淺談苯甲酸的分離提純在高中化學教學中的應用

莊露

一、研究背景簡介

1.對教學要求的解讀

高中化學教學中選用人教版《有機化學基礎》的教材，以有機物苯甲酸為例讓學生掌握重結晶這一分離提純的實驗方法。在實施教學中以發展學科核心素養，基于科學和基于對學生的理解為指導思想。以培養人，培養科學精神為目標設計教學活動。通過領會核心素養的內涵，立足育人，培養學生在真實情境中解決或解答實際問題的能力。

科學特點要求關注規律的普遍性與特殊性，但是不要將規律固化，不要將規律形成思維定勢，要具體問題具體分析。根據物質自身性質，根據客觀環境選擇合適的方法與手段。在此過程中讓學生體會到物質的變化是有條件的，變化條件是可以控制的。

2.實踐過程中的反思

為了讓學生理解重結晶這一分離提純的方法，教材中以苯甲酸中混有泥沙為例進行講解。而真實的生產過程中，苯甲酸混有的雜質并非泥沙，而是混有氯化鉀等雜質。且教材中對重結晶的方法這樣定義：選擇適當溶劑，雜質在此溶劑中的溶解度或大或小，被提純的物質溶解度隨溫度變化較大，這樣使固體混合物分離的方法叫重結晶。若僅以苯甲酸中混有泥沙為例講解重結晶的實驗方法，學生容易忽視“選擇適當溶劑”這一項要求，學生會習慣性認為溶劑就是水。此外，學生對雜質在該溶劑中溶解度或大或小理解不清，因為泥沙在水中難溶，屬于雜質在該溶劑中溶解度或小的情況。基于上述考慮，筆者認為不妨在完成教材中給出的苯甲酸中混有泥沙的實驗外，再增加兩個實驗，分別為苯甲酸中混有氯化鈉、苯甲酸中混有氯化鉀。

二、實驗教學應用

1.苯甲酸中混有泥沙

由于苯甲酸溶解度受溫度影響較大且隨溫度升高而升高，泥沙在水中難溶且溶解度隨溫度變化不大，所以先加熱溶解混合物，然后趁熱過濾，使雜質泥沙留在濾紙上，將獲得的濾液進行冷卻，待有大量晶體析出后，過濾、洗滌、烘干即可獲得較為純凈的苯甲酸。

在此分析過程中，引入溶解度曲線圖2-1，學生通過分析數據變化規律，根據物質性質選擇合適的分離提純方法。學生初步了解重結晶這一分離提純的方法。

2.苯甲酸中混有氯化鈉

氯化鈉易溶于水但溶解度隨溫度變化不大，所以加熱溶解混合物，此時苯甲酸和氯化鈉均溶解在水中。然后冷卻溶液，當有大量固體析出時過濾，此時濾紙上獲得苯甲酸，而氯化鈉殘留在濾液中。將獲得的苯甲酸再洗滌、烘干即可獲得較為純凈的產品。

向學生提供溶解度曲線如圖2-2所示，學生設計實驗并進行驗證。此過程幫助學生理解雜質在該溶劑中的溶解度或大或小，其具體的操作步驟略有差異。操作方法是根據客觀情況，根據需要而決定的，并不是永遠不變的。

3.苯甲酸中混有氯化鉀

氯化鉀易溶于水且溶解度隨溫度升高而略有變化，如圖2-3所示。作為雜質，氯化鉀在水中的溶解度遠遠大于苯甲酸，且在水中的溶解度隨溫度變化趨勢也遠遠大于苯甲酸在水中的變化趨勢，此時加熱溶解再冷卻結晶分離效果不好。

因此，需要引導學生思考能否將氯化鉀變得像泥沙那樣難溶？從物質分類的角度可以聯想到苯甲酸屬于有機物，更易溶于有機溶劑。由此啟發學生可以通過更換溶劑，挑選一種讓苯甲酸易容而氯化鉀難溶的溶劑，再利用重結晶的方法進行分離提純。

通過查閱文獻資料，結合工業生產實際，選擇用乙醇作為溶劑。分別尋找苯甲酸和氯化鉀在不同溫度下的乙醇溶劑中的溶解度，繪制出曲線變化圖，供學生參考。如圖2-4所示。

學生根據提供的信息，進行分析判斷。將混合物溶解在乙醇中，加熱，此時苯甲酸全溶，而氯化鉀幾乎不溶沉在底部。趁熱將混合液過濾，向獲得的澄清濾液中加入一定量冷水，有大量固體析出，此固體即為苯甲酸。實驗效果如圖2-5和2-6所示。

三、反思與總結

完成上述三個實驗，學生對重結晶的實驗方法有較為全面的認識。通過改變溫度或通過更換溶劑，進而改變物質的溶解性，以此來實現對混合物的分離提純。對于不同混合物，我們根據物質性質選擇合適的分離方法。物質變化是有條件的，變化條件是可以控制的，要在情境中具體問題具體分析。

在實驗過程中，受客觀條件的限制，還有很多可以改進的地方。比如在進行苯甲酸中混有氯化鉀的實驗中，趁熱過濾時可以將盛放濾液的燒杯置于水浴鍋中，防止冷凝結晶。