回收四氯化碳的实验探究

王 睿

（大连教育学院 成功学习者辅导中心，辽宁 大连116021）

在人教版高中化学必修一第一章实验1－4中，采用四氯化碳为萃取剂来萃取碘水中的碘。实验结束时只是将溶有碘的四氯化碳和失去碘的水通过分液操作加以分离，但如何将碘和四氯化碳进行分离以及四氯化碳又如何回收等问题，教材中没有提及。如果在中学化学知识范畴内，师生一起收集资料，设计方案并解决问题，对拓展学生的思维、提高学生解决问题的能力，都具有重要意义。本文将探究如何通过人员、知识、设备准备和方法设计、现象观察、结果分析、得出结论等诸环节设计从碘的四氯化碳溶液中回收四氯化碳的实验实施方案。并通过本课题设计让学生学会分类、观察、实验、比较、归纳等实验研究的科学方法；学会运用化学理论知识对实验现象进行分析、解释，概括得出结论；学会应用所学知识解决实际问题，体会合作学习的乐趣。

实验前期准备阶段。首先成立课题探究小组。每个探究小组3～5人，其中1人为组长，负责组织协调工作。其次是确定实验方法。小组成员分工协作，在图书馆、互联网上查阅资料，设计详细的实验方案，并明确该方案的实验原理以及所需要的仪器和药品。然后小组间进行交流，在教师的指导下，从操作简便、安全性等多方面因素考虑，确定采用蒸馏法、氢氧化钠法、木炭吸附法开展对四氯化碳进行回收利用的实验探究。

实验设备准备阶段。准备实验所需药品，包括：碘水经四氯化碳萃取后得到的碘的四氯化碳溶液、冰、活性炭（颗粒状）、1mol／L NaOH 溶液。准备实验所需仪器，包括：50ml蒸馏烧瓶、橡皮塞、100℃温度计、冷凝管（带弯管）、铁架台（带铁圈）、烧杯、锥形瓶、沸石、漏斗、石棉网、酒精灯。

实验方法和步骤。（1）木炭吸附法。取10ml碘的四氯化碳溶液于50ml烧杯中，加入适量颗粒状活性炭，静置，必要时可稍稍加热。约5分钟后，溶液的颜色逐渐变浅直至变为无色，冷却至室温后用漏斗过滤，无色的液体即为回收的四氯化碳。将过滤后的活性炭放在一个100ml烧杯中，再在烧杯口处放置一个50ml盛满冷水的烧瓶，然后加热烧杯，在烧杯的底部有紫黑色固体附着，即为吸附在活性炭上的碘。（2）氢氧化钠法。取10ml碘的四氯化碳溶液于分液漏斗中，加入1mol／L NaOH溶液4ml，振荡、静置分层后，下层的无色液体即为四氯化碳。（3）蒸馏法。连接好蒸馏装置，并检查装置气密性。锥形瓶浸在冰水中，冷凝管中通入冷凝水。取6ml碘的四氯化碳溶液于50ml蒸馏烧瓶中，加入沸石，用80℃水加热，片刻后烧瓶内壁开始出现回流，溶液开始沸腾，尾接管口处流出的第一滴液体呈现淡淡的紫色。之后蒸馏出的液体颜色不断加深，当停止加热时，锥形瓶中的液体为淡紫色。各组对实验结果进行汇总，得出相应的结论，形成书面材料，并将各自在实验过程中遇到的问题在组内进行交流。达成共识后，每一小组选出一名代表在全班进行交流，在交流过程中另两人做补充。

实验结论。从实验中可以得出以下结论：（1）采用木炭吸附法回收四氯化碳具有耗时短、操作简单、成本低、分离充分、木炭可循环使用的优点，而且还可以采用加热木炭的方法使碘升华再度回收利用。因此，木炭吸附法是一种很好的回收四氯化碳和碘的方法。（2）氢氧化钠法具有操作简单、方便快捷的特点，是一种行之有效的回收四氯化碳的方法。缺点是消耗了氢氧化钠，而且不能回收碘。（3）蒸馏法不能将碘和四氯化碳很好的分离，因此，该方法不能用于四氯化碳的回收。

实验结果分析。活性炭中有许多微孔，其比表面积较大，因此具有很强的吸附能力，能够将碘吸附在其表面。但该过程是一个物理过程，碘的性质并没有发生任何变化，因此又可以通过加热活性炭使吸附在其表面的碘先升华后冷凝重新回收碘。氢氧化钠溶液常温下可以与碘发生化学反应：I2＋2NaOH＝NaI＋NaIO＋H2O，而四氯化碳与水溶液又互不相溶且四氯化碳的密度比水溶液的密度大，故二者分层，下层为四氯化碳。碘的沸点（184.35℃）比四氯化碳的沸点（76.8℃）[1]高出107.55℃，在理论上完全可以通过蒸馏的方法将二者分开，但是碘有一个很特殊的性质，那就是易升华，因此蒸馏出来的四氯化碳中必然会含有一定量的碘，从而使其显紫色，所以不能用蒸馏的方法将碘和四氯化碳分开。

[1]唐宗薰.世界最新英汉双解无机化学词典[M].西安：世界图书出版公司西安公司，2008：302.