高中化学.用纸层析法分离铁离子和铜离子文字素材苏教版选修-课件

-1-用纸层析法分离铁离子和铜离子一、实验的目标本课题的基本要求是:①了解纸层析法(又称纸色谱法)的基本原理。②理解利用氨水使Fe3+、Cu2+显色的原理。③熟悉用纸层析法分离溶液中Fe3+和Cu2+的操作方法和步骤。④通过用纸层析法进行微量物质的分离,来加深对纸层析法的认识.⑤培养学生细致,认真的科学态度.二、实验原理纸上层析是用滤纸作为支持剂（载体）的一种色层分析法，这种方法的基本原理一般认为主要是利用混和物中各组分在流动相和固定相间的分配比的不同而使之分离。在本实验中，以滤纸上吸附的水为固定相（滤纸纤维常能吸附20％左右的水），有机溶剂丙酮为流动相，Cu2＋和Fe3＋为层析试样。将含有Cu2＋和Fe3＋的溶液涂在滤纸一端，并在这一端用丙酮作展开剂，在滤纸的毛细作用下，展开剂携带待分离的物质沿滤纸纤维向上移动。由于Cu2＋和Fe3＋的移动速度不同，一段时间后，Cu2＋和Fe3＋距起点的距离会不同，从而达到分离的目的。三、实验操作要点及主要实验现象1．操作要点：(1).装配仪器:取一支清洁、干燥的大试管（30mm×200mm），配一个合适的橡皮塞。在橡皮塞的底部用小刀切开一条缝，插入小半段回形针，用来夹持层析的滤纸条。(2)裁纸：以层析专用滤纸为好。若无层析滤纸，也可选取质量均一、平整、纸纹一致的干净滤纸代替。配合大试管的内径和管长，裁取一长条滤纸，纸条的宽度比试管的内径略窄（约-2-24mm）；长度按塞子底端到近试管底的距离（约180mm）。（裁取时，要求滤纸的纸纹均匀一致而且没有斜纹；纸面要清洁而平整）。（3）点样：点层析试样是决定实验能否取得理想效果的重要操作。将饱和FeCl3和CuSO4混合液按1∶1的体积比配成溶液。用毛细管吸取样品溶液，在离滤纸条一端2cm处点一直径为0.3-0．5mm左右的斑点。注意斑点尽可能小。如果色斑颜色很浅，待溶液挥发后，在原处重复点样。重复点样5～10次后晾干备用。要求留下斑点的直径保持在0.5厘米以内。（4）展开：另取一支试管，加入9mL丙酮和1mL6mol/L盐酸，混合均匀，作为展开剂。用移液管吸取后小心地注在大试管的底部，注意不要沾湿试管壁。将点好试样的条形滤纸的另一端夹在橡皮塞底端中间的回形针里，然后小心地将滤纸条伸入盛有展开剂的大试管中，塞上橡皮塞，使滤纸垂直而两侧不接触试管内壁（否则会造成展开剂不按水平线平行上升，影响展开效果）；滤纸条的下端浸入溶液液面下约1cm（勿使试样斑点浸入溶液之中）。塞紧橡皮塞。展开剂借助毛细作用逐渐向上移动，样品中各组分因向上移动速度不同而随之展开。为操作方便，此实验可用小烧杯代替大试管。用铁丝横穿过滤纸，架在烧杯上方。调节完滤纸高度后，盖上培养皿形成气室。(5)显色：FeCl3和CuSO4混合液经展开后得到不同颜色的色斑。为使观察效果更明显，采用氨熏显色。取出滤纸条，放在浓氨水的瓶口上用氨气熏，即见滤纸条上端出现红棕色，这是Fe3+离子跟氨水反应生成的Fe(OH)3的颜色。在滤纸条上红棕色的下方出现深蓝色，这是Cu2+离子跟氨反应生成的铜氨络离子[Cu(NH3)4]2+的颜色。显色结果图所示。由于Fe3+的展开速度比Cu2+快，它们的富集地区就分开了，达到铜离子和铁离子分离的目的。2、实验现象：（1）层析过程中的实验现象：（2）氨熏后的实验现象：四、实验注意事项-3-1、为防止水解，饱和FeCl3和CuSO4可加少量HCl或H2SO4酸化，不影响实验效果。2、滤纸吸水性很强，点样操作要求迅速。等到滤纸完全干燥以后才能再次点样。