專題2檢驗(yàn)食品中的鐵元素（導(dǎo)學(xué)案）高一化學(xué)

第三章鐵金屬材料第一節(jié)鐵及其化合物專題2菠菜（黑木耳）中鐵元素的檢驗(yàn)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，從定性檢驗(yàn)到定量測(cè)定菠菜（黑木耳）中的鐵元素，鞏固鐵及其化合物的相關(guān)知識(shí)，提升物質(zhì)檢驗(yàn)、轉(zhuǎn)化、分離提純等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能。菠菜（黑木耳）中是否含有鐵元素以及鐵元素的存在形態(tài)，初步形成物質(zhì)特性決定檢驗(yàn)方法的認(rèn)知模型，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)研究的一般過程和化學(xué)知識(shí)在實(shí)際中的應(yīng)用。菠菜（黑木耳）中鐵元素含量的方案，建立物質(zhì)性質(zhì)于測(cè)量方法的關(guān)系，并利用證據(jù)推理體會(huì)復(fù)雜體系中具有相同性質(zhì)的物質(zhì)對(duì)于測(cè)定的干擾?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】鐵及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】物質(zhì)的性質(zhì)與檢驗(yàn)、測(cè)定方法的關(guān)聯(lián)及解決問題的角度和思路的建立【課前預(yù)習(xí)】舊知回顧：檢驗(yàn)Fe3+常用試劑是KSCN溶液，現(xiàn)象是出現(xiàn)血紅色，離子方程式Fe3++3SCN==Fe（SCN）3，檢驗(yàn)Fe2+常用試劑有KSCN溶液、氯水（或硝酸或雙氧水等），現(xiàn)象是先加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，再加氯水，溶液出現(xiàn)血紅色。有關(guān)化學(xué)方程式2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl、Fe3++3SCN==Fe(SCN)3。新知預(yù)習(xí)：生活中常見富含鐵元素的食品有菠菜、芹菜、黑木耳、蛋黃和動(dòng)物內(nèi)臟等。檢驗(yàn)菠菜中鐵元素的實(shí)驗(yàn)操作步驟有剪碎、研磨、溶解、過濾、加氧化劑氧化、加KSCN溶液觀察現(xiàn)象等?！菊n中探究】情景導(dǎo)入：鐵是人體中一種必需的微量元素，血紅蛋白是人體血液里面含鐵的特殊蛋白質(zhì)，他也是血液能夠呈現(xiàn)紅色的主要因素，除此之外身體所需要的氧氣和二氧化碳都是依靠血紅蛋白來運(yùn)輸?shù)模诙毂容^常見的煤氣中毒，就是因?yàn)檠t蛋白的親氧性被剝奪了，身體吸收不到氧氣，也排不到二氧化碳，就導(dǎo)致了人體昏迷甚至死亡的情況。如果身體缺鐵會(huì)出現(xiàn)疲勞乏力、畏寒怕冷、肌肉酸痛、嘴唇干裂、皮膚異常蒼白等現(xiàn)象。從而導(dǎo)致人的記憶能力、免疫能力、和對(duì)溫度的適應(yīng)能力下降，如果體內(nèi)的鐵不足以供給生命活動(dòng)的需要，就會(huì)發(fā)生貧血。（見PPT視頻）一、鐵元素的定性檢驗(yàn)活動(dòng)一、人體中的鐵元素任務(wù)一、查閱資料，觀看視頻，回答鐵元素在人體中的作用是什么？【答案要點(diǎn)】①成年人體內(nèi)含有4～5克鐵，根據(jù)在體內(nèi)的功能狀態(tài)可分成功能性鐵和儲(chǔ)存鐵兩部分。②功能性鐵存在于血紅蛋白、肌紅蛋白和一些酶中，約占體內(nèi)總鐵量的70%。其余30%為儲(chǔ)存鐵，主要儲(chǔ)存在肝、脾和骨髓中。③鐵是合成血紅蛋白的主要原料之一。血紅蛋白的主要功能是把新鮮氧氣運(yùn)送到各組織。鐵缺乏時(shí)不能合成足夠的血紅蛋白，造成缺鐵性貧血。④鐵還是體內(nèi)參與氧化還原反應(yīng)的一些酶和電子傳遞體的組成部分，如過氧化氫酶和細(xì)胞色素都含有鐵。任務(wù)二、討論交流：人體需要的鐵元素主要有哪些來源？【答案要點(diǎn)】①食補(bǔ)。動(dòng)物內(nèi)臟(特別是肝臟)、血液、魚、肉類都是富含血紅素鐵的食品。深綠葉蔬菜所含鐵雖不是血紅素鐵，但攝入量多，所以仍是我國(guó)人民膳食鐵的重要來源。②藥補(bǔ)。硫酸亞鐵緩釋片等?！