过滤操作实验教学探讨

摘 "要 "过滤是化学实验中最基本的操作之一。针对过滤操作教学中普遍存在的“重操作轻理论、重细节轻整体、重遵循轻探究”等不足，从过滤原理、滤纸选用及折叠方法、漏斗选用和过滤方法选择四方面对过滤操作教学进行深入探讨，运用图表对过滤操作的重要内容进行展示和比较分析，促使学生充分理解和掌握过滤操作技能，重点培养学生的观察能力、思维能力和创新能力。

关键词 "过滤操作；化学实验；滤纸；漏斗；过滤方式

中图分类号：G642.423 " "文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2022）14-0138-05

Discussion on Experimental Teaching of Filtration Opera-

tion//CAO Xiaohua， WANG Yawei， YE Xinglin， CHEN Xiu-dong， SUN Jianqi， LIU Jianhua

Abstract "Filtering is one of the most basic operations in the chemical experiment. In view of the general problems in the teaching of filtration operation， such as attaching importance to operation rather than theory， details rather than whole， ad-

herence rather than inquiry， this paper makes an in-depth dis-

cussion on the experimental teaching of filtration operation. The students could get fully understanding and acquire skills

of filtration operation by inquire factors affecting the experi-mental results of filtration operation， such as selection of filter

paper， selection of filter funnel and selection of filter mode. The important contents in the filtering operation are shown and comparatively analyzed through pictures and tables. In

the paper， the author points out that filtration operation tea-ching should focus on how to train students’ observing ability，

thinking ability and creative ability.

Key words "filtration operation; chemical experiment; filter paper; funnel; filter mode

0 "引言

过滤是固体和液体最常用的分离方法，是化学实验中最基本的操作之一[1-5]。然而，教师在实际教学过程中往往仅粗浅地介绍过滤操作要点，对其中影响过滤效果的诸多因素（如滤纸的选择、漏斗的选择、过滤方式的选择等）缺乏必要的探究，学生对过滤操作缺乏深入系统的了解，实际教学效果欠佳[6-7]。

为此，笔者结合教学实际，系统探讨影响过滤效果的各种因素，如滤纸性质、分类和选用，漏斗的种类及选择，过滤方式的选择，以帮助学生深入掌握过滤操作，取得良好的教学效果。

1 "过滤原理探讨

过滤利用的是筛子原理，即颗粒大小不同的混合物在某种推动力（如重力、离心力、压强差等）的作用下，都可以使用合适的筛子（如滤纸、半透膜、反渗透膜、纱布等）加以分离（见图1）[1-5]。半透膜和滤纸一样均有许多小孔，但半透膜的孔径更小。滤纸孔径在1～120 μm（10-6 m），半透膜孔径在1～100 nm（10-9 m），RO膜（反渗透膜）孔径约为0.1 nm[8]。因此，要依据混合物中粒子大小来选择合适的筛子。一般的滤纸很难将悬浊液（如BaSO4悬浊液）中所有的固体过滤下来，因此，有时用滤纸过滤完后，滤液仍是浑浊的。

2 "滤纸的选用与折叠方式

2.1 "滤纸的选用

滤纸按材质可以分为棉纤维滤纸、玻璃纤维滤纸和其他人工合成材料滤纸（如聚丙烯滤纸、石棉纤维滤纸等）[9]。玻璃纤维滤纸由100%的玻璃纤维制成，具有过滤效率高、纳污能力强并可以过滤细小的颗粒等优点[9]。最常用的棉纤维滤纸的分类及选用见表1[1-5]。

根据固液体系性质选择滤纸的材质，依据过滤目的选用定性、定量或层析滤纸。定性滤纸和定量滤纸区别主要在于灰化后产生灰分的量：定性滤纸≤

0.13%，定量滤纸≤0.000 9%，无灰滤纸＜0.1 mg

（在分析天平上可忽略不计）[1-6]。学生实验中过滤操作常用于定性实验，因此多选用定性滤纸。根据沉淀量选择滤纸的大小，常压过滤中一般要求沉淀高度不得超过滤纸锥体高度的1/3[2]。滤纸的大小还应与漏斗的大小相适应（滤纸的上沿应低于漏斗上沿0.5～1 cm）。根据沉淀颗粒大小选择快速、中速或慢速滤纸：非晶形沉淀（如Fe（OH）3、Al（OH）3等）可选用较为疏松的快速滤纸，以免过滤速度太慢；细晶形沉淀（如CaC2O4、BaSO4等）则应选用紧密的慢速滤纸，以防沉淀漏失；中等大小的晶形沉淀（如MgNH4PO4·6H2O、K2SiF6等）可选用中速滤纸[1-5]。

2.2 "滤纸折叠方式

过滤前往往需把滤纸折成合适的形状，常见的折法是扇形滤纸（常压过滤）和菊花形滤纸（热过滤）。菊花形滤纸的优点是有效表面积大、过滤速度快，常用于趁热过滤。两种滤纸的折法均要求先把手洗净擦干，以免弄脏滤纸。

2.2.1 "扇形滤纸的折法（图2）[1-5] "将过滤纸对折，连续两次，叠成约60°圆心角形状；把叠好的滤纸按一侧三层、另一侧一层打开，成漏斗状；用食指把滤纸按在洁净干燥玻璃漏斗的内壁上（滤纸的边缘应低于漏斗边缘约0.5 cm）。如上边沿贴合不够紧密，则适当改变滤纸折叠角度，直到与漏斗密合为止。取出滤纸，从三层滤纸处撕去后两层的一小角（用于擦拭玻棒等），然后将滤纸放入漏斗中。用水湿润滤纸，使其贴紧于漏斗的内壁。

