高中化學(xué)魯科 植物中某些成分的提取實驗 從海帶中提取碘部優(yōu)課件

1、化學(xué)6實驗化學(xué)（山東科學(xué)技術(shù)出版社）第二單元課題一實驗2-3 從海帶中提取碘海南省國興中學(xué) 吳挺拔【學(xué)習(xí)目標】一、知識與技能1.了解從海帶中提取碘的實驗原理。2. 學(xué)習(xí)從植物中分離提純無機物的一般方法。3. 學(xué)習(xí)萃取的有關(guān)原理，并掌握其操作，復(fù)習(xí)掌握過濾的原理及操作。二、過程與方法1. 通過實驗了解一般的分離提純方法在“從海帶中提取碘”實驗中的應(yīng)用體驗。2. 通過將I-氧化為I2再進行萃取分離的過程，體會轉(zhuǎn)化的方法在物質(zhì)分離中的應(yīng)用。三、情感、態(tài)度與價值觀1. 體會從植物中提取某些成分的重要價值，增強將化學(xué)知識應(yīng)用于生產(chǎn)、生活實踐的意識，加強STS教育，培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”的學(xué)科素養(yǎng)

2、。2. 通過具體物質(zhì)從自然界中分離提純的實驗，培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的學(xué)科素養(yǎng)。3.通過學(xué)習(xí)從植物中分離提純無機物的一般方法，建立起從實驗學(xué)習(xí)化學(xué)的方法認知模型。 教學(xué)環(huán)節(jié)技術(shù)教育內(nèi)容科學(xué)史實：屠呦呦從青蒿中提取青蒿素，獲得諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎 海帶制碘教學(xué)思路 學(xué)習(xí)從植物中提取有利成分的一般路線實驗設(shè)計：如何從海帶中提取碘？ 設(shè)計實驗：動手繪制流程圖實踐活動：開展從海帶中制取得到碘的實驗活動。社會現(xiàn)實：認識我國海帶制碘工業(yè)的發(fā)展。 了解我國海帶制碘技術(shù)的發(fā)展 開展具體的實踐操作活動【學(xué)生預(yù)習(xí)】課外閱讀材料1、材料2。 通過屠呦呦的科技發(fā)現(xiàn)，形成從植物中提取某些成分的技術(shù)路線。視頻引入屠

3、呦呦獲諾貝爾獎【教學(xué)環(huán)節(jié)1 】活動背景頒獎視頻屠呦呦從青蒿中提取得到青蒿素給我們的啟示呢？小組交流分享：屠呦呦從青蒿中發(fā)現(xiàn)青蒿素的實驗歷程。（在班級微信群中，提前給學(xué)生發(fā)送課外閱讀資料 ）【學(xué)生活動1-1】 1.屠呦呦團隊發(fā)現(xiàn)青蒿素過程很艱辛！ 2.青蒿素的發(fā)現(xiàn)是中國傳統(tǒng)醫(yī)藥奉獻給人類的一份禮物。 3.學(xué)習(xí)研究團隊對國家使命的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)，團結(jié)與協(xié)作，奮斗與奉獻精神?！窘涣鞣窒?-1 】課外閱讀材料1課外閱讀材料2【問題1-1】從植物中提取某些成分的一般方法是什么？閱讀資料3，思考并結(jié)合小組交流討論，初步形成從植物中提取某些成分的技術(shù)路線?！緦W(xué)生活動1-2】【交流分享1-2】課外閱讀材料3青蒿素

4、在青蒿植物中石油醚浸泡分離提純產(chǎn)品從植物中提取某些成分的技術(shù)路線：目標產(chǎn)品確定原料確定反應(yīng)原理設(shè)計反應(yīng)路徑分離提純產(chǎn)品（有機物）（存在）（有機溶劑提取）（理論指導(dǎo)實踐）【總結(jié)1】 【問題1-2】如何從海帶中提取碘？（具體例子）為什么要提取碘？你了解碘的用途有哪些？【教學(xué)環(huán)節(jié)2 】實驗設(shè)計海帶中碘元素的存在形式是什么？如何將待提取物轉(zhuǎn)化為易于提取物？ 【閱讀】 課本第9頁“資料在線”【展示】海帶圖片及碘的廣泛用途【問題2-1】【問題2-2】 碘是人體生長發(fā)育不可缺少的微量元素之一。人若攝入碘量不足，會引起甲狀腺腫大?。粌和钡?，則嚴重影響其智力發(fā)展，導(dǎo)致智商低下，因此，人們將碘稱為智慧元素。 經(jīng)

