有机化学为例挖掘了化学史素材,总结了化学史的选用原则,分别是:体现以德育人、以学生为主体、以课程标准为指导、创设有利于学习的情境、具有可研究性的问题。运用挖掘的素材,结合“四线式”教学模式(知识线、活动线、历史线、素养线)对甲烷、乙醇、乙烯、苯等内容编写了融入化学史的教学设计。 开展融入化学史的教学实践,并采用通过观察学生状态、学生访谈、教师点评等方式,对教学效果进行评价,发现融入化学史的教学得到学生与教师普遍的肯定。最后通过测验成绩,实验班的平均成绩要略优于对照班,说明化学史有助于学生掌握知识。

关键词： 锂金属电池   电化学抛光   锂枝晶   光滑表面  

摘要： 随着人们对环境保护重视程度的提高,世界各国加速了能源结构的改变,清洁能源代替化学能源成为主要发展研究对象。高容量可充电电池一直是全世界关注的热点,锂离子电池由于其高能量密度,长循环寿命,已经广泛应用到生产生活中。然而,伴随着锂离子电池能量密度已达到瓶颈,新一代的锂金属电池研究已经如火如荼。金属锂由于其超高的理论比容量(3600 Wh kg)以及低的电位（-3.0454 V ***）,被认为是发展下一代锂电池理想的负极材料。但是,锂金属负极在电池循环过程中,表面容易形成锂枝晶。枝晶可导致电池内部短路发生热失控,继而演变为严重的安全问题。大量研究表明锂枝晶更容易在粗糙表面形成。因此获得高度光滑的锂表面可以最大限度减少锂枝晶的形成核位点。本文拟通过电解抛光技术精确控制锂金属表面状态以实现超高光滑锂金相表面,进而实现本征上抑制锂枝晶生长。主要考察电解抛光各种参数对锂金属表面状态的影响;分析锂金属表面微观状态与枝晶形核的关系;期望通过锂金属表面精饰阐明锂金属表面状态与枝晶形成的内在联系,揭示枝晶在锂金属表面生长的机理,为推动锂金属负极在新型电池中的应用提供实验基础与科学依据。具体的研究内容如下:（1）确定锂金属电化学抛光合适条件。电化学抛光的核心研究内容之一是选择合适的抛光电解液,本文选择了卤素离子作为抛光锂金属表面的腐蚀介质,并结合第一性原理计算,从中筛选出较为温和的腐蚀介质Br,与1 M Li NO配合,以TEGDME为溶剂配制抛光电解液。在多次浓度优化上,最终确定最佳的抛光电解液为:0.12 M Li Br-1 M Li NO-TEGDME。为了达到较为光滑的锂表面,再通过多次试验最终确定的抛光参数为:0.05 m A cm,10 h。通过金相显微镜、SEM、EBSD、EDS和XPS表征抛光后的锂表面,确定了抛光后锂金属表面相较于原始锂表面更光滑。（2）高度光滑锂表面抑制机理研究。本文使用抛光后光滑的锂金属与原始锂金属在锂沉积测试中进行对比试验,结果发现,锂沉积更容易发生在原始锂表面的缺陷处,并且为锂枝晶的生长提供了沉积位点,在光滑的锂表面很难发现锂沉积的痕迹,表明光滑表面能够分散电场,使锂金属倾向于均匀沉积。在Li|Cu电池循环中,抛光锂表现出更高的库仑效率（92.15%,原始锂为83.87%）。此外,本文发现在测试无锂负极全电池时,通过观察循环后铜箔表面,发现抛光电解液对比酯基电解液,具有能够将“死锂”活化的功能。（3）光滑锂金属在实际金属电池中应用评价。本文使用抛光后的锂金属组装了Li|Li、Li|NCM811,Li|LFP和Li|O不同体系的电池,发现较为光滑的锂表面能够降低电池的过电势,延长循环寿命,表明了具有高度光滑表面的锂金属作为负极直接使用的可能性。

