上海市～逸夫中学～丁翠珍～“从海带中提碘”实验方法探究

1 从海带中提碘从海带中提碘 实验方法探究实验方法探究 丁翠珍 上海市逸夫中学 200042 摘要摘要 从实验原料 实验过程 实验误差分析等方面 通过实验探究找出实验失败的原因 并对实验方法进行改进和完善 关键词关键词 实验失败的原因 实验探究 实验方法的改进和完善 1 问题的提出 问题的提出 从海带中提碘 是上科版高一年级第一学期教材中的一个学生实验 实验是将海带通 过灼烧把其中的有机碘无机化 加水溶解 过滤 碘以 I 的形式存在于滤液中 向滤液中 滴加氯水 将 I 氧化成 I2 试剂用量是用 5 克的海带 加水溶解海带灰时用 10 毫升水 学生实验后 我们发现存在两个问题 其一 实验的成功率很低 其二 试剂用量不够 根据实验手册上的实验内容 完成整个实验需要滤液 7 毫升 而实际学生在实验中只得到 2 毫升左右 因此 我们希望通过实验探究找出实验失败的原因 并能够对实验方法进行改进和完善 2 探究过程 探究过程 为了提高探究效率 我们简化了实验流程 验证 I2的存在操作方法都是取滤液 1 毫升 再加 1 毫升 CCl4 再逐滴加入氯水 通过观察 CCl4层的颜色变化来判断的 I2存在 2 1 探究实验失败的原因探究实验失败的原因 分析 分析 该实验是利用氧化还原反应的原理 用新制的氯水将滤液中 I 氧化成 I2 而滤液中 I 是微量的 过量的氯水会把 I2氧化成无色的碘酸 I2 5Cl2 6H2O 2HIO3 10HCl 氧化剂的氧化性的强弱与浓度有关 所以滤液中 I 浓度过小 氯水的浓度过大均可能导致 实验失败 2 1 1 从原料海带分析从原料海带分析 猜想 猜想 造成滤液中 I 浓度过小的原因可能是海带中含碘量低 学生实验时所使用的海带有 两种 学生首先选用购买化学药品时配送的洁净海带 洁净海带的量不足 有部分学生使 用的是从菜市场买的未经清洗的粗制海带 这两种不同的海带中含碘量可能不同 实验 实验 用上述两种海带为原料做对比实验 2 实验结果 实验结果 用经过清洗洁净的干海带为原料的基本失败 而以粗制海带为原料的大多数成 功 实验结论 实验结论 用经过清洗洁净的干海带为原料是导致实验失败的原因之一 后经上网查询 工业制碘就是采用海带浸泡的方法 说明海带浸泡清洗过程会造成碘的流失 2 1 2 从实验试剂分析从实验试剂分析 猜想 猜想 氯水的浓度越大 氧化性越强 如果降低氯水的浓度 可能可以避免 I2继续被氧化 成 HIO3 实验 实验 用三种不同浓度的氯水做对比实验 实验现象如下 海带质量溶剂水量氯水浓度实验现象 实验结果 5 克10 毫升饱和氯水下层呈浅紫红色 5 克10 毫升饱和氯水稀释一倍下层基本未呈现紫红色 5 克10 毫升饱和氯水稀释两倍下层未呈现紫红色 实验结论 实验结论 用未饱和氯水作试剂 实验的成功率不高 说明放置过久的氯水氧化性会降低 甚至会失去氧化性 所以 实验中使用的氯水放置过久也是导致实验失败的原因之一 2 1 3 从操作过程分析从操作过程分析 猜想 猜想 实验仪器的不同 可能会沾有不同的化学物质 从而影响了实验结果 实验 实验 全部用全新的洁净的实验仪器进行实验 实验现象如下 组别海带质量溶剂水量饱和氯水实验现象 15 克10 毫升15 滴下层呈现紫红色 25 克10 毫升20 滴下层呈现紫红色 35 克10 毫升18 滴下层呈现紫红色 45 克10 毫升15 滴下层呈现紫红色 实验结论 实验结论 实验的成功率达到 100 说明实验不成功也有可能是试管壁上沾有化学物质 影响了实验 分析 分析 根据上述实验结果 需要考虑两个方面的问题 一是 通过上述实验只能得到一种 假设 试管壁上沾有化学物质是否一定影响实验还需进一步验证 二是 即使有影响 那 么沾有何种化学物质会影响实验 我们首先考虑到实验室最常用到的化学试剂就是 HCl 和 NaOH 在氯水中存在平衡 Cl2 H2OHCl HClO HCl 的存在可能会导致平衡向逆方向 移动 造成 Cl2水的浓度过大 会将 I2氧化成无色的碘酸 NaOH 的存在可能与 Cl2反应 Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 而使 Cl2水降低甚至失去氧化性 不能将滤液中的 I 氧 化成 I2 猜想 猜想 试管壁上沾有 HCl 或 NaOH 