緦?duì)應(yīng)訓(xùn)練】富脂食品密封保存往往需要在包裝袋內(nèi)裝一小包脫氧劑(有效成分是還原鐵粉)，某小組為探究脫氧劑中鐵粉是否變質(zhì)，取少量樣品溶于稀鹽酸，再進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)，下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論的說法正確的是（）A．若加鹽酸時(shí)有氣體產(chǎn)生，則證明脫氧劑未變質(zhì)B．若滴加KSCN溶液，無明顯變化，再滴加氯水顯血紅色，則證明脫氧劑未變質(zhì)C．若滴加KSCN溶液，溶液顯血紅色，則證明脫氧劑已變質(zhì)D．若加入銅粉充分反應(yīng)后，溶液呈藍(lán)色，則證明脫氧劑已完全變質(zhì)【答案】C【解析】A．若加鹽酸時(shí)有氣體產(chǎn)生，說明樣品中還有鐵粉，但不證明脫氧劑未變質(zhì)也可能部分變質(zhì)，A錯(cuò)誤；B．若滴加KSCN溶液，無明顯變化，說明加入鹽酸后的溶液中沒有Fe3+，這可能時(shí)Fe+2Fe3+=3Fe2+，也可能時(shí)變質(zhì)時(shí)Fe就被氧化為FeO，再滴加氯水顯血紅色，故不能證明脫氧劑未變質(zhì)，B錯(cuò)誤；C．若滴加KSCN溶液，溶液顯血紅色，說明加入鹽酸后的溶液中含有Fe3+，所以證明脫氧劑已變質(zhì)，C正確；D．若加入銅粉充分反應(yīng)后，溶液呈藍(lán)色，說明加入鹽酸后的溶液中含有Fe3+，發(fā)生Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，但不能證明脫氧劑已完全變質(zhì)，還可能是部分被氧化，D錯(cuò)誤；故答案為：C。活動(dòng)二、探究菠菜（黑木耳）中鐵元素的定性檢驗(yàn)方法任務(wù)一、查閱資料，每100克菠菜中，平均含鐵量是2.7毫克，該如何檢驗(yàn)其中存在鐵元素呢？【答案要點(diǎn)】①提出猜想：猜想1：樣品中只含有Fe2+猜想2：樣品中只含有Fe3+猜想3：樣品中含有Fe2+和Fe3+②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：方案1：觀察法，F(xiàn)e2+溶液淺綠色（），F(xiàn)e3+溶液黃色（）評(píng)價(jià)：如果溶液中離子濃度很小，很難觀察確認(rèn)方案2：首先利用Fe2+還原性確認(rèn)是否存在Fe2+方法：取少量樣品溶液于試管，滴加少量酸性高錳酸鉀溶液，如果紫紅色褪色，則溶液中含有Fe2+；如果無明顯變化，則溶液中不含F(xiàn)e2+。離子方程式：5Fe2++MnO4+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O。其次確認(rèn)是否存在Fe3+方法：取少量樣品溶液于試管，滴加幾滴幾滴KSCN溶液，如果出現(xiàn)血紅色，則為Fe3+，反之，只含有Fe2+。離子方程式：Fe3++3SCN=Fe(SCN)3(紅色液體)。任務(wù)二、討論交流：根據(jù)Fe2+和Fe3+的檢驗(yàn)方法，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案？【答案要點(diǎn)】①設(shè)計(jì)初步實(shí)驗(yàn)方案如下：實(shí)驗(yàn)步驟預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象步驟1：把菠菜放在研缽中研碎，然后把研碎的菠菜倒入燒杯中，向燒杯中加入30mL蒸餾水浸泡菠菜，半分鐘后把燒杯中的菠菜汁過濾后取濾液與試管中。———步驟2：向盛有菠菜汁的試管中滴入幾滴KSCN溶液若不變紅則證明菠菜中沒有Fe3+，若變紅，則證明菠菜中有Fe3+步驟3：繼續(xù)向第二步中的菠菜汁中加入幾滴氯水（或稀硝酸或雙氧水）第二步中溶液不變紅，加氯水后，溶液變紅，則證明菠菜中含有Fe2+，若第二步中溶液變紅，加過氯水后紅色加深，則證明菠菜中含有Fe2+，不加深則證明無Fe2+②實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象及結(jié)論：實(shí)驗(yàn)步驟預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象步驟1：把菠菜放在研缽中研碎，然后把研碎的菠菜倒入燒杯中，向燒杯中加入30mL蒸餾水浸泡菠菜，半分鐘后把燒杯中的菠菜汁過濾后取濾液與試管中?！