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2022 Volume 37 Issue 6
2022, 37(6): 210806
doi: 10.3866/PKU.DXHX202108061
Abstract:
为了推进化学类专业本科教学质量国家标准和教育部化学类专业教学指导委员会相关要求的全面落实，推进物理化学实验的改革与建设，本建议明确了化学类专业物理化学实验的教学目标和相关教学要求，通过示例明确了物理化学参数或者性质的测量原理和仪器设备，明确相关教学实验所应达到的知识、能力与素质目标。对物理化学实验改革与建设具有指导意义。
为了推进化学类专业本科教学质量国家标准和教育部化学类专业教学指导委员会相关要求的全面落实，推进物理化学实验的改革与建设，本建议明确了化学类专业物理化学实验的教学目标和相关教学要求，通过示例明确了物理化学参数或者性质的测量原理和仪器设备，明确相关教学实验所应达到的知识、能力与素质目标。对物理化学实验改革与建设具有指导意义。
2022, 37(6): 210702
doi: 10.3866/PKU.DXHX202107024
Abstract:
新工科背景下，基于工程教育专业认证标准的要求，针对我校化工与制药类专业的无机化学实验信息化教学改革现状，构建了标准化无机化学实验教学大纲。细化了课程目标，关联了毕业要求与具体指标点，增加了课程目标达成度评价，实现课程评价的量化。标准教学大纲的构建有助于教师减少实验教学中的差异性，并形成“目标导向”的教学理念，提高课程建设的质量。构建我校化工与制药类专业第一门实践课程的标准化大纲，为化工与制药类专业实践课程的标准化提供了参考。
新工科背景下，基于工程教育专业认证标准的要求，针对我校化工与制药类专业的无机化学实验信息化教学改革现状，构建了标准化无机化学实验教学大纲。细化了课程目标，关联了毕业要求与具体指标点，增加了课程目标达成度评价，实现课程评价的量化。标准教学大纲的构建有助于教师减少实验教学中的差异性，并形成“目标导向”的教学理念，提高课程建设的质量。构建我校化工与制药类专业第一门实践课程的标准化大纲，为化工与制药类专业实践课程的标准化提供了参考。
2022, 37(6): 210703
doi: 10.3866/PKU.DXHX202107033
Abstract:
“基础化学2”是面向“基础学科拔尖学生培养计划”大一本科生开设的一门理科专业基础课。针对学生因专业选择余地大容易觉得课程与专业联系不够紧密而学习积极性不高的问题，提出以元素及其化合物的催化应用为纽带，寻找合适的切入点，将化学基础知识与各相关学科研究前沿及工业应用相联系，建设具有学科交叉特色的基础化学教学体系的建议，突出培养学生的学科创新思维能力，体现理论与实践相结合的教学特色。
“基础化学2”是面向“基础学科拔尖学生培养计划”大一本科生开设的一门理科专业基础课。针对学生因专业选择余地大容易觉得课程与专业联系不够紧密而学习积极性不高的问题，提出以元素及其化合物的催化应用为纽带，寻找合适的切入点，将化学基础知识与各相关学科研究前沿及工业应用相联系，建设具有学科交叉特色的基础化学教学体系的建议，突出培养学生的学科创新思维能力，体现理论与实践相结合的教学特色。
2022, 37(6): 210801
doi: 10.3866/PKU.DXHX202108019
Abstract:
“无机和分析化学实验”是面向“强基计划”和“拔尖人才计划”的化学专业一年级本科生开设的专业课程。秉承“提高学术志趣，激发探索欲望”的教学理念，率先进行摸底考试，构建三基强化训练、综合性实验、探究性实验分阶段递进式教学内容框架，将高层次人才纳入教学团队，倡导启发式探究性教学方法，实现“拔尖人才”培养“拔尖创新人才”的目标。通过“学在浙大”教学平台实现全过程管理。创建全方位、立体化、科教融合式的化学实验课程。
