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关键词： 有机化学  

ISBN: (纸本)9787122413130

摘要： 《有机化学》（第二版）一书根据《中国化学会有机化合物命名原则》（2017版）进行命名，分为十五章，包括：绪论，立体化学基础，烷烃和环烷烃，烯烃和炔烃，芳香烃，卤代烃，醇、硫醇、酚和醚，醛和酮，羧酸和取代羧酸，羧酸衍生物，有机含氮化合物，杂环化合物，糖类，脂类和甾族化合物，氨基酸、多肽和核酸。教材按官能团从易到难展开，采用脂肪族和芳香族化合物混合编排的方式，在讲述立体化学后，将结构理论、电子效应、反应机制等融合于各章节。教材突出医学与有机化学的联系，强调有机化学对医学的基础作用。为更好地服务医学教育，培养高素质医学人才，根据医学专业的教学要求，教材编写力求做到：充实与本课程相关的化学和生命科学领域的重要进展，强调内容的系统性，注重培养学生的逻辑思维能力；提升教材内容、文字的表达水平，提高教材的可读性。本书可供高等院校临床医学、口腔医学、医学影像学、预防医学、检验及麻醉等医学类专业使用，也可供生命科学其他各专业使用和参考。

关键词： 核心素养   项目式教学   有机化学  

摘要： 由教育部颁布的2017年版课程标准中明确指出,化学作为一门基础教育课程,与日常生活、社会生产、科技的发展息息相关,要设置让学生多元发展的课堂,有助于发展学生的核心素养。高中化学学科核心素养不仅反映出在社会主义核心价值观背景下化学学科育人价值的基本要求,而且展现了化学学科对学生未来发展的重要价值。有机化学为化学的重要分支,对有机化合物结构的学习在有机化学教学中具有基础性作用,也是学生发展核心素养的重要载体。项目式教学是一种“基于真实问题情境”“以学生为教学主体”等教学理念和特点的新型教学模式,不仅能在项目学习的过程中让学生的核心素养得到培养,还对教师的专业化发展起到促进作用。因此,笔者进行了核心素养视角下项目式教学在高中有机化学的应用研究,以促进教学方式的转变和评价的多元化,通过在有机化学的课堂教学中实现对学生核心素养的培养,为后续对新型教学模式的应用研究提供思路。本文具体研究内容如下所述:第一章为绪论,主要论述了研究背景,确定了本文的研究目的、意义、内容及方法,并设计了研究思路。第二章为文献综述、核心概念界定以及研究的理论基础,通过对国内外相关文献的整理,分别对核心素养、项目式教学的研究现状进行论述,对学科核心素养、项目式教学等概念进行界定,阐述了建构主义学习理论、实用主义学习理论、发现学习理论等相关理论。第三章为基于核心素养项目式教学在高中有机化学应用现状的调查研究,通过问卷星平台向高中在职化学教师发放相关问卷,将回收的问卷利用SPSS 22.0软件对其进行信效度的检验,并从问卷设置的“教师对化学学科核心素养的了解”、“对项目式教学的了解”、“项目式教学与核心素养的关系”、“对项目式教学在高中有机化学课堂的应用情况”四个维度的调查结果和对教师访谈结果进行分析。第四章为项目式教学的案例设计、实施及其结果分析,笔者设计了基于核心素养的项目式教学设计流程图,据此设计了《模拟制作暖水瓶胆》、《自制果醋》两个项目式教学案例,选取延安市某中学高二年级两个平行班作为实验班和对照班,分别采取项目式教学和传统教学对其进行实践,在教学实施后通过测试题来检验项目式教学的应用效果,对回收的测试卷采用SPSS 22.0软件对测试成绩进行数据处理和分析。第五章为结论与展望,根据对项目式教学案例的实施结果分析可知,采用项目式教学可以促进学生综合能力的培养,有助于发展学生的学科核心素养。

