檢驗菠菜中的鐵實驗說課實驗方案 教學(xué)設(shè)計 高一上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第一冊+

檢驗菠菜中的鐵一、使用教材人教版普通高中教科書《化學(xué)第一冊（必修）》（2019年第1版）在鐵及其化合物的相互轉(zhuǎn)化后，新增“研究與實踐”活動———檢驗食品中的鐵元素。二、實驗背景1.教材給出了可供參考的實驗方案：“①取新鮮的菠菜10ｇ，將菠菜剪碎后放在研缽中研磨，然后倒入燒杯中，加入30ｍL蒸餾水，攪拌。將上述濁液過濾，得到的濾液作為試驗樣品。②取少許試驗樣品加入試管中，然后加入少量稀硝酸，再滴加幾滴KSCN溶液，振蕩，觀察現(xiàn)象”。按教材方案完成實驗，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象不明顯，分析可能的原因：①菠菜濾液中含大量葉綠素等,不利于觀察；②研磨后菠菜中的鐵元素以難溶物形式存在，過濾后幾乎完全存在于濾渣中被棄去，導(dǎo)致濾液中檢測不到鐵元素。2.可能干擾實驗的因素：①氯離子和鐵離子生成黃色的FeCl4－；②濃度較大的硝酸遇KSCN溶液也會變?yōu)榉奂t色；③H2O2濃度過大會氧化KSCN導(dǎo)致不變色。通過對照實驗，選擇了本次實驗的藥品及濃度：3mol/LH2SO4、1％H2O2溶液、1mol/LHNO3溶液、1mol/LKSCN溶液。3.查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，吳尚［2］、陳慧娜等［3］認為菠菜經(jīng)煮沸處理后，83.67％的草酸可以被除去；周萍［1］、陳慧娜等［3］、張俊華等［4］認為可以將菠菜灼燒成灰以排除葉綠素及其他色素、草酸等有機物的影響。葉綠素可溶于乙醇、乙醚和丙酮等溶劑，不溶于水，在90℃以上降解速度急劇加快。葉綠素在中性和弱酸弱堿性條件下較穩(wěn)定，黃持都等［5］認為當體系的pH值下降到4時，葉綠素脫鎂反應(yīng)的速度比較明顯。4.文獻中的實驗方案主要是以下3種：灼燒-酸浸檢驗法、水煮檢驗法和加酸煮沸檢驗法。①水煮檢驗法1稱取100g新鮮菠菜、切碎、放入破壁機中攪碎，菠菜汁倒入小燒杯中，加熱煮沸3min,過濾得到綠色液體;取兩支試管分別加入2mL的濾液,再分別加入1滴管H2SO4酸化的H2O2溶液、1滴管HNO3溶液，再分別加5滴KSCN溶液,觀察加硝酸的溶液略微變黃。評價:新鮮菠菜中含有大量葉綠素及其他各種色素,加熱煮沸對有機色素的破壞不徹底,這些有色物質(zhì)影響對實驗現(xiàn)象的觀察。這種方法過濾耗時較長，現(xiàn)象不明顯，而且加硝酸變黃可能是葉綠素等有機物的影響。②灼燒-酸浸檢驗法將菠菜用剪刀剪碎后放人蒸發(fā)皿中灼燒,不斷攪拌,燒成灰燼;將灰燼轉(zhuǎn)移到小燒杯中,再分別加入3mol/LH2SO4酸化的1％H2O2溶液、1mol/LHNO3溶液，五分鐘過濾,得到濾液;取兩支試管分別加入2mL的濾液,再分別加5滴KSCN溶液,觀察到HNO3浸出液略微變淡黃色。評價:高溫灼燒能使菠菜中的有機物分解,消除了大部分色素,檢驗Fe元素的現(xiàn)象較水煮法明顯，加HNO3的現(xiàn)象更明顯。這種方法灼燒、酸浸、過濾的過程都耗時較長，不適宜學(xué)生在課堂內(nèi)完成。③加酸煮沸檢驗法2稱取50g新鮮菠菜、切碎、放入破壁機中，加100ml水攪碎成菠菜泥，兩支試管中分別加入兩滴管菠菜泥，再分別加1滴管H2SO4酸化的1％H2O2溶液、1mol/LHNO3溶液，煮沸，過濾取濾液，再分別加3滴KSCN溶液,觀察到顏色變化不太明顯。評價:在酸性條件下，葉綠素的破壞比較明顯，但過濾耗時較長，且加H2SO4酸化H2O2溶液過濾得到的濾液仍然渾濁，不易觀察后續(xù)顏色變化；加HNO3煮沸，更有利于有機物的沉降，濾液比較澄清，但濾液加KSCN溶液顏色變化不太明顯。小結(jié)：①③兩種方案由于顏色較深，難以出現(xiàn)預(yù)期現(xiàn)象，三種方案均操作復(fù)雜，耗時較長，因此有必要進一步改進實驗，以簡化實驗操作，縮短實驗時間。三、實驗創(chuàng)新1.實驗試劑：菠菜泥、1mol/LHNO3溶液、3mol/LH2SO4、1％H2O2溶液、1mol/LKSCN溶液。2.實驗用品：脫脂棉、注射器、濾紙、破壁機、天平、試管、試管夾、酒精燈、長滴管、剪刀、鑷子等。3.實驗步驟：①創(chuàng)新方案：取兩支試管，分別加入兩滴管菠菜泥。先煮沸，再分別加1滴管H2SO4酸化的1％H2O2溶液、1mol/LHNO3溶液，繼續(xù)煮沸，過濾取濾液，將濾液各分成兩等份，分別加5滴KSCN溶液和蒸餾水,觀察到試管3顏色變化最為明顯。菠菜泥煮沸后再加H2SO4酸化的菠菜泥煮沸后再加HNO3溶液繼續(xù)H2O2繼續(xù)煮沸，過濾取濾液煮沸，過濾取濾液試管1234滴加KSCN溶液蒸餾水KSCN溶液蒸餾水3實驗現(xiàn)象②對照實驗：另取兩支試管，分別加入兩滴管菠菜泥。不煮沸，分別加1滴管H2SO4酸化的1％H2O2溶液、1mol/LHNO3溶液，煮沸，過濾，所得濾液沒有上一組實驗澄清，顏色較深。將濾液各分成兩等份，分別加5滴KSCN溶液和蒸餾水,顏色變化不如上一組先煮沸再加酸的明顯。菠菜泥不煮沸直接加H2SO4酸化的菠菜泥不煮沸直接加HNO3溶液煮H2O2煮沸，過濾取濾液沸，過濾取濾液試管5678滴加KSCN溶液蒸餾水KSCN溶液蒸餾水實驗現(xiàn)象4.創(chuàng)新點：①用破壁機將菠菜加水打成菠菜泥，研磨更加充分，能更有效地檢驗出Fe3+②加酸前先煮沸，能讓菠菜泥中的大部分固態(tài)物質(zhì)聚集懸浮，能縮短過濾時間，還能讓濾液更澄清，便于觀察顏色變化。4③由于菠菜泥是糊狀物，傳統(tǒng)過濾方法時間較長，采取以下兩種改進方案：方案一：用加脫脂棉的注射器過濾，向內(nèi)推活塞使注射器內(nèi)壓強增大，能實現(xiàn)快速過濾。方案二：將濾紙對折3次，減小錐角，重力沿斜面向下的分力變大，摩擦力減小，加速度變大，過濾速度變大，也能實現(xiàn)快速過濾。四、實驗效果評價1.本方案采取試管實驗，試劑用量少，過濾速度快，能大幅度縮短實驗時間，可以在課堂上完成探