“无机和分析化学实验”是面向“强基计划”和“拔尖人才计划”的化学专业一年级本科生开设的专业课程。秉承“提高学术志趣，激发探索欲望”的教学理念，率先进行摸底考试，构建三基强化训练、综合性实验、探究性实验分阶段递进式教学内容框架，将高层次人才纳入教学团队，倡导启发式探究性教学方法，实现“拔尖人才”培养“拔尖创新人才”的目标。通过“学在浙大”教学平台实现全过程管理。创建全方位、立体化、科教融合式的化学实验课程。
2022, 37(6): 220104
doi: 10.3866/PKU.DXHX202201048
Abstract:
将启发式教学理念应用到单分子反应理论的教学中。本文针对单分子反应RRKM理论的教学难点，通过在课堂上引入科研实例，再设计问题，一点点启发学生思考，激发课堂讨论，让学生更加容易地理解知识难点，同时提高学生分析问题和解决问题的能力。
将启发式教学理念应用到单分子反应理论的教学中。本文针对单分子反应RRKM理论的教学难点，通过在课堂上引入科研实例，再设计问题，一点点启发学生思考，激发课堂讨论，让学生更加容易地理解知识难点，同时提高学生分析问题和解决问题的能力。
2022, 37(6): 210807
doi: 10.3866/PKU.DXHX202108071
Abstract:
化学中的共价键分为两类，σ键和π键。σ键可以独立存在，也可以和π键同时存在于多重键中，而对于π键而言，目前教科书中介绍的都是与σ键共存的情况。但是π单键是否可以独立存在呢？虽然可供参考的文献很少，但近期的科研成果表明π单键是可以独立存在的。本文围绕近年来可独立存在π单键的研究进展和特点进行简要综述。
化学中的共价键分为两类，σ键和π键。σ键可以独立存在，也可以和π键同时存在于多重键中，而对于π键而言，目前教科书中介绍的都是与σ键共存的情况。但是π单键是否可以独立存在呢？虽然可供参考的文献很少，但近期的科研成果表明π单键是可以独立存在的。本文围绕近年来可独立存在π单键的研究进展和特点进行简要综述。
2022, 37(6): 210805
doi: 10.3866/PKU.DXHX202108056
Abstract:
Michael加成反应是有机化学中的重要反应，作为有机催化剂的氮杂环卡宾也能够催化Michael加成反应。本文主要对氮杂环卡宾催化的Michael加成反应进行了详细介绍，氮杂环卡宾可以和醛进行结合，形成具有亲核性的Breslow中间体，醛的反应极性由亲电性转变为亲核性，极性反转的醛与α，β-不饱和酮、酯等Michael受体发生加成反应，即Stetter反应；氮杂环卡宾也可以作为Brønsted碱，活化醇等发生Michael加成反应。对于氮杂环卡宾催化的Michael加成反应的介绍，能够丰富和拓展基础教学中Michael加成反应知识点的内容，有利于学生了解学科的前沿发展，激发学生的学习兴趣。
Michael加成反应是有机化学中的重要反应，作为有机催化剂的氮杂环卡宾也能够催化Michael加成反应。本文主要对氮杂环卡宾催化的Michael加成反应进行了详细介绍，氮杂环卡宾可以和醛进行结合，形成具有亲核性的Breslow中间体，醛的反应极性由亲电性转变为亲核性，极性反转的醛与α，β-不饱和酮、酯等Michael受体发生加成反应，即Stetter反应；氮杂环卡宾也可以作为Brønsted碱，活化醇等发生Michael加成反应。对于氮杂环卡宾催化的Michael加成反应的介绍，能够丰富和拓展基础教学中Michael加成反应知识点的内容，有利于学生了解学科的前沿发展，激发学生的学习兴趣。
2022, 37(6): 210809
doi: 10.3866/PKU.DXHX202108091
Abstract:
介绍了几类经典有机反应的改进创新，包括Brønsted酸催化的炔烃水合反应、无氨Birch还原反应、碘仿反应合成酰胺、基于自活化循环的Beckmann重排反应、芳基重氮盐的双分子脱氮偶联反应等。这些反应与基础有机化学密切相关，并且主要是国内科研团队取得的创新成果，体现了我国学者在学科发展中所做出的重要贡献。希望对这些反应的总结能够对丰富和拓展基础有机化学的教学内容有所帮助，同时也为有机化学课程思政教育尤其是爱国主义教育提供新的素材。
