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“萃取”教学设计
时间:2023-10-12 09:49 点击次数:89

  萃取是学生进入高一年级新接触的混合物分离和提纯的方法。传统的教学过多地关注萃取和分液操作的规范和训练,而萃取与分液原理多为灌输式讲解,教学内容单薄而枯燥,学生主动参与少,课堂缺少生机与活力。萃取原理主要依据是物质溶解度、密度、沸点的差异,学生在初中就具备了相关的知识背景。如何充分激活学生已有的知识储备,创设有效的学习情境,挖掘学科知识内涵和学生的智慧潜能,在教学设计和实施中有所创新、有所突破,笔者在新一轮课程教学实践中作了如下尝试。

  [教师]“压榨”,顾名思义,就是施加物理压力。除了压榨法提取油脂外,更多的食用油是采用“浸出”法生产的,那么“浸出油”生产的原理是什么?

  (设计意图:以生活中学生熟悉的压榨油和浸出油生产原理引向课题。通过系列设问和追问,激活知识,活化思维。油脂浸出溶剂有关问题的讨论为萃取剂的选择留下伏笔。)

  [学生相互补充]自制酸碱指示剂-利用酒精浸取植物色素;沏茶-利用沸水浸取茶叶中的有效成分;熬制辣油-利用高温油脂浸取红辣素;干洗-利用干洗剂溶解油脂去除污渍……

  (设计意图:联想发散,列举生活中“浸出”法原理的应用,激发全体学生参与,教师及时鼓励评价。)

  [学生分析、讨论]油、水互不相溶,且 ρ油<ρ水,油层中色素浓度更大,色素在水中的溶解度明显小于在油中的溶解度,食用油将番茄中的番茄红素富集,使油层的色泽更红。

  [教师]用西红柿做菜和汤时,常常将西红柿在热油锅里煸炒一定的时间,这是为什么?

  (设计意图:通过对“西红柿汤”现象的观察与讨论,感悟溶质易从溶解度小的溶剂中转移到溶解度大的溶剂中,为学习、理解萃取原理做好铺垫。)

  [教师]同学们在初中就见识了分液漏斗,那时的主要用途是添加液体,其实分液漏斗另一重要应用就是“分离液体”。

  [教师]展示各种造型的分液漏斗(球形的、梨形的)。哪一种更适合用于分离液体?

  [教师]回答得很好!分液漏斗梨形的外形设计确实既利于观察又利于操作。下面我们就来练习分离液体的操作。

  [创设情境]海洋植物,如海带、海藻中含有丰富的碘元素,碘元素以碘离子的形式存在。实验室里从海带中提取碘的流程如下

  [学生讨论、归纳]碘在有机溶剂中的溶解度比在水中大,有机溶剂与水不互溶。

  [教师]正己烷、四氯化碳溶解碘的能力都很强,且不溶于水;沸点与碘相差也较大,便于与碘蒸馏分离,从这些方面考虑都可以作为碘的萃取剂。由于四氯化碳通过呼吸道和皮肤吸收对人体有较大的毒性,按照《蒙特利尔议定书》要求,中国至2010年,除一些必要用途外,将全部淘汰四氯化碳。正己烷低毒、对环境无害,综合健康和环保等多方面因素,正己烷是最佳的选择。

  (设计意图:创设的真实情境,使问题更具挑战性和实际意义。在问题解决的过程中理解萃取原理,学会选择萃取剂。将课本中四氯化碳萃取剂改为正己烷,体现了绿色化学理念和对学生健康的呵护!)

  [实验]在分液漏斗中用正己烷从碘水中萃取碘,学习萃取和分液操作,观察实验现象,理解萃取原理。

  (2)关闭活塞,先将一定量的碘水加入分液漏斗中,再注入少量正已烷,盖好玻璃塞。

  (3)用右手手心压住分液漏斗玻璃塞,左手握住活塞部分,把分液漏斗倒转过来用力振荡,边振荡边放气。

  (5)待液体分层后,将分液漏斗上口的玻璃塞打开,或使玻璃塞上的凹槽对准漏斗上的小孔,再将分液漏斗下面的活塞拧开,使下层液体慢慢沿烧杯壁流下,适时关闭下面的活塞。

  [讨论、归纳]萃取:利用混合物中一种溶质在互不相溶的溶剂里溶解性的不同,用一种溶剂把溶质从它与另一溶剂所组成的溶液中提取出来,这种方法叫做萃取。

  (设计意图:通过充分讨论,亲历实验过程,对萃取原理的理解更感性也更深刻。其后对萃取原理和萃取剂条件的归纳概括水到渠成。)

  [教师]萃取作为一种重要的混合物分离和提纯方法,有着广泛的应用,例如,从植物中提取桂花精,从银杏树叶中提取银杏黄酮、内酯,从茶叶中提取茶多酚,从辣椒中提取红色素,等等。绿色、安全、高效,是萃取剂的追求,超临界CO2就是新型萃取剂中的佼佼者!

  超临界二氧化碳萃取是以超临界状态(温度31.3℃,压力7.15MPa)下的二氧化碳为溶剂,利用其高渗透性和高溶解能力来提取分离混合物的过程。超临界状态下的二氧化碳,其密度大幅度增大,导致对溶质溶解度的增加,在分离操作中,可通过降低压力或升高温度使溶剂的密度下降,引起其溶解物质能力的下降,可使萃取物与溶剂分离。

  运用该技术可生产高附加值的产品,可提取过去用普通化学溶剂无法提取的物质,且廉价、无毒、安全、高效。在提取香料、药用有效成分等食品、医药等工业上有着广泛的应用。

  (设计意图:适时渗透绿色化学理念,突破对传统化学萃取剂的认识,从安全、环保以及选择性和高效性的角度,丰富对萃取剂的认识,使教学内容具有开放性和时代性。)

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