中级有机化学实验：综合与设计性实验

实验编号：U19S16500

关键词：高能化合物，强酸，易爆，撞击感度测试，摩擦感度测试，有机合成

（一）内容介绍

本虚拟仿真实验分为4个模块，模块1，分子模拟；模块2，三硝基甲苯的制备；模块3，结构表征；模块4，性能测试。

模块1，分子模拟

（1）计算硝化反应的反应热

（2）计算高能化合物的理论密度

（3）准确计算TNT分子的生成焓

（4）爆热，爆压和爆速的计算

模块2，三硝基甲苯的制备

（1）实验前的准备

（2）一段硝化

（3）二段硝化

（4）三段硝化

（5）三硝基甲苯的精制

模块3，结构表征

（1）核磁氢谱测试

（2）核磁碳谱测试

（3）红外光谱测试

（4）质谱测试

（5）液相色谱测试

模块4，性能测试

（1）撞击感度测试

（2）摩擦感度测试

（3）热重分析

（二）实验的特色和亮点

本项目选取典型的高能化合物三硝基甲苯（TNT）为研究实例，以TNT的制备与性能研究作为学生认识高能化合物的契机，有效激发学生学习的兴趣并深化本科实验教学内涵。三硝基甲苯的硝化过程通常采用危险性极大的高浓度混酸，不但强酸的腐蚀性极强，且高浓度发烟硝酸产生的氮氧化物对人们的呼吸道具有极强的腐蚀性和刺激性，更具有致癌性，对学生身心产生非常不利的影响。该项目采取虚拟仿真实验的方法，以虚补实，虚实结合。并就高能化合物，从分子结构的模拟设计、性能预估、合成制备及安全性能测试等方面，给予学生以系统的、全流程的训练的同时，避免了TNT合成与特殊性质测试过程带来的高度危险及对师生人体的伤害。同时， 引导学生掌握硝化过程、燃爆特性测试等关键技术及安全防护技能，对学生今后深造及进入军工企业也有着重要的实际价值。