介绍了几类经典有机反应的改进创新，包括Brønsted酸催化的炔烃水合反应、无氨Birch还原反应、碘仿反应合成酰胺、基于自活化循环的Beckmann重排反应、芳基重氮盐的双分子脱氮偶联反应等。这些反应与基础有机化学密切相关，并且主要是国内科研团队取得的创新成果，体现了我国学者在学科发展中所做出的重要贡献。希望对这些反应的总结能够对丰富和拓展基础有机化学的教学内容有所帮助，同时也为有机化学课程思政教育尤其是爱国主义教育提供新的素材。
2022, 37(6): 210703
doi: 10.3866/PKU.DXHX202107031
Abstract:
推荐了一个大学分析化学综合实验，实验内容包括铜纳米簇的制备条件优化、荧光光谱表征及荧光分析法检测过氧化氢（H2O2）等内容。该实验不仅可以让学生了解荧光金属纳米簇和荧光分析法检测H2O2等前沿知识，还可以使学生学习微量制备、磁力搅拌、暗箱式紫外分析仪、漩涡混匀器和荧光分光光度计的操作方法和基本原理。此外，该实验还将使学生建立优化实验条件和综合分析问题的学术思想，培养学生的综合创新能力。
推荐了一个大学分析化学综合实验，实验内容包括铜纳米簇的制备条件优化、荧光光谱表征及荧光分析法检测过氧化氢（H2O2）等内容。该实验不仅可以让学生了解荧光金属纳米簇和荧光分析法检测H2O2等前沿知识，还可以使学生学习微量制备、磁力搅拌、暗箱式紫外分析仪、漩涡混匀器和荧光分光光度计的操作方法和基本原理。此外，该实验还将使学生建立优化实验条件和综合分析问题的学术思想，培养学生的综合创新能力。
2022, 37(6): 210711
doi: 10.3866/PKU.DXHX202107111
Abstract:
围绕“两性一度”的教学要求，结合胶体和纳米科学的发展前沿设计了一个物理化学综合实验。该实验内容丰富、易实施，立足基础，落实高阶，重视创新和挑战，是对理论课程的有力支撑。项目的实施可激发学生对物理化学的学习兴趣，夯实基础，提高对知识的理解和综合运用能力，开阔科学视野，培养创新能力、探索精神和环保意识。
围绕“两性一度”的教学要求，结合胶体和纳米科学的发展前沿设计了一个物理化学综合实验。该实验内容丰富、易实施，立足基础，落实高阶，重视创新和挑战，是对理论课程的有力支撑。项目的实施可激发学生对物理化学的学习兴趣，夯实基础，提高对知识的理解和综合运用能力，开阔科学视野，培养创新能力、探索精神和环保意识。
2022, 37(6): 210712
doi: 10.3866/PKU.DXHX202107124
Abstract:
根据近年来学生在教学过程中出现的问题及反馈，将邻二氮菲测铁实验进行教学改进与实践。在原有标准曲线法测定总铁的基础上，增加了Fe2+-邻二氮菲配合物摩尔吸光系数的计算以及未知水样中Fe2+、Fe3+浓度的测定及计算。实验内容的改进，不仅解答了学生的疑问，提高了学生的学习兴趣，而且引导学生主动思考，培养学生解决实际问题的能力。
根据近年来学生在教学过程中出现的问题及反馈，将邻二氮菲测铁实验进行教学改进与实践。在原有标准曲线法测定总铁的基础上，增加了Fe2+-邻二氮菲配合物摩尔吸光系数的计算以及未知水样中Fe2+、Fe3+浓度的测定及计算。实验内容的改进，不仅解答了学生的疑问，提高了学生的学习兴趣，而且引导学生主动思考，培养学生解决实际问题的能力。
2022, 37(6): 210706
doi: 10.3866/PKU.DXHX202107062
Abstract:
在液体饱和蒸气压测定实验装置中，引入微流量调节阀对缓冲储气罐进行改造，使导入系统的空气流量精确可控，解决了调压时需反复调节、操控难、空气倒灌等问题，缩短了实验时间。使用该装置以静态法测定了乙醇的饱和蒸气压，在实验教学中获得了良好的效果。
在液体饱和蒸气压测定实验装置中，引入微流量调节阀对缓冲储气罐进行改造，使导入系统的空气流量精确可控，解决了调压时需反复调节、操控难、空气倒灌等问题，缩短了实验时间。使用该装置以静态法测定了乙醇的饱和蒸气压，在实验教学中获得了良好的效果。
