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基础化学综合实验教学的改革探索.doc

发布:2018-10-14约5.36千字共13页下载文档
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基础化学综合实验教学的改革探索   摘要:综合实验对本科生实验教学具有非常重要的意义。文章通过对乙氧亚甲基丙二酸二乙酯的合成与表征实验的研究,结合教学实践,对其程序作适当的调整和改进,不仅节省了实验成本,缩短了实验时间,精简了实验操作,产率高,而且培养了学生创新思维,开阔了学生的视野,激发了学生的实验兴趣。   关键词:乙氧亚甲基丙二酸二乙酯;实验教学;改进      一、引言      基础化学综合实验是化学化工及材料类、生化类本科生实验教学中的重要环节之一,是在四大化学基础知识的学习已经基本结束,化学基础实验知识与基础实验操作技能已经进行过基本训练的基础上开设的实验课程。综合实验与基础实验相比较其根本差别在于它的综合性,它一般涵盖多个二级或三级学科的知识点,因此能使学生站在更高一级的层次上去理解化学各分支学科之间的本质和内在联系,它不仅仅是简单的复习前面基础实验的基本操作及培养学生分析解决问题的能力,而是进一步强化学生的自我获取知识的能力,在巩固其扎实的基础知识和基本技能的基础上,学生能够更加系统的运用以前学过的化学知识。综合实验具有综合性、先进性、实用性、普遍性等特点。综合实验的目的,其一是通过实验的实际运行,让学生增进对学习基础实验意义及其作用的了解,提高学生驾驭综合实验的能力,培养学生实验设计思路,并在此基础上扩大学生的视野,启迪学生的心智,激发学生的兴趣,为学生进行创新思维和创新实验打开一扇窗户,为学生下一步进行专业学习和专业实验乃至毕业设计奠定良好的实验基础。其二是试图通过实验教学的组 织和教学方式的运行,培养学生科学严谨的实验态度和实验作风,养成学生优良的实验习惯,培养学生之间相互配合、相互探讨,共同完成实验的团队合作精神。   自2001年起,我校开始开设基础化学综合实验教学课程,经过了这么多年不断的改革和实践,积累了丰富的实践教学经验,取得了丰硕的成果,已经由原来依附于理论课开设变成独立设课,成为化学化工及材料类、生化类专业本科生的必修实验课。乙氧亚甲基丙二酸二乙酯合成实验是在几年前综合实验面临新一轮改革和优化的条件下开设的,如今已经经历了三年的实践教学。      二、实验简介      乙氧亚甲基丙二酸二乙酯(diethyl ethoxymethylene malonate)分子式为C10H16O5,结构式为:      纯品为无色透明油状液体,粗品为淡黄色或橙色黄色油状液 体,具有轻微的气味,易溶于醇、醚,微溶于苯,不溶于水。   乙氧亚甲基丙二酸二乙酯是用于合成氟喹诺酮的中间体,也是重要的有机合成原料。氧氟沙星是第三代氟喹诺酮类广谱抗菌药,主要用于治疗呼吸系统、消化系统、胃肠道及五官科等的感染。因其疗效好、副作用小而在临床上得到广泛应用。   乙氧亚甲基丙二酸二乙酯通常用丙二酸二乙酯与原甲酸三乙酯来制备,其反应过程如下:      主反应方程式:   该反应体系是两种酯的缩合体系,由于原甲酸三乙酯遇水分解产生甲酸乙酯,在反应时生成乙醇、乙酸乙酯等低沸点的化合物,从化学动力学的角度来讲,采用反应精馏技术,有利于反应顺利进行,提高收率,另外,在反应过程中,存在着一种过渡态,即先生成一种中间产物一双乙氧甲基丙二酸二乙酯。因此,反应时间对转化的影响非常重要,要保证中间产物向最终产物的彻底转化,必须在特定温度下保持一段时间。   目前合成乙氧亚甲基丙二酸二乙酯所使用的催化剂主要有无水ZnCl2、NiSO4、Cd(Ac)2,或者加入Cr、Hg、Bi盐作为催化剂。也有采用活性白土为载体,考察催化剂负载金属离子的种类对缩合反应的影响。   本实验以丙二酸二乙酯和原甲酸三乙酯为原料,以无水ZnCl2为催化剂进行乙氧亚甲基丙二酸二乙酯的合成。      三、实验分析      乙氧亚甲基丙二酸二乙酯的合成与表征的实验属于基础化学综合实验,目前已经正常开出了三届学生。实验过程中用到的仪器殴备比较多,比较杂,涉及的化学基本操作和知识也比较多,又加上合成反应的时间比较长,实验要求两人一组,共同协作、相互配合才能完成实验。因在此期间的加热要用到电加热套和油浴加热,故学生操作稍有不当或者相互之间配合不好,以及仪器控制不好,就易于出现着火,断电跳闸等不安全事故,这就要求学生实验前做好充分的准备,认真预习,对实验目的和内容更加清楚,必须提前查阅与本实验相关的参考资料,将实验讲义看懂、看通,尽量做到烂熟于胸。实验中要仔细观察实验现象,详细记录实验数据,对实验过程中出现的现象要如实记录。实验中出现的任何问题,都要及时向指导教师求教或与同学讨论,以免影响实验的下一步进行。同时要做到勤于思考、敢于质疑,及时发现问题和解觉问题,还要养成做事有条理的习惯,养成环保节约的习惯,具有科学严谨的实验态
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