5、常吃些海帶、紫菜等海藻類植物，可以防治甲狀腺腫大，這是由于海帶中富含碘。 看圖說話 碘缺乏的危害？碘的用處工業(yè)原料，半導(dǎo)體材料的研制參與人體甲狀腺素合成調(diào)節(jié)新陳代謝生長發(fā)育不可缺少的微量元素影響智力課外讀物主要成分蛋白質(zhì)、糖類、脂肪、粗纖維、褐藻膠、甘露醇、維生素、有機碘化物等有機物。氯化鈉、碳酸鈉、硫酸鈉、碘化鈉等無機鹽。次要成分海帶的成分資料設(shè)計從海帶中提取碘的實驗方案 根據(jù)有關(guān)研究結(jié)果表明：海帶中99.2%的碘為水溶性碘。浸出液中碘主要以I-的形式存在，占浸出總碘量的88.3%；其次為有機碘，占10.3%；IO-3的含量最少，僅占1.4%。經(jīng)灼燒后，灰燼中的碘可以轉(zhuǎn)化為能溶于水的無機碘化

6、物（ I- ）。 小組根據(jù)思考問題及教師所提供的知識，展開討論交流，明確從海帶中提取碘的原理知識，并進一步得出從海帶中提取碘的實驗技術(shù)流程圖?！拘〗M活動2-1 】資料 1.將有機物轉(zhuǎn)化為無機物常用的方法？如何將海帶中有機碘轉(zhuǎn)化為無機碘（I-）？ 2.如何將海帶灰（固體）中的無機碘轉(zhuǎn)化為水溶液中無機碘？聯(lián)系日常生活中煮中草藥的例子。 3.如何將無機碘（I-）轉(zhuǎn)化為碘單質(zhì)（I2）？根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，可加入什么試劑？教材上使用飽和氯水是否科學(xué)合理？可用什么氧化劑代替飽和氯水更好？ 【思考問題】 4.如何檢驗海帶中有碘元素的存在或如何檢驗從海帶中經(jīng)過轉(zhuǎn)變得到碘單質(zhì)？ 5.將海帶中的碘元素轉(zhuǎn)化為水溶

7、液中的碘單質(zhì)（I2）后，如何將水溶液中的碘單質(zhì)（I2）富集起來？6.如何從碘的四氯化碳溶液中得到晶體碘呢？參考資料，使用蒸餾的方法可以嗎？是否還有更好的方法？（閱讀課本第12頁“進一步探索”）將有機物轉(zhuǎn)化為無機物常用加熱分解的方法，若要將海帶中有機碘轉(zhuǎn)化為無機碘，可將海帶灼燒。 1.將有機物轉(zhuǎn)化為無機物常用的方法？如何將海帶中有機碘轉(zhuǎn)化為無機碘（I-）？ 2.如何將海帶灰（固體）中的無機碘轉(zhuǎn)化為水溶液中無機碘？聯(lián)系日常生活中煮中草藥的例子。 3.如何將無機碘（I-）轉(zhuǎn)化為碘單質(zhì)（I2）？根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，可加入什么試劑？教材上使用飽和氯水是否科學(xué)合理？可用什么氧化劑代替飽和氯水更好？ 將海

8、帶灰放入燒杯中，加入蒸餾水，加熱煮沸，冷卻后過濾。 將I-轉(zhuǎn)化為I2發(fā)生氧化反應(yīng)，因此需要加入氧化劑，飽和氯水過量時，會使碘單質(zhì)繼續(xù)氧化生成HIO3，可用雙氧水代替飽和氯水，且雙氧水通常稱為“綠色氧化劑”。 【思考問題】取適量經(jīng)過氧化后的溶液放入試管中，再加入淀粉溶液，振蕩，溶液變藍?；蚣尤胨穆然迹袷幒箪o置，觀察水層和四氯化碳（紫紅色）的顏色。 4.如何檢驗海帶中有碘元素的存在或如何檢驗從海帶中經(jīng)過轉(zhuǎn)變得到碘單質(zhì)？ 5.將海帶中的碘元素轉(zhuǎn)化為水溶液中的碘單質(zhì)（I2）后，如何將水溶液中的碘單質(zhì)（I2）富集起來？6.如何從碘的四氯化碳溶液中得到晶體碘呢？參考資料，使用蒸餾的方法可以嗎？是否還有