襟E2：向盛有菠菜汁的試管中滴入幾滴KSCN溶液不變紅步驟3：繼續(xù)向第二步中的菠菜汁中加入幾滴氯水（或稀硝酸或雙氧水）不變紅實(shí)驗(yàn)結(jié)論菠菜中不含易溶于水的Fe3+和Fe2+任務(wù)三、問題探究1：查閱資料，菠菜中鐵元素的存在檢索文獻(xiàn)表明,100g菠菜約含2mg鐵,菠菜中的鐵元素以草酸亞鐵的形式存在,草酸亞鐵是一種淡黃色結(jié)晶性粉末,在冷水中的溶解度是0.022g/100g,屬于難溶物，易溶于有機(jī)溶劑。同時(shí)，草酸亞鐵屬于弱酸鹽，可與強(qiáng)酸反應(yīng)。根據(jù)信息，思考該如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案？【答案要點(diǎn)】改進(jìn)方案一：用乙醇等有機(jī)溶劑替代水作浸取液，提高草酸亞鐵的浸取率，或加非氧化性強(qiáng)酸（如鹽酸），增大草酸亞鐵的溶解度等。方案評(píng)價(jià)：①用乙醇等有機(jī)溶劑替代水作浸取液，雖提高草酸亞鐵的浸取率，但由于草酸亞鐵難溶于水，可能后續(xù)得到的溶液中亞鐵離子的濃度仍然較低，現(xiàn)象仍然不明顯。②加非氧化性強(qiáng)酸（如鹽酸）溶解，可生成可溶性的氯化亞鐵，效果會(huì)更好。問題探究2：再查閱資料，草酸亞鐵加熱易分解為其對(duì)應(yīng)氧化物，同時(shí)，菠菜中含有葉綠素對(duì)檢驗(yàn)的顏色有一定的干擾，葉綠素是一種不溶于水的物質(zhì)，熔點(diǎn)為120~153℃，溫度越高，對(duì)葉綠素的降解程度越大；PH越低，對(duì)葉綠素的破壞性越大,又該如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案？【答案要點(diǎn)】改進(jìn)方案二：將菠菜葉剪碎，放入硬質(zhì)試管中，隔絕空氣加熱灼燒直至變成菠菜灰為止，加稀硫酸（或鹽酸）溶解，F(xiàn)eC2O4eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())FeO+CO+CO2↑。方案評(píng)價(jià)：①用水溶解時(shí)，加熱煮沸，既可增大草酸亞鐵的溶解度，提高浸取率，又能使部分葉綠素降解，降低菠菜中有色物質(zhì)對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾。還可以利用活性炭的吸附性去除葉綠素的干擾。②高溫灼燒稍好于水煮沸法，能使菠菜中的有機(jī)物分解，消除了大部分色素對(duì)檢驗(yàn)的影響，但若用水浸二價(jià)鐵離子浸出率可能仍然不高，檢驗(yàn)現(xiàn)象不理想。若用酸（如鹽酸）浸，效果會(huì)更好。③先將菠菜葉脫水剪碎，隔絕空氣加熱灼燒，既可以增大溶解度，提高浸取率，同時(shí)又能使其中的草酸亞鐵分解成相應(yīng)氧化物，加酸溶解時(shí)，更容易生成可溶性的亞鐵鹽溶液，檢驗(yàn)效果更好。任務(wù)四、綜上，設(shè)計(jì)改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)方案，完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，填寫表格內(nèi)容?！敬鸢敢c(diǎn)】實(shí)驗(yàn)步驟預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象步驟1：將一定量（10g）的菠菜葉剪碎，放入硬質(zhì)試管中，隔絕空氣加熱灼燒直至變成菠菜灰為止，將菠菜灰轉(zhuǎn)移到燒杯中加稀硫酸溶解并過濾，將濾液加入活性炭去除顏色干擾后再過濾，得到澄清濾液草酸鹽鐵加熱分解為氧化亞鐵，氧化亞鐵溶于稀硫酸方可以得到亞鐵離子溶液。步驟2：向盛有菠菜汁的試管中滴入幾滴KSCN溶液不變紅（不變紅則證明菠菜中沒有Fe3+）步驟3：繼續(xù)向第二步中的菠菜汁中加入幾滴氯水（或稀硝酸或雙氧水）溶液變紅（步驟2中溶液不變紅，加氯水后，溶液變紅，則證明菠菜中含有Fe2+）實(shí)驗(yàn)結(jié)論菠菜中有Fe2+，可以補(bǔ)鐵，但難溶于水，吸收率不高。任務(wù)五、拓展探究：為什么經(jīng)灼燒和酸化后亞鐵離子沒有被氧化成鐵離子？你認(rèn)為在食物補(bǔ)鐵過程中要注意哪些問題？【答案要點(diǎn)】①菠菜中含有Ｖc和草酸，都具有還原性，可以保護(hù)亞鐵離子不被氧化。②在用食物補(bǔ)鐵過程中應(yīng)不偏食，多吃新鮮蔬菜，烹飪時(shí)間不宜太長(zhǎng)等。