2022, 37(6): 210710
doi: 10.3866/PKU.DXHX202107106
Abstract:
采用悬滴法通过对界面面积变化及动态界面张力变化的测试，研究脂肽复配型弱碱三元复合驱界面张力以及扩张模量随时间、浓度的变化，并采用SPSS软件对实验数据进行非线性拟合，得到三因素的扩张模量预测模型，分析界面流变性质。该实验操作简单，实验体系设计灵活，同时与油田现场科研项目联系紧密，不仅丰富了物理化学实验有关界面化学实验课程设计，还可以引导学生关注实际生产，激发学生学习兴趣，训练学生软件应用能力及数据分析能力，符合应用型本科培养要求。通过科教融合的培养模式，提升学生处理实际问题的综合能力。
采用悬滴法通过对界面面积变化及动态界面张力变化的测试，研究脂肽复配型弱碱三元复合驱界面张力以及扩张模量随时间、浓度的变化，并采用SPSS软件对实验数据进行非线性拟合，得到三因素的扩张模量预测模型，分析界面流变性质。该实验操作简单，实验体系设计灵活，同时与油田现场科研项目联系紧密，不仅丰富了物理化学实验有关界面化学实验课程设计，还可以引导学生关注实际生产，激发学生学习兴趣，训练学生软件应用能力及数据分析能力，符合应用型本科培养要求。通过科教融合的培养模式，提升学生处理实际问题的综合能力。
2022, 37(6): 210805
doi: 10.3866/PKU.DXHX202108058
Abstract:
磁珠法提取核酸是新冠病毒核酸检测的关键一环。基于此，以安全无毒的酵母RNA为对象，开发了一个涉及多学科化学知识交叉的综合实验，包括Fe3O4纳米磁珠制备与表征、RNA提取方法建立与机制探究、实际样品应用等。本实验既能锻炼学生综合运用化学知识和实验手段解决实际问题的能力，又能引导学生关注公共事件，培养其社会责任感。
磁珠法提取核酸是新冠病毒核酸检测的关键一环。基于此，以安全无毒的酵母RNA为对象，开发了一个涉及多学科化学知识交叉的综合实验，包括Fe3O4纳米磁珠制备与表征、RNA提取方法建立与机制探究、实际样品应用等。本实验既能锻炼学生综合运用化学知识和实验手段解决实际问题的能力，又能引导学生关注公共事件，培养其社会责任感。
2022, 37(6): 210706
doi: 10.3866/PKU.DXHX202107065
Abstract:
分析化学实验过程中使用的试剂用量大，产生的废液较多，会对环境造成较大污染，影响教师和学生的身体健康。因此，分析化学实验的绿色化及废液的绿色化处理具有重要意义。以湖南师范大学化学化工国家级实验教学示范中心分析化学基础实验为例，采取微型化等方式对分析实验项目进行了绿色化改革，并以资源再利用等方式对分析实验废液进行处理。
分析化学实验过程中使用的试剂用量大，产生的废液较多，会对环境造成较大污染，影响教师和学生的身体健康。因此，分析化学实验的绿色化及废液的绿色化处理具有重要意义。以湖南师范大学化学化工国家级实验教学示范中心分析化学基础实验为例，采取微型化等方式对分析实验项目进行了绿色化改革，并以资源再利用等方式对分析实验废液进行处理。
2022, 37(6): 210701
doi: 10.3866/PKU.DXHX202107016
Abstract:
科教的深度融合与协同作用对一流本科专业的建设具有重要的推动作用。我校依托国家级一流专业化学工程与工艺和应用化学的优势，大力推进科研课题融入本科教学的举措。本文将BiOI的制备及光催化降解甲基橙的研究引入本科实验教学中，通过文献调研、实验设计和数据的分析与处理，加深学生对化学知识的理解和创新能力的提高。
科教的深度融合与协同作用对一流本科专业的建设具有重要的推动作用。我校依托国家级一流专业化学工程与工艺和应用化学的优势，大力推进科研课题融入本科教学的举措。本文将BiOI的制备及光催化降解甲基橙的研究引入本科实验教学中，通过文献调研、实验设计和数据的分析与处理，加深学生对化学知识的理解和创新能力的提高。
2022, 37(6): 210803
doi: 10.3866/PKU.DXHX202108037
Abstract:
