粗鹽提純實(shí)驗(yàn)裝置創(chuàng)新設(shè)計(jì)

在九年級(jí)《化學(xué)》下冊(cè)第11單元中，我們學(xué)習(xí)了有關(guān)粗鹽提純的實(shí)驗(yàn)。課本中給出的實(shí)驗(yàn)步驟包括溶解、過(guò)濾、蒸發(fā)、計(jì)算產(chǎn)率等。這種方法操作簡(jiǎn)單，且可以非常有效地去除粗鹽中的泥沙等難溶性雜質(zhì)。但是通過(guò)分析所得的氯化鈉樣品成分，我和同學(xué)們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題：所得樣品中仍然含有不少氯化鈣、氯化鎂、硫酸鈉等可溶性雜質(zhì)，這些雜質(zhì)是過(guò)濾不掉的。那么怎樣才能得到純度較高的氯化鈉呢？

老師提供了一種思路：用漏斗、玻璃杯、玻璃棒等儀器，依次反復(fù)加入過(guò)量的氫氧化鋇溶液、碳酸鈉溶液和稀鹽酸，最后再蒸發(fā)結(jié)晶。這種方法確實(shí)能夠很好地去除粗鹽中的各種可溶性雜質(zhì)，但它最大的弊端是：麻煩！一是反復(fù)蒸發(fā)過(guò)濾和等待液體在常壓下依靠重力過(guò)濾，非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力；二是這套流程需要多次引流，對(duì)引流操作不熟練的同學(xué)來(lái)說(shuō)容易產(chǎn)生安全隱患。另外，老師也認(rèn)為該方法所需時(shí)間長(zhǎng)、儀器多，非常不利于在課堂上演示。于是我就想：能不能設(shè)計(jì)一套簡(jiǎn)便、快速、一體化的實(shí)驗(yàn)裝置，從而同時(shí)解決以上問(wèn)題呢？

我上網(wǎng)查詢(xún)，發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有關(guān)于“粗鹽提純實(shí)驗(yàn)裝置創(chuàng)新設(shè)計(jì)”的文獻(xiàn)資料，于是我開(kāi)始嘗試自己設(shè)計(jì)。

我的設(shè)計(jì)思路是：所設(shè)計(jì)的裝置必須保證科學(xué)性、合理性、創(chuàng)新性、實(shí)用性，且環(huán)保、簡(jiǎn)潔、通用。設(shè)計(jì)原則是：材料易得、制作方便、可重復(fù)利用；現(xiàn)象清晰，富有趣味性和說(shuō)服力；裝置一體化，形成整體性。

最開(kāi)始，我嘗試用堆疊多層漏斗的方法，這樣確實(shí)可以一次性解決難溶性和可溶性雜質(zhì)的去除問(wèn)題，也大大減少了引流的次數(shù)。但是這種方法仍有不足：一是多層堆疊后整個(gè)裝置非常高，重心遠(yuǎn)離桌面，整個(gè)裝置隨時(shí)有倒下的風(fēng)險(xiǎn)，安全隱患較大；二是這么做本質(zhì)上仍然是利用常壓過(guò)濾，所需時(shí)間依然很長(zhǎng)；三是堆疊漏斗這個(gè)操作不夠方便。

我也嘗試過(guò)改用分液漏斗、錐形瓶等器材，但是以上諸多問(wèn)題均未能有效解決。

在嘗試用大號(hào)注射器抽濾+多孔板漏斗，發(fā)現(xiàn)可以加快過(guò)濾速度，但不能滿(mǎn)足“一體化”的需求。之后，我想到了物理課上學(xué)過(guò)的連通器。通過(guò)進(jìn)一步研究有關(guān)物理資料并與物理老師討論，我發(fā)現(xiàn)“公道杯”似乎可以解決我的問(wèn)題。

但是實(shí)驗(yàn)室中并沒(méi)有這種儀器，我便在老師的幫助下嘗試制作一個(gè)。我在一個(gè)燒杯底部打了一個(gè)洞，再通過(guò)不斷加熱使一根導(dǎo)管彎曲，并黏在燒杯底部，制作出一個(gè)公道杯，把它掛在多孔板漏斗壁上。

將抽濾后的液體注入公道杯，大概注入一半，剩下一半加入除雜試劑，直到液面高過(guò)公道杯的導(dǎo)管頂部，這樣反應(yīng)后的液體就會(huì)從公道杯的底部流出。重復(fù)以上步驟直到完成實(shí)驗(yàn)即可。如果實(shí)驗(yàn)制取需求量大，更換大號(hào)公道杯即可。

這套裝置有很多優(yōu)點(diǎn)：一是裝置簡(jiǎn)單；二是制作材料均可在生活中獲??；三是采用玻璃器材可使現(xiàn)象更加直觀(guān)、清晰；四是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中利用了物理課上所展示的“公道杯”，充分實(shí)現(xiàn)了跨學(xué)科融合的特色；五是一體化的設(shè)計(jì)便于老師課堂展示。

對(duì)粗鹽提純實(shí)驗(yàn)裝置的創(chuàng)新與探索，鍛煉了我的實(shí)驗(yàn)操作能力和科學(xué)探究能力。我學(xué)會(huì)了合作、分享與交流，這對(duì)我的學(xué)習(xí)和未來(lái)的科學(xué)研究有著積極的影響，使我更堅(jiān)定了追求科學(xué)進(jìn)步的夢(mèng)想：探尋化學(xué)世界的奧秘與魅力，推動(dòng)科技創(chuàng)新，為社會(huì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

（本項(xiàng)目榮獲第二十七屆全國(guó)發(fā)明展覽會(huì)·“一帶一路”暨金磚國(guó)家技能發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新大賽金獎(jiǎng)、第38屆廣西青少年科技創(chuàng)新大賽青少年科技創(chuàng)新成果競(jìng)賽中學(xué)組二等獎(jiǎng) 指導(dǎo)老師：張智、張宣晗）