高中化学《海带中碘的提取实验建议》学生学案.docx

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高中化学《海带中碘的提取实验建议》学生学案

“海带中碘的提取”实验建议

一、“海带中碘的提取”实验的目的和意义

“化学流程”问题是近年广东高考的重要创新体型，对考生的要求很高。

要想顺利解决这类题目，考生必须具备的能力有：

①接受、吸收、整合化学信息的能力：

能够从试题提供的新信息中，准确地提取实质性内容，并经与已有知识块整合，重组为新知识块；②能够将分析解决问题的过程和成果，用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达，并做出解释；③了解并初步实践化学实验研究的一般过程，掌握化学实验的基本方法和技能。

考生在解决“化学流程”的相关题目时，得分率一直不太理想。

此类题目往往给出一些比较新颖的情境和物质载体，考查考生是否能否用学过的周期表和周期率、氧化还原原理、离子共存原理和平衡和速率原理、盐的水解原理等对题目信息进行分析、整合，还要和考察化学实验和化工生产的条件控制相关的实验知识。

除此之外，考生在解决此类题目时，对“物质的存在形式和转化”进行分析的意识不足，不能抓住“从原料到产品的核心元素变化”这一主线，分析问题时往往支离破碎，当然最后结果也就不尽人意。

这类问题因为综合度高，涉及面广，不是短时间内可以有明显的突破和提高，所以必须在高三整个复习备考过程中不断进行渗透和加强。

中心组建议可以分以下几个阶段：

1、基本概念和原理复习阶段：

对氧化还原、离子共存等相关基本概念的熟练和巩固，外界条件改变时，反应的速率变化和平衡移动等相关原理、理论掌握扎实。

2、元素化合物复习阶段：

扎实掌握常见变价金属元素（Fe）和非金属元素（S、N）的重要反应，以利于对题目信息进行分析和迁移。

3、实验实施阶段：

本实验建议放在复习完成“基本理论模块”的“化学反应速率和平衡”之后。

太早则学生因为对实验中速率和平衡的相关内容遗忘率高，注意力会主要集中在一些实验表面现象上，不能通过实验对所学化学基本理论进行深化和升华；太迟则会对晶体的制备和提纯产生干扰。

4、对实验的反馈和书面化训练：

结合最近5年考题，不断强化和巩固。

二、复习安排

第1课时：

学案预习：

提前发给学生学案，进行预习和讨论。

要求学生分析流程，重点放在流程中主要元素“I”变化和涉及的化学原理。

第2课时：

实验实施：

重点放在试验具体操作的规范性和实验中突发异常现象的记录和处理。

第3课时：

讨论拓展：

强化分析核心元素的变化过程，特别是某些操作对核心元素变化的影响过。

可以用一些简单流程进行训练。

第4课时：

巩固练习：

用近年的高考和模拟真题或改编题进行训练。

三、实验学案

“海带中碘的提取”学案

班级姓名学号

【学习目标】

1、掌握灼烧、溶解、过滤、萃取、分液等实验操作；

2、了解实验样品预处理、富集等在实验中的应用；

3、体会在物质的提纯、分离实验中试剂浓度、用量的重要性。

4、通过海带中提取碘等实验了解从原料中直接或间接获取物质的实验方法。

5、学会阅读实验流程图。

【实验任务】

已知海带中富含碘元素，这些碘元素以有机碘化物和无机碘化物两种形态存在，在灼烧时海带中的碘元素均会转化为I－。

试分析设计实验流程，从干海带中提取碘单质固体并进行检验。

【化学原理】

灼烧

适量酒精

溶解

煮沸

2-3分钟

润湿

5g海带

20mL蒸馏水

过滤

氧化

几滴3mol·L-1H2SO4

1.5mL3％H2O2

萃取、分液

2-3mLCCl4

反萃取、分液

适量40％NaOH

酸化

适量45％H2SO4

过滤

I2固体

【实验流程】

（提示：

40%NaOH溶液与I2反应产物主要有I－、IO3－）

【自主学习】

1、画出过滤装置图，标明具体的仪器名称。

2、灼烧需要用到的仪器有_______________________________________________________。

3、加速溶解的方法有___________________________________________________________。

4、哪些试剂可以将碘水中的碘萃取出来？

5、分离互不相溶的液体的方法是__________，萃取和分液用到的主要仪器是_____________，检查其是否漏水的方法是________________________________________________________

______________________________________________________________________________；萃取时右手__________________________________，左手____________________________，每振荡若干下，就要打开____________放气；分液时，打开玻璃活塞后发现液体流不出，原因可能是______________________________________________。

