俞蕾

摘要： 對初中化學(xué)過濾操作實(shí)驗(yàn)中“一貼二低三靠”進(jìn)行再思考，例舉選用40mm普通漏斗和定性濾紙，將濾紙先對折兩次打開后，在三層處的外層撕去一角，將三層濾紙一側(cè)對著漏斗下方玻璃管的尖端方向，將玻璃棒的末端輕輕地斜緊靠在有三層濾紙的一邊，能有效提升過濾操作的準(zhǔn)確度和速度。

關(guān)鍵詞： 初中化學(xué); 過濾操作; 一貼二低三靠; 實(shí)驗(yàn)探究

文章編號： 10056629（2022）01006903

中圖分類號： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

“粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除”是初中的必做實(shí)驗(yàn)之一。初中階段對此要求是： 通過去除粗鹽中難溶性雜質(zhì)，知道物質(zhì)分離提純的方法;學(xué)會過濾操作的基本技能。在具體教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)普遍存在過濾速度慢、對“一貼二低三靠”的具體操作的作用和原理不甚理解等問題。

近年來有關(guān)過濾實(shí)驗(yàn)發(fā)表的研究文獻(xiàn)不多，主要有過濾實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，如利用注射器和抽濾瓶改進(jìn)一種減壓抽濾裝置;選用實(shí)驗(yàn)分步操作示意圖，注明相關(guān)操作的關(guān)鍵點(diǎn)，加深學(xué)習(xí)印象;從漏斗、濾紙的選擇、過濾器的制作、玻璃棒的放置等方面探討過濾中的常見問題;將“過濾”作為一種工具，認(rèn)為對過濾原理的基本理解是學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，提出過濾速率和效果與顆粒大小以及濾紙孔徑大小有關(guān)等[1～3]。通過查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，目前已有研究尚缺乏從傳統(tǒng)的“一貼二低三靠”的角度去分析過濾實(shí)驗(yàn)中速度慢的原因。

1 過濾操作中“速度慢”原因梳理和分析

綜合來看，導(dǎo)致過濾操作速度慢的原因大致有三個(gè)。

1.1 濾紙沒有緊貼漏斗內(nèi)壁

濾紙沒有緊貼漏斗內(nèi)壁，是導(dǎo)致過濾操作中過濾速度變慢的原因之一，也就是“一貼”問題。為什么要“一貼”？這關(guān)系到毛細(xì)現(xiàn)象。當(dāng)濾紙貼緊漏斗內(nèi)壁時(shí)，濾紙與玻璃之間間隙較小，共同構(gòu)成了特殊的“毛細(xì)管”，在附著力和分子間張力的共同作用下，毛細(xì)現(xiàn)象顯著[4]，分子移動快，表現(xiàn)為過濾速率較快。

在制作過濾器時(shí)，用手壓住濾紙，然后用水濕潤，使濾紙緊貼漏斗的內(nèi)壁。若濾紙和漏斗內(nèi)壁間留有氣泡時(shí)，分子移動受阻，溶液透過濾紙慢[5]。為了讓濾紙與漏斗中間不留氣泡，用力按壓，則易導(dǎo)致濾紙破碎。其實(shí)，目前教學(xué)中所用的儀器往往很難做到“一貼”，無法將濾紙完全與漏斗“緊貼”，怎樣用好漏斗與濾紙實(shí)現(xiàn)加快過濾速度呢？

在過濾器制作時(shí)，圓形濾紙的折法有四折法和菊花折法[6]，雖然在中學(xué)階段無需考慮沉淀的損耗，但比較而言，“錯開”折疊濾紙更科學(xué)。如圖1所示，將濾紙先對折兩次，打開后，在三層處的外層撕去一角，然后用手壓住濾紙，用水濕潤，這樣濾紙上面部分與漏斗密封貼緊，實(shí)現(xiàn)濾紙與漏斗的“緊貼”，加快過濾的速度。

1.2 漏斗下方尖嘴長端沒有緊靠燒杯內(nèi)壁

漏斗下方尖嘴長端沒有緊靠燒杯內(nèi)壁，會造成液滴迸濺，也是造成過濾速度慢的另一個(gè)原因。這就是通常所說的“三靠”中的“一靠”問題。當(dāng)漏斗下端不靠器壁時(shí)，漏斗下端管口的液滴需要克服表面張力做功，而“靠”則起到了引流的作用，其速度顯著快于“不靠”的過濾方法。因此，過濾時(shí)漏斗下端管口緊靠燒杯內(nèi)壁不僅有防止液體迸濺的作用，更主要的是加快濁液的過濾速度[7]。

平時(shí)教學(xué)中，教師要求學(xué)生注意漏斗的下端要緊靠燒杯內(nèi)壁，可在實(shí)驗(yàn)操作過程中，學(xué)生注意了漏斗下端緊靠燒杯內(nèi)壁，當(dāng)玻璃棒一緊靠濾紙三層處時(shí)，漏斗下方尖嘴長端就無法緊靠燒杯內(nèi)壁。這樣導(dǎo)致過濾速度變慢，液滴迸濺。

怎樣操作才能有效地讓漏斗下方尖嘴長端保持緊靠燒杯內(nèi)壁呢？其實(shí)，這與濾紙放入漏斗時(shí)的位置密切相關(guān)。如圖2所示，在用水濕潤前，把濾紙放入漏斗時(shí)，要注意使三層濾紙這邊對著漏斗下方玻璃管的尖端方向。

這樣的操作，在當(dāng)玻璃棒緊靠濾紙三層處時(shí)，漏斗的下方尖嘴長端就自然緊靠燒杯內(nèi)壁并做到了有效保持。當(dāng)過濾時(shí)，玻璃棒緊靠濾紙三層處引流時(shí)，燒杯、漏斗、玻璃棒相互依靠，既能防止濾紙弄破，又能有效加快過濾速度，同時(shí)也避免了液體的濺出。

