海带取碘实验的再探究

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1、海带取碘实验的再探究梁晓康(从化中学广东从化510900)摘要本文围绕学生实验过程中的疑惑,对实验“从海带中提取碘”进行了一定程度的探究,让学生通过探究活动,亲身体验科学探究的基本过程与方法,加深对化学与生活生产技术方面联系的认识,从而培养和发展学生的科学探究能力,提高学生的科学素养。关键词海带取碘实验科学探究能力氧化剂实验改进实验“从海带中提取碘”是人教版教材《化学·必修2》中的学生分组实验(见教材P83)。教材中对该实验的要求并不高,只需要学生定性地检验出碘单质的存在即可,并不需要制备出产品。笔者在指导学生进行该分组实验时,觉得该实验可作一定程度的拓展,并以

2、一个探究性实验出现,进一步巩固,加深学生对元素化学性质的认识,学会制备方法,培养联系实际,解决问题的能力。让学生通过探究活动,亲身体验科学探究的基本过程与方法,掌握科学知识与技能,促进学生学习方式的转变,同时也加深体会化学与生活生产技术方面联系的认识,从而培养和发展学生的科学探究能力,提高学生的科学素养。事实上,在笔者指导学生做实验过程中,有不少学生提出了几个问题:①海带的成分如何,为什么选用海带而不是其它的物质来研究?②氧化剂的选择,为什么用H2O2溶液作氧化剂,还有其它选择吗?③固体碘单质的获得,怎样才能获得固体碘单质以便对该实验有一个更直观的认识与理解?其

3、实学生的问题已经说明了教材的实验有着其局限性,有几个方面值得再做探讨。1选用海带的原因从上世纪50年代起,我国海带养殖业迅速发展,从北到南广泛开展了人工养殖。70年代,中国科学院海洋研究所和水科院黄海水产研究所曾做过高碘海带新品系的培育工作,培育出了既高产、含碘量又高的新海带品种。海带的主要成分包括:蛋白质、糖类、脂肪、纤维素、褐藻胶、甘露醇、维生素、有机碘化物等有机物;另外,还含有其它一些次要成分,如氯化钠、碳酸钠、硫酸钠、碘化钠等无机盐。相对于其它一些含碘物质而言,海带含碘量是极高的,在做提取碘等相关的研究工作时选取海带作为含碘源有很大的优势。(见表1)表1

4、几种物质含碘量的比较每公斤不同产品含碘量海藻400mg海鱼0.4-30mg海水0.06mg海带3000-5000mg2氧化剂的选取I-具有还原性,能将它氧化的除H2O2溶液外,还可用浓H2SO4、新制氯水、浓HNO3等具有强氧化性的物质作为H2O2溶液的替代物。在验证I2的存在时通常会得不到相应的结果,原因可能是多种的,如:①可能是灼烧的时间不够,有机碘化物没有转化为I-。②可能是溶液的温度太高,淀粉遇I2不变蓝。③可能是没有进行酸化,氧化剂不能将I-氧化为I2,或者是氧化剂太弱不能氧化I-。④可能是把海带灰水浸后,加热煮沸的时间太短,I-进入水中太少,导致I-

5、浓度太小。⑤可能是氧化剂的氧化性太强,把I-氧化1为了IO3-。另外,在实验过程中要注意所加氧化剂的用量,如果滴加的浓H2SO4、新制氯水或浓HNO3等过量时,容易导致生成的I2又继续被氧化为其它含碘的离子;而用H2O2溶液作氧化剂则不会使I2继续氧化,而且由于反应后的产物是水,不会引入新的杂质,对环境不产生污染,所以用H2O2溶液作氧化剂是一个较好的选择。另外,该实验中充当氧化剂的除了有上述提到的物质外,还有其它的物质可作氧化剂,如氧气(在酸性环境中,氧气的氧化性会增强,可氧化I-)、二氧化锰、酸性重镉酸钾、酸性高锰酸钾等。至于最终选用何种氧化剂,则还要看具体

6、的实验目的和实验方案而定。3固体碘单质的获取对于固体碘单质的获取,笔者先采用了大多数资料中所采用的方案:蒸馏-升华法,即先用有机溶剂CCl4萃取富集I2,再进行蒸馏,分开CCl4和I2(如图1所示)。根据分析,CCl4的沸点约为78℃,I2的沸点是184.35℃,最终I2应该会留在蒸馏烧瓶里;然后对其加热,利用I2易升华的特性即可收集得到固体I2。但依此方案,笔者在小心加热控制好温度的情况下重复了多次实验,发现无法获得固体I2;同时发现所收集到的冷凝液中仍显橙黄色,证明其中仍有I2存在。笔者又加大了样品的量,干海带取至40g,但仍无法得到固体I2。这是什么原因呢

7、?后来笔者用碘升华管利用水浴加热的方法,对碘的升华温度进行测定,以判断I2能否随CCl4升华而出。经实验发现:碘从45℃左右即开始升华,到78℃时,碘升华管中已充满浓密的紫色碘蒸气。由此可知,蒸馏法难以得到固体碘单质。所以这种情况下只能是把碘的CCl4溶液倒在蒸发皿中,在室温条件下,置于通风橱内将溶液蒸发,一定时间后才可得到少量固体碘单质。但这种方法显然有很多不足的地方,如CCl4本身有毒,会造成污染,且耗时过多等。所以经尝试研究后,笔者确定了另一种方案:○1将40g干海带完全灰化后所得的滤液进行蒸发,获得固体,并加入1g二氧化锰,研碎,混合均匀。○2将粉末置于

8、蒸发皿中,上盖一盛水的表

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