③菠菜營(yíng)養(yǎng)雖豐富，但用它補(bǔ)鐵不靠譜，因此要想補(bǔ)鐵還是應(yīng)該選擇豬肝、動(dòng)物全血、瘦肉等動(dòng)物性食物或者補(bǔ)貼藥物。所謂“菠菜補(bǔ)血”的說法，主要還是在于菠菜含有豐富的維生素C和葉酸。同時(shí)，草酸易與鈣離子在人體腎臟中形成結(jié)石，因此不能大量食用菠菜。④如果出現(xiàn)缺鐵性貧血，可以選用補(bǔ)鐵劑，不僅含鐵量高，而且其中的鐵元素易被人體吸收?！緦?duì)應(yīng)訓(xùn)練】1．某同學(xué)對(duì)未知物A鹽的水溶液進(jìn)行了鑒定，實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象如下圖所示：現(xiàn)對(duì)A、B、C、D做出的如下推斷中，不正確的是()A．A鹽一定是FeCl3 B．白色沉淀B可能是AgClC．C中一定含F(xiàn)e3＋ D．無法確定A中是否含有Fe2＋【答案】A【解析】A加入稀硝酸酸化的AgNO3，B出現(xiàn)白色沉淀，白色沉淀為AgCl沉淀，證明A鹽溶液中含有Cl，C中加入KSCN溶液，溶液變紅，證明C溶液中含有Fe3+，F(xiàn)e3+有可能是A鹽中含有的離子，也有可能是A中含有的Fe2+被硝酸氧化成Fe3+，所以A鹽有可能是FeCl3，也有可能是FeCl2，故A錯(cuò)誤。故答案為A。2．某礦石樣品中可能含鐵的氧化物，為確定其成分，進(jìn)行如下操作：下列有關(guān)說法正確的是（）礦石樣品溶液甲溶液乙A．向溶液乙中滴加KSCN溶液，溶液顏色變紅，則原礦石樣品中存在Fe3+B．向溶液甲中滴加KSCN溶液，溶液顏色變紅，則原礦石樣品中存在Fe3+C．向溶液乙中滴加幾滴氫氧化鈉溶液，一定出現(xiàn)紅褐色沉淀D．該礦石一定為赤鐵礦【答案】B【解析】A．向溶液乙中滴加KSCN溶液，溶液顏色變紅，證明濾液乙中存在Fe3+，但由于在溶液甲中加入了氯氣，Cl2具有強(qiáng)氧化性，能夠?qū)e2+氧化產(chǎn)生Fe3+，因此無法證明原礦石樣品中存在Fe3+，A錯(cuò)誤；B．向溶液甲中滴加KSCN溶液，溶液顏色變紅，說明濾液甲中存在Fe3+，則原礦石樣品中存在+3價(jià)的Fe3+，B正確；C．根據(jù)選項(xiàng)A分析可知濾液乙中不一定含有Fe3+，所以加入氫氧化鈉溶液后不一定會(huì)出現(xiàn)紅褐色Fe(OH)3沉淀，C錯(cuò)誤；D．題中信息和反應(yīng)流程都無法確定礦石的成分，只能確定其中含有+3價(jià)的Fe3+，D錯(cuò)誤；故合理選項(xiàng)是B。二、鐵元素的定量測(cè)定活動(dòng)一、測(cè)定鐵元素的質(zhì)量任務(wù)一、討論結(jié)論：結(jié)合鐵在菠菜中的存在形式，思考如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定菠菜中鐵元素的質(zhì)量？【答案要點(diǎn)】①可以用氫氧化鈉沉淀法：菠菜提取液Fe2+Fe3+Fe(OH)3（測(cè)質(zhì)量）②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案如下：實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及原理分析步驟1：將一定量（10g）的菠菜葉剪碎，放入硬質(zhì)試管中，隔絕空氣加熱灼燒直至變成菠菜灰為止，將菠菜灰轉(zhuǎn)移到燒杯中加稀硫酸溶解并過濾，將濾液加入活性炭去除顏色干擾后再過濾。得到澄清濾液。草酸鹽鐵加熱分解為氧化亞鐵，氧化亞鐵溶于稀硫酸方可以得到亞鐵離子溶液。步驟2：向步驟1得到的澄清濾液中加入足量的氯水（或雙氧水），觀察現(xiàn)象。溶液由淺綠色變?yōu)辄S色。溶液中的Fe2+被氯水（或雙氧水）氧化成Fe3+：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl步驟3：繼續(xù)向第二步中的溶液中加入足量NaOH溶液，觀察現(xiàn)象。生成紅褐色沉淀。Fe3++3OH=Fe(OH)3↓步驟4：過濾、洗滌、干燥、稱量、計(jì)算。稱量最后得到固體的質(zhì)量為m,根據(jù)質(zhì)量守恒計(jì)算鐵元素的含量：Fe(OH)3?Fe，F(xiàn)e%=[（56m/107）g/10g]×100%任務(wù)二、問題探究：該實(shí)驗(yàn)方案還有哪些不足？應(yīng)該如何改進(jìn)？