浅析海带提碘微项目的实施意义

杜中彩

海洋中蕴藏着丰富的化学资源，开发利用海洋化学资源的核心任务是实现物质转化，因此，以海洋资源的开发利用为背景设计微项目，促使学生基于元素周期律（表）对物质的性质、应用、转化的再认识。设计海带提碘的意义主要有三个方面：一是单质碘的提取过程中，一定会涉及氧化还原反应，在设计提取过程的物质转化路径时会面临氧化剂或还原剂的选择问题，这就需要从“强弱比较”的视角认识物质性质。二是氯、溴、碘是同主族元素，但获得它们的单质的方法不同，其原因与三种元素性质的递变规律密切相关。三是海带提碘是从复杂体系中提取物质，以它们为载体设计微项目，能够进一步发展学生对物质分离提纯的认识，完善物质分类提纯类实验问题的问题解决思路。从本体来看，“如何提取复杂体系中的微量物质，去除复杂体系中的多种杂质”“如何选取恰当的方法和试剂实现物质转化”是这个微项目问题解决的两个关键点。海带中的碘元素存在于一个复杂体系中，其中含有多种杂质。因此，用“除杂”的思路逐一去除杂质获得纯净的单质溴和单质碘是不现实的，而只能用“提取”的思路，将其从复杂体系中提取出来。将溴、碘元素从复杂体系中提取出来，需要考虑海水中的溴元素、海带中的碘元素的存在形态，以及进行组分中物质的性质分析，选取不同于其他离子的性质实现转化、提取。此外，海带中的碘元素的含量不高，如何将其富集也是完成本项目任务需要考虑的问题。

总体来看，在完成海带提碘任务时，需要依据以下思路设计具体的物质分离、提纯路线。待分离物质根据差异采取合适的分离方法，选择适合的试剂、仪器，分离后物质，转化为目标物，选择分离方法要考虑分离物质的含量，确定是否需要先富集再提取，利用待分离物质与其他成分物理性质或化学性质差异实现分离。综合以上考虑因素及教材资料参考，海带提碘的工艺流程简图可以设计如下：

新教材中提供了反萃取方法代替了原來萃取之后蒸馏的方法，更实际，更可靠。整个流程中涉及到了灼烧、浸出、氧化、萃取、反萃取、过滤等操作，都是高中必备的实验知识，无论操作还是用到的仪器在高考中都占有重要的地位。比如：灼烧时用到酒精灯、铁三角、泥三角、坩埚，浸出时用到漏斗、烧杯、玻璃棒，萃取时要用到分液漏斗、烧杯，仪器装置如下图所示：

在氧化步骤中试剂的选择很重要，从氧化还原的角度选择一种氧化剂氧碘离子氧化为碘单质，可以选择氯水、溴水等，同主族元素的氧化性比较，但同时要考虑到氯水的氧化能力，如果过量则会将碘单质氧化为碘酸根离子，出现过渡氧化的结果，培养学生思维能力和思辨能力，所以氧化试剂最佳选择应为双氧水。而反萃取是指将富集在有机溶剂中碘单质利用化学转化法重新富集在水中的方法化学反应方程式为3I₂+6NaOH=== NaIO₃ +5NaI+3H₂O，是比蒸馏更实际、更具操作性的方法。反应步骤通过加酸，发生归中反应制得碘单质，再过滤分离得到碘单质。

海带提碘微项目的设计，无论是从一个海洋资源的开发利用的实际意义，还是培养学生独立解决问题，培养完善的思维、分析能力，还是培养学生动手操作能力，都是一个综合具有实际意义的项目。因此，海带提碘微项目的实施，对于促进学生“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”和“科学探究与创新意识”化学学科核心素养的培养具有积极作用。