6、检验溶液中含有I－的操作和现象是_____________________________________________

___________________________________________________________________________。

7、灼烧灰化实验注意事项：

⑴灼烧时为了防止产生的烟气污染室内空气，可以在___________（设备名称）中进行，或者采取其他通风措施。

⑵移动坩埚时必须使用___________，避免烫伤。

⑶灼烧完毕，应将坩埚、玻璃棒放在___________上冷却，不可直接放在冷的实验台上，防止温度很高的坩埚骤冷而破裂。

【讨论交流1】

1、为什么灼烧前用酒精润湿海带？

2、为什么先灼烧再溶解而不直接浸泡海带？

为什么溶解海带灰时要煮沸2～3min？

3、写出流程中“氧化”、“反萃取”、“酸化”有关反应的离子方程式。

在流程图中每一步旁边标注溶液成分。

4、海带灰中还含有其他无机盐类（硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐等），这些盐类是在流程图中的哪一步除去的？

5、硝酸、酸性高锰酸钾溶液、氯气、浓硫酸都是常用的氧化剂，本实验却选择了过氧化氢溶液，为什么？

6、流程中两次过滤是否需要洗涤沉淀？

如何洗涤沉淀？

何时要进行沉淀洗涤？

如何选择洗涤剂？

【分组实验】

1、四人一组，记录员记录好本组实验中的正常或异常现象，随时记下本组的困惑：

2、边实验边思考下列问题：

①某同学第一次过滤后滤液浑浊，可能是什么原因？

②第一次过滤后可能看到溶液发黄，可能是什么原因？

③如何控制40％NaOH溶液适量？

④实验完成后的CCl4如何处理？

3、课后认真完成下列实验报告：

实验步骤

现象

解释及反应方程式

【讨论交流2】

1、实验中碘元素的形态经过了I－→I2→I－、IO3－→I2的变化过程，为什么要经过这种反复？

2、实验中用到40％的NaOH溶液、45％的H2SO4溶液，浓度明显大于通常使用的稀溶液浓度，是否有必要？

用稀溶液代替行不行？

加入时有什么操作细节需要注意？

3、实验中某同学滴加45%硫酸时发现溶液局部变为棕色，并很快褪色，请解释原因？

部分同学发现溶液上方有紫色气体，请解释原因？

如何避免碘单质升华而损失？

4、如果实验中未能提取到碘，你将从哪些方面思考原因？

5、用化学方法分离、检验植物样品中某元素或某成分时，是否都能用先高温灼烧再加水溶解的方法对样品进行预处理？

【拓展训练】

1、现有三组混合液：

①乙酸乙酯和乙酸钠溶液②乙醇和丁醇⑧溴化钠和单质溴的水溶液，分离以上各混合液的正确方法依次是

A分液、萃取、蒸馏B萃取、蒸馏、分液

C分液、蒸馏、萃取D蒸馏、萃取、分液

2、从含I2和I－的废液中回收碘的步骤如下图所示：

（1）浓缩的主要操作名称是____________，浓缩前加入Na2S2O3使I2还原为I－，目的是

____________________________________________________。

（2）第Ⅲ步中反应的离子方程式为_______________________________________________。

（3）第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ步实验操作名称分别是____________、____________、____________。

（4）利用CCl4沸点低的特点，通过___________方法可使碘和CCl4分离。

3、空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一。

其工艺流程如下：

（1）步骤④反应的离子方程式为________________________________________。

（2）溴在水中溶解度不大，步骤⑧中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离，分离操作的名称是_____________。