【答案要點(diǎn)】由于弱堿Fe(OH)3具有不穩(wěn)定性，在干燥或烘干過程中會(huì)分解，造成實(shí)驗(yàn)誤差，因此，測(cè)量氧化鐵的質(zhì)量會(huì)更準(zhǔn)確。Fe(OH)3Fe2O3?Fe【對(duì)應(yīng)訓(xùn)練】1.一些高檔茶葉、點(diǎn)心等食品的包裝盒中有一個(gè)小袋，將小袋打開，可以看到黑色粉末，部分已變成棕褐色。將上述粉末溶于稀鹽酸，取上層清液，滴入幾滴氯水，再滴加KSCN溶液，溶液立即變?yōu)榧t色。下列說法不正確的是（）A．小袋中原來裝有氧化鐵 B．小袋中原來裝有鐵粉C．該黑色粉末不可食用 D．該黑色粉末做抗氧化劑【答案】A【解析】從題中信息“滴入幾滴氰水，再滴加KSCN溶液，溶液立即變?yōu)榧t色”判斷，該黑色粉末中含有鐵元素。但由于先加入了氯水，故不能確定其一定含F(xiàn)e3+，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該黑色粉末為還原鐵粉，做抗氧化劑，防止高檔茶葉、點(diǎn)心等食品變質(zhì)，B、C、D項(xiàng)正確；故答案選A。2．下列有關(guān)說法正確的是（）A．廚房可用食醋除水垢，食醋的作用是作氧化劑B．某食品包裝袋內(nèi)裝有一包鐵粉，它的主要作用是作干燥劑C．病人補(bǔ)鐵(Fe2+)的同時(shí)需補(bǔ)維生素C，維生素C的作用是作還原劑D．疫情期間常用酒精對(duì)物品和手部進(jìn)行消毒，乙醇的作用是作氧化劑【答案】C【解析】A．廚房可食醋除水垢，沒有元素化合價(jià)變化，屬于非氧化還原反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B．某食品包裝袋內(nèi)裝有一包鐵粉，它的主要作用是防止食品氧化變質(zhì)，故B錯(cuò)誤；C．病人補(bǔ)鐵(Fe2+)的同時(shí)需補(bǔ)維生素C，維生素C能防止Fe2+被氧化為Fe3+，作用是作還原劑，故C正確；D．酒精沒有氧化性，其殺菌消毒的原理是使蛋白質(zhì)脫水變性凝固而失去活性，從而達(dá)到殺菌消毒的效果，故D錯(cuò)誤；選C?；顒?dòng)二、測(cè)定鐵元素含量的其它方法任務(wù)一、討論交流：結(jié)合所學(xué)知識(shí)，思考測(cè)定菠菜（黑木耳）中鐵元素的含量還可以有哪些方法？【答案要點(diǎn)】①可利用高錳酸鉀與Fe2+按照特定比例發(fā)生氧化還原反應(yīng)（滴定法），計(jì)算Fe2+的量，5Fe2++MnO4+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O（測(cè)體積）。②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案如下：實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及原理分析步驟1：將一定量（10g）的菠菜葉剪碎，放入硬質(zhì)試管中，隔絕空氣加熱灼燒直至變成菠菜灰為止，將菠菜灰轉(zhuǎn)移到燒杯中加稀硫酸溶解并過濾，將濾液加入活性炭去除顏色干擾后再過濾。得到澄清濾液的體積為VmL。草酸鹽鐵加熱分解為氧化亞鐵，氧化亞鐵溶于稀硫酸方可以得到亞鐵離子溶液。步驟2：用量筒量取步驟1得到的澄清濾液V1mL并加入足量的銅粉（或其它還原劑），過濾，觀察現(xiàn)象。溶液完全變?yōu)闇\綠色。防止部分Fe2+被氧化成Fe3+：2Fe3++Cu=2Fe2++2Zn2+步驟3：用濃度為c的標(biāo)準(zhǔn)KMnO4溶液對(duì)步驟2得到的溶液進(jìn)行滴定，觀察現(xiàn)象，記錄數(shù)據(jù)。當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO4溶液，溶液有淺綠色變?yōu)榧t色，且半分鐘不變色，消耗KMnO4溶液的體積為V2mL。步驟4：記錄消耗標(biāo)準(zhǔn)KMnO4溶液的體積，計(jì)算鐵元素的含量。根據(jù)5Fe2++MnO4+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O可知：5/cxV1=1/cV2，則Fe%=[(cxV×103×56g/mol)/10g)]×100%.任務(wù)二、問題探究：步驟2中加入足量銅粉（或其它還原劑）的目的是什么？要注意什么問題？