1.3 漏斗、濾紙的規(guī)格選擇不當(dāng)

漏斗規(guī)格一般有短頸、長頸之分，以上口直徑表示，常見為40mm、 60mm和90mm 3種。目前，大部分教材和參考文獻(xiàn)中常壓過濾操作的配圖均采用普通漏斗，但說明文字中一般只用“漏斗”標(biāo)注[8]。由于初中化學(xué)粗鹽提純實(shí)驗(yàn)液體用量較少。因此如圖3所示，在過濾操作中建議使用40mm普通漏斗，也能在一定程度上加快過濾的速度。

濾紙是一種具有良好過濾性能的紙，紙質(zhì)疏松，對液體有強(qiáng)烈的吸收性能，我國生產(chǎn)的纖維素濾紙分為定性濾紙和定量濾紙。定性濾紙過濾后有較多棉質(zhì)纖維生成，僅在一般的定性分析和過濾操作中使用，不用于重量分析[9]。由于初中化學(xué)“粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除”對純度要求不高，建議用“定性濾紙或快速定性濾紙”字樣的濾紙，對加快過濾速度也有促進(jìn)作用。

2 再識過濾實(shí)驗(yàn)中“三靠”

通過以上對過濾實(shí)驗(yàn)中的一些問題分析和研究認(rèn)為： 過濾裝置搭建時(shí)應(yīng)注意由下往上的搭建順序，做到燒杯、漏斗、玻璃棒有效的相互依靠是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。

“一靠”，漏斗下方尖嘴長端緊靠承接濾液的燒杯內(nèi)壁。如圖4所示，先將鐵架臺放置在實(shí)驗(yàn)桌上，然后放置燒杯于鐵架臺上，再調(diào)節(jié)鐵圈位置，將漏斗放在鐵圈上，使漏斗下方尖嘴長端緊靠承接濾液的燒杯內(nèi)壁，防止過濾速度變慢及液體濺出。

“二靠”，玻璃棒緊靠濾紙“三層”處。如圖5所示，當(dāng)濾紙放入漏斗時(shí)要注意三層濾紙對著漏斗下方玻璃管的尖端方向。那么，玻璃棒的末端應(yīng)輕輕地斜靠在有三層濾紙的一邊。這樣由于三層濾紙比一層濾紙厚，因此三層濾紙一邊不易被弄破。這樣的操作可避免碰破濾紙，雜質(zhì)未經(jīng)過濾而直接流入燒杯中，導(dǎo)致過濾失敗。

“三靠”，燒杯緊靠玻璃棒引流。如圖6所示，燒杯緊靠玻璃棒引流，這一靠，其實(shí)也是檢測前兩靠是否完全靠上。如果沒有注意到濾紙放入漏斗時(shí)三層濾紙對著漏斗下方玻璃管的尖端方向，那么由于燒杯靠在

玻璃棒上受力，漏斗下方尖嘴長端立刻翹起，無法實(shí)現(xiàn)“一靠”。如果注意到這些細(xì)節(jié)，那么在傾倒濾液時(shí)，當(dāng)玻璃棒緊靠濾紙三層處時(shí)，自然漏斗下方尖嘴長端就緊靠在燒杯內(nèi)壁。這樣燒杯、漏斗、玻璃棒相互依靠，既能防止濾紙弄破，又能加快過濾速度，同時(shí)也避免液體的濺出。

最后，當(dāng)燒杯里的上層液體將要傾倒完時(shí)，攪動沉淀物一起倒入漏斗里，使液體和沉淀分離。漏斗中固體的洗滌方法： 用洗瓶或滴管向漏斗中加蒸餾水，使水面蓋沒固體，待溶液全部濾出后，重復(fù)2～3次，即完成過濾實(shí)驗(yàn)操作整個(gè)過程。

總之，從粗鹽提純實(shí)驗(yàn)中，過濾時(shí)出現(xiàn)的若干問題，引發(fā)筆者對過濾操作“一貼二低三靠”的再思考。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中除了教師的實(shí)驗(yàn)規(guī)范操作至關(guān)重要外，還需要在學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動時(shí)開展討論、體驗(yàn)與實(shí)踐活動。教師要密切關(guān)注學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的問題并糾正學(xué)生的錯誤操作，對普遍存在的問題要集中講評，并提供學(xué)生重新實(shí)驗(yàn)的機(jī)會。相信這樣知其然也知其所以然的實(shí)驗(yàn)課，有助于學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶嵘兄谂囵B(yǎng)學(xué)生善于用實(shí)驗(yàn)的方法解決問題的能力以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧天宇. 對初中化學(xué)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中過濾裝置的改進(jìn)[J]. 化學(xué)教育， 2017， 38（11）： 67～68.

[2]田長明. 在物質(zhì)分離提純教學(xué)中使用實(shí)驗(yàn)示意圖的四種方法[J]. 化學(xué)教學(xué)， 2018， （3）： 53～56.

[3]

[6]

[8]

[9]周文元. 對常壓過濾教學(xué)的若干補(bǔ)遺[J]. 化學(xué)教學(xué)， 2016， （3）： 67～70.

[4]全玉蓮. 化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練與測試[M]. 北京： 中國環(huán)境科學(xué)出版社， 2011： 43～44.

[5]王海榮， 楊光瑞. 物理化學(xué)[M]. 上海： 同濟(jì)大學(xué)出版社， 2016： 186～187.

[7]馮雪琦， 馬宏佳. 為什么過濾時(shí)“漏斗下端管口要緊靠燒杯內(nèi)壁？”[J]. 化學(xué)教與學(xué)， 2012， （2）： 82.