粗盐的提纯实验教学设计

马逸群

“粗盐的提纯”一直是中学化学教学中的一个基础实验。

一、设计思路

对于“粗盐的提纯”，现行各种版本的化学教科书中只安排了“粗盐中难溶性杂质的去除”学生实验；著名化学教育家宋心琦先生认为，当条件具备时，还是完成粗盐提纯实验的全过程为好。笔者根据所教学生的接受能力和学校的装备条件，并考虑到各种选拔性考试中常涉及“粗盐中可溶性杂质的清除”问题，于是在本节实验课中增加了“粗盐中可溶性杂质的去除”演示实验。

上述实验活动，不仅用到玻璃棒、药匙、托盘天平、过滤器、量筒、酒精灯、烧杯等多种仪器，还涉及溶解、过滤、蒸发、化学沉淀等多项基本操作，尤其要灵活应用复分解反应的条件解决可溶性杂质的清除问题，因而综合性强。另外，在以“粗盐的提纯”实验为背景的各种选拔性考试中，命题者不仅考查学生的实验操作技能，而且注重检测学生的思维能力。鉴于此，笔者注重采用理论引领、讨论交流、巩固练习等方式开展教学活动，不仅要求学生初步学会有关的操作技术，而且重视实验方案的设计和实验问题的演练，以促进学生理论联系实际，提高解决实际问题的能力，充分体验知识的形成过程。

另外，在实验的过程中，注重突出学生的主体地位，注意参与学生的分组实验，从而提高学生的操作技能，培养学生的探究意识。

二、教学目标

根据“课程标准”和“教科书”的要求，并结合所带班级学生的知识现状，确定如下教学目标：

(1)学习蒸发操作技能，巩固溶解、过滤等操作技能。

(2)了解物质提纯的基本原则。

(3)能根据复分解反应的条件，选择清除粗盐中可溶性杂质的试剂，并初步设计清除可溶性杂质的实验方案。

(4)培养思维的严密性，提高解决实际问题的能力。

三、教学过程

引言：由于受生产场所、生产原料、生产工艺等客观因素的影响，粗盐中不仅含有难溶性的杂质，还含有一些可溶性的杂质。今天我们就研究粗盐的提纯，首先我们了解物质提纯的基本原则。

投影：物质的提纯就是把混合物中的杂质除去，以得到较为纯净的有效成分，并将有效成分恢复到原来的状态；要根据杂质和有效成分的性质差异，选择适宜的除杂方法；能用物理方法除去杂质，就尽量不用化学方法(适时投影有关化工生产、食品加工等涉及物质提纯的图片)。

过渡：粗盐中含有的难溶性杂质主要是泥沙，那么如何清除难溶性杂质呢？

1.粗盐中难溶性杂质的清除

思考：泥沙、氯化钠具有怎样的溶解性？温度的变化对氯化钠的溶解度有怎样的影响？

小结：因为泥沙难溶于水、氯化钠易溶于水，所以应采用溶解、过滤的方法清除难溶性杂质 (同时得到澄清的盐水)；因为氯化钠的溶解度受温度变化的影响不大，所以接下来的操作是通过蒸发溶剂使盐结晶。

分组实验：学生按照“溶解→过滤→蒸发→计算产率”的步骤进行初步提纯；教师适时参与学生的实验，并及时指导。

过渡：为巩固上述实验操作，提高纸笔测试中实验题的得分率，请同学们解答下面的实验习题。

演练习题：结合刚才粗盐初步提纯的实验，回答如下问题。

(1)实验中使用次数最多的仪器是____ ，该仪器在“计算产率”中的作用是____。

(2)过滤浊液时，过滤器内液面不能高于滤纸边缘，其理由是______；某同学经过两次过滤后，滤液仍然浑浊。其原因可能是 。

(3)在蒸发时用到的玻璃仪器有玻璃棒和 _____；将盐水蒸发至有大量固体析出后应 _____；蒸发操作 (填能或不能)用降低温度的方法代替。

(4)除去难溶性杂质后得到的食盐属于_____ (填混合物或纯净物)。

(5)实验结束后，有4个小组分别展示了自己的精盐产率：

?

教师认为第3组结果偏高，其他组结果都偏低。于是各小组分别讨论本组的误差，所找原因正确的是_____(填序号)。

A.第1组：烧杯里的食盐未溶解完就开始过滤

B.第2组：没有蒸发干，精盐中仍然有水分

C.第3组：滤液浑浊就开始蒸发

D.第4组：称量精盐时只有左盘垫了纸

(在解决上述问题的过程中，教师注意适时点拨、释疑。)

过渡：清除难溶性杂质以后的食盐中，还含有MgCl2，CaCl2，Na2SO4等几种可溶性杂质，要得到纯净的食盐，还要清除这些可溶性杂质。

2.粗盐中可溶性杂质的清除

讲述：一般根据复分解反应的条件去选择除杂试剂。

(1)除杂试剂的选择

讨论：清除粗盐中的可溶性杂质选择哪些试剂。教师巡视、参与，适时点拨，及时鼓励。

点拨：清除粗盐中的可溶性杂质，一般采用化学方法；利用化学方法清除杂质时，一般不让有效成分发生化学变化，应使杂质转化为便于跟有效成分分离的新杂质，如气体、沉淀、水等。

