淺析海帶提碘微項目的實施意義

杜中彩

海洋中蘊藏著豐富的化學資源，開發利用海洋化學資源的核心任務是實現物質轉化，因此，以海洋資源的開發利用為背景設計微項目，促使學生基于元素周期律（表）對物質的性質、應用、轉化的再認識。設計海帶提碘的意義主要有三個方面：一是單質碘的提取過程中，一定會涉及氧化還原反應，在設計提取過程的物質轉化路徑時會面臨氧化劑或還原劑的選擇問題，這就需要從“強弱比較”的視角認識物質性質。二是氯、溴、碘是同主族元素，但獲得它們的單質的方法不同，其原因與三種元素性質的遞變規律密切相關。三是海帶提碘是從復雜體系中提取物質，以它們為載體設計微項目，能夠進一步發展學生對物質分離提純的認識，完善物質分類提純類實驗問題的問題解決思路。從本體來看，“如何提取復雜體系中的微量物質，去除復雜體系中的多種雜質”“如何選取恰當的方法和試劑實現物質轉化”是這個微項目問題解決的兩個關鍵點。海帶中的碘元素存在于一個復雜體系中，其中含有多種雜質。因此，用“除雜”的思路逐一去除雜質獲得純凈的單質溴和單質碘是不現實的，而只能用“提取”的思路，將其從復雜體系中提取出來。將溴、碘元素從復雜體系中提取出來，需要考慮海水中的溴元素、海帶中的碘元素的存在形態，以及進行組分中物質的性質分析，選取不同于其他離子的性質實現轉化、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目任務需要考慮的問題。

總體來看，在完成海帶提碘任務時，需要依據以下思路設計具體的物質分離、提純路線。待分離物質根據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，轉化為目標物，選擇分離方法要考慮分離物質的含量，確定是否需要先富集再提取，利用待分離物質與其他成分物理性質或化學性質差異實現分離。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圖可以設計如下：

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，更實際，更可靠。整個流程中涉及到了灼燒、浸出、氧化、萃取、反萃取、過濾等操作，都是高中必備的實驗知識，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：灼燒時用到酒精燈、鐵三角、泥三角、坩堝，浸出時用到漏斗、燒杯、玻璃棒，萃取時要用到分液漏斗、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，可以選擇氯水、溴水等，同主族元素的氧化性比較，但同時要考慮到氯水的氧化能力，如果過量則會將碘單質氧化為碘酸根離子，出現過渡氧化的結果，培養學生思維能力和思辨能力，所以氧化試劑最佳選擇應為雙氧水。而反萃取是指將富集在有機溶劑中碘單質利用化學轉化法重新富集在水中的方法化學反應方程式為3I₂+6NaOH=== NaIO₃ +5NaI+3H₂O，是比蒸餾更實際、更具操作性的方法。反應步驟通過加酸，發生歸中反應制得碘單質，再過濾分離得到碘單質。

海帶提碘微項目的設計，無論是從一個海洋資源的開發利用的實際意義，還是培養學生獨立解決問題，培養完善的思維、分析能力，還是培養學生動手操作能力，都是一個綜合具有實際意義的項目。因此，海帶提碘微項目的實施，對于促進學生“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”和“科學探究與創新意識”化學學科核心素養的培養具有積極作用。