【答案要點(diǎn)】①防止部分Fe2+被空氣中的氧氣氧化為Fe3+，而Fe3+不與KMnO4溶液反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差；②加入的過量還原劑如果留在溶液中會(huì)與KMnO4溶液反應(yīng)，則需要除去，且還原劑生成的產(chǎn)物不能與KMnO4溶液反應(yīng)。如不能加還原劑鐵粉、鋅粉等。③利用沉淀反應(yīng)或滴定反應(yīng)沉淀食品中鐵元素的含量，可能會(huì)有其它沉淀或其它還原性雜質(zhì)干擾，所以還可以用比色法測(cè)定：提取菠菜浸取液→加氯水（或雙氧水）→配制不同濃度的鐵離子的硫氰化鉀溶液→顯色后用色度計(jì)測(cè)量→原理（濃度越大，顏色越深，數(shù)值越大）→繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線→求酸鐵離子濃度（測(cè)濃度）。此外，食品安全局用原子發(fā)射光譜法測(cè)定?！緦?duì)應(yīng)訓(xùn)練】1.某學(xué)生在學(xué)習(xí)了檢驗(yàn)食品中的鐵元素后，設(shè)想在課外研究測(cè)定某補(bǔ)血?jiǎng)┲需F元素(+2價(jià))含量，其設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下：下列說法不正確的是（）A．步驟②時(shí)以用新制氯水替代H2O2B．步驟①需要在研缽中研磨，研磨時(shí)研杵應(yīng)保持垂直C．取步驟②操作后的溶液，滴加幾滴KSCN溶液可檢驗(yàn)補(bǔ)血?jiǎng)┦欠窦阂蜓趸冑|(zhì)【答案】C【解析】將補(bǔ)血?jiǎng)┭屑?xì)，向藥片中加入稀硫酸，然后過濾分離濾液和不溶性物質(zhì)，向?yàn)V液中加入雙氧水，將Fe2+氧化為Fe3+，向溶液中加入過量氨水溶液得到氫氧化鐵沉淀，將紅褐色沉淀灼燒得到紅棕色固體Fe2O3，以此來解答。A．雙氧水的作用為將Fe2+氧化為Fe3+，氯水也可以Fe2+氧化為Fe3+，故可以用新制氯水替代H2O2，A正確；B．步驟①將補(bǔ)血?jiǎng)┭屑?xì)，需要在研缽中研磨，進(jìn)行研磨操作時(shí)，研缽應(yīng)放在不易滑動(dòng)的物體上，研杵應(yīng)保持垂直，B正確；C．步驟②操作后的溶液中一定含鐵離子，滴加幾滴KSCN溶液不能檢驗(yàn)補(bǔ)血?jiǎng)┦欠褚岩蜓趸冑|(zhì)，應(yīng)檢驗(yàn)②之前的濾液是否含鐵離子證明，C錯(cuò)誤；D．wg為Fe2O3，由Fe元素守恒可知，每片補(bǔ)血?jiǎng)┲需F元素的質(zhì)量為w×112/（106×10=0.07wg，D正確；綜上所述答案為C。2.中醫(yī)藥典記載木耳具有“和血養(yǎng)營(yíng)”功效（治療貧血癥的功效）。項(xiàng)目小組設(shè)計(jì)并通過下列實(shí)驗(yàn)流程檢測(cè)木耳中是否含有鐵元素。（1）“灼燒”所使用的容器是_____。“灼燒”時(shí)，木耳中的有機(jī)質(zhì)先逐步碳化，后逐步氧化為CO和CO2。“灼燒”過程中鐵元素可能存在的化合價(jià)形態(tài)有。（2）“酸浸”時(shí)，氧化鐵和鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為。加入氯水時(shí)發(fā)生的離子反應(yīng)方程式是。（3）“檢測(cè)”步驟的實(shí)驗(yàn)過程為。檢測(cè)鐵離子的化學(xué)反應(yīng)方程式為?！敬鸢浮扣釄?2和+3Fe2O3+6HCl==2FeCl3+3H2O2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl取少量過濾后所得的濾液，向其中滴加少量的硫氰化鉀溶液，若溶液變?yōu)檠t色，則可證明干木耳中含有鐵元素，否則不含鐵元素FeCl3+3KSCN==3KCl+Fe(SCN)3【解析】由實(shí)驗(yàn)流程可知，干木耳經(jīng)粉碎、灼燒后，再經(jīng)鹽酸酸浸、氯水氧化，過濾后可得濾液，濾液中含有氯化鐵，最后在濾液中檢驗(yàn)鐵離子。（1）實(shí)驗(yàn)室中灼燒固體通常在坩堝中進(jìn)行，因此，“灼燒”所使用的容器是坩堝?！白茻睍r(shí)，木耳中的有機(jī)質(zhì)先逐步碳化，后逐步氧化為CO和CO2。鐵在化合物中的常見價(jià)態(tài)有+2和+3，因此，“灼燒”過程中鐵元素可能存在的化合價(jià)形態(tài)有+2和+3。（2）“酸浸”時(shí)，氧化鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O。