以高性能聚合物材料聚酰亚胺（Polyimide，PI）为例，将目前新材料行业亟待解决的“卡脖子”问题引入本科教学中，设计了一个高分子化学综合性实验项目——聚酰亚胺薄膜制备及性能测试。项目包括高分子材料的设计、化合物合成、薄膜加工、薄膜性能表征等实验内容，涵盖分子模拟计算、图谱分析、聚合物结构与性能关系等诸多知识点。通过实验教学，让学生了解我国新材料领域的发展动态，训练其对化学及材料学科知识的综合运用能力，培养科研素养、创新意识及使命担当精神。
以高性能聚合物材料聚酰亚胺（Polyimide，PI）为例，将目前新材料行业亟待解决的“卡脖子”问题引入本科教学中，设计了一个高分子化学综合性实验项目——聚酰亚胺薄膜制备及性能测试。项目包括高分子材料的设计、化合物合成、薄膜加工、薄膜性能表征等实验内容，涵盖分子模拟计算、图谱分析、聚合物结构与性能关系等诸多知识点。通过实验教学，让学生了解我国新材料领域的发展动态，训练其对化学及材料学科知识的综合运用能力，培养科研素养、创新意识及使命担当精神。
2022, 37(6): 210801
doi: 10.3866/PKU.DXHX202108011
Abstract:
为了适应新时代实验教学的发展要求，本实验将“离子液体”和“多组分反应”两个概念引入到本科实验教学中，通过离子液体催化的两个多组分串联反应合成两类重要的4H-吡喃类化合物。该实验反应条件温和、现象明显，稳定性和重现性好，催化体系廉价、循环套用5次催化活性没有明显的降低，有助于帮助学生树立绿色化学理念。另外，该实验可根据实验教学要求拆分成多个实验，很适合作为新的课题引入到大学本科实验教学中。
为了适应新时代实验教学的发展要求，本实验将“离子液体”和“多组分反应”两个概念引入到本科实验教学中，通过离子液体催化的两个多组分串联反应合成两类重要的4H-吡喃类化合物。该实验反应条件温和、现象明显，稳定性和重现性好，催化体系廉价、循环套用5次催化活性没有明显的降低，有助于帮助学生树立绿色化学理念。另外，该实验可根据实验教学要求拆分成多个实验，很适合作为新的课题引入到大学本科实验教学中。
2022, 37(6): 210807
doi: 10.3866/PKU.DXHX202108077
Abstract:
贝克曼重排反应实验是大学有机化学基础实验教学中的重要内容之一。目前实验教学中主要采用的方案是在浓硫酸或多聚磷酸的条件下回流反应。本实验通过三苯基膦和四氯化碳原位形成Appel盐引发反应，使贝克曼重排反应能够在中性、常温条件下进行。该实验方案避免了强腐蚀性酸和高温回流条件的使用，不仅具有操作简单、产物收率高、重复性好的特点，同时在实验安全方面表现出明显的优势。
贝克曼重排反应实验是大学有机化学基础实验教学中的重要内容之一。目前实验教学中主要采用的方案是在浓硫酸或多聚磷酸的条件下回流反应。本实验通过三苯基膦和四氯化碳原位形成Appel盐引发反应，使贝克曼重排反应能够在中性、常温条件下进行。该实验方案避免了强腐蚀性酸和高温回流条件的使用，不仅具有操作简单、产物收率高、重复性好的特点，同时在实验安全方面表现出明显的优势。
2022, 37(6): 210808
doi: 10.3866/PKU.DXHX202108083
Abstract:
基于Debye-Hückel-Onsager理论讨论了离子迁移数与电解质溶液浓度的关系，并介绍了测定无限稀释条件下离子极限迁移数的实验方法。实验证明，测得的迁移数与溶液浓度关系可以计算为一个线性拟合函数，并外推至零浓度，从而得到极限迁移数。因此，这个传统教学实验可以做出改进，以增进学生对电解质理论的理解。
基于Debye-Hückel-Onsager理论讨论了离子迁移数与电解质溶液浓度的关系，并介绍了测定无限稀释条件下离子极限迁移数的实验方法。实验证明，测得的迁移数与溶液浓度关系可以计算为一个线性拟合函数，并外推至零浓度，从而得到极限迁移数。因此，这个传统教学实验可以做出改进，以增进学生对电解质理论的理解。
2022, 37(6): 220103