9、更好的方法？（閱讀課本第12頁“進一步探索”） 根據(jù)萃取的原理，碘單質(zhì)在四氯化碳中溶解能力強，而在水中的溶解能力弱，可加入四氯化碳來萃取碘、通過分液富集碘單質(zhì)。查數(shù)據(jù)可知，四氯化碳的沸點為77。C，碘在184.4。C升華，兩者相差107.4。C，這樣大的溫差，在理論上用蒸餾的方法應(yīng)該可行的。但實驗表明不能用蒸餾方法充分分離四氯化碳層中的I2，因受熱時，在四氯化碳揮發(fā)的同時也有部分I2升華。工業(yè)生產(chǎn)實際也不是使用蒸餾的方法，而是用“反萃法”。 1.實驗原理 海帶中含有豐富的碘元素，其主要的存在形態(tài)為化合態(tài)。經(jīng)灼燒后，灰燼中的碘可以轉(zhuǎn)化為能溶于水的無機碘化物。碘離子（I-）具有較強的還原性，可被氧

10、化劑氧化生成碘單質(zhì)（I2）。生成的碘單質(zhì)（I2）可用四氯化碳（CCl4）把它從水溶液中萃取出來。2I- + 2H+ + H2O2 = I2 + 2H2O氧化還原反應(yīng)原理：2I- + Cl2 = I2 + 2Cl-【交流分享2-1 】 2.萃取的原理 利用物質(zhì)在互不相溶（或微溶）的溶劑中溶解能力不同進行分離或提純的方法。例如，四氯化碳與水互不相溶，而碘單質(zhì)在四氯化碳中的溶解能力比在水中的溶解能力強，如果將四氯化碳與含有碘單質(zhì)的水溶液混合振蕩，碘單質(zhì)就會從水中富集到四氯化碳中。 萃取劑的條件：萃取劑與溶劑互不相溶（或微溶）；溶質(zhì)在萃取劑中溶解能力強。 主要儀器：分液漏斗干海帶灰 燼濁 液濾 液混合

11、液上 層下 層碘單質(zhì)灼燒濾 渣水浸過濾酸化CCl4萃取分液反萃法氧化淀粉溶液完善從海帶中提取碘流程圖，從海帶中提取碘的實驗方案。小結(jié) 【小組活動2-2】小組匯報、展示實驗設(shè)計方案。從海帶中提取碘實驗操作。 利用小組事先準備好的海帶灰，按照設(shè)計的流程圖，分別進行溶解、過濾、氧化、萃取、分液、反萃法等一系列實驗操作活動?！窘虒W(xué)環(huán)節(jié)3】實踐活動【小組活動3-1 】實驗步驟及注意事項（1）稱取樣品（預(yù)先準備）操作要點：用托盤天平稱取5.0g干燥的海帶，放入坩堝中。實驗注意事項：托盤天平的正確使用。（2）灼燒灰化（預(yù)先準備）在通風(fēng)處加熱灼燒干海帶，待海帶完全灰化后，冷卻，再將灰燼轉(zhuǎn)移到小燒杯中。實驗現(xiàn)象

12、：灼燒灰化的過程大約需要5-6分鐘，干海帶逐漸變的更干燥、卷曲，最后變成黑色粉末或細小顆粒。期間還會產(chǎn)生大量白煙，并伴有焦糊味。操作要點：應(yīng)在通風(fēng)處加熱灼燒，或使用通風(fēng)設(shè)備去除白煙和難聞的氣味。應(yīng)邊加熱邊攪拌，用坩堝鉗夾持坩堝，玻璃棒小心攪拌，使海帶均勻受熱，加快灰化的速度。 灼燒完畢，應(yīng)將坩堝和玻璃棒放在石棉網(wǎng)上冷卻，不可直接放在冷的實驗臺上，防止溫度很高的坩堝驟冷而破裂。實驗注意事項：（3）溶解過濾實驗現(xiàn)象： 煮沸時固體未見明顯溶解，過濾后得到淡黃色的清亮溶液。操作要點： 向小燒杯中加入20mL蒸餾水，攪拌，煮沸2-3min，使可溶物溶解。過濾，收集濾液，棄去濾渣。應(yīng)隔著石棉網(wǎng)加熱小燒杯中

13、的混合物。加熱過程中應(yīng)不斷攪拌，加快溶解，同時防止液體受熱不均而濺出。 過濾操作應(yīng)注意“一貼、二低、三靠” 。 實驗注意事項：（4）氧化及檢驗操作要點實驗現(xiàn)象實驗注意事項在濾液中加入10滴2molL-1H2SO4溶液，再加入2mL、6%的H2O2溶液。取出少許混合液，用淀粉溶液檢驗碘單質(zhì)。加入氧化劑后溶液顏色變深，呈棕黃色。加淀粉，溶液變藍色?？刂圃噭┑挠昧?。檢驗碘元素應(yīng)取少量樣品，不要向所有濾液中直接加淀粉溶液，否則后續(xù)實驗將無法操作。操作要點：將氧化檢驗后的余液轉(zhuǎn)入分液漏斗中，加入2mLCCl4，充分振蕩，將上口塞子打開，靜置，待完全分層后，分液。實驗現(xiàn)象：加入CCl4振蕩后，液體分層，且

