“萃取”教學設計

陳　益

文章編號：1005－6629(2009)03－0043－03中圖分類號：G633.8文獻標識碼：B

萃取是學生進入高一年級新接觸的混合物分離和提純的方法。傳統的教學過多地關注萃取和分液操作的規范和訓練，而萃取與分液原理多為灌輸式講解，教學內容單薄而枯燥，學生主動參與少，課堂缺少生機與活力。萃取原理主要依據是物質溶解度、密度、沸點的差異，學生在初中就具備了相關的知識背景。如何充分激活學生已有的知識儲備，創設有效的學習情境，挖掘學科知識內涵和學生的智慧潛能，在教學設計和實施中有所創新、有所突破，筆者在新一輪課程教學實踐中作了如下嘗試。

1教學目標

［知識與能力］初步學會使用分液和萃取的方法對混合物進行分離和提純

［過程與方法］理解并掌握分液和萃取的原理和操作方法。

［情感態度與價值觀］從具體案例中感受分液和萃取的實際應用價值。

2教學過程

1．從生活實例中感悟萃取原理

［創設情境］投影展示“魯花”壓榨一級花生油，凸顯“壓榨”二字。

［教師］“壓榨”，顧名思義，就是施加物理壓力。除了壓榨法提取油脂外，更多的食用油是采用“浸出”法生產的，那么“浸出油”生產的原理是什么？

（設計意圖：引導學生“望文生義”，從化學視角對問題作出初步判斷。）

［學生］浸出油是通過化學溶劑浸取出的油。

［教師］這里的化學溶劑應滿足什么條件？

［學生］溶解油脂能力強；無毒、無害。

［教師（追問）］還應滿足什么條件？

［學生］……

［教師（提示）］成品油中還有化學溶劑嗎？

［學生（醒悟）］溶劑與油脂易分離

［教師（追問）］溶劑與油脂應當有什么樣的性質差異才易分離？

［學生］溶劑與油脂的沸點有較大差異

［教師（肯定并追問）］回答得很好！溶劑與油脂如何可以分離？

［學生］蒸餾出溶劑

［教師提供資料，驗證以上的討論］

（設計意圖：以生活中學生熟悉的壓榨油和浸出油生產原理引向課題。通過系列設問和追問，激活知識，活化思維。油脂浸出溶劑有關問題的討論為萃取劑的選擇留下伏筆。）

［教師］浸出法與壓榨法相比有什么優點？

［學生］浸出法出油率高；不消耗動力、生產成本低。

［教師］浸出法可能有什么缺點？

［學生］溶劑不達標、有殘留，對人體有害。

（設計意圖：理論聯系實際，滲透STS課程思想。）

［教師］生活中還有哪些利用"浸出"法原理提取物質的例子嗎？

［學生相互補充］自制酸堿指示劑-利用酒精浸取植物色素；沏茶-利用沸水浸取茶葉中的有效成分；熬制辣油-利用高溫油脂浸取紅辣素；干洗-利用干洗劑溶解油脂去除污漬……

［教師］（及時肯定并做說明補充。）

（設計意圖：聯想發散，列舉生活中“浸出”法原理的應用，激發全體學生參與，教師及時鼓勵評價。）

2．2從生活走向化學，學習分液操作

［創設情境］投影展示“西紅柿湯”。

［教師］引導觀察“西紅柿湯”油層和水層，比較兩層顏色深淺并思考原因。

［學生觀察］液體分層且油層在上方，油層更紅

［學生分析、討論］油、水互不相溶，且 ρ_油＜ρ_水，油層中色素濃度更大，色素在水中的溶解度明顯小于在油中的溶解度，食用油將番茄中的番茄紅素富集，使油層的色澤更紅。

［教師］用西紅柿做菜和湯時，常常將西紅柿在熱油鍋里煸炒一定的時間，這是為什么？

［學生］ 熱油有利于番茄紅素浸出。

［教師］如何將西紅柿湯上下兩層液體分離開來?