小结(可投影出来)：

①清除杂质C a C l2可以选用N a2C O3溶液，因为它能使Ca2+转变为易于清除的CaCO3沉淀、Cl－转变为有效成分NaCl。有关的化学方程式：CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl。

②清除杂质MgCl2可以选用NaOH溶液，因为它能使Mg2+转变为易于清除的Mg(OH)2沉淀、Cl－则变为有效成分NaCl。有关的化学方程式：MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl。

③清除杂质Na2SO4可以选用BaCl2溶液，因为它能使SO42－转变为易于清除的BaSO4沉淀、Na+则转化为有效成分NaCl。有关的化学方程式：BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl。

过渡：Na2CO3，NaOH和BaCl2这3种除杂试剂的加入顺序如何确定呢？这个问题难度很大，相信同学们经过讨论，能够形成科学的操作方案。

(2)除杂试剂的加入顺序

讨论：几种除杂试剂的加入顺序。教师巡视、参与，适时点拨，及时释疑。

点拨：每一步的除杂试剂都必须过量，以确保杂质彻底清除。那么在BaCl2，Na2CO3，NaOH这3种除杂试剂中，最后加入的除杂试剂还需要外加一种试剂来清除。为了简化操作，这种试剂的过量部分应容易清除，显然应选择盐酸，因为后续的加热蒸发操作，不仅能除去水，同时HCl气体也会随之挥发。既然盐酸要最后加入，那么在BaCl2，Na2CO3，NaOH这3种除杂试剂中最后加入的那种一定能被盐酸反应，所以与盐酸不反应的BaCl2溶液不能在“加入盐酸的前一步”加入。另外，因为每一步的除杂试剂都是过量的，因此后加入的除杂试剂，不仅要除去对应的杂质，还要把“先前加入的除杂试剂的过量部分”也顺便彻底清除。

小结(可投影出来)：

方案①：先加入过量BaCl2溶液(完全除去Na2SO4、引入少量BaCl2)，接着加入过量Na2CO3溶液(完全除去CaCl2和BaCl2、又引入少量杂质Na2CO3)，再加入过量NaOH溶液(完全除去MgCl2、少量Na2CO3没有清除、又引入少量杂质NaOH)，最后加入过量盐酸(完全除去Na2CO3和NaOH、又引入少量HCl)。接下来过滤(滤去沉淀)、蒸发(除去H2O和HCl)，即得精盐。

方案②：先加入过量BaCl2溶液(完全除去Na2SO4、又引入少量杂质BaCl2)，接着加入过量NaOH溶液(完全清除MgCl2、少量BaCl2没有清除、又引入少量杂质NaOH)，再加入过量Na2CO3溶液(完全除去CaCl2和BaCl2、又引入少量杂质Na2CO3)，最后加入过量盐酸(完全除去Na2CO3和NaOH、又引入少量HCl)。接下来过滤、蒸发，即得精盐。

方案③：先加入过量NaOH溶液(清除了MgCl2、又引入少量NaOH)，接着加入过量BaCl2溶液(完全除去了Na2SO4、少量NaOH没有清除、又引入少量BaCl2)，再加入过量Na2CO3溶液(完全除去了CaCl2和BaCl2、少量NaOH没有清除、又引入少量Na2CO3)，最后加入过量盐酸(完全除去Na2CO3和NaOH、又引入少量HCl)。接下来过滤、蒸发，即得精盐。

演示实验：教师取少许粗盐，先通过溶解、过滤操作，清除粗盐中的难溶性杂质，得到澄清的盐水；再选用上述操作方案(任意一种)清除盐水中的可溶性杂质，从而制得精盐。在实验过程中，教师要邀请学生参与操作，并适时提问、释疑。

小结并板书(如图1所示)。

图1

讲述：我国生产的食盐主要有海盐、湖盐、井盐及矿盐，它们的精制原理与上述过程基本相同。

过渡：为了培养同学们的综合素质，提高思维能力和应试技巧，请完成下面的实验习题。

演练习题：化学课外活动小组开展粗盐提纯的实验，实验流程如图2所示。其中，序号①～⑧为实验操作步骤，所加试剂均稍微过量。

图2

根据上述操作方案，回答问题：

①操作⑤后，所得滤液中的溶质除NaCl外，还有_____ (填化学式)；所得沉淀除泥沙外，还有_____ (填化学式)。

②除杂试剂NaOH溶液不能用KOH溶液代替，理由是 _____ 。

③实验中加入Na2CO3溶液的目的是_____。

④利用提供的3种沉淀试剂，再写出1种添加试剂的操作顺序(填序号)：_____ 。

(在解决上述问题的过程中，教师既要相信学生、敢于放手，又要适时点拨、及时鼓励。)

整理仪器：新课结束，要求学生洗涤仪器、整理桌面。

结束新课：师生总结本节课的主要内容；教师对学生的课堂表现给予高度评价。

投影作业：完成本节课的实验报告；利用墙报或QQ群交流学习成果和学习困惑。

[1]中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准:2011年版[S].北京:北京师范大学出版社,2012.

[2]宋心琦. 化学实验教学改革建议之一[J].化学教学,2012(4):3-5.