“萃取”教學(xué)設(shè)計(jì)

陳　益

文章編號(hào)：1005－6629(2009)03－0043－03中圖分類號(hào)：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

萃取是學(xué)生進(jìn)入高一年級(jí)新接觸的混合物分離和提純的方法。傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)多地關(guān)注萃取和分液操作的規(guī)范和訓(xùn)練，而萃取與分液原理多為灌輸式講解，教學(xué)內(nèi)容單薄而枯燥，學(xué)生主動(dòng)參與少，課堂缺少生機(jī)與活力。萃取原理主要依據(jù)是物質(zhì)溶解度、密度、沸點(diǎn)的差異，學(xué)生在初中就具備了相關(guān)的知識(shí)背景。如何充分激活學(xué)生已有的知識(shí)儲(chǔ)備，創(chuàng)設(shè)有效的學(xué)習(xí)情境，挖掘?qū)W科知識(shí)內(nèi)涵和學(xué)生的智慧潛能，在教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施中有所創(chuàng)新、有所突破，筆者在新一輪課程教學(xué)實(shí)踐中作了如下嘗試。

1教學(xué)目標(biāo)

［知識(shí)與能力］初步學(xué)會(huì)使用分液和萃取的方法對(duì)混合物進(jìn)行分離和提純

［過(guò)程與方法］理解并掌握分液和萃取的原理和操作方法。

［情感態(tài)度與價(jià)值觀］從具體案例中感受分液和萃取的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

2教學(xué)過(guò)程

1．從生活實(shí)例中感悟萃取原理

［創(chuàng)設(shè)情境］投影展示“魯花”壓榨一級(jí)花生油，凸顯“壓榨”二字。

［教師］“壓榨”，顧名思義，就是施加物理壓力。除了壓榨法提取油脂外，更多的食用油是采用“浸出”法生產(chǎn)的，那么“浸出油”生產(chǎn)的原理是什么？

（設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生“望文生義”，從化學(xué)視角對(duì)問(wèn)題作出初步判斷。）

［學(xué)生］浸出油是通過(guò)化學(xué)溶劑浸取出的油。

［教師］這里的化學(xué)溶劑應(yīng)滿足什么條件？

［學(xué)生］溶解油脂能力強(qiáng)；無(wú)毒、無(wú)害。

［教師（追問(wèn)）］還應(yīng)滿足什么條件？

［學(xué)生］……

［教師（提示）］成品油中還有化學(xué)溶劑嗎？

［學(xué)生（醒悟）］溶劑與油脂易分離

［教師（追問(wèn)）］溶劑與油脂應(yīng)當(dāng)有什么樣的性質(zhì)差異才易分離？

［學(xué)生］溶劑與油脂的沸點(diǎn)有較大差異

［教師（肯定并追問(wèn)）］回答得很好！溶劑與油脂如何可以分離？

［學(xué)生］蒸餾出溶劑

［教師提供資料，驗(yàn)證以上的討論］

（設(shè)計(jì)意圖：以生活中學(xué)生熟悉的壓榨油和浸出油生產(chǎn)原理引向課題。通過(guò)系列設(shè)問(wèn)和追問(wèn)，激活知識(shí)，活化思維。油脂浸出溶劑有關(guān)問(wèn)題的討論為萃取劑的選擇留下伏筆。）

［教師］浸出法與壓榨法相比有什么優(yōu)點(diǎn)？

［學(xué)生］浸出法出油率高；不消耗動(dòng)力、生產(chǎn)成本低。

［教師］浸出法可能有什么缺點(diǎn)？

［學(xué)生］溶劑不達(dá)標(biāo)、有殘留，對(duì)人體有害。

（設(shè)計(jì)意圖：理論聯(lián)系實(shí)際，滲透STS課程思想。）

［教師］生活中還有哪些利用"浸出"法原理提取物質(zhì)的例子嗎？

［學(xué)生相互補(bǔ)充］自制酸堿指示劑-利用酒精浸取植物色素；沏茶-利用沸水浸取茶葉中的有效成分；熬制辣油-利用高溫油脂浸取紅辣素；干洗-利用干洗劑溶解油脂去除污漬……

