酸催化蔗糖水解反应的绿色化实验改进和思政教学设计

引用本文: 张业云, 尚贞锋, 樊玲. 酸催化蔗糖水解反应的绿色化实验改进和思政教学设计[J]. 大学化学, 2026, 41(6): 353-361. doi: 10.12461/PKU.DXHX202504040 shu

Citation: Yeyun Zhang, Zhenfeng Shang, Ling Fan. Green experimental improvement and ideological and political teaching design of the acid-catalyzed sucrose hydrolysis[J]. University Chemistry, 2026, 41(6): 353-361. doi: 10.12461/PKU.DXHX202504040 shu

酸催化蔗糖水解反应的绿色化实验改进和思政教学设计

化学国家级实验教学示范中心(南开大学), 天津 300071

通讯作者: 张业云,Email:zhangyeyunnk@nankai.edu.cn

基金项目:
南开大学 2023 年实验课程改革项目(23NKSYSX01)

摘要: 酸催化蔗糖水解反应是众高校基础物理化学一个经典的动力学实验，硫酸、盐酸作为常用催化剂，因其强酸性和强腐蚀性，学生操作有安全隐患、仪器易锈蚀、环境受污染、废液需回收等情况。针对以上问题，我们以固体酸阳离子交换树脂替代液体强酸作为催化剂，新方法安全无污染，绿色环保，实验结果与液体酸催化类似，呈明显的准一级反应。优化了树脂用量、糖溶液浓度、反应温度等实验条件，使用自制的T型旋光管和双层夹套烧杯，学生操作方便可行。同时设计课程思政教育，以“家国情怀、辩证思维、科学素养、环保意识”为主要思政目标，提高学生辩证思维和环保意识，激发学生爱校爱国热情，培养兼具科研素养和家国情怀的高素质人才。

关键词:

English

Green experimental improvement and ideological and political teaching design of the acid-catalyzed sucrose hydrolysis

National Demonstration Center for Experimental Chemistry Education, Nankai University, Tianjin 300071, China

Corresponding author: Yeyun Zhang, zhangyeyunnk@nankai.edu.cn

Received Date: 09 April 2025
Revised Date: 21 July 2025
Available Online: 25 September 2025

Abstract: The acid-catalyzed sucrose hydrolysis reaction serves as a fundamental kinetic experiment in physical chemistry curricula across universities. While sulfuric acid and hydrochloric acid are conventionally employed as catalysts, their strong acidity and corrosiveness pose safety hazards for operators, risk instrument corrosion, generate environmental pollution, and necessitate specialized waste disposal. To address these challenges, we implemented an environmentally friendly modification by replacing liquid strong acids with solid acid cation-exchange resins as catalysts. This innovative approach demonstrates comparable catalytic performance to conventional liquid acids, exhibiting distinct pseudo-first-order reaction kinetics while eliminating safety and environmental concerns. Experimental parameters including resin dosage, sucrose concentration, and reaction temperature were systematically optimized. The incorporation of custom-designed T-shaped polarimeter tubes and double-jacketed beakers significantly enhanced operational convenience for students. Furthermore, we developed a comprehensive ideological-political teaching framework centered on four core values: patriotic sentiment, dialectical thinking, scientific literacy, and environmental awareness. This pedagogical design aims to cultivate students’ critical thinking and ecological consciousness while fostering scientific patriotism, ultimately nurturing high-caliber talents with integrated research capabilities and social responsibility.

Key words:

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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142

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