2.2.2 "菊花形滤纸的折法（图3）[10] "取一张大小合适的圆滤纸，对折成半圆形；按图3a所示，半圆朝同一方向折成四等分，其棱线位置见图3b；如图3b所示，将1-2边与2-6的凹面重叠对折（见2-7边），将2-3边与2-5的凹面重叠对折（见2-8边）；如图3c所示，1-2边与2-5对折（见2-9边），2-3边与2-6对折（见2-10边），则将半圆分成八等分；如图3d所示，再在这八个等分中的每一小分中间以相反的方向对折成16等分，展开成折扇样，见图3e；再在1、2和2、3的小分处向内折一小折纹，展开后如图3f所示。由于折叠反复较多，故圆心处别用力折压，以免破损。具体折法可观看视频《菊花滤纸怎么折？两分钟学会一种快速过滤的折法》（https：//www.bilibili.com/video/av86754758/5）。

3 "漏斗的选用

如图4所示，过滤操作常用的漏斗有普通漏斗（a～d）、布氏漏斗（f）和砂芯漏斗（g）[4]。过滤操作常用的玻璃漏斗有短颈漏斗（也称标准型漏斗）（a）、长颈漏斗（b）、褶壁漏斗（内壁呈瓦楞型）（c）和无颈漏斗（d）四种[6]。长颈漏斗用于定量分析中过滤沉淀，短颈漏斗用作一般过滤或热过滤（e），无颈漏斗主要用于热过滤，褶壁漏斗虽不常见，但已在实验室使用（瓦楞型间隙有助于加快过滤速度）[11]。漏斗的圆锥角应为60°（a），管径粗细适宜，太粗则难以保持水柱，太细则水流速度慢，过滤需要的时间过长；管径末端应稍微倾斜，承接滤液的烧杯的内壁应与漏斗颈末端接触，以防止滤液溅失[2]。

减压过滤时需要选用布氏漏斗（需加滤纸或滤布）或砂芯漏斗（可直接过滤）。砂芯漏斗的砂芯滤板是由烧结玻璃料制成的，按滤板孔径大小，型号可分为G1～G6（编号越大孔径越小）。为避免强酸性或氧化性溶液与滤纸作用，此时可采用玻璃砂芯漏斗代替布氏漏斗。但玻璃砂芯漏斗不适用于过滤碱性较强溶液，此时应选用石棉纤维滤纸代替棉纤维滤纸贴紧在布氏漏斗上。

4 "过滤方式的选择

常用的过滤方式有常压过滤、减压过滤及趁热过滤，应根据实际需要正确选用过滤方式，如表2所示[1-6]。常压过滤法是在常压下用普通漏斗过滤的方法，当沉淀物为胶状或微细晶体时，用此法过滤较好。减压过滤法因产生压强差，故比常压过滤快，但此法不宜用于过滤胶装或颗粒很细的沉淀以及低沸点溶剂重结晶时的固液分离。如果某些溶质在温度较低时容易析出晶体，而又不希望它在过滤中析出时，则应采用热过滤法过滤。

5 "结束语

综上可知，滤纸和漏斗的选用、过滤方式的选择等均会影响过滤效果。笔者通过引导学生线上观看过滤相关视频（滤纸折叠视频、过滤操作视频等），线下进行过滤操作，线上线下结合互动点评学生操作及实验报告，采用线上线下混合式教学模式实施教学，取得良好的教学效果。教学实践表明：通过原理介绍、图表展示和比较分析对过滤操作教学进行深入探讨，有助于开阔学生视野，加深学生对过滤操作的理解。

参考文献

[1] 张桂香，迟玉中.大学化学实验：无机及分析化学实

验分册[M].天津：天津大学出版社，2015：46-48.

[2] 何树华，张福兰，庞向东.无机及分析化学实验[M].

成都：西南交通大学出版社，2017：39-41.

[3] 刘桂艳，李耀仓，秦中立.无机及分析化学实验[M].

武汉：华中师范大学出版社，2018：47-49.

[4] 倪惠琼.普通化学实验[M].上海：华东理工大学出

版社，2009：39-43.

[5] 李泽全，余丹梅.大学化学实验[M].重庆：重庆大

学出版社，2014：16-17.

[6] 周文元.对常压过滤教学的若干补遗[J].化学教学，

2016（3）：67-70.

[7] 雷艳虹，曹小华.粗盐提纯实验教学中过滤操作探讨

[J].化学教与学，2013（7）：94.

[8] 李明立，曹广雪.常见的几种分离实验[J].中国现

代教育装备，2020（16）：30-32.

[9] 赵璜，屠恒忠.影响滤纸结构性能和过滤性能的一些

因素[J].纸和造纸，2006，25（6）：1-4.

[10] 厉廷有.一种菊花形滤纸的折叠方法[J].大学化学，

2011，26（4）：65-66.

[11] 温澍萍.对高职院校物理课程自制教具的几点认识

[J].中国职业技术教育，2011（2）：69-72.

[12] 冯雪琦，马宏佳.为什么过滤时“漏斗下端管口要

紧靠烧杯内壁”？[J].化学教与学，2012（2）：82.