［教師］（及時(shí)肯定并做說(shuō)明補(bǔ)充。）

（設(shè)計(jì)意圖：聯(lián)想發(fā)散，列舉生活中“浸出”法原理的應(yīng)用，激發(fā)全體學(xué)生參與，教師及時(shí)鼓勵(lì)評(píng)價(jià)。）

2．2從生活走向化學(xué)，學(xué)習(xí)分液操作

［創(chuàng)設(shè)情境］投影展示“西紅柿湯”。

［教師］引導(dǎo)觀察“西紅柿湯”油層和水層，比較兩層顏色深淺并思考原因。

［學(xué)生觀察］液體分層且油層在上方，油層更紅

［學(xué)生分析、討論］油、水互不相溶，且 ρ_油＜ρ_水，油層中色素濃度更大，色素在水中的溶解度明顯小于在油中的溶解度，食用油將番茄中的番茄紅素富集，使油層的色澤更紅。

［教師］用西紅柿做菜和湯時(shí)，常常將西紅柿在熱油鍋里煸炒一定的時(shí)間，這是為什么？

［學(xué)生］ 熱油有利于番茄紅素浸出。

［教師］如何將西紅柿湯上下兩層液體分離開(kāi)來(lái)?

［學(xué)生］小心傾倒分液；用吸管分液。

（設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)對(duì)“西紅柿湯”現(xiàn)象的觀察與討論，感悟溶質(zhì)易從溶解度小的溶劑中轉(zhuǎn)移到溶解度大的溶劑中，為學(xué)習(xí)、理解萃取原理做好鋪墊。）

［教師］在實(shí)驗(yàn)室中，兩層互不相溶的液體可利用什么儀器進(jìn)行分液？

［學(xué)生］分液漏斗

［教師］同學(xué)們?cè)诔踔芯鸵?jiàn)識(shí)了分液漏斗，那時(shí)的主要用途是添加液體，其實(shí)分液漏斗另一重要應(yīng)用就是“分離液體”。

［教師］展示各種造型的分液漏斗（球形的、梨形的）。哪一種更適合用于分離液體？

［學(xué)生］梨形的。

［教師］為什么？

［學(xué)生］梨形的容積大，便于混合振蕩；

［學(xué)生］下端“細(xì)腰”，便于觀察兩層界面。

［教師］回答得很好！分液漏斗梨形的外形設(shè)計(jì)確實(shí)既利于觀察又利于操作。下面我們就來(lái)練習(xí)分離液體的操作。

［學(xué)生］觀察分液漏斗構(gòu)造并練習(xí)分液的操作。

［教師］打開(kāi)分液漏斗活塞但下層液體未能順利流出？

導(dǎo)管中殘留的液體如何取出？

［教師強(qiáng)調(diào)］下層液體從漏斗下端流出，上層液體從漏斗口倒出。

（設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生從實(shí)踐操作和試誤中，掌握分液操作的要領(lǐng)。

2.3 在問(wèn)題解決的過(guò)程中理解萃取原理

［創(chuàng)設(shè)情境］海洋植物，如海帶、海藻中含有豐富的碘元素，碘元素以碘離子的形式存在。實(shí)驗(yàn)室里從海帶中提取碘的流程如下

（已知：Cl₂＋2KI＝2KCl＋I(xiàn)₂）：

［教師］從含碘水溶液經(jīng)步驟③轉(zhuǎn)化為含碘的有機(jī)溶液，其目的是什么？

［學(xué)生］碘的水溶液中碘的含量很低，有機(jī)溶劑可使碘富集。

［教師］該有機(jī)溶劑應(yīng)滿足哪些條件？

［學(xué)生討論、歸納］碘在有機(jī)溶劑中的溶解度比在水中大，有機(jī)溶劑與水不互溶。

［教師］含碘的有機(jī)溶液是如何得到晶態(tài)碘的？

［學(xué)生］從碘的有機(jī)溶液中蒸餾出有機(jī)溶劑。

［教師］提供資料并提出問(wèn)題：

資料1： 碘，易溶于有機(jī)溶劑；沸點(diǎn)184.35℃，熔點(diǎn)113.5℃。

資料2：

上列哪些有機(jī)溶劑可用來(lái)從碘水中提取碘？

［學(xué)生］正己烷、四氯化碳

［教師］為什么不選擇乙醇？

［學(xué)生］乙醇與水互溶，無(wú)法富集碘。

［教師］正己烷、四氯化碳溶解碘的能力都很強(qiáng)，且不溶于水；沸點(diǎn)與碘相差也較大，便于與碘蒸餾分離，從這些方面考慮都可以作為碘的萃取劑。由于四氯化碳通過(guò)呼吸道和皮膚吸收對(duì)人體有較大的毒性，按照《蒙特利爾議定書(shū)》要求，中國(guó)至2010年，除一些必要用途外，將全部淘汰四氯化碳。正己烷低毒、對(duì)環(huán)境無(wú)害，綜合健康和環(huán)保等多方面因素，正己烷是最佳的選擇。

