粗盐提纯实验教学中过滤操作探讨*
2013-04-13雷艳虹曹小华
雷艳虹 曹小华
(九江学院 江西 九江 332005)
粗盐的提纯实验是中学新课标规定的必修实验。 目的是让学生学会如何除去食盐中混有的杂质, 掌握溶解、沉淀、过滤、蒸发等基本操作技术,训练学生分离固液混合物的操作技能及培养学生的动手能力。 但是在具体的实验操作过程中,发现有一些问题,如常压过滤时,过滤时间过长,而减压过滤,滤纸会可能破损等,影响学生做实验的积极性。 为提高实验教学,培养学生严谨的科学态度,笔者对粗盐的提纯实验过滤操作中经常遇到的问题,进行了进一步分析和探索[1]。
一、滤纸的选择
在常压过滤过程中,滤纸的选择是一个比较重要的因素[2]。 滤纸的规格应与漏斗的大小相匹配,滤纸的大小应略低于漏斗的边缘,不易过小,否则在过滤过程中滤液容易逸出滤纸。我国的滤纸按用途分为定量滤纸、定性滤纸[3]。定量滤纸(无灰滤纸,灼烧后小于0.1 mg)用于定量分析,定性滤纸相比于定量滤纸残留灰分较多。 粗盐提纯主要是进行固液分离,分离出沉淀物质,定性滤纸即可满足要求。
二、温度的影响
粗盐提纯需进行三次过滤,温度不能过低。 主要是由于热溶液可降低溶液的相对过饱和度,增加构晶离子扩散速度,加快晶体的成长,有利于获得大的晶粒;又能减少杂质的吸附量,有利于得到纯净的沉淀。 此外,粘度随温度的不同而有显著变化,温度越高,溶液粘度小,一般粘度越小,过滤越快。
三、过滤方式的优选
1. 常压过滤
滤纸对折两次即可形成扇形,第二次对折不要使劲刮压,主要是防止滤纸与漏斗的锥角不同时,可将第二次折叠后形成的两个扇形稍微错开或贴紧一点,调整滤纸的椎角,使滤纸和漏斗相密合[4]。 并加水润湿滤纸,使滤纸紧密贴在玻璃漏斗的内壁上。
根据虹吸原理,漏斗颈部形成完整的水注,会产生向下的引力,可加快过滤速率,因此在过滤之前可用小拇指堵在漏斗下口,向滤纸与漏斗空隙处加水,使漏斗和锥体被水充满,然后把滤纸按紧,再松开拇指,即可形成水注。
漏斗的尖嘴长端靠烧杯内壁, 也可加快过滤速率。根据冯雪琦等教师进行过滤20mL 氢氧化钙, 通过比较测定“漏斗下端管口紧靠内壁”时的过滤速度与“漏斗下端管口不靠器内壁”时的过滤速度,采用不靠的方法大约需要5 分钟,而采用靠的方法则仅需4 分钟。 这主要是由于不靠内壁,漏斗下端管口的液滴需要克服表面张力做功,而靠则减少了界面能,起到了引流的作用,其速度显著快于不靠的过滤方法[5]。
2. 减压过滤操作
减压过滤可加速过滤, 并使沉淀抽吸的比较干燥,在过滤过程中滤纸常有破损,主要是由于滤纸的机械强度和韧性较差,抽滤用的循环水泵功率过大,内外压强相差大,吸力大,加速液体的流动,滤纸破损,因此在进行减压过滤时,应使内外压不能过大,可降低循环水泵的压力或采用压差不大的玻管泵。
[1] 董彩霞,孟志芬,祝勇. 重结晶实验教学中若干问题的探讨[J]. 化学教育,2006,27(8):62
[2] 王红云,钟四姣. 滤纸上化学实验的研究[J]. 化学教育,2008,29(8):60-62
[3] 刘淑萍,吕朝霞,周玉珍,等. 治金分析与实验方法[M].北京:冶金工业出版社:2009:280
[4] 朱明辉. “过滤”也有小技巧[J]. 农村青少年科学探索,2012,(2):38
[5] 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