微型化學實驗在有機化學實驗教學中的應用研究

耿　濤，徐基貴，朱　軍，周丹紅，劉　超

（宿州學院化學化工學院，安徽宿州234000）

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微型化學實驗在有機化學實驗教學中的應用研究

耿濤，徐基貴，朱軍，周丹紅，劉超

（宿州學院化學化工學院，安徽宿州234000）

摘要：根據有機化學實驗課程教學的特點和要求，對部分實驗教學內容進行了微型化學實驗的設計與改革。通過微型化學實驗的改革，提高了學生實驗的基本操作能力和應用實踐能力，同時激發了學生學習有機化學實驗課程的興趣和學習積極主動性，提高了教學效果。通過微型化實驗有效減少試劑的用量，節約了實驗成本，同時降低能耗和污染排放，符合有機化學實驗“綠色化”的理念。

關鍵詞：微型有機化學實驗；應用能力；教學改革

有機化學實驗是我校應用化學、化學工程與工藝、食品質量與安全、生物技術等專業的一門專業基礎課程，在常規有機化學實驗教學過程中通常消耗試劑量較大，并且多數試劑有毒有害。同時，實驗后反應產物及副產物等污染物成分復雜，不易處理，會造成環境的污染［1-2］。如何有效降低有機化學實驗對環境的污染，成為各高校急需解決的任務。微型化學實驗是近年來國內外迅速發展起來的一種化學實驗的新理念、新方法［3］。微型有機化學實驗與傳統的實驗方法相比可以有效減少試劑的用量，同時減少反應時間，降低能耗和污染排放。

一、微型有機化學實驗在教學中的應用

在應用化學專業的有機化學實驗課程的教學中，選用對氨基苯磺酸的制備、乙酰水楊酸的制備這兩個實驗，讓兩組學生分別按照常規有機化學實驗和微型有機化學實驗完成以上實驗項目。

（一）對氨基苯磺酸的制備

1.常規有機化學實驗

在50 mL單頸圓底燒瓶中加入6 g新蒸餾的苯胺，置于冰水中，逐滴加入10.2 mL濃硫酸。安裝上冷凝管后，利用油浴180～190℃，加熱1.5 h［4］。冷卻至室溫后，將混合物倒入50 mL冷水中，冷卻后，抽濾，用蒸餾水洗滌三次得到粗產品。用熱水重結晶，得到最終產品，干燥后，稱重得4.86 g，產率為32.6%。

2.微型有機化學實驗

在5 mL單頸圓底燒瓶中加入1 g新蒸餾的苯胺，置于冰水中，利用移液槍準確量取1.7 mL濃硫酸，逐滴加入單頸圓底燒瓶中。安裝上冷凝管后，利用油浴180～190℃，加熱1 h，檢查反應完成。冷卻至室溫后，將混合物倒入20 mL冷水中，冷卻后，抽濾、洗滌得到粗產品。用熱水重結晶，得到最終產品，干燥后，稱重的0.79 g，產率為31.8%。

（二）乙酰水楊酸的制備

1.常規有機化學實驗

在100 mL單頸圓底燒瓶中加入6.9 g水楊酸、18 mL乙酸酐，然后加入0.5 mL濃硫酸，混勻后將圓底燒瓶置于水浴中，在60～70℃條件下，加熱20 min［5］。冷卻至室溫后，在攪拌下將混合物倒入50 mL冷水中，冷卻15 min后，抽濾，用冷水洗滌三次得到產品。干燥后，稱重得5.6 g，產率為63.2%。

2、微型有機化學實驗

在5 mL單頸圓底燒瓶中加入0.35 g水楊酸，用移液槍加入0.9 mL乙酸酐和0.025 mL濃硫酸，混勻后，組裝成回流裝置，在90℃條件下水浴加熱，回流10 min。將混合物倒入20 mL冷水中，冷卻后，得到白色沉淀，抽濾，用冷水洗滌、干燥后，稱重得0.25 g產品，產率為55.6%。

