人教版高中化学 综合实践活动 从茶叶中撮咖啡因课件 鲁科选修6.ppt

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1、综合实验活动从茶叶中提取咖啡因综合实验活动从茶叶中提取咖啡因2021/8/9 星期一1学习目标1.掌握提取植物中某些成分和纯化物质的一般方法。2.能够设计提取和分离物质的实验方案并对方案的合理性进行评价。3.学会利用物质升华的性质进行分离的方法。2021/8/9 星期一2一、活动背景1茶叶的成分茶叶含有多种成分，包括_等生物碱，以及茶多酚、单宁酸、_、_、_、_等物质。课前自主学案课前自主学案自主学自主学习习咖啡因咖啡因蛋白质蛋白质糖类糖类氨基酸氨基酸维生素维生素2021/8/9 星期一32咖啡因的用途咖啡因是天然的食品添加剂，可用于制造_；还是制药工业中的重要原料，_等药物的主要成分之一就是

2、咖啡因。3咖啡因的物理性质咖啡因是弱碱性化合物，易溶于热水和_，能溶于水和_，微溶于_。100 时失去结晶水并开始升华，120 时显著升华，178 时迅速升华。利用这一性质可纯化咖啡因。兴奋性饮料兴奋性饮料复方阿司匹林复方阿司匹林氯仿氯仿乙醇乙醇乙醚乙醚2021/8/9 星期一41(1)所有的有机物都不溶于水，对吗？(2)只有有机物才会升华吗？【提示】(1)不对。大部分有机物难溶于水，如烃、酯、卤代烃、高分子化合物等，但也有一部分如碳原子个数较少的醛、醇、羧酸等可以与水互溶。(2)不一定。如I2不是有机物，但可以升华。2021/8/9 星期一5二、从茶叶中提取咖啡因的一般步骤1浸取称取5 g茶

3、叶，_，将其放入100 mL锥形瓶中，再加入50 mL水，用酒精灯加热，_后继续煮10 min左右。2过滤将一小团_放在漏斗颈部，_浸取液。研碎研碎沸腾沸腾棉花棉花过滤过滤2021/8/9 星期一63蒸发将滤液转移至_中，加入熟石灰23 g，搅拌，蒸发浓缩至剩余_液体。在蒸发皿下垫一_蒸干剩余液体。4焙炒小心加热，焙炒除去_水分。焙炒温度不可过高，否则会造成咖啡因_。5升华蒸发皿蒸发皿少量少量石棉网石棉网全部全部升华升华2021/8/9 星期一72该操作中加入熟石灰的作用是什么？【提示】茶叶中含有多种成分，其中单宁酸属酚类化合物，遇生物碱(咖啡因是弱碱性化合物)等物质反应，生成不稳定的盐，为防

4、止单宁酸对本实验的影响，使用熟石灰将其除去。2021/8/9 星期一8自主体验1喝茶后能减轻疲劳，是因为茶中含有()A咖啡因B单宁酸C纤维素 D氨基酸解析：选A。咖啡因能兴奋中枢神经、消除疲劳。2021/8/9 星期一9解析：选D。A项可用于互不相溶液体的分离。B项可将容易升华的物质分离出来。D项中，只有当温度计的水银球位于蒸馏烧瓶的支管口处时才能用于沸点不同物质的分离。2021/8/9 星期一103茶叶中含咖啡因。从茶叶中提取咖啡因有如下步骤：研碎茶叶；蒸发；浸取；过滤；升华；焙炒。合理的操作顺序是()A BC D解析：选C。从茶叶中提取咖啡因的步骤为研碎、浸取、过滤、蒸发、焙炒、升华。20

5、21/8/9 星期一11课堂互动讲练课堂互动讲练1升华(1)升华是指固态物质吸热后不经过熔融状态直接变成蒸气、遇冷再直接变成固体的过程。如固态I2、AlCl3、咖啡因晶体都具有升华的特性。(2)利用某些物质具有升华的特性，将这种物质和其他受热不升华的物质分离开来。升华及常用的升华装置升华及常用的升华装置要点要点2021/8/9 星期一122升华实验的常见装置(1)教材中给出的两种常用的升华装置的优缺点装置1：在滤纸上用大头针刺有许多小孔，小孔带有滤纸纤维的一面向下。升华时，热气流从小孔通过，咖啡因附着在滤纸纤维上结晶析出。这种装置便于咖啡因的结晶，但是学生观察不到升华过程中蒸发皿中的现象，温度

6、控制不好还容易使固体燃着。2021/8/9 星期一13装置2：使用透明容器，可以很清楚地看到：温度升高，在固体表面出现白色晶体白色晶体增多在固体上方形成白色蒸气蒸气越来越浓结晶固体表面白色晶体的量开始减少蒸气变淡升华逐渐结束的全过程，现象非常明显。缺点在于要求焙炒完全干燥后再放入锥形瓶等容器中升华，否则，加热首先生成水汽，水汽在盛有冷水的试管外表面凝结，形成水雾或水珠，咖啡因升华后无法凝华。而焙炒是否完全干燥对于学生来说不易控制，因此成功率不高。另外，锥形瓶内壁是倾斜的，咖啡因也容易在其内壁上结晶，结晶后不易收集，解决此问题可参照教材中升华装置。2021/8/9 星期一14(2)其他常用的升华