加入氯水時(shí)，F(xiàn)e2+被其氧化為Fe3+，發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式是2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl。（3）實(shí)驗(yàn)室通常用硫氰化鉀溶液檢驗(yàn)Fe3+，“檢測(cè)”步驟的實(shí)驗(yàn)過程為：取少量過濾后所得的濾液，向其中滴加少量的硫氰化鉀溶液，若溶液變?yōu)檠t色，則可證明干木耳中含有鐵元素，否則不含鐵元素。檢測(cè)鐵離子的化學(xué)反應(yīng)方程式為FeCl3+3KSCN==3KCl+Fe(SCN)3。【課后鞏固】1．市場(chǎng)上銷售的食品包裝有多種方式，其中一種為真空包裝，如香腸、鹽水鴨、月餅等食品，抽出包裝袋內(nèi)空氣并放入一小包鐵粉，那么其中鐵粉主要表現(xiàn)的性質(zhì)是()A．氧化性 B．還原性C．堿性 D．酸性【答案】B【解析】包裝袋內(nèi)放入的鐵粉與空氣中的氧氣反應(yīng)，防止食品被氧化，起到還原劑的作用。2．在醫(yī)藥生產(chǎn)工業(yè)上常用硫酸亞鐵與硫酸、硝酸的混合液反應(yīng)制備堿式硫酸鐵。根據(jù)我國(guó)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品中不得含有Fe2+及NO3。為檢驗(yàn)所得產(chǎn)品中是否含有Fe2+，應(yīng)使用的試劑為（）A．氯水 B．KSCN溶液 C．NaOH溶液 D．酸性KMnO4溶液【答案】D【解析】A．氯水可以氧化亞鐵離子為鐵離子，溶液顏色變化不明顯，不能檢驗(yàn)亞鐵離子，故A不符合題意；B．KSCN溶液和亞鐵離子不反應(yīng)，無現(xiàn)象發(fā)生，故B不符合題意；C．NaOH溶液加入和鐵離子反應(yīng)生成紅褐色沉淀不能檢驗(yàn)是否存在亞鐵離子，故C不符合題意；D．酸性KMnO4溶液與亞鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而使高錳酸鉀溶液褪色，故D符合題意；故答案為：D。3．下列關(guān)于鐵元素的化合物描述錯(cuò)誤的項(xiàng)目數(shù)是（）代表物類別鐵元素價(jià)態(tài)部分性質(zhì)描述Fe3O4氧化物+1價(jià)具有磁性的黑色晶體Fe(OH)2堿+2價(jià)白色，在空氣中迅速變成灰綠色最終變成紅褐色Fe(OH)3堿+3價(jià)紅褐色，對(duì)熱很穩(wěn)定FeCl3鹽+3價(jià)FeCl3溶液中的Fe3+能被Mg還原成Fe2+A．1項(xiàng) B．2項(xiàng) C．3項(xiàng) D．4項(xiàng)【答案】B【解析】四氧化三鐵中鐵元素化合價(jià)既有+2價(jià)又有+3價(jià)，四氧化三鐵鐵元素化合價(jià)描述錯(cuò)誤；氫氧化鐵受熱易分解生成氧化鐵和水，氫氧化鐵的部分性質(zhì)描述錯(cuò)誤；共有2項(xiàng)錯(cuò)誤，答案選B。4．氯酸鎂[Mg(ClO3)]常做催熟劑、除草劑等。實(shí)驗(yàn)室利用鹵塊(主要成分為MgCl2?6H2O，含有MgSO4、FeCl2等雜質(zhì))制備少量Mg(ClO3)2的工藝流程如圖：部分氫氧化物開始沉淀及沉淀完全的pH如表所示：氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Mg(OH)2開始沉淀的pH沉淀完全的pH下列說法正確的是（）A．反應(yīng)I的離子方程式為MnO4+5Fe2++4H2O=Mn2++5Fe3++8OHB．反應(yīng)II后溶液中大量存在的離子是Mg2+、Ba2+、Fe3+、SO42、ClD．反應(yīng)III屬于復(fù)分解反應(yīng)，能夠發(fā)生的原因是因?yàn)樯扇芙舛认鄬?duì)較小的Mg(ClO3)2【答案】D【解析】鹵塊(主要成分為MgCl2?6H2O，含有MgSO4、FeCl2等雜質(zhì))，加入高錳酸鉀之后，亞鐵離子可以被氧化為三價(jià)鐵離子，再向混合物中加入氯化鋇溶液，可以將硫酸根離子轉(zhuǎn)化為硫酸鋇沉淀；加入氧化鎂，調(diào)節(jié)pH，可以促進(jìn)鐵離子的水解，將鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵而除去，過濾，得到的濾液是氯化鎂溶液，向?yàn)V液中加入飽和氯酸鈉溶液析出Mg(ClO3)2，說明相同溫度下Mg(ClO3)2溶解度較小，以此解題。