14、下層液體顯紫紅色，上層液體幾乎無色。（5）萃取分液（富集）萃取分液視頻 a.將幾個小組同學(xué)得到碘的四氯化碳溶液合并于分液漏斗中，向其中逐滴加入40%的NaOH溶液，邊滴邊振蕩，直到四氯化碳層不顯紅色為止。 b.分液，將水層轉(zhuǎn)入燒杯中，向得到的水溶液中滴加45%的硫酸酸化，可重新生成碘單質(zhì)。由于碘單質(zhì)在水中的溶解度很小，可沉淀析出，分離后即可獲取固態(tài)碘單質(zhì)。操作要點 a.四氯化碳層紅色褪去。 b.有沉淀析出。 實驗現(xiàn)象反萃法 （6）反萃法（提純）1.灼燒的作用是什么？2. 水浸時常常要將懸濁液煮沸 23min，目的是什么？3.使用雙氧水作氧化劑時，為 什么要進行酸化？合作解疑4.碘元素在整個實驗

15、過程中是如 何轉(zhuǎn)化的？1.灼燒的作用是什么？ 23min，目的是什么？加快碘化物在水中的溶解，以使灰燼中的I-盡可能多的進入溶液。 因海帶灰的浸出液中含有碳酸鈉（或碳酸鉀）等使溶液顯堿性的物質(zhì)，酸化的目的是使溶液呈弱酸性，有利于氧化劑把I-氧化為I2。海帶中的碘元素是以化合態(tài)碘（無機碘和有機碘）存在，通過灼燒、浸泡加熱、氧化后，轉(zhuǎn)化為游離態(tài)碘（碘單質(zhì)）。將干海帶高溫灼燒，使有機物轉(zhuǎn)化為CO2和H2O，呈氣態(tài)逸散，同時將有機碘轉(zhuǎn)化為無機碘（ I- ）。2. 水浸時常常要將懸濁液煮沸 3.使用雙氧水作氧化劑時，為 什么要進行酸化？合作解疑4.碘元素在整個實驗過程中是如 何轉(zhuǎn)化的？【教學(xué)環(huán)節(jié)4】 社

16、會現(xiàn)實 （課外作業(yè)延伸） 認識我國海帶制碘工業(yè)的發(fā)展【上網(wǎng)查詢】我國海帶碘工業(yè)的發(fā)展歷史。【問題4-1 】我國海帶制碘工業(yè)如何從無到有，從中可以獲得哪些啟示？【問題4-2 】工業(yè)生產(chǎn)與實驗設(shè)計流程之間的區(qū)別及原因?！締栴}4-3 】通過思考，深入分析工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)與實驗室制取物質(zhì)的區(qū)別與聯(lián)系。中國海帶之父曾呈奎世界著名的海洋生物學(xué)家、我國海藻學(xué)研究的奠基人。他的一系列原創(chuàng)性研究，使我國海帶養(yǎng)殖從零一躍成為世界第一 。 先后發(fā)明人工海帶夏苗低溫培育、海帶施肥增產(chǎn)、海帶南移養(yǎng)殖等技術(shù)，使冷溫帶的海帶在我國北方溫帶海域、南方暖溫帶和亞熱帶海域都能進行大規(guī)模人工養(yǎng)殖。 “海洋科技要走自主創(chuàng)新之路” “我要給人們飯桌上添幾道菜”“我的海洋事業(yè)在中國”【練習(xí)】海帶中含有豐富的碘。為了從海帶中提取碘，某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計并進行了以下實驗：請?zhí)顚懴铝锌瞻祝汉Ｔ遄茻Ｔ寤液Ｔ寤覒覞嵋汉怆x子溶液含碘水溶液含碘苯溶液浸泡 MnO2+ 稀H2SO4提取碘 單質(zhì)碘運用擴展 （1）步驟灼燒海帶時，除需要三腳架外，還需要用到的實驗儀器是 ( ) （從下列儀器中選出所需的儀器，用標號字母填寫在空白處）。A燒杯 B坩堝 C表面皿 D泥三角 E酒精燈 F干燥器（2）步驟的實驗操作名稱是 ；步驟的目的是從含碘苯溶液中分離出單質(zhì)碘和回收苯，該步驟的實驗操作名稱是 。（3）步驟反應(yīng)的離