（3）为什么不直接用含溴的海水进行蒸馏得到液溴，而要经过“空气吹出、SO2吸收、氯化”：

_________________________。

4、某研究小组测定菠菜中草酸及草酸盐含量（以C2O42－计），实验步骤如下：

①将菠菜样品预处理后，热水浸泡，过滤得到含有草酸及草酸盐的溶液。

②调节溶液的酸碱性，滴加足量CaCl2溶液,产生白色沉淀；加入足量醋酸，使CaCO3溶解；过滤得到CaC2O4固体。

③用稀HCl溶解CaC2O4，并加水配制成100mL溶液。

用KMnO4标准溶液滴定，测定其C2O42－含量。

回答下列问题：

（1）步骤①中“样品预处理”的方法是。

（A．灼烧成灰　　B．研磨成汁）

（2）步骤②中“调节溶液的酸碱性”至。

（A．弱碱性　B．弱酸性C．中性）

验证CaCl2溶液已“足量”的操作和现象是：

　______　　　　

_________________________________________________________。

（3）步骤③中用到的玻璃仪器除烧杯、锥形瓶、胶头滴管、玻璃棒外，还有　　　　　

_______________________。

5、研究性学习小组进行SO2的制备及性质探究实验。

（1）根据反应Na2SO3（固）+H2SO4（浓）==Na2SO4+SO2↑+H2O，制备SO2气体。

①用下列简图，画出制备并收集SO2的实验装置（含试剂）示意图。

②实验过程中，使用分液漏斗滴加浓硫酸的操作是____________________________

______________________________________________________________________。

（2）有一小组在实验中发现，SO2气体产生缓慢。

请你推测可能的原因并说明相应的验证方法：

①原因___________________________，验证方法_____________________________

_____________________________________________________________________。

②原因___________________________，验证方法_____________________________

_____________________________________________________________________。

③原因___________________________，验证方法_____________________________

_____________________________________________________________________。

6、氧化铜有多种用途，如作玻璃着色剂、油类脱硫剂等。

为获得纯净的氧化铜以探究其性质，某同学用工业硫酸铜（含硫酸亚铁等杂质）制备氧化铜：

工业CuSO4

CuSO4溶液

CuSO4·5H2O

……

CuO

（1）步骤Ⅰ的目的是除不溶性杂质，操作是：

____________________________________。

（2）步骤Ⅱ的目的是除铁，操作是：

滴加H2O2溶液，稍加热；当Fe2+完全转化后，慢慢加入Cu2（OH）2CO3粉末，搅拌，以控制pH=3.5；加热煮沸一段时间，过滤，用稀硫酸酸化滤液至pH=1。

控制溶液pH=3.5的原因是：

___________________________________________。

（3）步骤Ⅲ的目的是得到CuSO4·5H2O固体，操作是：

______________________________、过滤、水浴加热烘干。

水浴加热的特点是：

________________________________________。

7、梳理出下列工艺流程图的物质转化路线，并回答个别问题。

示例：

（1）二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。

工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：

某软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Si（16.27%）、Fe（5.86%）、Al（3.42%）、Zn（2.68%）和Cu（0.86%）等元素的化合物。

部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物

Al（OH）3

Fe（OH）3

Fe（OH）2

Mn（OH）2

Cu（OH）2

Zn（OH）2

CuS

ZnS

MnS

FeS

pH

5.2

3.2

9.7

10.4

6.7

8.0

≥–0.42

≥2.5

≥7

≥7

回答：

硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，该反应的化学方程式为

。

（2）某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3.MgSiO3、CaMg（CO3）2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：

部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见下表：

沉淀物

Fe（OH）3

Al（OH）3

Mg（OH）2

pH

3．4

5．2

12．4

回答：

“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有___________________

_________________________________________________（要求写出两条）。

（3）明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。

具体实验步骤如下图所示：

回答：

浸出剂能否改用氢氧化钠溶液？

并说明理由：

_________________________________

________________________________________________________________________。

（4）本题的物质转化信息分散在流程图和设问中，完整阅读后再标注物质。

碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。

以β-锂辉石（主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2）为原料制备Li2CO3的工艺流程如下：

已知：

Fe3＋、Al3＋、Fe2＋和Mg2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g。

①步骤I中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li＋、SO

，另含有Al3＋、Fe3＋、Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋、Na＋等杂质，需在搅拌下加入_____________（填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的pH到6.0～6.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。

②步骤II中，将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有。

回答：

步骤I前，

-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是________________________________

_____________________________________________________________________。

备选：

1、要提取食盐中的单质碘，最佳方法是

A.萃取             B.重结晶                     C.加热升华                 D.过滤

2、为了萃取碘水中的碘，不能选用的萃取剂是（    ）

A、CCl4          B、汽油         C、苯             D、酒精

3．（2009海南16）下图表示从固体混合物中分离X的2种方案，请回答有关问题。

（1）选用方案I时，X应该具有的性质是，残留物应该具有的性质是；

（2）为提纯某Fe2O3样品（主要杂质有SiO2、A12O3），参照方案I和Ⅱ，请设计一种以框图形式表示的实验方案（注明物质和操作）。

4．（2009天津9）海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列。

从海水中提取食盐和溴的过程如下：

（1）请列举海水淡化的两种方法：

、。

（2）将NaCl溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有H2、、、或H2、。

（3）步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-，其目的为。

（4）步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95％，有关反应的离子方程式为

，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是。

5、某工厂废液经测定得知主要含有乙醇，其中还溶有丙酮、乙酸和乙酸乙酯。

根据各物质的性质（如下表），确定通过下列步骤回收乙醇和乙酸。

物质

丙酮

乙酸乙酯

乙醇

乙酸

沸点/℃

56.2

77.06

78

117.2

①向废液中加入烧碱溶液，调整溶液的pH=10。

②将混合液放入蒸馏装置中缓缓加热。

③收集温度在70℃～85℃时的馏出物。

④倒出蒸馏烧瓶中的残液。

冷却后向其中加浓硫酸（过量），然后再放入蒸馏装置中进行蒸馏，回收馏出物。

请回答下列问题：

（1）蒸馏装置中的玻璃仪器，除酒精灯外，还有____________________________________

__________________________________________。

（2）加入烧碱使溶液的pH=10的目的是__________________________________________。

（3）在70℃一85℃时馏出物的主要成分是________________。

（4）在步骤④中，加入过量浓硫酸的目的是（用化学方程式表示）

____________________________________________________________________________

（5）当最后蒸馏的温度控制在85℃～125℃一段时间后，蒸馏烧瓶残留液中溶质的主要成分是________________________________。