A．反應(yīng)環(huán)境為酸性環(huán)境，故離子方程式為：MnO4+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，A錯(cuò)誤；B．鋇離子和硫酸根離子會(huì)生成硫酸鋇沉淀，不能大量共存，B錯(cuò)誤；C．由分析可知，調(diào)節(jié)pH的目的是為了讓三價(jià)鐵形成沉淀，同時(shí)鎂離子不沉淀，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，pH應(yīng)該在3.2~8.9，C錯(cuò)誤；D．過濾后溶液主要存在的金屬陽離子是鎂離子，根據(jù)流程圖可知，鎂離子和氯酸根離子反應(yīng)生成氯酸鎂沉淀，屬于復(fù)分解反應(yīng)，就是因?yàn)槁人徭V難溶于水，D正確；故選D。5．某興趣小組同學(xué)為探究黑木耳中含鐵量，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。已知：ⅰ.黑木耳富含蛋白質(zhì)、糖類、卵磷脂、鐵及一些還原性物質(zhì)(如維生素C)等。每100g黑木耳含鐵量高達(dá)185mg。ⅱ.紫色的KMnO4溶液在酸性條件下具有強(qiáng)氧化性，其還原產(chǎn)物是無色的Mn2＋。Ⅰ.為確定黑木耳中含有鐵元素，甲同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案如下。(1)步驟②得到濾液A的操作是。(2)步驟④檢驗(yàn)Fe3＋所用試劑是溶液。(3)下列有關(guān)上述實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是(填字母)。a．黑木耳中一定含F(xiàn)e2＋和Fe3＋b．濾液A中一定含F(xiàn)e2＋和Fe3＋c．白色沉淀中一定含F(xiàn)e(OH)2Ⅱ.為測(cè)定黑木耳中鐵元素的含量，乙同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案如下。(4)可選做試劑B的物質(zhì)是(填序號(hào))。a．Nab．Znc．Fed．Cu(5)步驟⑦中觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是，反應(yīng)的離子方程式是。(6)若乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范，但測(cè)得含鐵量遠(yuǎn)大于實(shí)際的含量，其可能的原因是。【答案】(1)過濾(2)KSCN(3)bc(4)d(5)酸性高錳酸鉀溶液紫色褪去5Fe2＋＋MnOeq\o\al(－,4)＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O(6)黑木耳中還含有其他還原性物質(zhì)(或黑木耳中還含有維生素C)(2)一般用KSCN溶液檢驗(yàn)鐵離子，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是溶液顯紅色，則步驟④檢驗(yàn)Fe3＋所用試劑是KSCN溶液。(3)根據(jù)步驟③中產(chǎn)生藍(lán)色沉淀可知濾液A中含有亞鐵離子，則白色沉淀中含有Fe(OH)2；根據(jù)步驟④可知濾液A中含有鐵離子，由于在灼燒過程中亞鐵離子可能被氧化為鐵離子，所以黑木耳中不一定含有鐵離子，所以a錯(cuò)誤，b、c正確。(4)濾液A中含有鐵離子，需要利用還原劑將其轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，且不能再引入鐵元素，也不能干擾亞鐵離子與高錳酸鉀的反應(yīng)。金屬鈉在溶液中反應(yīng)生成NaOH，NaOH與鐵離子反應(yīng)生成沉淀，得不到亞鐵離子，a錯(cuò)誤；金屬鋅與鐵離子、亞鐵離子和高錳酸鉀均反應(yīng)，b錯(cuò)誤；金屬鐵和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，但引入了鐵元素，c錯(cuò)誤；金屬銅與鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子和銅離子，且不會(huì)影響亞鐵離子與高錳酸鉀的反應(yīng)，d正確。(5)酸性高錳酸鉀溶液與亞鐵離子反應(yīng)生成鐵離子、錳離子和水，則步