大学化学 >> 2026, Vol. 41 >> Issue (1): 332-345.doi: 10.12461/PKU.DXHX202505108
所属专题: 化学实验数字化设计竞赛获奖作品
张婧轩, 姜玮豪, 张思远, 田宏业, 黄子烨, 黄林, 吴奇坤, 杨静, 蒋一彬, 汪骋
Jingxuan Zhang, Weihao Jiang, Siyuan Zhang, Hongye Tian, Ziye Huang, Lin Huang, Qikun Wu, Jing Yang, Yibin Jiang, Cheng Wang
摘要: 随着自动化与人工智能(AI)技术在科研领域的持续迭代,化学实验教学亟需革新以适配现代化学研究范式,助力学生掌握前沿工具与方法。本实验创新性融入自动化设备与基于检索增强生成(RAG)技术构建的AI助教,既展现了化学研究的智能化发展趋势,又实现了学生数据分析能力与实验操作效率的双重提升。实验以磺基水杨酸(HO3SC6H3(OH) CO2H,用H3R表示)为核心研究对象,聚焦两大核心目标:一是测定其二级、三级电离平衡常数(pKa2和pKa3),二是探究其与铜离子形成配合物的组成及稳定常数。实验过程中,自动化滴定设备与pH计协同工作,精准监测滴定全程pH变化并绘制曲线,同时结合紫外-可见(UV-Vis)光谱完成表征;AI助教支持语音交互答疑,且配套的AI工具可辅助学生快速处理实验数据、精准计算电离平衡常数。针对配合物研究,实验采用等摩尔连续变化法,通过自动化平台精准配制系列比例反应溶液,系统探究配合物的组成规律及稳定性。该实验设计既确保学生扎实掌握酸碱滴定、电离平衡、配位化学等核心知识,又通过沉浸式接触自动化与AI技术,有效培养学生的创新思维与智能技术应用能力,实现了知识传授与能力培养的有机统一。