高中化学新教材同步必修第一册 第3章 研究与实践2　检验食品中的铁元素(同步讲义)

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研究与实践2　检验食品中的铁元素【研究目的】铁是人体必需的微量元素。食用富含铁元素的食品，可以补充人体所需的铁元素。通过化学实验的方法检验食品中的铁元素，体验实验研究的一般过程和化学知识在实际中的应用。【阅读材料】一、铁元素在人体中的作用成年人体内含有4～5克铁，根据在体内的功能状态可分成功能性铁和储存铁两部分。功能性铁存在于血红蛋白、肌红蛋白和一些酶中，约占体内总铁量的70%。其余30%为储存铁，主要储存在肝、脾和骨髓中。铁是合成血红蛋白的主要原料之一。血红蛋白的主要功能是把新鲜氧气运送到各组织。铁缺乏时不能合成足够的血红蛋白，造成缺铁性贫血。铁还是体内参与氧化还原反应的一些酶和电子传递体的组成部分，如过氧化氢酶和细胞色素都含有铁。二、人体铁元素的来源动物内脏(特别是肝脏)、血液、鱼、肉类都是富含血红素铁的食品。深绿叶蔬菜所含铁虽不是血红素铁，但摄入量多，所以仍是我国人民膳食铁的重要来源。三、常用的三价铁离子的检验方法1．苯酚检验法铁离子与苯酚反应，可生成显紫色的络离子(络合物)。2．硫氰化物鉴别法取溶液各少量，滴入可溶性硫氰化物(如KSCN、NaSCN等)溶液，变红色的是铁离子溶液，因为生成了显红色的络合物 。3．碱鉴别法加入氢氧化钠、氨水或氢氧化钾等碱性溶液后，有红褐色沉淀生成，并检测开始沉淀和沉淀完全时的pH，发现从开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH(常温下)为2.7～3.7的是铁离子。4．亚铁氰化钾溶液法(黄血盐溶液)铁离子在酸性溶液中与亚铁氰化钾溶液生成蓝色沉淀，称为普鲁士蓝。【实验仪器】研钵、烧杯、剪刀、漏斗、玻璃棒、试管、滴管、滤纸。【实验药品】菠菜、蒸馏水、稀硝酸、KSCN溶液。【实验步骤】1．取新鲜的菠菜10 g，将菠菜剪碎后放在研钵中研磨，然后倒入烧杯中，加入30 mL蒸馏水，搅拌。将上述浊液过滤，得到的滤液作为试验样品。2．取少许试验样品加入试管中，然后加入少量稀硝酸(稀硝酸具有氧化性)，再滴加几滴KSCN溶液，振荡，观察到溶液变红色。结论：菠菜中含有铁元素。【思考与讨论】1．在实验中由于菠菜汁颜色，所以对于实验现象的观察有一定的影响，想一想可以怎么改进这个实验。提示　可以先将菠菜燃烧成灰，再溶解、过滤进行实验。2．实验中加入稀硝酸的目的是什么？提示　将菠菜汁里的铁元素变成三价铁离子，从而进行检验。1．(2019·北京东城区高一期末)某兴趣小组同学为探究黑木耳中含铁量，进行如下实验。已知：ⅰ.黑木耳富含蛋白质、糖类、卵磷脂、铁及一些还原性物质(如维生素C)等。每100 g黑木耳含铁量高达185 mg。ⅱ.紫色的KMnO4溶液在酸性条件下具有强氧化性，其还原产物是无色的Mn2＋。Ⅰ.为确定黑木耳中含有铁元素，甲同学设计实验方案如下。(1)步骤②得到滤液A的操作是 。(2)步骤④检验Fe3＋所用试剂是 溶液。(3)下列有关上述实验得出的结论是 (填字母)。a．黑木耳中一定含Fe2＋和Fe3＋b．滤液A中一定含Fe2＋和Fe3＋c．白色沉淀中一定含Fe(OH)2Ⅱ.为测定黑木耳中铁元素的含量，乙同学设计实验方案如下。(4)可选做试剂B的物质是 (填序号)。a．Na b．Zn c．Fe d．Cu(5)步骤⑦中观察到的实验现象是 ，反应的离子方程式是 。(6)若乙同学实验操作规范，但测得含铁量远大于实际的含量，其可能的原因是 。答案　(1)过滤　(2)KSCN　(3)bc　(4)d　(5)酸性高锰酸钾溶液紫色褪去　5Fe2＋＋MnOeq \o\al(－,4)＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O　(6)黑木耳中还含有其他还原性物质(或黑木耳中还含有维生素C)解析　(1)不溶性固体和液体的分离可采用过滤的方法，因此步骤②得到滤液A的操作是过滤。