基于经典实验的教学改革模式探讨——以二元液系气液平衡相图实验的改进为例

doi:10.3866/PKU.DXHX202110017

大学化学 >> 2022, Vol. 37 >> Issue (2): 2110017.doi: 10.3866/PKU.DXHX202110017

所属专题：化学实验教学和管理

基于经典实验的教学改革模式探讨——以二元液系气液平衡相图实验的改进为例

熊辉(), 吴映辉, 吴贝娜, 梅付名, 龚跃法

华中科技大学化学与化工学院, 武汉 430074

收稿日期:2021-10-08 录用日期:2021-11-24 发布日期:2021-12-09
通讯作者: 熊辉 E-mail:xionghui@mail.hust.edu.cn
作者简介:熊辉, Email: xionghui@mail.hust.edu.cn
基金资助:
湖北高校省级教学研究项目(2016053);华中科技大学2019年教学研究项目(2019028)

Discussion on Teaching Reform Mode Based on a Classical Experiment: An Example of Experimental Improvement of the Gas-Liquid Equilibrium Phase Diagram with a Binary Liquid System

Hui Xiong(), Yinghui Wu, Beina Wu, Fuming Mei, Yuefa Gong

School of Chemistry and Chemical Engineer, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China

Received:2021-10-08 Accepted:2021-11-24 Published:2021-12-09
Contact: Hui Xiong E-mail:xionghui@mail.hust.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

从实验装置、实验体系、溶液配制、数据测量等方面针对经典的物理化学实验（二元液系气液平衡相图）进行了综合性探索。减少了实验试剂消耗，缩短了实验时间，改善了实验的操作性和重现性，同时消除了实验过程中的安全隐患。经过多年工科专业学生实验教学实践表明，这些改进措施提升了学生的低碳环保理念，改善了实验的过程体验，强化了经典实验的创新效果。在引导学生深刻理解气液相平衡基础理论的同时培养了学生的应用创新思维，获得了良好的实验教学效果。

关键词: 二元液系相图, 气液平衡, 实验改进, 教学创新

Abstract:

From the aspects of experimental device, experimental system, solution preparation, and data measurement, comprehensive exploration of the classical physical chemistry experiment "gas-liquid equilibrium phase diagram of a binary liquid system" was carried out. The consumption of experimental reagents was reduced, the experimental time was shortened, the operability and reproducibility of the experiment was improved, and the potential safety hazards in the experimental process were eliminated. After several years of engineering experiment teaching practice, these improvement measures are shown to enhance students' understanding of the low-carbon environmental protection concept, improve the experimental process experience, and strengthen the innovative effect of classical experiments. By guiding students to deeply understand the basic theory of gas-liquid phase equilibrium, these measures will help cultivate students' innovative thinking and obtain good experimental teaching evaluation.

Key words: Binary liquid system phase diagram, Gas liquid equilibrium, Experimental improvement, Teaching innovation

MSC2000:

熊辉, 吴映辉, 吴贝娜, 梅付名, 龚跃法. 基于经典实验的教学改革模式探讨——以二元液系气液平衡相图实验的改进为例[J]. 大学化学, 2022, 37(2): 2110017.

Hui Xiong, Yinghui Wu, Beina Wu, Fuming Mei, Yuefa Gong. Discussion on Teaching Reform Mode Based on a Classical Experiment: An Example of Experimental Improvement of the Gas-Liquid Equilibrium Phase Diagram with a Binary Liquid System[J]. University Chemistry, 2022, 37(2): 2110017.

图/表 11

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参考文献 16

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溶液组成	T/℃	n_g (气相)	n_l (液相)	摩尔分数(x_g)	摩尔分数(x_l)
50.0 mL正丙醇	96.2	1.3833	1.3833	1.0096	1.0096
+ 1.0 mL水	95.7	1.3816	1.3827	0.9779	0.9984
+ 2.0 mL水	90.7	1.3793	1.3815	0.9349	0.9760
+ 4.0 mL水	87.2	1.3767	1.3775	0.8863	0.9013
+ 6.0 mL水	87.4	1.3765	1.3735	0.8826	0.8266
40.0mL水	99.6	1.3332	1.3332	0.0738	0.0738
+ 1.0 mL正丙醇	97.2	1.3612	1.3339	0.5968	0.0869
+ 2.0 mL正丙醇	94.1	1.3740	1.3366	0.8359	0.1373
+ 4.0 mL正丙醇	91.0	1.3755	1.3421	0.8639	0.2400
+ 10.0 mL正丙醇	87.9	1.3768	1.3559	0.8882	0.4978
+ 20.0 mL正丙醇	87.5	1.3767	1.3671	0.8863	0.7070

溶液组成	纯物质的沸点/℃	恒沸点/℃	恒沸点组成(摩尔分数)
水+正丙醇	100.0–97.1	87.7	0.288 (0.712)
乙醇+环己烷	78.5–80.7	64.9	0.445 (0.555)

溶液组成	T/℃	n_g (气相)	n_l (液相)	摩尔分数(x_g)	摩尔分数(x_l)
20.0 mL环已烷	80.8	1.4240	1.4240	1	1
+ 0.5 mL乙醇	70.8	1.4100	1.4195	0.7087	0.8933
+ 1.0 mL乙醇	66.2	1.4015	1.4175	0.5568	0.8531
+ 1.5 mL乙醇	65.2	1.4007	1.4125	0.5432	0.7558
+ 2.0 mL乙醇	65.0	1.4006	1.4055	0.5415	0.6268
+ 4.0 mL乙醇	64.9	1.4002	1.4006	0.5347	0.5415
20.0 mL乙醇	78.3	1.3589	1.3589	0	0
+ 1.5 mL环己烷	73.7	1.3821	1.3630	0.2570	0.0253
+ 2.5 mL环己烷	70.0	1.3914	1.3680	0.3926	0.0799
+ 3.0 mL环己烷	67.7	1.3965	1.3727	0.4733	0.1350
+ 5.0 mL环己烷	66.2	1.3981	1.3790	0.4996	0.2151

溶液组成	T/℃	n_g (气相)	n_l (液相)	摩尔分数(x_g)	摩尔分数(x_l)
20.0 mL环已烷	80.89	1.4247	1.4247	1	1
+ 0.5 mL乙醇	71.83	1.4064	1.4221	0.6429	0.9465
+ 1.0 mL乙醇	66.45	1.4034	1.4174	0.5897	0.8511
+ 1.5 mL乙醇	65.26	1.4026	1.4143	0.5758	0.7903
+ 2.0 mL乙醇	65.01	1.4017	1.4092	0.5603	0.6939
+ 4.0 mL乙醇	64.95	1.4013	1.4008	0.5534	0.5449
20.0 mL乙醇	78.35	1.3587	1.3587	0	0
+ 1.5 mL环己烷	74.83	1.3732	1.3631	0.1412	0.0264
+ 2.5 mL环己烷	70.70	1.3906	1.3669	0.3803	0.0675
+ 3.0 mL环己烷	68.33	1.3951	1.3738	0.4507	0.1486
+ 5.0 mL环己烷	66.58	1.3983	1.3822	0.5029	0.2584

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