俞蕾

摘要： 對初中化學(xué)過濾操作實驗中“一貼二低三靠”進行再思考，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; 實驗探究

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”是初中的必做實驗之一。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)生實驗時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)過濾實驗發(fā)表的研究文獻(xiàn)不多，主要有過濾實驗的改進，如利用注射器和抽濾瓶改進一種減壓抽濾裝置;選用實驗分步操作示意圖，注明相關(guān)操作的關(guān)鍵點，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驗中速度慢的原因。

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。

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，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，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，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，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現(xiàn)加快過濾速度呢？

在過濾器制作時，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，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，可在實驗操作過程中，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，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，這與濾紙放入漏斗時的位置密切相關(guān)。如圖2所示，在用水濕潤前，把濾紙放入漏斗時，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，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，玻璃棒緊靠濾紙三層處引流時，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)粗鹽提純實驗液體用量較少。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作用。

2 再識過濾實驗中“三靠”

通過以上對過濾實驗中的一些問題分析和研究認(rèn)為： 過濾裝置搭建時應(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驗成敗的關(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驗桌上，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，無法實現(xiàn)“一靠”。如果注意到這些細(xì)節(jié)，那么在傾倒濾液時，當(dāng)玻璃棒緊靠濾紙三層處時，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，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，即完成過濾實驗操作整個過程。

總之，從粗鹽提純實驗中，過濾時出現(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。在實驗教學(xué)中除了教師的實驗規(guī)范操作至關(guān)重要外，還需要在學(xué)生實驗活動時開展討論、體驗與實踐活動。教師要密切關(guān)注學(xué)生的實驗過程，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生實驗中的問題并糾正學(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)生重新實驗的機會。相信這樣知其然也知其所以然的實驗課，有助于學(xué)生實驗?zāi)芰Φ奶嵘兄谂囵B(yǎng)學(xué)生善于用實驗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)：

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

[7]馮雪琦， 馬宏佳. 為什么過濾時“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.