解析化學“粗鹽提純”實驗培養高層次人才

王小軍

摘 要：化學是一門以實驗為基礎的自然科學，以實驗為基礎是化學學科的重要特點。實驗教學能為高中學生的學習提供必要的感性材料。高中化學實驗教學通常也是由授課教師組織講解實驗的內容，在化學課堂上由授課教師演示實驗過程，屬于驗證式的教學模式。實驗過程往往依附課本的實驗步驟進行，沒有服從理論知識與實驗的邏輯思維，忽視了實驗技能與原理的系統性。在高中化學教材中，總是把實驗的基本操作技能與常見的實驗方法安排在教材實驗部分的開始，目的是讓學生學習了基本操作和方法后，便于后續做其他的實驗。

關鍵詞：高中化學；化學教學；化學實驗；實驗解析

物質的提純：把混合物中所含有的雜質除去，以得到純凈的物質，如除去一氧化碳中的二氧化碳。物質提純的原則：不增——不增加新的雜質，不減——不減少被提純的物質，易分離——被提純物質與雜質易分離，易復原——被提純物質要容易復原。

一、實驗目的

①掌握溶解、過濾、蒸發等實驗操作基本技能。②理解過濾法分離混合物的原理。③體會過濾在生活、生產等社會實際中的具體應用。

二、實驗儀器和藥品

藥品和試劑：粗鹽水、氯化鋇溶液、氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液和稀鹽酸等。

實驗器材：托盤天平（含砝碼）、量筒、燒杯、玻璃棒、藥匙、漏斗、濾紙、鐵架臺（帶鐵圈）、蒸發皿、酒精燈、坩堝鉗、膠頭滴管、濾紙、火柴、紙片。

三、實驗原理

食鹽的主要成分是NaCl，粗鹽是指NaCl中含雜質，可溶性雜質多為氯化鎂、氯化鈣和可溶性硫酸鹽等，不溶性的有泥沙等。粗鹽提純的主要操作可分為兩部分：一是過濾，目的是使不溶性固體雜質與NaCl分離；二是結晶，目的是使NaCl與溶解度為陡峭形的可溶性雜質分離。

四、實驗操作步驟

（1）溶解。①用托盤天平稱取4.0克粗鹽（精確到0.1克），用量筒量取12毫升水倒入燒杯里，再用藥匙取一匙粗鹽加入水中。觀察發生的現象：粗鹽溶解，但溶解速率較慢。②用玻璃棒攪拌（玻璃棒的攪拌可加快粗鹽的溶解），并觀察發生的現象：粗鹽溶解速率加快。③再加入粗鹽，邊加邊用玻璃棒攪拌，直到粗鹽不再溶解時為止，觀察現象：溶液逐漸變渾濁。

（2）過濾——除去泥沙。①組裝過濾器：選取漏斗和濾紙，將選好的濾紙對這兩次，用水潤濕使其緊貼漏斗內壁并使濾紙上沿低于漏斗口。②過濾：將盛有待過濾的燒杯緊靠玻璃棒，玻璃棒末端輕靠在三層濾紙的邊緣處，漏斗的末端緊靠燒杯的內壁。注意：過濾操作的“一貼二低三靠”：1）“一貼”是指用水潤濕的濾紙要緊貼在漏斗壁上。2）“二低”一是指濾紙的邊緣要低于漏斗的邊緣，二是漏斗中的液面要低于濾紙的邊緣。3）“三靠”一是指傾倒液體的燒杯要緊靠玻璃棒的一端，玻璃棒要靠在三層濾紙處，漏斗的末端要緊靠燒杯的內壁。

（3）除去可溶性的雜質。①加入過量BaCl2溶液（除去硫酸根離子）BaCl2+Na2SO4==BaSO4↓+2NaCl。②加入過量NaOH溶液（除去鎂離子）MgCl2+2NaOH==Mg（OH）2↓+2NaCl。③加入過量Na2CO3溶液（除去鈣離子及BaCl2中的鋇離子）Na2CO3+CaCl2==CaCO3↓+2NaCl，Na2CO3+BaCl2==BaCO3↓+2NaCl。

④過濾：除去BaSO4，Mg（OH）2、CaCO3、BaCO3。⑤向濾液中加入適量HCl（除去過量NaOH，Na2CO3，可選擇用pH試紙控制加入的量，或是直接蒸發）

（4）蒸發。將得到的澄清濾液倒入蒸發皿中，把蒸發皿放在鐵架臺的鐵圈上，用酒精燈加熱同時用玻璃棒不斷地攪拌濾液，待到蒸發皿中出現較多量固體時，停止加熱，利用蒸發皿的余熱使濾液蒸干。用玻璃棒把固體轉移到紙上，稱量后，回收到教師指定的容器，比較提純前后食鹽的狀態并計算精鹽的產率。（誤差分析：明顯偏低：A.溶解時將粗鹽一次全部倒入水中，立即過濾；B.蒸發時，有一些液體、固體濺出。偏高：提純后的精鹽尚未完全干燥就稱其質量。）

五、實驗結論

溶解：粗鹽固體為灰色，加入水中所得液體呈渾濁狀。

過濾：濾液是無色透明液體，濾紙上的殘留物呈黑色。

蒸發：隨著加熱，蒸發皿中液體的量減少；當蒸發到一定程度時，蒸發皿底部有固體析出，蒸發得到的固體為白色。

典型案例1：用足量的含不溶性固體雜質的粗鹽，經提純后配制一定質量分數的氯化鈉溶液，實驗操作有：①稱量，②過濾，③蒸發結晶，④計算，⑤溶解，⑥干燥。其先后順序正確的是⑤、②、③、⑥、④、①、⑤。

典型案例2：為了除去粗鹽中的鈣離子、鎂離子、硫酸根離子和泥沙，可將粗鹽溶于水，然后進行下列五項操作：①過濾，②加過量的氫氧化鈉溶液，③加適量鹽酸，④加過量碳酸鈉溶液，⑤加過量的氯化鋇溶液。正確的操作順序是⑤、②、④、①、③。

綜上所述，整個高中化學教材中，演示實驗占有相當大的比例，教材中幾乎每一節每一個知識點中都配有演示實驗。有些演示實驗的直觀性較模糊，教師的示范作用不太突出，尤其對于貧困地區班額較大的班級，演示時離學生距離較遠，實驗效果就更為不好。演示實驗的結果就是學生只看不做，對學生的動手能力、實驗操作技能、操作能力都無法提高。

總之，高中化學教學應是讓化學貼近生活、生產，貼近社會及知識應用方面的教學，更注重培養有創新意識和發展思維的人，強化學生的素質教育。而實驗教學以激發學生興趣為核心的教學方法，重在參與、重在感悟、重在實踐，使學生身臨其境，把認知活動和情感教育結合起來，必將促使學生學習方式的更新，也將更有利于促進學生對新知識的感知，更符合素質教育的特點，更能體現新時代的教學理念，更能達成較高層次人才培養的教學目的。

（甘肅省通渭縣第三中學）