关键词： 有机化学   功能材料   教学   探索  

摘要： 功能材料专业是一门涵盖材料、物理、化学、电子等诸多研究领域的交叉学科。学生除了掌握专业基础知识外，还需要根据所学的知识设计材料。有机化学作为专业基础课，为各类型材料的合成原理提供了理论基础。但是有机化学知识点繁多，所以在讲授时重点讲授规律性知识，帮助学生更好记忆。并且在授课时将有机化学知识点融入到材料设计中，帮助学生更好的理解结构与性质的关系，使学生在设计材料时更加得心应手，培养学生的学习兴趣，达到更好的教学效果。

关键词： 抗生素   疏水型离子液体   脱除性能   液-液萃取  

摘要： 本文基于萃取体系中的非理想性源自化学反应的假设,通过化学势理论的推导,提出了一个可以精准描述液-液萃取体系两相间平衡浓度分布的等温模型,且通过该模型参数的变化规律,可很好地揭示体系内在的相互作用机制。进一步地,本文研究了不同类型的疏水型离子液体（1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐[C4MIM][PF6];1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐[C6MIM][PF6];1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐[C8MIM][PF6];1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐[C4MIM][NTf2];1-己基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐[C6MIM][NTf2];1-辛基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐[C8MIM][NTf2]）对水中不同种类抗生素（盐酸洛美沙星LOM;二甲硝咪唑DMZ;磺胺SA;盐酸四环素TC;盐酸金霉素CTC）的萃取性能。通过研究温度、抗生素类型以及疏水型离子液体的结构等因素的改变对分离抗生素性能的影响规律。最后以实验所得的萃取等温数据为基础,结合表征测试与模型拟合,对疏水型离子液体与抗生素之间的相互作用机理进行了探讨。（1）研究发现,本文基于Freundlich和Langmuir模型提出的LLE模型(=1+,_~)具有广泛适用性,能精准描述诸多体系（例如完全不互溶、部分互溶、有机体系和水溶液体系等）的非线性分布特征。该模型中的模型参数n为相互作用化学计量比,同时K为反映相互作用强度的总平衡常数。研究发现,溶质、萃取剂和温度的改变对模型参数n值或K值产生显著影响。K值会随着溶质活性的增加而增加,并且n值会更接近理论的化学计量比。而萃取剂活性的提高导致绝大多数的体系（含有机酸的体系除外）的K值和n值增加。除此之外,温度对n值不会产生影响,但是K会随着温度的变化而发生变化。（2）其次研究不同组成的离子液体对相同抗生素的萃取效果,结果表明,由不同阳离子、相同的阴离子组成的离子液体对几种抗生素的萃取效果都具有以下的顺序:1-丁基-3-甲基咪唑>1-己基-3-甲基咪唑>1-辛基-3-甲基咪唑。其次研究同种离子液体对不同类型抗生素的萃取效果,对于[C4MIM][PF6]而言,LOM脱除率最高,达80%以上。对于[C6MIM][PF6]和[C8MIM][PF6]而言,DMZ脱除率最高,达70%以上。对于[C4MIM][NTf2]、[C6MIM][NTf2]和[C8MIM][NTf2],LOM脱除率最高,最高达92%。对于分配系数D而言,LOM、CTC、TC、DMZ和SA最高分别可达245.52、117.57、35.82、6.26、6.75。（3）通过将萃取得到的实验数据用本文提出的LLE模型拟合,结果显示对于LOM和DMZ而言,K所反映的就是萃取剂与溶质间的相互作用强度;但是对于SA、TC和CTC而言,K不能和脱除率完全挂钩,这可能是由于K为总平衡常数,其值不仅与离子液体与抗生素间的相互作用强度有关,也与抗生素与水的相互作用相关,反映的是整个萃取体系内部的相互作用强度。