（三）兩種實驗方法的比較

表1 對氨基苯磺酸的制備常規實驗與微型實驗的比較

表2 乙酰水楊酸的制備常規實驗與微型實驗的比較

從表1和表2中可以看出，在微型有機化學反應中試劑的用量分別減少80%和95%的情況下，微型實驗的產率與常規實驗相比只有少量下降，實驗所用學時數與比常規實驗相比，分別減少2學時和1學時。微型有機化學實驗可以有效節約試劑及溶劑的用量，降低了對環境的污染，減少了實驗時間，提高了學習效率。

二、微型有機化學實驗對學生應用能力的培養

根據不同專業的特點，在有機化學實驗教學中，對一些常規實驗做了微型化學實驗的改革，在進五年的微型有機化學實驗教學改革中，通過相同專業學生實驗過程對比，發現學生在實踐動手能力等方面有明顯的提高，主要表現在以下幾個方面。

對新知識、新技能領悟能力增強。微型有機化學實驗是傳統實驗方法與實踐創新知識的結合，不斷地將有機化學發展過程中新的實驗方法和新的科研成果引進實驗教學體系中，拓寬了學生的知識面。

突出學生主體地位，實驗積極主動。在設計性實驗中，讓學生自己查找相關實驗資料，自主設計微型有機化學實驗方案，在多步的微型有機化學實驗操作中，不斷地實踐鍛煉，并在每一步反應后做分析與對比，統籌兼顧，加強合作，順利完成實驗方案。

實踐操作能力加強。微型有機化學實驗所用試劑量少，反應時間短，試驗過程不易觀察，這就要求學生在實驗過程中，要更加細心觀察和熟練操作，從而提高了學生們觀察、分析和解決問題的能力。

三、結語

通過微型有機化學實驗的教學改革，取得了較好的實驗課堂教學效果，有效減少試劑的用量，節約了實驗成本，提高了實驗效率。同時降低能耗和污染排放，部分實現有機化學實驗“綠色化”的理念。微型有機化學實驗的開展，進一步加強了學生實驗的基本操作能力和應用實踐能力的鍛煉，也激發了學生學習有機化學實驗課程的興趣和自主學習的能力，為培養高素質應用型人才打下了基礎。

參考文獻：

［1］周雄.微型有機化學實驗教學實踐與思考［J］.實驗室科學，2008，（6）∶49-50.

［2］杜鵑.高校實驗室污染現狀調查及排污管理方案研究［J］.四川環境，2006，25（4）∶7-9.

［3］翁晴.微型實驗在高校有機化學實驗教學中的實踐與思考［J］.化學工程與裝備，2013，（11）∶212-213.

［4］馬軍營.有機化學實驗［M］.北京∶化學工業出版社，2007.

［5］黃濤，張泊民.有機化學實驗［M］.北京∶高等教育出版社，1998（2）.

（責任編輯：葉麗娜）

A Research on Microscale Chemistry Experiment Applied in Organic Chemistry Experiment

GENG Tao，XU Jigui，ZHU Jun，ZHOU Danhong，LIU Chao

（SchooL of Chemistry & ChemicaL Engineering，Suzhou Uniersity，Suzhou，Anhui 234000）

Abstract:According to the characteristics of organic chemistry experiment course，design and reform micro chemicaL experiment on the part of the experimentaL teaching content. Through the micro chemicaL experiments reform，we can improve the students' basic skiLLs of experimentaL operations and appLication of practicaL abiLity，increase the students' interest in organic chemistry experiment and Learning initiative，and improve the teaching effect. Through miniaturization experimentaL saves the experiment cost，we effectiveLy reduce the amount of reagent，at the same time reducing energy consumption and poLLution emissions，and keep it in accordance with the concept of " green" in organic chemistry experiment.

Key words:microscaLe organic chemistry experiment；appLication abiLity；teaching reform

中圖分類號：G420

文獻標識碼：A

文章編號：1674-2109（2016）03-0099-03

收稿日期：2015-08-22

基金項目：宿州學院應用化學專業卓越工程師教育培養計劃（szxyzyjh201401）；宿州學院教學研究項目∶應用型人才培養模式下有機化學實驗內容改革（szxyjyxm201132）；化學工程與工藝專業工程應用型人才培養模式創新實驗區（szxypycx201302）；應用能力培養為導向的應用化學專業實驗教學改革與實踐（szxyjyxm201225）。

作者簡介：耿濤（1976-），男，漢族，副教授，主要從事功能材料研究。