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模块一：基础理论课程仿真实验

发表时间：2018-05-17 浏览次数：

1）计算机化学模拟实验

实验课程	实验项目	主要功能	教学效果
计算机化学模拟实验	平面环烃化合物的芳香性研究	用GaussView软件画出环烃化合物的分子结构，并进行结构优化计算，运用Multiwfn软件计算各分子的HOMA（谐振模型）芳香指数。休克尔规则是判断环状闭合共轭分子是否具有芳香性的一般规则，即单环化合物只要具有平面离域体系，它的π电子数为4n+2 (n=0,1,2,3， …整数），就有芳香性。	(1)、通过仿真模拟实验则可以将芳香指数量化、将苯环取代的空间选择性数量化、将反应过程图形化视觉化、将红外光谱峰值归属，有助于激发学生研究的兴趣。 (2)、通过本课程的学习，使学生初步掌握化学图文软件ChemSketch ，桌面化学办公系统ChemOffice及其相关组件ChemDraw、量化计算软件包Gaussian03及其辅助设计软件GaussView的操作和使用技巧。课程以化学结构为基础，以结构-性质-模拟计算为主线，通过在虚拟仿真实验中心平台上开展模拟、仿真实验项目的训练，使学生初步掌握化学图文设计与化学模拟计算的一般方法和相关领域常用软件的使用技巧，具备从事科学研究的图文设计、化学建模和化学模拟计算能力，为进一步的深入学习和研究打下基础。
	苯、甲苯、硝基苯亲电取代反应特性的研究	用GaussView软件画出苯、甲苯、硝基苯的分子结构，在G09上进行结构优化计算，并计算苯环上亲电反应位点的活性指数，进行比较。苯环上如果连有给电子基团，亲电取代反应讲发生在邻对位上，如果连有拉电子基团，亲电取代将发生在间位上，这中性质与苯环上C的电荷密度或活性有关。
	基元反应模拟	用GaussView软件构建反应物和产物，在G09上进行结构优化计算，寻找过渡态。可以看到整个反应过程中能量的变化，原子相对位置的变化等等，彻底理解基元反应过程。基元反应是组成各种反应的基础，有过渡态的形成，有能垒的形成，有反应物和产物稳定性的差异等等。
	醛酮酸烃类化合物的红外光谱模拟	用GaussView软件画出丙醛，丙酮，丙酸分子，用G09优化并计算频率，计算结果不仅会给出拟合的红外光谱图，而且还能把红外光谱一对一地归属，有助于理解红外光谱产生的原因，以及不同振动模式引起的不同红外数据值。醛酮酸烃类化合物的红外光谱是本科有机化学中的重点内容，真实实验中无法让每个学生操作，而且峰值的归属只能凭借书本经验值。

典型实验操作界面——醛酮酸烃类化合物的红外光谱模拟界面

2）大型分析仪器虚拟仿真实验

实验课程	实验项目	主要功能	教学效果
大型分析仪器虚拟仿真实验	核磁共振	了解核磁共振谱仪的基本结构和工作原理；学习连续波仪器的使用方法，掌握有机化合物的 HNMR 谱图的绘制；掌握核磁共振波谱的基本原理和 HNMR 谱图的解析。	(1)、验证理论知识，通过实验加强学生的实验手段与实践技能，掌握实验的基本技能，培养学生分析问题、解决问题、应用知识的能力和创新精神，充分让学生进行自主实验，真正让学生将所学的理论知识与实践相结合，全面提高学生的综合素质。 (2)、所开展的虚拟仿真实验项目均具有高危险、高污染、高成本等特点，在真实实验平台无法开展，但通过虚拟仿真实验平台可使学生在一个非常逼真的环境中获得对工艺知识的彻底理解，同时避免发生危险、产生污染。增加了教学的灵活性，开拓了多元化的实验教学模式。
	质谱分析	了解质谱仪的组成和结构；了解分析系统性能技术指标和应用范围；掌握质谱仪的工作原理和操作方法；了解质谱谱图的分析方法。
	X-射线衍射分析	了解X射线衍射仪的结构及工作原理；熟悉X射线衍射仪的操作；掌握运用X射线衍射分析软件进行物相分析的方法。
	ICP-MS	了解电感耦合等离子体生成原理；学习ICP-MS所用的光谱仪类型；掌握电感耦合等离子发射光谱仪使用方法。

典型实验操作界面——核磁共振实验界面

3) 虚拟化工原理实验

实验课程	实验项目	主要功能	教学效果
虚拟化工原理实验	流体阻力系数测定	了解流体流动阻力的测定方法，了解与实验相关的各种流量测量仪表、压差测量仪表的结构特点和安装方式，并学会正确操作。	(1)、通过化工原理实验来实现学生工程观念的建立以及工程能力的培养需要，有助于克服真实化工原理实验实验学时有限以及对设备内部结构和微观过程缺乏了解，深化学生对化工单元操作的认识。它形象生动且快速灵活，集知识掌握和能力培养于一体，是提高化工原理实验教学效果的一项十分有力的措施。 (2)、该系列仿真软件涵盖了大多数典型化工原理实验装置。该系列软件利用动态数学模型实时模拟真实实验数据，通过人机交互操作，使实验者能亲自动手做实验，观察实验现象，记录实验数据、验证公式和原理。学生先进行仿真实验预习，以求对实验原理、设备结构、设备操作等有一基本认识和了解，在此基础上再进行实际实验。
	离心泵特性曲线测定	掌握离心泵的操作要点，完成离心泵冷态开车、停车操作、测取离心泵特性曲线、事故设置及排查等操作内容
	流量计的认识和校验	熟悉节流式流量计的构造及应用，掌握流量计的容量法标定原理，学会测定孔板流量计的孔流系数
	过滤实验	掌握过滤问题的简化工程处理方法，了解过滤设备的构造，完成过滤器的开车、停车、事故设置及排查等操作。
	传热实验	熟悉热交换器的工艺及控制、完成热交换器的开车、停车、事故设置及排查等操作内容。
	精馏实验	熟悉精馏系统的工艺流程和控制系统，完成单塔冷态开车、停车、紧急停车、事故设置及排查的实验内容。
	吸收操作	熟悉吸收系统的工艺流程、操作界面及控制系统，完成冷态开车、停车、紧急停车、事故设置及排查的实验操作。
	干燥实验	熟悉流化床干燥器的工艺及控制，完成流化床干燥器的开车、停车、事故设置及排查等操作内容。

典型实验操作界面——吸收操作实验界面

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