微型化学实验在有机化学实验教学中的应用研究

耿　涛，徐基贵，朱　军，周丹红，刘　超

（宿州学院化学化工学院，安徽宿州234000）



微型化学实验在有机化学实验教学中的应用研究

耿涛，徐基贵，朱军，周丹红，刘超

（宿州学院化学化工学院，安徽宿州234000）

摘要：根据有机化学实验课程教学的特点和要求，对部分实验教学内容进行了微型化学实验的设计与改革。通过微型化学实验的改革，提高了学生实验的基本操作能力和应用实践能力，同时激发了学生学习有机化学实验课程的兴趣和学习积极主动性，提高了教学效果。通过微型化实验有效减少试剂的用量，节约了实验成本，同时降低能耗和污染排放，符合有机化学实验“绿色化”的理念。

关键词：微型有机化学实验；应用能力；教学改革

有机化学实验是我校应用化学、化学工程与工艺、食品质量与安全、生物技术等专业的一门专业基础课程，在常规有机化学实验教学过程中通常消耗试剂量较大，并且多数试剂有毒有害。同时，实验后反应产物及副产物等污染物成分复杂，不易处理，会造成环境的污染［1-2］。如何有效降低有机化学实验对环境的污染，成为各高校急需解决的任务。微型化学实验是近年来国内外迅速发展起来的一种化学实验的新理念、新方法［3］。微型有机化学实验与传统的实验方法相比可以有效减少试剂的用量，同时减少反应时间，降低能耗和污染排放。

一、微型有机化学实验在教学中的应用

在应用化学专业的有机化学实验课程的教学中，选用对氨基苯磺酸的制备、乙酰水杨酸的制备这两个实验，让两组学生分别按照常规有机化学实验和微型有机化学实验完成以上实验项目。

（一）对氨基苯磺酸的制备

1.常规有机化学实验

在50 mL单颈圆底烧瓶中加入6 g新蒸馏的苯胺，置于冰水中，逐滴加入10.2 mL浓硫酸。安装上冷凝管后，利用油浴180～190℃，加热1.5 h［4］。冷却至室温后，将混合物倒入50 mL冷水中，冷却后，抽滤，用蒸馏水洗涤三次得到粗产品。用热水重结晶，得到最终产品，干燥后，称重得4.86 g，产率为32.6%。

2.微型有机化学实验

在5 mL单颈圆底烧瓶中加入1 g新蒸馏的苯胺，置于冰水中，利用移液枪准确量取1.7 mL浓硫酸，逐滴加入单颈圆底烧瓶中。安装上冷凝管后，利用油浴180～190℃，加热1 h，检查反应完成。冷却至室温后，将混合物倒入20 mL冷水中，冷却后，抽滤、洗涤得到粗产品。用热水重结晶，得到最终产品，干燥后，称重的0.79 g，产率为31.8%。

（二）乙酰水杨酸的制备

1.常规有机化学实验

在100 mL单颈圆底烧瓶中加入6.9 g水杨酸、18 mL乙酸酐，然后加入0.5 mL浓硫酸，混匀后将圆底烧瓶置于水浴中，在60～70℃条件下，加热20 min［5］。冷却至室温后，在搅拌下将混合物倒入50 mL冷水中，冷却15 min后，抽滤，用冷水洗涤三次得到产品。干燥后，称重得5.6 g，产率为63.2%。

2、微型有机化学实验

在5 mL单颈圆底烧瓶中加入0.35 g水杨酸，用移液枪加入0.9 mL乙酸酐和0.025 mL浓硫酸，混匀后，组装成回流装置，在90℃条件下水浴加热，回流10 min。将混合物倒入20 mL冷水中，冷却后，得到白色沉淀，抽滤，用冷水洗涤、干燥后，称重得0.25 g产品，产率为55.6%。

（三）两种实验方法的比较

表1 对氨基苯磺酸的制备常规实验与微型实验的比较

表2 乙酰水杨酸的制备常规实验与微型实验的比较

从表1和表2中可以看出，在微型有机化学反应中试剂的用量分别减少80%和95%的情况下，微型实验的产率与常规实验相比只有少量下降，实验所用学时数与比常规实验相比，分别减少2学时和1学时。微型有机化学实验可以有效节约试剂及溶剂的用量，降低了对环境的污染，减少了实验时间，提高了学习效率。

二、微型有机化学实验对学生应用能力的培养

根据不同专业的特点，在有机化学实验教学中，对一些常规实验做了微型化学实验的改革，在进五年的微型有机化学实验教学改革中，通过相同专业学生实验过程对比，发现学生在实践动手能力等方面有明显的提高，主要表现在以下几个方面。

对新知识、新技能领悟能力增强。微型有机化学实验是传统实验方法与实践创新知识的结合，不断地将有机化学发展过程中新的实验方法和新的科研成果引进实验教学体系中，拓宽了学生的知识面。

突出学生主体地位，实验积极主动。在设计性实验中，让学生自己查找相关实验资料，自主设计微型有机化学实验方案，在多步的微型有机化学实验操作中，不断地实践锻炼，并在每一步反应后做分析与对比，统筹兼顾，加强合作，顺利完成实验方案。

实践操作能力加强。微型有机化学实验所用试剂量少，反应时间短，试验过程不易观察，这就要求学生在实验过程中，要更加细心观察和熟练操作，从而提高了学生们观察、分析和解决问题的能力。

三、结语

通过微型有机化学实验的教学改革，取得了较好的实验课堂教学效果，有效减少试剂的用量，节约了实验成本，提高了实验效率。同时降低能耗和污染排放，部分实现有机化学实验“绿色化”的理念。微型有机化学实验的开展，进一步加强了学生实验的基本操作能力和应用实践能力的锻炼，也激发了学生学习有机化学实验课程的兴趣和自主学习的能力，为培养高素质应用型人才打下了基础。

参考文献：

［1］周雄.微型有机化学实验教学实践与思考［J］.实验室科学，2008，（6）∶49-50.

［2］杜鹃.高校实验室污染现状调查及排污管理方案研究［J］.四川环境，2006，25（4）∶7-9.

［3］翁晴.微型实验在高校有机化学实验教学中的实践与思考［J］.化学工程与装备，2013，（11）∶212-213.

［4］马军营.有机化学实验［M］.北京∶化学工业出版社，2007.

［5］黄涛，张泊民.有机化学实验［M］.北京∶高等教育出版社，1998（2）.

（责任编辑：叶丽娜）

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

中图分类号：G420

文献标识码：A

文章编号：1674-2109（2016）03-0099-03

收稿日期：2015-08-22

基金项目：宿州学院应用化学专业卓越工程师教育培养计划（szxyzyjh201401）；宿州学院教学研究项目∶应用型人才培养模式下有机化学实验内容改革（szxyjyxm201132）；化学工程与工艺专业工程应用型人才培养模式创新实验区（szxypycx201302）；应用能力培养为导向的应用化学专业实验教学改革与实践（szxyjyxm201225）。

作者简介：耿涛（1976-），男，汉族，副教授，主要从事功能材料研究。