doi: 10.3866/PKU.DXHX202201038
Abstract:
介绍了我校制药工程专业和药物制剂专业开展的一个综合药物化学实验，该实验以合成PARP1抑制剂的关键中间体6，7-二甲氧基-1，2，3，4-四氢异喹啉-3-羧酸甲酯为目标分子，该化合物是作者课题组目前正在研究的PARP1抑制剂的关键中间体，其合成方法是以L-3，4-二甲氧基苯丙氨酸为原料，甲醇为溶剂，二氯亚砜为脱水剂，室温条件下合成L-3，4-二甲氧基苯丙氨酸甲酯，再以多聚甲醛为原料，二氯甲烷为溶剂，三氟乙酸为催化剂，经Pictet-Spengler反应合成6，7-二甲氧基-1，2，3，4-四氢异喹啉-3-羧酸甲酯，目标化合物的结构使用1H NMR、MS等分析方法进行表征。本实验有益于激发学生独立思考能力和研究意识，训练学生的综合实验操作技能和有机化合物的结构鉴定能力，培养学生掌握药物合成科学研究的基本思路和基本方法。
介绍了我校制药工程专业和药物制剂专业开展的一个综合药物化学实验，该实验以合成PARP1抑制剂的关键中间体6，7-二甲氧基-1，2，3，4-四氢异喹啉-3-羧酸甲酯为目标分子，该化合物是作者课题组目前正在研究的PARP1抑制剂的关键中间体，其合成方法是以L-3，4-二甲氧基苯丙氨酸为原料，甲醇为溶剂，二氯亚砜为脱水剂，室温条件下合成L-3，4-二甲氧基苯丙氨酸甲酯，再以多聚甲醛为原料，二氯甲烷为溶剂，三氟乙酸为催化剂，经Pictet-Spengler反应合成6，7-二甲氧基-1，2，3，4-四氢异喹啉-3-羧酸甲酯，目标化合物的结构使用1H NMR、MS等分析方法进行表征。本实验有益于激发学生独立思考能力和研究意识，训练学生的综合实验操作技能和有机化合物的结构鉴定能力，培养学生掌握药物合成科学研究的基本思路和基本方法。
2022, 37(6): 210710
doi: 10.3866/PKU.DXHX202107104
Abstract:
现代分析技术是一门讲授材料分析理论和仪器的课程。材料分析的基础理论涉及微观尺度和复杂的数理表达，对学生而言是难点。针对这个问题，结合了两个教学实例，采用理论模拟和密度泛函理论进行X射线衍射谱和拉曼光谱的分析，利用计算机仿真模拟技术进行教学研究。结果表明，计算机的模拟能够简单、直观和可视化地解释仪器与材料的相互作用并分析所得数据，为学生以后在工程或科研方面的工作夯实基础。
现代分析技术是一门讲授材料分析理论和仪器的课程。材料分析的基础理论涉及微观尺度和复杂的数理表达，对学生而言是难点。针对这个问题，结合了两个教学实例，采用理论模拟和密度泛函理论进行X射线衍射谱和拉曼光谱的分析，利用计算机仿真模拟技术进行教学研究。结果表明，计算机的模拟能够简单、直观和可视化地解释仪器与材料的相互作用并分析所得数据，为学生以后在工程或科研方面的工作夯实基础。
2022, 37(6): 210712
doi: 10.3866/PKU.DXHX202107125
Abstract:
差分电荷密度可以研究分子、团簇、固体材料以及分子与固体材料间相互作用导致的电荷重新分布，广泛应用于电子结构分析。作者在长期的理论研究与“密度泛函理论在化学中的应用”课程教学过程中发现，差分电荷密度计算根据研究对象和研究目标的不同，计算方法与结果也大不相同。根据研究的目标，差分电荷密度可以分为原子基、碎片基、特定对象的差分电荷密度及自旋电荷密度。如果不能正确理解其概念，选择合适的计算方法，则无法获取正确的电子结构信息。本文系统整理了常见与特殊差分电荷密度计算的类型、计算方法与适用研究体系，通过课堂教师讲解与演示、学生练习，结合探究性课后作业，使学生深入理解、掌握这一重要电子分析方法，为教学与科研提供重要支持。
差分电荷密度可以研究分子、团簇、固体材料以及分子与固体材料间相互作用导致的电荷重新分布，广泛应用于电子结构分析。作者在长期的理论研究与“密度泛函理论在化学中的应用”课程教学过程中发现，差分电荷密度计算根据研究对象和研究目标的不同，计算方法与结果也大不相同。根据研究的目标，差分电荷密度可以分为原子基、碎片基、特定对象的差分电荷密度及自旋电荷密度。如果不能正确理解其概念，选择合适的计算方法，则无法获取正确的电子结构信息。本文系统整理了常见与特殊差分电荷密度计算的类型、计算方法与适用研究体系，通过课堂教师讲解与演示、学生练习，结合探究性课后作业，使学生深入理解、掌握这一重要电子分析方法，为教学与科研提供重要支持。