关键词： 共沸物   混合萃取剂   微观机理   萃取精馏   过程强化  

摘要： 萃取精馏节能降耗是长期以来研究的热点问题。有机溶剂-离子液体混合溶剂作为萃取剂能够同时发挥两者的优点,克服有机溶剂用量大、挥发性高等局限,实现工艺经济性能的提升,是萃取精馏节能降耗的一个新思路。本工作针对制药及化工过程产生的乙酸乙酯-正庚烷共沸物,探讨了混合溶剂与共沸物之间的微观作用机理,研究了萃取剂配比对分离性能的影响,探究了最优溶剂比下隔壁塔萃取精馏及蒸汽再压缩辅助萃取精馏工艺的经济性和环境影响。首先,采用COSMO-RS模型,计算了100种离子液体的选择性与溶解度,并考虑了离子液体的热稳定性,确定1-乙基-3-甲基咪唑双（三氟甲基磺酰基）亚胺（[EMIM][NTF2]）为最优离子液体。通过研究[EMIM][NTF2]的热稳定性,结果表明其在244℃内具有良好的热稳定性。探究了乙二醇、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺四种有机溶剂对共沸物相对挥发度的影响,确定了N-甲基吡咯烷酮为最优有机溶剂。其次,通过分子动力学模拟研究了[EMIM][NTF2]+N-甲基吡咯烷酮混合萃取剂与乙酸乙酯-正庚烷之间的非键相互作用能及空间分布函数。非键相互作用能结果表明,混合萃取剂N-甲基吡咯烷酮:[EMIM][NTF2]的最佳溶剂比为9:1。空间分布函数结果表明,[EMIM]+的面积主要分布在N-甲基吡咯烷酮中双键上的氧原子以及乙酸乙酯中的双键上的氧原子的周围,因而[EMIM]+能够与乙酸乙酯形成较强的氢键。最后,设计了混合溶剂分离乙酸乙酯-正庚烷的萃取精馏工艺,以年总成本最小为目标对工艺进行了优化,确定了最优操作参数。与单一萃取剂N-甲基吡咯烷酮和[EMIM][NTF2]的传统萃取精馏相比,混合溶剂（90 mol%N-甲基吡咯烷酮-10mol%[EMIM][NTF2]）的年总成本分别降低2.23%和21.35%,酸性气体的排放量分别降低5.45%和37.12%。在最佳溶剂比基础上,设计了隔壁塔萃取精馏及蒸汽再压缩辅助萃取精馏工艺。结果表明,蒸汽再压缩辅助萃取精馏工艺具有优良的节能降耗效果,可使年总成本降低8.76%,酸性气体的排放量降低16.48%。因此,使用混合萃取剂的蒸汽再压缩辅助萃取精馏工艺能够实现乙酸乙酯-正庚烷共沸物的高效低耗分离,对于工业分离烷酯类共沸物具有指导作用。

关键词： 超星泛雅平台   有机化学   线上线下混合式教学  

摘要： 笔者借助超星泛雅平台，对制药工程专业有机化学课程进行了线上线下融合的教学研究。结果表明，该教学模式在实际教学中有效地发挥了学生的主体地位，促进了师生课堂内外的互动，提升了教师的信息化教学水平，提高了学生的学习兴趣和自学新知识的能力以及灵活应用能力。

关键词： 有机化学   比较研究   教材对比  

摘要： 本文通过比较人教版与鲁科版教材在教材编排、栏目设置和习题设置的不同点，得到人教版与鲁科版在教材编写的侧重点，并提出相关教学建议，为提高化学教学质量尽一份力。

关键词： 太赫兹波导管   铜微槽   电化学抛光   表面粗糙度   抛光去除量  

摘要： 太赫兹技术在高带宽通信、不可视目标探测等领域具有很大的应用前景。以折叠波导慢波结构为核心的真空电子器件,是一种重要的大功率太赫兹辐射源。目前限制铜制大功率波导器件性能提升和稳定运行的一个瓶颈问题是表面粗糙度过高导致的高趋肤效应损耗和温升。但是利用现有的高温退火等处理方法无法获得表面粗糙度低于20 nm的超光滑表面。本论文以代表波导器件主要深槽形状的截面为矩形的微槽为研究对象,开展微槽内表面的恒压和脉冲电化学抛光的实验和仿真研究,建立了适用于波导管的电化学抛光条件。建立了能够体现深槽几何特征及反应-扩散耦合行为的仿真模型,揭示了微槽电化学抛光过程中槽内电极电势分布与作为电化学反应限速物种的水分子的浓度分布规律。阐明了微槽形状效应导致槽内电化学行为的改变,并剖析了电化学抛光参数对槽内溶液物质扩散及微槽形状演化的影响,为实际抛光提供了理论指导。实验表明150μm宽、900μm深的单侧微槽可以通过电化学抛光降低内表面的粗糙度,其最优的恒压电化学抛光工艺参数为电压0.6 V,抛光液为磷酸-水体积比6:4溶液,抛光时间8 min。槽内水分子耗竭导致槽底无法获得与槽口相同的粗糙度。对于更深的微槽,形状效应导致电极电势沿深度方向降低,表面水分子无法迅速耗尽,使表面发生各向异性刻蚀而不能被抛光。提高抛光电压与时间可以增加抛光深度,但不能完全抵消形状效应的影响。通过传输线模型解释了槽内电极电势降低是由于深度方向上溶液电阻引起的欧姆电压降的增加。为了提高槽底的抛光质量,对宽150μm、深900μm微槽开展了脉冲电化学抛光的研究。建立了微槽宽度与深度方向上水分子的一维扩散模型,证明了电压脉冲可以在电极表面形成脉冲扩散层,提高抛光速率与抛光质量,但会增加槽口与槽底处抛光去除量的差异。使用SEM与AFM表征了抛光后的抛光去除量与表面粗糙度的变化。高占空比亚秒级脉冲电化学抛光可以获得比恒压抛光更低的粗糙度,但槽口与槽底的粗糙度仍存在差异。厘秒级脉冲抛光后表面形貌波动较大,不利于抛光质量的提升,同时抛光去除量高于亚秒级脉冲。低占空比的毫秒级脉冲抛光可以使槽底的粗糙度降低至与槽口相同,但抛光去除量的差异进一步增加。综合考虑粗糙度与抛光去除量的要求,采用亚秒级脉冲对波导管进行电化学抛光,处理后内侧表面粗糙度为4.1 nm,宽度变化为12μm。