（設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)的真實(shí)情境，使問(wèn)題更具挑戰(zhàn)性和實(shí)際意義。在問(wèn)題解決的過(guò)程中理解萃取原理，學(xué)會(huì)選擇萃取劑。將課本中四氯化碳萃取劑改為正己烷，體現(xiàn)了綠色化學(xué)理念和對(duì)學(xué)生健康的呵護(hù)?。?/p>

［實(shí)驗(yàn)］在分液漏斗中用正己烷從碘水中萃取碘，學(xué)習(xí)萃取和分液操作，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，理解萃取原理。

［實(shí)驗(yàn)過(guò)程］

(1)驗(yàn)漏。

(2)關(guān)閉活塞，先將一定量的碘水加入分液漏斗中，再注入少量正已烷，蓋好玻璃塞。

(3)用右手手心壓住分液漏斗玻璃塞，左手握住活塞部分，把分液漏斗倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)用力振蕩，邊振蕩邊放氣。

(4)將分液漏斗放在鐵架臺(tái)上，靜置。

(5)待液體分層后，將分液漏斗上口的玻璃塞打開(kāi)，或使玻璃塞上的凹槽對(duì)準(zhǔn)漏斗上的小孔，再將分液漏斗下面的活塞擰開(kāi)，使下層液體慢慢沿?zé)诹飨拢m時(shí)關(guān)閉下面的活塞。

［討論、歸納］萃取：利用混合物中一種溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里溶解性的不同，用一種溶劑把溶質(zhì)從它與另一溶劑所組成的溶液中提取出來(lái)，這種方法叫做萃取。

萃取劑的基本條件：溶質(zhì)在其中溶解度大；與原溶劑互不相溶。

（設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)充分討論，親歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程，對(duì)萃取原理的理解更感性也更深刻。其后對(duì)萃取原理和萃取劑條件的歸納概括水到渠成。）

2.4拓展視野，彰顯課程的開(kāi)放性和時(shí)代性

［教師］萃取作為一種重要的混合物分離和提純方法，有著廣泛的應(yīng)用，例如，從植物中提取桂花精，從銀杏樹(shù)葉中提取銀杏黃酮、內(nèi)酯，從茶葉中提取茶多酚，從辣椒中提取紅色素，等等。綠色、安全、高效，是萃取劑的追求，超臨界CO₂就是新型萃取劑中的佼佼者！

［拓展視野］

綠色、安全、高效──超臨界CO2萃取劑

超臨界二氧化碳萃取是以超臨界狀態(tài)（溫度31.3℃，壓力7.15MPa）下的二氧化碳為溶劑，利用其高滲透性和高溶解能力來(lái)提取分離混合物的過(guò)程。超臨界狀態(tài)下的二氧化碳，其密度大幅度增大，導(dǎo)致對(duì)溶質(zhì)溶解度的增加，在分離操作中，可通過(guò)降低壓力或升高溫度使溶劑的密度下降，引起其溶解物質(zhì)能力的下降，可使萃取物與溶劑分離。

運(yùn)用該技術(shù)可生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品，可提取過(guò)去用普通化學(xué)溶劑無(wú)法提取的物質(zhì)，且廉價(jià)、無(wú)毒、安全、高效。在提取香料、藥用有效成分等食品、醫(yī)藥等工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用。

（設(shè)計(jì)意圖：適時(shí)滲透綠色化學(xué)理念，突破對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)萃取劑的認(rèn)識(shí)，從安全、環(huán)保以及選擇性和高效性的角度，豐富對(duì)萃取劑的認(rèn)識(shí)，使教學(xué)內(nèi)容具有開(kāi)放性和時(shí)代性。）