关键词： 高校   有机化学   考核方式  

摘要： 有机化学是化学相关专业的一门重要基础课，对学生有机化合物基本知识的学习有重要作用。当前高校的有机化学课程考核方式存在一些问题，亟须改革。因此，为了全面、系统、公正地评价教学效果，科学、合理地评价学生的学习效果，全面考核学生的综合能力，有必要从评价目标方面进行系统规划，评估内容、形式等，制定相对完整可行的评估体系，检测学生的学习效果，促进学生对这门课程的掌握。本文对有机化学课程的评价改革进行了研究，提出了具体的改革思路和新的评价方法。

关键词： 有机化学   课程思政   立德树人  

摘要： 课程思政在有机化学中的应用，能更好地落实立德树人的根本要求，培养学生的思想道德品质，发扬其化学探究精神，提升专业素养。有机化学教师要认识到课程思政的重要性，结合专业课程特征与学生的实际学情做好教学设计。通过对课程思政及有机化学专业课程进行概述，分析课程思政在有机化学课程中的融入现状，提出提高认识、强化教师的课程思政意识，优化创新、丰富课程思政的教育形式和方法，找准方向、精心设计课程思政教学方案等策略，促进学生的全面发展。

关键词： 正丁醇   正庚烷   离子液体   液-液萃取   Aspen plus模拟  

摘要： 正丁醇和正庚烷是重要的化工原料。在常压下,二者混合会形成共沸物,传统蒸馏方式无法将其分离。液-液萃取具有操作温度低,操作设备简单,对环境的污染小等优点,成为分离共沸混合物的常用方法。随着环境保护和节能要求的增加,传统的有机溶剂作为萃取剂逐渐淘汰。离子液体具有蒸气压低、可设计等优点,有望作为液-液萃取过程的萃取剂而代替传统有机溶剂。因此,研究以离子液体作为萃取剂的液-液萃取过程是非常重要的。基于以上讨论,本文选用离子液体作为萃取剂来分离正丁醇+正庚烷共沸混合物,具体的研究内容如下:（1）使用COSMO-RS理论计算了由17种阳离子和12种阴离子组成的离子液体的无限稀释活度系数,进而计算得到了离子液体相对于正丁醇和正庚烷的溶解度和选择性。综合考虑离子液体的选择性和物理化学性质,例如热稳定性和粘度,最终选择1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺[EMM][DCA]、1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺[BMIM][DCA]和1-己基-3-甲基咪唑二氰胺[HMIM][DCA]作为萃取剂。（2）采用液-液平衡釜法测量了正庚烷+正丁醇+离子液体{[EMM][DCA]、[BMIM][DCA]和[HMIM][DCA]}的三元液-液相平衡实验数据,并使用Othmer–Tobias、Bachman和Hand方程进行检验,结果表明:三个方程的线性相关系数均大于0.98,这说明实验数据准确性较高。通过实验数据计算的分配系数和选择性来比较三种离子液体的分离性能,结果表明:当正丁醇浓度较低时,分配系数遵循[HMIM][DCA]>[BMIM][DCA]>[EMIM][DCA]。选择性遵循:[EMIM][DCA]>[BMIM][DCA]>[HMIM][DCA]。同时,使用活度系数模型—NRTL模型关联了实验数据,实验数据与计算数据之间的均方根偏差（RMSD）均小于1%。（3）利用Aspen进行了以[HMIM][DCA]为萃取剂的工艺流程模拟,并得到了可用于工业的模拟数据。设计了完整的萃取工艺流程路线,并以产品正庚烷的质量分数为99.5%为目标,探究了不同塔板,产品正庚烷的纯度随萃取剂与原料进料量的比值（S/F）的变化趋势。结果表明:当萃取塔有4块塔板,S/F达到0.35以上时,正庚烷的纯度达到目标。当萃取塔分为6块塔板,S/F达到0.255时,正庚烷的纯度达到目标。当萃取塔的塔板数有8块时,S/F达到0.25时,正庚烷的纯度达到目标。（4）使用基于密度泛函理论（DFT）的量子化学计算来分析萃取分离机理,结合B3LYP方法与6-311G++（d,p）基组,对三种几何构型{[EMIM][DCA]+正丁醇,[BMIM][DCA]+正丁醇,[HMIM][DCA]+正丁醇}进行几何优化。计算了带有基组重叠误差（BSSE）的相互作用能,其相互作用分别为-49.4823k J·mol-1、-49.8919k J·mol-1和-50.2044k J·mol-1。约化密度梯度函数（RDG）用来分析离子液体与正丁醇之间的相互作用类型,相互作用强度通过基于QTAIM理论的拓扑分析来计算。结果表明:离子液体与正丁醇之间形成氢键和范德华力作用,氢键占据主导地位,且氢键强度为中等强度。