［學生］小心傾倒分液；用吸管分液。

（設計意圖：通過對“西紅柿湯”現象的觀察與討論，感悟溶質易從溶解度小的溶劑中轉移到溶解度大的溶劑中，為學習、理解萃取原理做好鋪墊。）

［教師］在實驗室中，兩層互不相溶的液體可利用什么儀器進行分液？

［學生］分液漏斗

［教師］同學們在初中就見識了分液漏斗，那時的主要用途是添加液體，其實分液漏斗另一重要應用就是“分離液體”。

［教師］展示各種造型的分液漏斗（球形的、梨形的）。哪一種更適合用于分離液體？

［學生］梨形的。

［教師］為什么？

［學生］梨形的容積大，便于混合振蕩；

［學生］下端“細腰”，便于觀察兩層界面。

［教師］回答得很好！分液漏斗梨形的外形設計確實既利于觀察又利于操作。下面我們就來練習分離液體的操作。

［學生］觀察分液漏斗構造并練習分液的操作。

［教師］打開分液漏斗活塞但下層液體未能順利流出？

導管中殘留的液體如何取出？

［教師強調］下層液體從漏斗下端流出，上層液體從漏斗口倒出。

（設計意圖：學生從實踐操作和試誤中，掌握分液操作的要領。

2.3 在問題解決的過程中理解萃取原理

［創設情境］海洋植物，如海帶、海藻中含有豐富的碘元素，碘元素以碘離子的形式存在。實驗室里從海帶中提取碘的流程如下

（已知：Cl₂＋2KI＝2KCl＋I₂）：

［教師］從含碘水溶液經步驟③轉化為含碘的有機溶液，其目的是什么？

［學生］碘的水溶液中碘的含量很低，有機溶劑可使碘富集。

［教師］該有機溶劑應滿足哪些條件？

［學生討論、歸納］碘在有機溶劑中的溶解度比在水中大，有機溶劑與水不互溶。

［教師］含碘的有機溶液是如何得到晶態碘的？

［學生］從碘的有機溶液中蒸餾出有機溶劑。

［教師］提供資料并提出問題：

資料1： 碘，易溶于有機溶劑；沸點184.35℃，熔點113.5℃。

資料2：

上列哪些有機溶劑可用來從碘水中提取碘？

［學生］正己烷、四氯化碳

［教師］為什么不選擇乙醇？

［學生］乙醇與水互溶，無法富集碘。

［教師］正己烷、四氯化碳溶解碘的能力都很強，且不溶于水；沸點與碘相差也較大，便于與碘蒸餾分離，從這些方面考慮都可以作為碘的萃取劑。由于四氯化碳通過呼吸道和皮膚吸收對人體有較大的毒性，按照《蒙特利爾議定書》要求，中國至2010年，除一些必要用途外，將全部淘汰四氯化碳。正己烷低毒、對環境無害，綜合健康和環保等多方面因素，正己烷是最佳的選擇。

（設計意圖：創設的真實情境，使問題更具挑戰性和實際意義。在問題解決的過程中理解萃取原理，學會選擇萃取劑。將課本中四氯化碳萃取劑改為正己烷，體現了綠色化學理念和對學生健康的呵護！）

［實驗］在分液漏斗中用正己烷從碘水中萃取碘，學習萃取和分液操作，觀察實驗現象，理解萃取原理。

［實驗過程］

(1)驗漏。

(2)關閉活塞，先將一定量的碘水加入分液漏斗中，再注入少量正已烷，蓋好玻璃塞。

(3)用右手手心壓住分液漏斗玻璃塞，左手握住活塞部分，把分液漏斗倒轉過來用力振蕩，邊振蕩邊放氣。

(4)將分液漏斗放在鐵架臺上，靜置。

(5)待液體分層后，將分液漏斗上口的玻璃塞打開，或使玻璃塞上的凹槽對準漏斗上的小孔，再將分液漏斗下面的活塞擰開，使下層液體慢慢沿燒杯壁流下，適時關閉下面的活塞。

［討論、歸納］萃取：利用混合物中一種溶質在互不相溶的溶劑里溶解性的不同，用一種溶劑把溶質從它與另一溶劑所組成的溶液中提取出來，這種方法叫做萃取。

萃取劑的基本條件：溶質在其中溶解度大；與原溶劑互不相溶。

（設計意圖：通過充分討論，親歷實驗過程，對萃取原理的理解更感性也更深刻。其后對萃取原理和萃取劑條件的歸納概括水到渠成。）

2.4拓展視野，彰顯課程的開放性和時代性

［教師］萃取作為一種重要的混合物分離和提純方法，有著廣泛的應用，例如，從植物中提取桂花精，從銀杏樹葉中提取銀杏黃酮、內酯，從茶葉中提取茶多酚，從辣椒中提取紅色素，等等。綠色、安全、高效，是萃取劑的追求，超臨界CO₂就是新型萃取劑中的佼佼者！

［拓展視野］

綠色、安全、高效──超臨界CO2萃取劑

超臨界二氧化碳萃取是以超臨界狀態（溫度31.3℃，壓力7.15MPa）下的二氧化碳為溶劑，利用其高滲透性和高溶解能力來提取分離混合物的過程。超臨界狀態下的二氧化碳，其密度大幅度增大，導致對溶質溶解度的增加，在分離操作中，可通過降低壓力或升高溫度使溶劑的密度下降，引起其溶解物質能力的下降，可使萃取物與溶劑分離。

運用該技術可生產高附加值的產品，可提取過去用普通化學溶劑無法提取的物質，且廉價、無毒、安全、高效。在提取香料、藥用有效成分等食品、醫藥等工業上有著廣泛的應用。

（設計意圖：適時滲透綠色化學理念，突破對傳統化學萃取劑的認識，從安全、環保以及選擇性和高效性的角度，豐富對萃取劑的認識，使教學內容具有開放性和時代性。）