关键词： 转动挡板   液泛曲线   返混系数   传质性能   萃取塔  

摘要： 作为一种重要的分离设备,萃取塔在石油化工等领域应用广泛。Scheibel萃取塔是一种搅拌段与澄清段交替排列的萃取设备,经过多次改进后,塔内返混得到抑制,但通量也明显减少。为此,本文采用固定环以及转动挡板组成的环隙结构替代改进Scheibel萃取塔中的筛板结构,得到带转动挡板的搅拌萃取塔。首先,论文对带转动挡板的搅拌萃取塔结构参数进行了优化,确定了较为合理的结构参数:环隙面积占塔截面积14.7%,环隙位置距离塔中心15mm。在此基础上对该塔操作范围进行了研究,发现采用环隙结构替代筛板结构能明显提升设备通量,但对不同体系提升幅度不同。对于界面张力较低的辛醇-水以及乙酸丁酯-水体系,最大通量增加不到50%,而对于界面张力较大的甲苯-水和正庚烷-水体系,最大通量提升了 1倍以上,最大达到12.8 m3·m-2.h-1,表明物性尤其是界面张力对液泛通量有显著影响。除物性外,两相流量之比也能影响液泛曲线,相比(连续相流量/分散相流量)越大,正常操作区越大,表明分散相液滴能否顺利通过主要是由分散相液滴的数量而不是连续相对分散相液滴的拖曳作用所决定的。其次,论文对带转动挡板的搅拌萃取塔的连续相停留时间分布进行了研究,发现连续相停留时间分布主要是受连续相流量影响,分散相流量的影响可以忽略。转速对停留时间分布的影响较小,返混系数随转速增大而小幅增加。将返混系数与操作参数和体系物性相关联,得到关联式计算的返混系数估算值与实验值的最大偏差为18.8%,平均偏差为7.7%,表明该关联式可用于对该塔返混程度进行初步评估。最后,论文对带转动挡板的搅拌萃取塔的传质性能进行了研究,发现随着总流量、转速以及分散相流量占比增大,萃取效率均有提升,这是因为传质速率增加所导致,表明实验范围内传质性能主要受传质速率影响;对于不同体系,液滴雷诺数存在较大差异时,传质性能也存在明显区别。此外,研究了传质方向和连续相(分散相)的选择对萃取性能的影响,发现改变传质方向或连续相(分散相)会使相界面积和总传质系数变化,从而影响传质速率和传质性能,但在不同体系中相界面积和总传质系数变化的方向和程度不同,需要根据实际情况做出合理选择。

关键词： 有机化学   推断能力   测评研究  

摘要： 本研究以高中有机化学为知识背景,依托学习进阶思想,对学生有机化学推断能力展开测评研究。参考国内外相关文献资料,梳理高中有机化学教材、课程标准、高考试题等文本资料,构建了包含6个水平的有机化学推断能力测评框架,并据此开发了适用于高二、高三年级学生的有机化学推断能力测评工具。选取云南省昆明市某重点高中96名学生进行测试,之后利用SPSS23.0软件对数据进行多维度分析,并结合学生访谈进行个案分析,得出以下研究结论:(1)高中生的有机化学推断能力整体表现良好,大多都已达到水平3、水平4;(2)高二、高三年级学生的有机化学推断能力有显著性差异,高二年级学生有机化学推断能力平均处于水平3、水平4,高三年级学生大多处于水平5;(3)男生、女生的有机化学推断能力具有显著性差异,男生在较高水平层次上的有机化学推断能力更占优势;(4)有机化学推断能力与学业水平表现出明显的正相关;(5)通过个案分析发现,学生有机化学推断能力的发展也受到学生成长环境、生活经验、兴趣爱好等方面因素的影响。