会影响实验 实验 实验 取三支试管进行对比实验 其中 1 号试管为洁净试管 2 号试管用 2mol LHCl 润湿 3 3 号试管用 2mol L NaOH 润湿 实验过程和实验现象如下 1 号试管 向滤液中逐滴加入 Cl2水 至 15 滴时下层出现较浅的紫红色 继续滴加至 18 滴 时颜色最深 之后逐渐变浅 至 28 滴时颜色褪去 2 号试管 向滤液中逐滴加入 Cl2水 至 3 滴时下层出现较深的紫红色 继续滴加至 10 滴 时颜色最深 22 滴时颜色褪去 3 号试管 向滤液中逐滴加入 Cl2水 至 15 滴时下层未出现紫红色 继续滴加至 45 滴时仍 未出现紫红色 实验结论 实验结论 三个试管出现了不同的现象 说明试管壁上沾有 HCl 或 NaOH 会影响实验 沾 有 HCl 实验现象更为明显 有利于实验的进行 而沾有 NaOH 直接导致实验失败 因此 仪器上沾有碱性物质可能也是导致实验失败的原因之一 分析 分析 向 1 毫升滤液中逐滴加入 Cl2水 至 15 滴时下层才出现较浅的紫红色 也有可能学 生受教材中 过量的氯水会把单质碘氧化成碘酸 这个提示的影响 刚加入几滴就误认为 过量而中途放弃 结论 结论 加入氯水的量不足也可能是导致实验失败的原因之一 综合上述实验探究过程 导致实验失败的原因可能有以下几种情况 1 用经过清洗洁净的干海带为原料 2 氯水存放时间过长 3 试管壁上沾有 NaOH 等碱性的化学物质 4 加入氯水的量不足 2 2 探究完善的实验方法探究完善的实验方法 2 2 1 从实验操作流程上改进从实验操作流程上改进 分析 分析 通过第一阶段的实验 可以得到两点启示 1 用未经处理的带泥沙的粗制海带为原料 氯水必须是新制的 所用实验仪器要清 洁 是实验成功的保证 2 试管壁上沾有 HCl 实验效果更好 HCl 的存在可能会导致平衡 Cl2 H2OHCl HClO 向逆方向移动 Cl2水的浓度增 大 氧化性增强 有利于置换出 I2 猜想 猜想 实验时 如果在滴加 Cl2水前 先滴加少量盐酸 可能会增强实验效果 实验 实验 在滴加 Cl2水前 先滴加 2 滴 2mol LHCl 实验过程和实验现象如下 向 1 毫升滤液中先滴加 2 滴 2mol LHCl 再逐滴加入 Cl2水 至 2 滴时下层出现较浅 4 的紫红色 继续滴加至 10 滴时颜色最深 之后逐渐变浅 至 23 滴时颜色褪去 实验结论 实验结论 在滴加 Cl2水前 先滴加 2 滴 2mol LHCl 可以增强实验效果 分析 分析 通过第一阶段的探究 试管壁上沾有 NaOH 会导致实验失败 如果在滴加 Cl2水前 先滴加 2 滴 2mol LHCl 可以将试管壁上的 NaOH 中和 应该可以避免实验失败 猜想猜想 无论试管壁上是否沾有 NaOH 只要在滴加 Cl2水前 先滴加 2 滴 2mol LHCl 实验 都能成功 实验实验 取三支试管进行对比实验 其中 1 2 号试管用 2mol L NaOH 润湿 3 号试管先用 2mol L NaOH 润湿 再进行冲洗 实验过程和实验现象如下 1 号试管 直接向滤液中逐滴加入 Cl2水 至 15 滴时下层未出现紫红色 继续滴加至 45 滴 时仍未出现紫红色 2 号试管 向滤液中先滴加 2 滴 2mol LHCl 再逐滴加入 Cl2水 至 3 滴时下层出现较浅的 紫红色 继续滴加至 10 滴时颜色最深 之后逐渐变浅 至 23 滴时颜色褪去 3 号试管 向滤液中向滤液中先滴加 2 滴 2mol LHCl 再逐滴加入 Cl2水 至 3 滴时下层出 现较浅的紫红色 继续滴加至 10 滴时颜色最深 之后逐渐变浅 至 23 滴时颜色 褪去 实验结论 实验结论 无论试管壁上是否沾有 NaOH 只要在滴加 Cl2水前 先滴加 2 滴 2mol LHCl 实验都能很好的成功 2 2 2 从实验试剂用量上改进从实验试剂用量上改进 分析分析 根据实验手册上的实验内容 用 5 克海带 10 毫升水的用量进行实验 所得滤液仅 有 2 毫升左右 而完成整个实验需要滤液 7 毫升 所以要对实验试剂用量进行调整 实验实验 用不同海带量和不同溶剂水的量进行实验 结果如下 海带质量溶剂水量所得滤液量 5 克15 毫升7 毫升左右 7 克20 毫升10 毫升左右 10 克25 毫升14 毫升左右 实验结论 实验结论 从实验所需用量和实验效果来看 选择 7 克海