(2)一般用KSCN溶液检验铁离子，实验现象是溶液显红色，则步骤④检验Fe3＋所用试剂是KSCN溶液。(3)根据步骤③中产生蓝色沉淀可知滤液A中含有亚铁离子，则白色沉淀中含有Fe(OH)2；根据步骤④可知滤液A中含有铁离子，由于在灼烧过程中亚铁离子可能被氧化为铁离子，所以黑木耳中不一定含有铁离子，所以a错误，b、c正确。(4)滤液A中含有铁离子，需要利用还原剂将其转化为亚铁离子，且不能再引入铁元素，也不能干扰亚铁离子与高锰酸钾的反应。金属钠在溶液中反应生成NaOH，NaOH与铁离子反应生成沉淀，得不到亚铁离子，a错误；金属锌与铁离子、亚铁离子和高锰酸钾均反应，b错误；金属铁和铁离子反应生成亚铁离子，但引入了铁元素，c错误；金属铜与铁离子反应生成亚铁离子和铜离子，且不会影响亚铁离子与高锰酸钾的反应，d正确。(5)酸性高锰酸钾溶液与亚铁离子反应生成铁离子、锰离子和水，则步骤⑦中观察到的实验现象是酸性高锰酸钾溶液紫色褪去，反应的离子方程式是5Fe2＋＋MnOeq \o\al(－,4)＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。(6)由于黑木耳中含有其他还原性物质，如维生素C，导致消耗高锰酸钾溶液的体积增加，所以测得含铁量远大于实际的含量。2．(2020·辽宁滨海实验中学期末)铁是人体必需的微量元素，治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物。“速力菲”(主要成分：琥珀酸亚铁，呈暗黄色)是市场上一种常见的补铁药物。该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸。某同学为了检测“速力菲”药片中Fe2＋的存在，设计并进行了如下实验：试回答下列问题：(1)试剂1是 ，试剂2是 ，加入新制氯水后溶液中发生反应的离子方程式是 、 。(2)加入试剂2后溶液中颜色由淡黄色转变为淡红色是因为 ，写出＋2价Fe在空气中转化为＋3价Fe的化学方程式： 。(3)该同学猜想红色溶液变为无色溶液的原因是溶液中的＋3价铁被还原为＋2价铁，你认为该同学的猜想合理吗？ 。若你认为合理，请说明理由(若你认为不合理，该空不作答) ；若你认为不合理请提出你的猜想并设计一个简单的实验加以验证(若你认为合理，该空不作答) 。答案　(1)稀盐酸　KSCN溶液　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3　(2)少量的Fe2＋转化为Fe3＋　4FeCl2＋O2＋4HCl===4FeCl3＋2H2O　(3)不合理　猜想：Fe(SCN)3中的SCN－被过量的氯水氧化；设计的实验为在褪色后的溶液中加入FeCl3溶液，不变红色(或在褪色后的溶液中加入KSCN溶液，变红色)解析　(1)该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸，试剂1用于溶解样品，可以选用稀盐酸；试剂2用于检验三价铁离子，可以选用KSCN溶液；氯气氧化亚铁离子生成铁离子，离子方程式为：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；铁离子与硫氰根离子结合生成硫氰化铁，离子方程式为：Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。(2)Fe3＋遇KSCN溶液变红色，溶液由淡黄色变为浅红色，说明少量Fe2＋被氧化成Fe3＋；亚铁离子被空气中的氧气氧化为铁离子，化学方程式为4FeCl2＋4HCl＋O2===4FeCl3＋2H2O。(3)因为氯水氧化性强，不会还原Fe3＋，该同学的猜想不合理；可能是SCN－被过量的氯水氧化，可取少量褪色后的溶液，加入FeCl3溶液，不变红色(或取少量褪色后的溶液，加入KSCN溶液，变红色)。