杨瑾辰及时上前帮忙:“首先要明确电极正负极 ——fe3?具有氧化性,在正极发生还原反应,cu 具有还原性,在负极发生氧化反应,理论电动势应该是 0.43v。你实测值偏高可能是因为 fecl?溶液浓度过高,而且铜电极表面有氧化膜,影响电子转移。”
他帮唐芷兰重新打磨铜电极,将 fecl?与 cuso?溶液浓度调整为标准 1mol\/l,同时用温度计控制溶液温度在 25c。再次测量时,电池电动势稳定在 0.42v,与理论值误差仅 2.3%,完全符合实验要求。
张教授巡视时看到两人的实验数据,满意地说:“电化学实验的关键在于‘电极判断’与‘条件控制’,你们不仅修正了电极电势的认知错误,还通过控制变量减少误差,这正是科学实验的严谨性所在。”
集训第三天,主题切换为化学定量实验,核心任务是 “用酸碱中和滴定法测定未知浓度的 naoh 溶液浓度”。实验中需用已知浓度的盐酸(0.1000mol\/l)作为标准液,酚酞作为指示剂,要求平行滴定三次,相对平均偏差≤0.2%。
唐芷兰在滴定过程中,多次出现终点判断失误 —— 酚酞指示剂变色瞬间未能及时停止滴定,导致盐酸过量,消耗体积偏大。杨瑾辰发现后,耐心指导:“滴定接近终点时,要放慢滴定速度,每滴一滴都要摇晃锥形瓶,观察溶液颜色变化,当溶液由红色变为无色且半分钟内不恢复时,立即停止滴定,这是减少误差的关键。”
【叮!激活 “实验操作优化” 功能!生成酸碱滴定终点判断动态演示,提示:滴定速度控制在每秒 1-2 滴,终点前改为半滴操作(将滴定管尖嘴靠在锥形瓶内壁,用蒸馏水冲洗内壁)。】
在杨瑾辰的指导与系统辅助下,唐芷兰的第三次滴定消耗盐酸体积为 24.52ml,与前两次的 24.48ml、24.50ml 相比,相对平均偏差仅 0.08%,远低于实验要求。两人在实验报告中详细分析了误差来源:滴定管读数误差、指示剂变色滞后、锥形瓶内壁残留液体等,并提出了对应的修正方法。
除了理论与实验,张教授还安排了科研前沿讲座 ——“新型锂离子电池的研发与应用”,详细讲解了锂离子电池的工作原理:正极(licoo?)脱锂过程、负极(石墨)嵌锂过程、电解质中锂离子的迁移机制。杨瑾辰结合电化学集训知识点,提出了 “优化电解质成分提升离子迁移速率” 的设想,得到张教授的肯定:“年轻人要敢于将课本知识与前沿科技结合,这正是化学学科的创新魅力。”
第二周化学集训结束时,阶段性测试如期而至。试卷涵盖有机合成、电化学、定量实验三大模块,难度接近化学竞赛初赛水平。杨瑾辰以 94 分(满分 100)的成绩位列第一,其中有机合成题满分,仅在定量实验误差分析题中因表述不够严谨扣 6 分;唐芷兰以 81 分排名第七,较入营时提升 14 分,尤其是电化学模块,从之前的薄弱项变成优势项。
晚饭后,两人漫步在清北大学的未名湖畔,京都的夜色静谧而深邃。唐芷兰捧着化学集训笔记,感慨道:“这一周的化学集训太有收获了,尤其是有机合成路线设计和电化学实验,以前总觉得这些知识点晦涩难懂,现在终于理清了逻辑。”
杨瑾辰递给她一份整理好的化学核心知识点手册:“这是我总结的有机反应规律和电化学解题模板,里面标注了常见易错点,比如有机反应条件的差异、电极反应式的书写技巧,你回去可以结合实验报告再巩固一下。接下来还有生物集训,我们继续保持状态。”
【叮!化学集训阶段任务完成!解锁 “有机合成精准设计”“电化学原理深度应用” 两项专项技能,化学综合能力永久 + 0.3!】
月光洒在未名湖的冰面上,反射出清冷的光芒。对于杨瑾辰和唐芷兰来说,化学集训不仅是知识的沉淀,更是思维的升级 —— 从课本理论到实际应用,从实验操作到误差分析,每一步都让他们离清北目标更近了一步。接下来的生物集训,将是寒假冬令营的最后一站,他们已然做好准备,迎接新的挑战与成长。