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变化中见证琉璃沉降,实验中感受科学韵味 ——我校首届“挑战者杯”科技节活动之化学技术大赛圆满收官

日期:2023-06-15

近日,在教务处、化学教研组和学生会的前期精心策划下,我校成功举办了首届“挑战者杯”科技节活动之化学技术大赛。本次比赛旨在激发学生的科技创新热情,提高学生的综合素质,为学生的未来发展提供有力的支持和帮助。本次比赛吸引了来自全校各年级的优秀学生参加,共有10支队伍参加了最后的决赛。辛海泉、唐永波、田英琦、王仕作老师为本次比赛的评委全程参与。

在决赛的创新设计环节,选手们设计出一种创新的化学实验方法或者化学产品,并将其展示给评委和观众。比赛过程中,选手们积极参与,认真答题,精心操作,充分展现了自己的才华和实力。同时,比赛也得到了评委专家的认可和赞扬,他们对选手们的表现给予了高度评价,并为获奖选手颁发了奖状和奖牌。


本次比赛中各位同学各显神通,在实践中发现并解决问题,让我们重温他们精彩的表现。

选手孙吉超同学,项目是化学制皂,也是制皂组唯一的选手。孙同学制造的传统肥皂以不饱和脂肪酸钠为主要成分,使用不饱和脂肪酸的三甘油脂(即植物油)和氢氧化钠溶液为原料,加热得到产物,并经过盐析简单提纯。而实验过程中也发生了小问题,烧瓶溶液暴沸使得油滴喷溅,但孙同学使用分频率加热的方法解决了这个问题,并成功制得了产品。

选手王紫涵同学,项目为冰墨之心,即锰离子价态转化时产生的变化,通过溶液颜色来表现。王同学使用高锰酸钾和亚硫酸钠在碱性环境下发生歧化反应,锰元素在氧作为配体的情况下呈现紫色(+7)、绿色(+6)、蓝色(+5)等光谱特征,溶液变化绚丽缤纷,最后剩下的氢氧化锰被氧化成氢氧化氧锰,颜色在棕色定格。

选手孙小茜同学,项目为黄金雨,即铅碘化合物发出金色荧光。金属有颜色是因为接受发生了电子的跃迁,d-d轨道上的电子跃迁,铅的电子构型为6s2 6p2,d轨道为空,碘化铅中的碘上的电子占据铅的空轨道形成键,所以发生的是d-d跃迁,吸收能量低,透过的光能量高,显金黄色。孙同学使用醋酸铅和碘化钾生成碘化铅(与四碘合铅离子),并加入丙三醇作为背景使其结晶,美丽的金色荧光丝充满了瓶中,着实有一番黄金雨的味道。

选手周天泽同学,项目为炫彩溶液。先是用了氢氧化钙和硫酸铜溶液反应生成硫酸钙和蓝色的氢氧化铜沉淀,接着加入硫酸铁与硫氰化钾溶液,生成硫氰合铁,Fe3+价电子结构为3d5,在硫氰根的配位作用下,仍是发生了电子跃迁,要吸收光子,从而在吸收了绿光波后,呈现红色。随着硫氰根配比度增加溶液颜色由橙红到血红,整个过程展现了溶液色彩的缤纷变化。

选手郑熙琳同学,项目是关于硫酸铜溶液的物理变化。由于水合离子[Cu(H2O)4]2+的存在,配位键影响铜离子的3d轨道分为上下两层,其之间的能量差恰好是黄色光的波长。所以水合铜(II)离子会吸收光谱中黄色波段,因此它会显出其互补色——蓝色。在不同浓度时,波谱会略有变化,也就是郑同学加水后产生变化的原因。

选手吴青云,白海亭同学,项目是瞬时明灭。使用硫代硫酸钠和硫酸铁反应,三价铁离子先和硫代硫酸根结合生成Fe3+的黑色络合物。静置少许后发生第二步氧化还原反应,变成Fe2+的络合物和连四硫酸根,呈无色。总体看来,溶液瞬间变黑然后自动恢复,着实有一番惊艳之感。

选手翟俊鹏同学,项目主要为鲁米诺反应。鲁米诺俗称发光氨,作为一个经典的发光反应,效果仍是非常震撼。在过氧化物与碱性条件下,生成一种非常不稳定的过氧化物,其立即分解出氮气,生成激发态的3-氨基邻苯二甲酸。激发态至基态转化中,释放的能量以光子的形式存在,波长位于可见光的蓝光部分,所以发出绚烂的蓝色光芒,在紫外线的照射下又能透出点点瑰红色。翟同学的实验视觉效果最为震撼,无疑获得了最多的掌声。

本次比赛同学们发挥对真理的探索精神,充分展现了化学学科五大素养,即宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学精神与社会责任。Chemistry意味着Chem is try,这个学科紧紧依靠实验,在实验中寻找真理。天才的产生无一不伴随着对真理的热爱,因为它是灿烂的,只要一个罅隙,就能照亮整个原野。希望同学们在本次大赛的启迪下,保持对真理的热忱,在化学领域走出自己的路,为建设二十一世纪现代化强国添砖加瓦,以青春的激情践行我辈使命担当!

本次比赛不仅是对学生综合素质的一次全面考验,也是学校科技教育工作的一次重要实践。比赛的成功举办,为学生的科技创新提供了一个广阔的舞台,也为学校的科技教育工作注入了新的活力和动力。相信在学校的不断努力下,未来会有更多的优秀学生参与到科技创新中来,为国家的发展和进步做出更大的贡献。

 
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