淺析海帶提碘微項(xiàng)目的實(shí)施意義

杜中彩

海洋中蘊(yùn)藏著豐富的化學(xué)資源，開發(fā)利用海洋化學(xué)資源的核心任務(wù)是實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，因此，以海洋資源的開發(fā)利用為背景設(shè)計(jì)微項(xiàng)目，促使學(xué)生基于元素周期律（表）對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)、應(yīng)用、轉(zhuǎn)化的再認(rèn)識(shí)。設(shè)計(jì)海帶提碘的意義主要有三個(gè)方面：一是單質(zhì)碘的提取過程中，一定會(huì)涉及氧化還原反應(yīng)，在設(shè)計(jì)提取過程的物質(zhì)轉(zhuǎn)化路徑時(shí)會(huì)面臨氧化劑或還原劑的選擇問題，這就需要從“強(qiáng)弱比較”的視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)。二是氯、溴、碘是同主族元素，但獲得它們的單質(zhì)的方法不同，其原因與三種元素性質(zhì)的遞變規(guī)律密切相關(guān)。三是海帶提碘是從復(fù)雜體系中提取物質(zhì)，以它們?yōu)檩d體設(shè)計(jì)微項(xiàng)目，能夠進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生對(duì)物質(zhì)分離提純的認(rèn)識(shí)，完善物質(zhì)分類提純類實(shí)驗(yàn)問題的問題解決思路。從本體來看，“如何提取復(fù)雜體系中的微量物質(zhì)，去除復(fù)雜體系中的多種雜質(zhì)”“如何選取恰當(dāng)?shù)姆椒ê驮噭?shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化”是這個(gè)微項(xiàng)目問題解決的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。海帶中的碘元素存在于一個(gè)復(fù)雜體系中，其中含有多種雜質(zhì)。因此，用“除雜”的思路逐一去除雜質(zhì)獲得純凈的單質(zhì)溴和單質(zhì)碘是不現(xiàn)實(shí)的，而只能用“提取”的思路，將其從復(fù)雜體系中提取出來。將溴、碘元素從復(fù)雜體系中提取出來，需要考慮海水中的溴元素、海帶中的碘元素的存在形態(tài)，以及進(jìn)行組分中物質(zhì)的性質(zhì)分析，選取不同于其他離子的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化、提取。此外，海帶中的碘元素的含量不高，如何將其富集也是完成本項(xiàng)目任務(wù)需要考慮的問題。

總體來看，在完成海帶提碘任務(wù)時(shí)，需要依據(jù)以下思路設(shè)計(jì)具體的物質(zhì)分離、提純路線。待分離物質(zhì)根據(jù)差異采取合適的分離方法，選擇適合的試劑、儀器，分離后物質(zhì)，轉(zhuǎn)化為目標(biāo)物，選擇分離方法要考慮分離物質(zhì)的含量，確定是否需要先富集再提取，利用待分離物質(zhì)與其他成分物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)差異實(shí)現(xiàn)分離。綜合以上考慮因素及教材資料參考，海帶提碘的工藝流程簡(jiǎn)圖可以設(shè)計(jì)如下：

新教材中提供了反萃取方法代替了原來萃取之后蒸餾的方法，更實(shí)際，更可靠。整個(gè)流程中涉及到了灼燒、浸出、氧化、萃取、反萃取、過濾等操作，都是高中必備的實(shí)驗(yàn)知識(shí)，無論操作還是用到的儀器在高考中都占有重要的地位。比如：灼燒時(shí)用到酒精燈、鐵三角、泥三角、坩堝，浸出時(shí)用到漏斗、燒杯、玻璃棒，萃取時(shí)要用到分液漏斗、燒杯，儀器裝置如下圖所示：

在氧化步驟中試劑的選擇很重要，從氧化還原的角度選擇一種氧化劑氧碘離子氧化為碘單質(zhì)，可以選擇氯水、溴水等，同主族元素的氧化性比較，但同時(shí)要考慮到氯水的氧化能力，如果過量則會(huì)將碘單質(zhì)氧化為碘酸根離子，出現(xiàn)過渡氧化的結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生思維能力和思辨能力，所以氧化試劑最佳選擇應(yīng)為雙氧水。而反萃取是指將富集在有機(jī)溶劑中碘單質(zhì)利用化學(xué)轉(zhuǎn)化法重新富集在水中的方法化學(xué)反應(yīng)方程式為3I₂+6NaOH=== NaIO₃ +5NaI+3H₂O，是比蒸餾更實(shí)際、更具操作性的方法。反應(yīng)步驟通過加酸，發(fā)生歸中反應(yīng)制得碘單質(zhì)，再過濾分離得到碘單質(zhì)。

海帶提碘微項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，無論是從一個(gè)海洋資源的開發(fā)利用的實(shí)際意義，還是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題，培養(yǎng)完善的思維、分析能力，還是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力，都是一個(gè)綜合具有實(shí)際意義的項(xiàng)目。因此，海帶提碘微項(xiàng)目的實(shí)施，對(duì)于促進(jìn)學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”和“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)具有積極作用。