苏教版高中化学选择性必修3专题1专题总结探究课学案

项目任务　有机物的分离与提纯

【项目情境】

自然界中的有机物大多以混合态存在，有机反应因副反应多、产物不单一经常得到有机混合物，分离提纯有机物是一项重要的课题。分离是指将混合物中的各物质彼此分开，最终分别得到各种成分的过程。如：要求A、B混合物通过分离得到纯净的A和纯净的B。提纯是指将混合物中的杂质除去，最终得到主要成分的过程。只要通过分离得到主要成分即可，至于杂质以什么形式存在不作要求。高中阶段用到的分离提纯的物理方法主要有以下几种：(1)过滤：两种物质的混合物中，一种组分可溶于水，而另一组分难溶于水，可以用过滤的方法加以分离。(2)重结晶：两种固体混合物都可溶于水，且溶解度随温度变化有较大差异，可以用溶解，结晶的方法加以分离。(3)萃取：利用物质在互不相溶的溶剂中溶解度的不同，将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂中，从而实现分离的方法称为萃取。(4)分液：将互不相溶的两种液体分离的操作叫分液，分液所用的仪器是分液漏斗。(5)蒸馏：将液态物质加热至沸点，使之汽化，然后将蒸气重新冷凝为液体的操作过程称为蒸馏。蒸馏用于分离沸点相差较大的液体混合物。

素养解读

1．核心素养

(1)宏观辨识与微观探析：能从物质的宏观特征入手对物质及其反应进行分类和表征，能联系物质的组成和结构解释宏观现象。

(2)证据推理与模型认知：能识别化学中常见的物质模型和化学反应的理论模型，能将化学事实和理论模型之间进行关联和合理匹配。

(3)科学探究与创新意识：能发现和提出有探究价值的问题；能从问题和假设出发，依据探究目的，设计探究方案，运用化学实验等方法进行实验探究。

(4)科学态度与社会责任：具有理论联系实际的观念，有将化学成果应用于生产、生活的意识，能依据实际条件并运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题。

2．素养目标：通过课题的探究学习掌握分离提纯相关知识，提高化学学习兴趣，增强社会责任感。

【探究过程】

【探究任务一】　从海带中提取碘单质

从海带中提取碘，可经过以下实验步骤完成。

1．灼烧过程中使用的玻璃仪器有哪些？

[提示]　灼烧实验使用的仪器有石棉网，酒精灯，坩埚，玻璃棒，用到的玻璃仪器为酒精灯、玻璃棒。

2．海带中的碘元素主要以I－的形式存在，怎样设计实验证明海带中含有碘？

[提示]　①用剪刀剪碎海带，用酒精湿润，放入坩埚中。②灼烧海带至完全成灰，停止加热，冷却。③将海带灰加蒸馏水溶解，搅拌、煮沸、过滤。④在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2，然后加入几滴淀粉溶液。如果淀粉溶液变蓝色则证明海带中含有碘元素。

3．写出实验过程中无机态碘离子转化为碘单质的离子方程式。

[提示]　离子方程式为2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O。

4．实验中除去海带表面的杂质一般用刷子刷净，不用水清洗，原因是什么？

[提示]　海带中碘元素以碘离子的形式存在，且易溶于水，为防止碘元素的损失，除去海带表面的杂质一般用刷子刷净，不用水清洗。

5．你认为是否可以使用Cl2将I－装化成I2？请从多角度进行分析？

[提示]　 ① 双氧水是绿色氧化剂，环保，氯气对环境有一定污染 。②氯水一旦过量 可能会进一步把碘氧化成更高价的碘酸根，双氧水则不会。③使用双氧水不会引入新杂质，使用氯气会引入新的杂质。

6．使用什么样的试剂、采用什么样的装置可以将生成的I2从碘水中提取出来？

[提示]　采用萃取的方法，利用 CCl4将I2从碘水中提取出来

7．分液时，先打开活塞放出下层液体，再关闭活塞倒出上层液体，这样操作正确吗？

[提示]　分液时，先打开活塞放出下层液体，再关闭活塞倒出上层液体，防止液体重新混合而产生污染，正确。

【探究任务二】　实验室从茶叶中提取咖啡因

咖啡因是一种生物碱(易溶于水及乙醇，熔点234.5 ℃，100 ℃以上开始升华)，有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%～5%、单宁酸(Ka约为10－6，易溶于水及乙醇)约3%～10%，还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如图所示。

索氏提取装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发，蒸气沿蒸气导管2上升至球形冷凝管，冷凝后滴入滤纸套筒1中，与茶叶末接触，进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时，经虹吸管3返回烧瓶，从而实现对茶叶末的连续萃取。

1．实验时需将茶叶研细，放入滤纸套筒1中，研细的目的是什么？圆底烧瓶中加入95%乙醇为溶剂，加热前为什么还要加几粒沸石？

[提示]　将茶叶研细可增大接触面积，即可加快反应速率，使提取充分；蒸馏操作中，为了避免混合液体暴沸，需要加入沸石。

2．与常规的萃取相比，采用索氏提取器的优点是什么？提取过程不可选用明火直接加热，原因是什么？

[提示]　与常规的萃取相比，索氏提取器使用溶剂少，可连续萃取；该实验中的萃取剂为乙醇，乙醇易挥发，易燃，为了避免暴沸，提取过程不可选用明火直接加热。

3．提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂。与水相比，乙醇作为萃取剂的优点是什么？“蒸馏浓缩”需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之外，还需要什么仪器？

[提示]　提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂。乙醇易挥发，则与水相比，乙醇作为萃取剂的优点是乙醇沸点低，易浓缩；结合蒸馏操作方法可知，“蒸馏浓缩”需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之外，还有冷凝管和接收器，其中蒸馏操作用直形冷凝管，回流时用球形冷凝管。

4．可采用如图所示的简易装置分离提纯咖啡因。将粉状物放入蒸发皿中并小火加热，咖啡因在扎有小孔的滤纸上凝结，该分离提纯方法的名称是什么？

[提示]　根据咖啡因“100℃以上开始升华”可知，该分离提纯方法为升华。

素养评价

1．宏观辨识与微观探析—水平2

能从物质的宏观特征入手，对其进行分类和表征；能联系物质的组成和结构解释宏观现象。

2．证据推理与模型认知—水平3

能将宏观和微观结合收集证据，能依据证据从不同视角分析问题推出合理的结论。

3．科学探究与创新意识一水平4

根据假设提出多种探究方案、评价和优化方案，能用数据、图表符号等处理实验信息，能对实中的现象和已有结论进行反思提出疑问和新的实验设想。

4．科学态度与社会责任—水平3

具有理论联系实际的观念，有将化学成果应用于生产、生活的意识；在实践中逐步形成节约成本、循环利用、保护环境等观念。