关键词： 思维型”课堂   化学思维品质   有机化学  

摘要： “思维型”课堂教学具有丰富的理论意义和实践价值,它是以思维结构的智力理论为基础,以学思结合的教学理念为指导并基于四大基本原理提出七大基本教学要求之一:训练学生思维品质以提高学生智力和能力。在2017版国家课程标准(2020年修订)中指出高中生不仅需要掌握化学的基础知识和基本技能,还要在学习的过程中发展化学思维品质。如何在学科教学中培养学生思维品质,成为化学教育领域的重要课题。化学是在微观层面认识物质、用化学符号描述物质,化学学科对培养学生思维品质具有特殊作用。基于以上现状,本研究提出基于“思维型”课堂培养学生思维品质并进行实践研究,通过学生思维品质发展状况反映笔者构建的化学“思维型”课堂教学效果,实现发展学生化学思维能力目的。本研究对“思维型”课堂和思维品质进行了文献综述,找到了利用“思维型”课堂培养思维品质的关键点与融合点并分析了其可行性。结合化学学科特色开发了化学“思维型”课堂基本模式,以四有:有序、有问、有思、有用为课堂特征,以四思:创境启思、合作静思、总结反思、运用拓思为基本环节。在此基础上,以人教版必修“有机化合物”为知识载体进行具体教学设计并开展教学实践研究,在实验班与对比班实施不同教学设计后分别进行追踪检查,运用SPSS软件定量对比实践教学效果。结合理论研究与实践研究得到如下结论:(1)“思维型”课堂的构建要考虑适切性问题。(2)“思维型”课堂教学效果良好。(3)“思维型”课堂有利于培养学生化学思维品质。(4)有利于提升学生认识有机物的思维发展层次。最后,本文基于研究结论分别对“思维型”课堂构建与化学思维品质培养提出教学建议并对后续研究做出展望。

