中学化学教材中两个工艺流程图中的几个疑问

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇中学化学教材中两个工艺流程图中的几个疑问范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

为在中学化学中渗透STS（Science Technology and Society，科学、技术和社会）教育，苏教版化学必修1中多处介绍了物质的工业生产流程。这些知识的引入，极大地拓宽了学生的视野，增强了学生将科学知识应用到社会生活中的意识。但是由于这些工艺流程图缺少必要的文字说明，参考资料也语焉不详，给很多老师的教学带来了不便。现介绍几个问题，供参考。

一

从海产品中提取碘的生产流程图，如图1（苏教版化学必修1，专题2第一单元溴、碘的提取）：

图1 从海带中提取碘的流程

问题1：干海带通过水的浸泡怎么能将其中的碘离子浸泡出来呢？

在日常的生活中，的确有可能是这样，比如用水浸泡蔬菜，欲将其中的某些离子完全浸泡出来，显然是不可能的。鉴于此，很多老师便将工业上提取海带中的碘的工艺流程与实验室中的制备过程混为一谈，以为这里缺少了一个环节，于是上课的时候，便形而上学地加上了“将海带烧成灰这个环节”。这在真正的工业生产中是完全不存在的。教材上的描述并没有错，造成对教材内容错误理解的原因一是生活经验不足，二是对工业流程没有经过认真研究，对浸泡的程度理解有偏差。

其实上述“不能将其中的离子浸泡出来”是基于这样一种设定：浸泡时间可能是几个小时甚或几分钟完成，因为觉得多数老师和同学受到中学化学实验的影响，会形成这样一种思维定势。稍微有一些生活经验的人或对农业生产了解的人都知道，农村里经常将绿色植物或枯草放在水中浸泡，一浸泡就是几十天甚至几个月，直到它们完全腐烂，然后施到田里去，这样肥效快。工业上从海带中提取碘，其实也经过这样一个过程。现将海带进行长时间浸泡，一直等到海带完全腐烂掉，这样有机物被分解了，无机的离子（包括I-在内）便从其中游离出来了。然后过滤滤去其中的难溶物，在通入氯气将碘离子氧化也就顺理成章。

问题2滤液中的碘为什么是通过过滤的方法分离呢？在前面学习中，碘水中的碘不是用萃取的方法分离的吗？

在物质分离一段教学内容及相关的作业练习中，曾经多次接触到如何提取碘水中碘的问题。比如用苯、四氯化碳萃取的现象及操作步骤、为什么不能用酒精萃取，等等，因此在部分老师和学生潜意识中碘水中的碘用萃取的方法是唯一正确的方法。那么工业上为什么可以过滤的方法获取水中的碘的呢？

其实这个问题涉及的是萃取与过滤的本质差别问题。萃取分离的是溶液中的碘；过滤分离的确实以固体形式存在的碘。在工业上，滤液经过浓缩，碘离子浓度很大，这时通入足量的氯气，便析出大量的碘单质。由于碘在水中的溶解度并不大，因此碘在水中以悬浊液的形式存在，这里是用过滤的方法而不是用萃取的方法得到碘。

如果老师在备课时根据萃取和过滤两种分离方法的本质差别做深入分析，认真研究相关的工业生产过程，则理解这个问题不应该有很大难度。

二

从铝土矿中制备铝的工艺流程，如图2（苏教版化学必修1，专题3第一单元从铝土矿中提取铝）：

图2 从铝土矿制备铝的工艺流程

问题1：工业上用NaOH溶液溶解铝土矿（主要成分Al■O■），能否用酸来代替呢？

在中学化学中，Al■O■具有两性，既能溶解于强酸又能溶解于强碱，从这个角度说似乎在工业上的确可以用盐酸或硫酸等强酸溶解铝土矿。不仅如此，则溶解相同物质的量的三氧化二铝消耗的硫酸或盐酸价格要比烧碱少很多，按说经济效益是工艺设计首先要考虑的因素。但为什么教材当中偏偏用酸而不用碱呢？其实原因只有一个，那就是溶解铝土矿是不可以用酸带替代烧碱的。Al■O■主要有α型和γ型两种晶体类型。γ型氧化铝是氢氧化铝在140-150℃的低温环境下脱水制得，工业上也叫活性氧化铝、铝胶，这种氧化铝具有两性，化学反应活性较强。但铝土矿中的氧化铝通常是α型，不能溶解于水或强酸，只能溶解于碱。因此，不能用硫酸或盐酸代替烧碱溶解铝土矿。上述的知识当然已经超出了高中化学学习的要求，但教师不可不知道这个本质原因，因为只有这样，才能高屋建瓴地处理和把握教材的内容，给那些充满求知的心灵一个较为合理的回答。

问题2：铝土矿溶解后得到的溶液中，是否有硅酸钠溶液混入偏铝酸钠溶液？

中学化学学习中，二氧化硅可以与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠，而铝土矿中的确含有硅酸盐和二氧化硅，从这个角度说，的确在后面的溶液中会含有硅酸钠杂质，通入二氧化碳气体后，得到的固体时氢氧化铝和硅酸的混合物，给后面的电解带来不小麻烦。因此在很多人看来这个工艺流程是不正确的，或者至少是不完善的。于是不少老师上课对学生的疑问通常有这样一些回答：“这里的铝土矿是经过富集的，其中几乎不含有硅酸盐或二氧化硅”，“的确含有硅酸盐夹在在里面，但是书上忽略了”，“书上的流程只是一个大略，没有将细节的如其他的除杂过程一一列举出来”，等等。

其实上述回答都是对真正的生产过程没有深入的了解而对学生做的敷衍了事的回答，真正在工业生产中，偏铝酸钠溶液中是不可能有硅酸钠或含量是极低的。就中学知识而言，硅酸钠和偏铝酸钠这两种强碱弱酸盐是不可能发生反应的，但实际上工业生产中会利用它们之间的反应而除去杂质，比如从铝土矿制备铝的工艺流程中，当加入足量烧碱溶液时，生成的硅酸钠便已经与一部分偏铝酸钠溶液形成铝硅酸盐的沉淀而去除了。方程式如下：

2Na■SiO■+2NaAlO■+2H■O=Na■Al■Si■O■+4NaOH

因此，在偏铝酸钠中通入二氧化碳后，没有硅酸钠溶液的干扰，自然得到的氢氧化铝中也就不会有硅酸沉淀了。

其实在中学化学教材中还有很多这样的知识点，不用说对学生，即使是对经过多年专业训练的老师来说也很陌生。但金无足赤，人无完人，任何人都不可能对每个工业流程都很精通，理解都很透彻。况且，尤其在后喻文化时代的今天，学生知识面开阔程度及思维灵活程度可能超过老师，提出一些在老师意料之外的问题也属于正常现象。只是遇到这种情况，老师最好不要回避，更不能用含糊的语言搪塞或是根据自己的知识做出错误的理解，而应该保持心灵的开放，主动学习，不断充实自己，丰富自己的底蕴和内涵。虽然一桶水与一碗水的说法有很多不足，但就本学科而言，这种说法并非毫无道理。其次是面对学生提出的难以回答的问题，老师不能太爱面子，害怕自己的学科权威的形象被打破，而应真诚地对学生说“我再思考一下”，或“我再去与其他老师讨论一下”等。如果这样，学生就会理解，老师也不会因为敷衍而造成尴尬局面。