关键词： STEAM理念   PBL教学模式   有机化学  

摘要： 随着基础教育的不断改革,更新教育理念和教学模式成为教育改革的重点,也是培养学生综合素质的重要途径。STEAM教育理念具有跨学科性,对学生综合能力的培养有着积极的促进作用,PBL教学模式是以真实情境中的问题为导向,能够培养学生解决实际问题能力。本研究采用问卷调查法、访谈法等多种研究方法,对高中有机化学教学现状及师生对开展STEAM理念下PBL教学的态度等方面进行调查分析,以建构主义理论、情境认知理论、学习迁移理论和最近发展区理论为基础,构建了STEAM理念下的PBL教学模式,并在高中有机化学中开展实践研究。该模式包括课前准备、课中授课和课后提升三个阶段,每个阶段都有其相应的教学环节。研究表明,基于STEAM理念的PBL教学模式有助于转变学生学习方式,提高学生解决问题能力和创新能力,在培养学生化学核心素养的同时有效提高有机化学的学习成绩。

关键词： 萃取精馏   动态控制   自适应神经模糊推理系统   遗传算法   粒子群算法  

摘要： 苯和异丙醇是化工过程中重要的化学原料,常与水形成普通精馏难以分离的三元共沸物,从工业废水中高效回收苯和异丙醇是实现资源综合利用的重要课题。现在有多种分离技术来处理共沸物,而萃取精馏是实现苯、异丙醇和水有效分离的最常用方法。萃取精馏利用萃取剂来改变原有组分间的相对挥发度,从而实现共沸物的有效分离。萃取精馏是一个高效、经济且环保的分离过程。然而,由于萃取剂的存在、组分难以在线检测及变量间强耦合性等问题,萃取精馏过程依然存在萃取剂回收利用率不高、产品纯度难以保证、控制过程不稳定等问题。本文针对苯/异丙醇/水的萃取精馏过程,基于PID控制与自适应神经模糊推理系统(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System,ANFIS),进行了动态控制方案的设计与优化,主要内容包括:通过分析三塔萃取精馏存在的管路问题,研究了切合实际管路要求的三塔萃取精馏过程。在此基础上,利用灵敏度判据法来确定各个精馏塔的温度灵敏板,提出了基于PID控制的传统温度控制方案和双温度控制方案,保证了三塔萃取精馏的稳定运行。为了验证控制方案的可行性和有效性,分别为两种控制方案引入进料流量与组分扰动,并通过平方误差积分对动态特性进行评价。结果表明,传统温度控制方案的控制结构相对简单,成本较低,能有效处理±10%进料扰动。双温度控制方案依据多个温度控制,能精准地控制精馏塔内部温度分布,解决±20%的进料扰动,具有更好的鲁棒性和稳定性。为了解决萃取精馏存在的组分难以在线检测及变量间强耦合性等问题,本文在双温度控制方案的基础上,利用ANFIS代替组分控制器设计了ANFIS-PID组合控制方案。该方案将容易测量的精馏塔变量作为ANFIS的输入量,而不选择组分作为被控量,避免了对产物浓度的实时检测。与传统温度控制方案和双温度控制方案相比,本文提出的ANFIS-PID组合控制方案不仅能有效地处理进料扰动的影响,而且具有响应时间短、超调量小等优势。针对ANFIS内部算法容易陷入局部最优,ANFIS控制方案存在局限性的问题,利用模糊C均值聚类的方式构建了初始模糊推理系统,分别采用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)和粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)来训练ANFIS模型的网络参数,提高了ANFIS模型的收敛速度和预测精度,保证了控制方案的有效性和准确性。并在此基础上,分析了聚类数对ANFIS系统预测精度的影响。以三塔萃取精馏分离苯/异丙醇/水为例,将改进后的ANFIS-PID控制方案与双温度控制方案、ANFIS-PID控制方案进行了对比。结果表明,所提出的GA-ANFIS-PID和PSO-ANFIS-PID控制方案表现出了很好的控制效果,合适的聚类数能显著提升ANFIS的预测能力和控制能力,尤其是PSO-ANFIS-PID控制方案,在稳定时间、超调量、控制精度等性能指标方面都要优于其他控制方案。本文的研究为苯/异丙醇/水萃取精馏分离过程提供了可行动态控制方案,对其工业化应用提供了有益参考,对萃取精馏过程控制与优化具有一定的借鉴意义。