晶体结构是结构化学课程中的重要教学内容，包含的知识点多、概念抽象、理论性强。本文探讨晶体结构教学中一些基本概念的表述与内涵，包括点阵、晶格、结构基元、晶胞等，以期帮助学生澄清一些模糊不清的认识，引导学生正确理解晶体学理论的基础知识和基本概念。

设计了一个适用于化学专业高年级本科生的综合计算化学实验。该实验通过量子化学计算，研究了有机化学教材中一个典型的Diels-Alder反应，给出了反应过程的微观物理图像以及反应的热力学和动力学性质的定量信息，阐明了化学反应中热力学控制和动力学控制的基本概念。该实验旨在培养学生使用计算化学方法研究化学问题的基本技能，加深其对物质结构与性能之间关系的理解。该实验也是对学生进行辩证唯物主义世界观和方法论教育的一个具体实例，着重引导学生充分认识矛盾的普遍性，擅于用联系观和发展观分析和解决化学实际问题。

频哪醇重排是本科有机化学课程的重要内容，但学生对重排机理、区域选择性和基团迁移规律不能很好地理解掌握。为了加强学生对频哪醇重排反应的理解，我们设计了一个利用计算化学方法解决有机化学问题的实验。通过直观的图像和具体的数据清楚地展现出：能形成稳定碳正离子中间体的底物主要以分步重排机理进行，而不能形成稳定中间体的底物则按协同重排机理进行。计算结果验证了反应的区域选择性取决于邻二醇质子化羟基的位置以及基团的迁移能力，明确了基团迁移能力的顺序为氢>芳基>烷基，并从微观角度对其进行了合理解释。

量子化学是物理化学专业研究生的学位课程，其教学内容蕴含丰富的思政元素。本文以唯物辩证法的联系观为线索，通过典型教学案例，揭示联系的普遍性、客观性和多样性。这些教学案例旨在引导学生树立正确的辩证唯物主义世界观和方法论，学会用联系的观点去分析和解决问题，提高其科学素养和综合素质。

本文研究课题“碘催化氯苯的氯代反应”来源于2021年全国统考高考化学试卷(浙江卷)的考题，其试题背后隐含了一系列化学基本概念和基本理论。前期文献对该题目进行了研究，所得结果与高考题目中的描述不一致。本文用密度泛函理论(DFT)方法重新对该反应进行了系统研究，确立了反应的催化活性组分及其形成机理，计算了氯苯氯代反应的分子机制、反应的热力学和动力学性质，比较了邻位、间位及对位取代的反应性能，分析了电子效应和空间效应对反应性能的影响。本文计算结果与高考题目中的描述一致，表明了该题目的严谨性和科学性。本文研究结果有助于学生加深对芳香化合物亲电取代反应的认识和理解。

酯化反应是一类重要的化学反应类型，通常指醇与羧酸在酸催化下脱水生成酯的反应。本文以几个典型的酯化反应为例，通过量子化学计算，在分子层次上深入探讨了加成-消除、碳正离子和酰基正离子等三种常见的酯化反应机理，分析了反应的热力学和动力学性质。计算结果为理解有机化学教材中关于酯化反应的定性描述，如“酯化反应机理与羧酸和醇的类型有关”“酯化反应中酸脱羟基醇脱氢”“酯化反应速度较慢且为可逆反应”等，提供了直观物理图像和定量支持，有助于学生更深入全面地理解酯化反应。本文可作为引导本科生学习计算化学的教学案例，突出计算化学在解析物质结构与性能关系方面的重要作用。

铬黑T是一种常见的金属离子指示剂，其颜色随溶液pH值不同而变化，且与其金属离子络合物颜色有明显差异，可有效指示反应终点，在分析化学领域有广泛应用。本文用计算化学方法研究了铬黑T及其典型金属离子(Mg²⁺、Ca²⁺)络合物的分子结构，计算了它们的紫外可见光谱，分析了其分子结构与电子光谱之间的内在关联，并使用紫外-可见吸收光谱法测定了不同pH值的铬黑T溶液及其钙、镁络合物的吸收光谱。理论与实验研究相结合阐释了铬黑T指示剂的显色和变色原理，研究结果有助于加深对铬黑T结构-性能关系的理解。