建议在滤纸下方距离底边2cm处画出混合液细线代替点样。3、氨熏需在通风实验室内进行,氨熏时间长，Cu2＋显色明显。4、层析速度开始较快，后逐渐减慢，大约7～8分钟即可分离完全。拓展课题1－2菠菜的叶绿体中色素的提取和分离1影响叶绿体色素层析实验效果主要有以下几个因素：①取材，材料中叶绿体色素的含量高低和取材的量；②提取溶剂的选择，一个合适的提取剂，不仅要考虑提取效果，而且还要经济节约、操作容易以及污染程度小；③滤纸，选择一种适于观察而且又操作容易的滤纸处理方法；④层析剂，寻找一种有利于色素迅速扩散的层析剂。按书本提示进行实验，但实验效果不理想，原因是胡萝卜素及叶黄素含量低、色带浅。我认为提取溶剂的选择是最关键的步骤，即如何提高提取液中各色素含量是本实验的关键。一般情况下，各种植物叶片中的叶绿体色素总含量略有不同，但各种成分所占比例几乎是差不多的，叶绿素与类胡萝卜素的分子比例约为3：1，倘若改变提取溶液成分使黄色素含量提高，层析的效果将大大提高。2材料方法材料选择颜色为深绿色菠菜叶片若干在阴暗处阴干，待叶片水分失去一半左右，去掉粗大叶脉，称取5ｇ。方法（一）利用圆形滤纸进行层析（纵向展开）(1)提取色素：不加提取溶剂直接研磨，待研磨充分后加入乙醚：丙酮（2：1）混合液3ｍＬ作提取液，过滤。所得墨绿色溶液即为叶绿体色素提取液。（2）点样：取一张选好的滤纸，在滤纸下方距离底边2cm处画出色素滤液液细线。划线时可用载玻片在玻璃片上推（不能拉）出一个薄层，然后将滤纸需划线处对折，在玻璃片的薄层上蘸一下，吹干。重复3－5次，可得均匀、齐细的色素细线。（3）展开：取一支试管，加入9mL乙醚和1mL丙酮，混合均匀，作为展开剂。用移液管-4-吸取后小心地注在大试管的底部，注意不要沾湿试管壁。将点好试样的条形滤纸小心伸入盛有展开剂的大试管中，塞上橡皮塞，使滤纸垂直而两侧不接触试管内壁；滤纸条的下端浸入溶液液面下约1cm。方法（二）利用圆形滤纸进行层析（环形展开或径向展开）（1）准备：选好所需规格的圆形滤纸，滤纸的直径应比所用的培养皿（或其它浅皿）的直径略大。再用宽1cm左右的滤纸条卷成直径为0.15—0.2cm的滤纸芯。（2）点样：取一张选好的（直径约9cm）圆形滤纸，在圆心位置上用玻璃毛细管点上色素滤液，点好的试样斑点直径约0.5cm，晾干。（3）展开：在试样斑点的中心位置上用小铁钉穿一个小圆孔，小圆孔的直径约0.15—0.2cm。取一段长约1.5cm的滤纸芯，垂直插入小圆孔中，使滤纸芯的上端稍冒出滤纸平面。量取约9mL乙醚和1mL丙酮，注入直径为8cm的培养皿中，将准备好的圆形滤纸盖在培养皿上，使纸芯下端浸入展开剂中，再罩上培养皿盖。3讨论本实验的关键在于获得高浓度的叶绿体色素。从叶绿体色素的种类和含量来分析，选择不同的植物对实验效果影响较小。但从研磨难易程度上考虑，则应选择菠菜、青菜的肉质化叶片。新鲜叶片含水量相当高，约70%。这样，一方面在同质量条件下降低了叶绿体色素实际含量；另一方面还可能稀释提取溶剂，降低提取效率。因而需将材料进行初步处理，在阴暗处阴干，而当叶片失水约一半时进行实验，操作和效果都十分令人满意。书本在研磨过程中加2ｍＬ丙酮，目的是为了提取研磨出来的叶绿体色素，但在实际操作过程中，这2ｍＬ丙酮大部分发挥发掉了，药品损失，污染空气。为减少污染，待研磨充分后加入乙醚：丙酮（2：1）混合液3ｍＬ作提取液，丙酮亦可用乙醇代替，但层析效果中的绿色素部分颜色略淡。乙醚有利于黄色素的提取。为了提高黄色素含量，而采用乙醚。但单一用乙醚，叶绿素含量不高。如果采用乙醚：丙酮为2：1的混合液提取，则能取得令人满意的效果。