关键词： 正庚烷   甲醇   化学反应机理   CONVERGE模拟  

摘要： 内燃机凭借其热效率高,功率密度大,适用性强等优点成为当今世界最主要的动力机械,但由于化石能源短缺以及环境污染,寻找可以缓解石油消耗的代用燃料成为内燃机发展的重要研究方向。将甲醇与柴油结合应用于柴油机上,不仅可以缓解燃油压力,还可以降低污染物排放,所以探究甲醇掺混柴油的燃烧及排放特性具有重要意义。另外,由于正庚烷的十六烷值为56,与柴油十分接近,所以常被作为柴油的表征燃料。据此本文探究甲醇的掺混对正庚烷燃烧及排放特性的影响。本文基于Chemkin-Pro仿真软件,对比分析了常见的4种甲醇燃烧反应机理,选取了具有较好预测精度的Li机理,并利用敏感性分析法、产率分析法、路径分析法对其进行了简化,得到了一种简化的甲醇氧化机理。随后对项目组所构建的正庚烷简化机理进行修正并与构建的甲醇氧化简化机理进行耦合,得到了一种包含76种基元,154步的正庚烷/甲醇氧化的简化机理,该机理与实验数据进行了滞燃期以及重要基元浓度变化历程的对比,结果表现良好。另外,根据美国桑迪亚国家燃烧试验室的试验燃烧装置,利用CONVERGE三维软件,通过选用合适的湍流、喷雾以及燃烧模型以及设定合适的网格参数构建了一个简化的定容弹模型,并且通过了贯穿距的验证。将构建的正庚烷/甲醇氧化简化机理嵌入到建立并标定好的CONVERGE三维模型当中,探究不同的初始温度、不同的初始压力以及不同的甲醇掺混比对正庚烷/甲醇燃料燃烧特性的影响。研究表明,正庚烷/甲醇掺混燃料在初始温度900K-1000K以及1000K-1300K时表现为两种不同的趋势。初始温度为900K-1000K时,随着初始温度的增加,正庚烷/甲醇燃料的滞燃期逐渐增加,压力升高率最大的时刻逐渐延后。当温度超过1000K时,正庚烷/甲醇燃料的滞燃期随着温度的升高逐渐缩短。对于不同的初始压力,随着初始压力的升高,定容弹内的最高温度逐渐升高,滞燃期逐渐缩短,所能达到的最大压力逐渐升高,同时NC7H16在定容弹内摩尔分数峰值逐渐降低,但消耗速率逐渐增大,甲醇的消耗速率逐渐增大,CH2O和H2O2到达峰值的时间逐渐提前,OH最大升高率所对应时刻逐渐提前。对于不同甲醇掺混比,在初始温度1100K下,随着掺入甲醇含量的增加,定容弹内的最高温度逐渐升高,滞燃期逐渐缩短,压力升高率所对应时刻逐渐提前。并且与没有甲醇加入的单正庚烷燃料相比,加入甲醇后的正庚烷/甲醇混合燃料燃烧过程中生成的CH2O与H2O2所能达到的摩尔分数峰值有明显的提升,但在较低浓度(5%)的甲醇掺入时,相对于单正庚烷燃料生成CH2O达到峰值所对应的时刻有所推迟,10%甲醇掺混之后CH2O达到峰值所对应时刻逐渐提前。对不同初始温度、不同初始压力以及不同掺混比条件下正庚烷/甲醇燃料排放特性的研究表明,温度的升高可以有效的降低正庚烷/甲醇燃料的CO排放,当初始温度超过1100K时,CO的排放量极少。初始温度900K-1300K时,随着初始温度的升高,SOOT的排放量逐渐降低,NO的排放量先降低后升高,当初始温度为1000K时最低,其排放量几乎为零。对于不同的初始压力,随着初始压力的增加,CO在定容弹内的残留逐渐降低,NO的排放量是先升高再降低,在初始压力为2.1MPa时,达到最大。SOOT的排放量则随初始压力的升高逐渐增加。对于不同的甲醇掺混比,随着甲醇掺入量的增加,CO以及SOOT的排放都有所降低,但会使NO的排放略有增加。

关键词： 有机化学   术语   交替传译  

摘要： 随着科学技术的发展,近年来,各国校际交流与合作不断加强,国际联合办学趋势日益增长。在后疫情时代,各国高校之间合作也更多地通过线上形式展开。对于部分合作办学的高校来说,远程授课在疫情期间成为重要的交流手段,而因此对线上授课的翻译也提出了一定的要求。目前中俄两国的合作办学不仅仅体现在人文学科,理工类学科的合作也逐渐增多,然而对于理工科专业学生来说,国家间教育合作主要困难体现在科技术语翻译体系并不健全,学生对相关外语理解水平无法满足教学需求进而对专业知识的理解产生偏差。对于俄语学习者来说,涉及到科学领域的术语及其相关逻辑的严密性、定理的准确性的问题时,尽管外语水平达到外籍老师的教学要求,但跨专业理解仍然难度较大。口译译者在翻译过程中的术语选择判断是否准确、信息表意是否完整,这些要求对最终的口译效果都有着重要影响,这要求译员掌握相关学科基本理论。本文利用新西伯利亚国立大学自然科学系研究生导师ВоробьёвАлексейЮрьевич主讲的《有机化学》课程作为材料,通过翻译案例比较,旨在提高在《有机化学》课程上译者进行交替传译的翻译准确性,并指出新时代线上课程翻译模式中的困难与应对方式。