2022, 37(6): 210712
doi: 10.3866/PKU.DXHX202107126
Abstract:
根据卤素的知识特点，从讲述卤素发现史润物无声地开展思政教育，运用化学基础理论渗透元素化学教学过程，应用网络资源构建“线上+线下”混合模式教学，结合实际应用巧讲卤素及其化合物，指导学生学会归纳总结等方面进行课堂教学，能有效地激励学生学习科学家崇高的科学品质，激发学生学习积极性，提高课堂教学质量并提升学生的自主学习能力。
根据卤素的知识特点，从讲述卤素发现史润物无声地开展思政教育，运用化学基础理论渗透元素化学教学过程，应用网络资源构建“线上+线下”混合模式教学，结合实际应用巧讲卤素及其化合物，指导学生学会归纳总结等方面进行课堂教学，能有效地激励学生学习科学家崇高的科学品质，激发学生学习积极性，提高课堂教学质量并提升学生的自主学习能力。
2022, 37(6): 210803
doi: 10.3866/PKU.DXHX202108030
Abstract:
韦斯顿标准电池，作为很长时间里的国际电压标准，为电化学的发展做出了很大贡献。大学物理化学的常见实验“对消法测定电池电动势”即采用了标准电池。然而目前物理化学教材中关于标准电池的内容较为简单，且学生容易将汞齐电极与一般金属电极混淆。本文从标准电池的表达式、电极反应与电池反应出发，利用能斯特方程分析了影响电池电动势的主要因素，讨论了电解质不饱和与饱和时电动势的可逆性、负极标准电极电势的内涵，并结合电池温度系数讨论了电池电动势的稳定性，探讨了对消法实验中标准电池的选择对测量结果的影响。讨论结果弥补了教材和教学中存在的不足，可为同行教学与学生学习提供一定参考。
韦斯顿标准电池，作为很长时间里的国际电压标准，为电化学的发展做出了很大贡献。大学物理化学的常见实验“对消法测定电池电动势”即采用了标准电池。然而目前物理化学教材中关于标准电池的内容较为简单，且学生容易将汞齐电极与一般金属电极混淆。本文从标准电池的表达式、电极反应与电池反应出发，利用能斯特方程分析了影响电池电动势的主要因素，讨论了电解质不饱和与饱和时电动势的可逆性、负极标准电极电势的内涵，并结合电池温度系数讨论了电池电动势的稳定性，探讨了对消法实验中标准电池的选择对测量结果的影响。讨论结果弥补了教材和教学中存在的不足，可为同行教学与学生学习提供一定参考。
2022, 37(6): 210704
doi: 10.3866/PKU.DXHX202107049
Abstract:
电极极化是一个非常重要的电化学现象，但是传统物理化学教材中该部分内容的编排容易让学生对电极极化现象形成偏见，认为应当尽量减小或者消除极化现象。本文重点介绍了人们对于电极极化现象的合理应用，说明极化现象的存在有利有弊，合理利用极化现象，会为我们的生产和生活带来巨大的收益。
电极极化是一个非常重要的电化学现象，但是传统物理化学教材中该部分内容的编排容易让学生对电极极化现象形成偏见，认为应当尽量减小或者消除极化现象。本文重点介绍了人们对于电极极化现象的合理应用，说明极化现象的存在有利有弊，合理利用极化现象，会为我们的生产和生活带来巨大的收益。
2022, 37(6): 210800
doi: 10.3866/PKU.DXHX202108007
Abstract:
基于先进的量化计算软件Gaussian和波函数分析软件Multiwfn，研究结构化学课程中七种单环共轭多烯和环碳18的结构，形成“有图有真相”的立体直观的分子空间结构，形象化展示了各个分子的几何结构、分子尺寸、静电势、芳香性等。将课本知识与先进的量化软件结合起来，在量子化学层次上拓展有关芳香性的认识，引导学生加深对课本知识的理解，同时开拓学生的视野和知识层次。