7、装置较大量物质的升华可在烧杯中进行。烧杯上放置一个通冷水的圆底烧瓶(或在其中加冰)，使蒸气在烧瓶底部凝结成晶体并附着在瓶底上(图1)。在空气或惰性气体流中进行升华，可采用图2装置。物质加热后，开始升华时，通入的气体带出升华物质，遇到用冷水冷却的烧瓶壁就凝结在其内壁上。本装置也适用于大量物质的升华。2021/8/9 星期一15减压升华装置(图3所示)，利用水泵或油泵减压。先接通冷凝水，再加热使固体升华。2021/8/9 星期一163实验中存在的问题与注意事项(1)提取过程中，熟石灰起中和单宁酸的作用。(2)提取时，如烧瓶里留有少量水分，升华开始时，将产生一些烟雾，污染器皿和产品。(3)蒸发皿上覆

8、盖刺有小孔的滤纸是为了避免已升华的咖啡因回落入蒸发皿中，纸上的小孔应保证蒸气通过。漏斗颈塞棉花，为防止咖啡因蒸气逸出。2021/8/9 星期一17(4)进行升华操作时应注意：待升华物质事先要充分干燥，否则升华时部分产品会随水蒸气一起挥发出来，影响分离效果。待升华物质事先应该研碎，以提高升华效率，因为升华发生在物质的表面。要控制好升华温度，温度太低，升华太慢甚至不能升华；温度太高，有可能导致产品发黄甚至分解。进行再升华时，加热温度亦应严格控制。2021/8/9 星期一18例例例例2021/8/9 星期一19【解析】目前使用的提取咖啡因的方法主要有两类，即溶剂浸提法和升华法。教材“设计实验方案”中

9、提供了四种让学生评价的方案，即提取咖啡因的常用方法。方法A：可以用氯仿做溶剂浸提咖啡因，然后浓缩结晶，再用水或乙醇做溶剂重结晶纯化。此方法不宜用水做溶剂，以水做溶剂得到的浸取液中含有大量的单宁酸，还含有少量色素、蛋白质、植物胶、茶碱等生物碱，浓缩之后颜色很深，浓缩液也比较黏稠，不易结晶。2021/8/9 星期一20方法B：可用水或乙醇做溶剂浸提得到浸取液用氯仿萃取，使咖啡因在氯仿中富集加热浓缩可使咖啡因结晶析出用水或乙醇重结晶纯化。方法C：本教材在“实施实验方案中”提供的参考方案就是采用了此法，用沸水浸取蒸发溶剂得到固体混合物加热升华。用水做溶剂是考虑到溶剂的毒性和操作的简便性。如果用乙醇或氯

10、仿做溶剂，在加热浸提的时候就要使用回流装置，在蒸发浓缩2021/8/9 星期一21时要使用蒸馏装置，这给实验操作带来了许多不便。另外，乙醇为易燃物，氯仿为有毒物，对于中学实验不宜大量使用。此法的缺点是水的沸点较高，难挥发，加热浓缩升华受热时间长，产品收率低，如果使用乙醇或氯仿做溶剂则可以很好地解决这一问题。另外，此法作如下改进可收到更好的效果：用沸水浸取用少量氯仿萃取得到富含咖啡因的溶液蒸发溶剂得到固体混合物加热升华，这样加2021/8/9 星期一22热时间短，产品收率高、纯度高，但是同样涉及氯仿毒性的问题，可以提出让学生讨论，不宜实际实施。方法D：该法是升华法的直接利用，最大的优点是操作简便

11、易行；其主要的缺点是升华后，咖啡因粗品中含有大量的烟气、焦油等有害杂质，要得到纯品还需要经过洗涤、活性炭脱色、重结晶或者二次升华等进一步纯化操作，收率低。2021/8/9 星期一23由此可见，由于实验活动受实验室条件、实验仪器设备、学生能力基础等因素的影响，教材中提供的实验方案并不是最优的实验方案，而是对于中学课堂实验比较适用的方案。【答案】见解析2021/8/9 星期一24【规律方法】进行实验设计方案的评价时要注意以下几点：科学性(即实验原理、操作程序和方法必须正确)；安全性(即用药及操作要注意安全，注意环境保护等问题)；可行性(要满足中学现有的实验条件)；简约性(装置简单、步骤少、药品用量

12、少、时间短)。2021/8/9 星期一25变式训练(2011年宁夏银川高二质检)下列关于升华的说法错误的是()A温度太高，将导致被烘物和滤纸炭化，一些有色物质也会被带出来，影响产品的质量B为提高升华效率，加热温度一般要超过该物质的升华温度很多C待升华物质事先应该研碎，以提高升华效率D待升华物质事先要充分干燥，否则升华时部分产品会随水蒸气一起挥发出来，影响分离效果2021/8/9 星期一26解析：选B。要控制好升华温度，温度太低，升华太慢甚至不能升华；温度太高，有可能导致产品发黄甚至分解。2021/8/9 星期一27化学实验中的9个“数据”探究整合应用探究整合应用2021/8/9 星期一282021/8/9 星期一29