基于先进的量化计算软件Gaussian和波函数分析软件Multiwfn，研究结构化学课程中七种单环共轭多烯和环碳18的结构，形成“有图有真相”的立体直观的分子空间结构，形象化展示了各个分子的几何结构、分子尺寸、静电势、芳香性等。将课本知识与先进的量化软件结合起来，在量子化学层次上拓展有关芳香性的认识，引导学生加深对课本知识的理解，同时开拓学生的视野和知识层次。
2022, 37(6): 210711
doi: 10.3866/PKU.DXHX202107112
Abstract:
针对价层电子对互斥理论中关于卤素、氧族等p区非金属元素作为配位原子提供电子数为1、0等未做明确说明的问题，通过数学公式推导解释了数字背后的意义，完善了将中心原子和配位原子按不同计算规则、更简便地计算价层电子对数的方法。应用推导出的简便价层电子对计算规则探讨了一种判断链状结构有机小分子的杂化类型的新方法，并讨论了长周期p区非金属元素的最外层s电子的钻穿作用对价层电子总数的影响以及利用电负性差异比较共价型分子键角大小时需要考虑多重键的影响等，对VSEPR法的应用做了有益补充。
针对价层电子对互斥理论中关于卤素、氧族等p区非金属元素作为配位原子提供电子数为1、0等未做明确说明的问题，通过数学公式推导解释了数字背后的意义，完善了将中心原子和配位原子按不同计算规则、更简便地计算价层电子对数的方法。应用推导出的简便价层电子对计算规则探讨了一种判断链状结构有机小分子的杂化类型的新方法，并讨论了长周期p区非金属元素的最外层s电子的钻穿作用对价层电子总数的影响以及利用电负性差异比较共价型分子键角大小时需要考虑多重键的影响等，对VSEPR法的应用做了有益补充。
2022, 37(6): 210806
doi: 10.3866/PKU.DXHX202108060
Abstract:
电池符号、电极电势和电极极化是物理化学电化学教学中三个非常重要的知识点。本文以极易记忆的“数轴”为模型，阐述了数轴在这三个方面教学中的妙用。基于实例详细说明了如何以数轴模型理解记忆电池符号的规定、电极电势的大小及应用和电极极化的概念及应用。
电池符号、电极电势和电极极化是物理化学电化学教学中三个非常重要的知识点。本文以极易记忆的“数轴”为模型，阐述了数轴在这三个方面教学中的妙用。基于实例详细说明了如何以数轴模型理解记忆电池符号的规定、电极电势的大小及应用和电极极化的概念及应用。
2022, 37(6): 220103
doi: 10.3866/PKU.DXHX202201033
Abstract:
介绍了数学软件Mathematica在高等院校化学课程中群论部分教学的应用。借助Mathematica强大的数学计算和可视化功能，降低了群论理论教学难度，使群论教学内容更加生动。通过形象地展示分子的对称元素以及对称操作，帮助学生更好地理解与掌握分子的对称性以及对称操作，提升学生对群论课程的学习兴趣，进而提升教学质量。
介绍了数学软件Mathematica在高等院校化学课程中群论部分教学的应用。借助Mathematica强大的数学计算和可视化功能，降低了群论理论教学难度，使群论教学内容更加生动。通过形象地展示分子的对称元素以及对称操作，帮助学生更好地理解与掌握分子的对称性以及对称操作，提升学生对群论课程的学习兴趣，进而提升教学质量。
2022, 37(6): 210712
doi: 10.3866/PKU.DXHX202107123
Abstract:
中国化学发展的历史非常悠久，中国化学家的贡献为中国化学学科乃至世界化学研究的发展都起到了巨大的推动作用。本文以两位大学生的交流以及穿越旅程为主线，讲述了中国近代和古代的几位杰出化学家的主要成就及创新精神。旨在激发青少年的民族自豪感和自信心，培养其正确的责任感及爱国情怀。
中国化学发展的历史非常悠久，中国化学家的贡献为中国化学学科乃至世界化学研究的发展都起到了巨大的推动作用。本文以两位大学生的交流以及穿越旅程为主线，讲述了中国近代和古代的几位杰出化学家的主要成就及创新精神。旨在激发青少年的民族自豪感和自信心，培养其正确的责任感及爱国情怀。
