检验食品中的铁元素是人教版(2019版)高中化学第一册研究与实践栏目的一个实验,目的是通过该实验,体验实验研究的一般过程和化学知识在实际中的应用。运用天然的食材去做实验,往往会因为含量、成分的影响、原料处理等问题会给实验增加难度,甚至无法达到预期。本研究通过对该实验方案进行设计,发现问题,解决问题,以期找到适合高中教学的最佳设计方案。
1.定性检验
原料选取了含铁元素的新鲜菠菜、干红枣、干木耳、紫菜四种植物性食品,鸡肝、蛋黄两种动物性食品进行研究。
1.1水浸法(教材中提供的方法)
实验过程:撕碎→研磨→浸泡→过滤→样品溶液→稀硝酸酸化→硫氰化钾溶液原料经过研磨、水浸泡后的共同问题就是溶液有颜色且浸泡不充分,针对这个问题笔者采用了加热浸泡、活性炭吸附进行解决。但由于含量问题、研磨问题[],过滤和吸附过程损失问题,定性检验现象不明显。骆无忌、冯洪明[]所用的榨汁机研磨打碎,先硝酸氧化再过滤的方法可以很好的解决研磨不充分、检验效果不明显的问题。但是需要考虑很多榨汁机选用的是金属刀片,会对实验有一定的影响。
1.2灼烧法(参照海带中提碘的方法)
1.2.1原料处理
实验过程:烘干→研磨→灼烧炭化至无烟植物性原料烘干速度快或不需要烘干,灼烧速度快,适合于中学课堂教学,推荐使用灼烧法处理植物性原料。
动物性原料特别是鸡肝烘干时间长,烘干后不易研磨,灼烧时间长,灼烧过程中烟比较大。动物性原料检验铁元素样品处理方法有:湿法消解、微波消解、高压消解和干法消解。我们所用灼烧法属于干法消解,但是在敞口体系损失大且没烧至灰化状态,不容易检测出铁元素。湿法消解、高压消解和干法消解这三种方法耗时比较长,而微波消解法样品处理快,但需要专业设备,也不适合与中学教学。
1.2.2检验
实验过程:稀硫酸浸泡→过滤→取样→加H2O2溶液→加KSCN溶液 植物性原料干菠菜、干红枣、干木耳、干紫菜经过处理后,氧化,加KSCN溶液,现象明显,尤其是木耳,由于含量丰富[],检验效果明显。推荐使用木耳作为原料采用灼烧法进行该实验。
动物性原料含铁量比植物性原料含铁量高[],但鸡肝和蛋黄浸泡后溶液有颜色,后续定性检验现象不明显但没有做出明显现象,考虑是动物性原料中铁是以有机铁的形式存在,灼烧损失大、不充分的原因无法检验出。
2.定量测定
食品的检测和分析根据实验方法的不同可以分为:感官检验、物理检验、化学分析和仪器分析。[]
在中学化学教学当中,在必修模块可以在教师的引导下,学生利用所学铁及其化合的物的主要性质,尝试设计测定食品中铁元素含量的实验方案。在教学过程中,通过对不同方法进行的具体的分析和评价,培养批判性思维和化学思维能力,提升分析问题、解决问题的能力。
在选修模块下,可以进行测定食品中铁元素含量的实验活动,在老师的引导下确定实验方案,小组合作进行实验。
考虑到天然食品中铁元素含量的问题,使用沉淀法过程损失比较大,误差较大;氧化还原滴定,由于浓度较小,滴定终点颜色变化不明显,不推荐使用。可以引导学生使用目视比色法测定食品中铁元素的含量,[]也可以利用色度计测定食品中的铁元素含量.
3.结论
结合中学化学教学实际,检验食品中的铁元素可以选用木耳原料,采用灼烧的方法对原料进行处理,酸浸、氧化后用硫氰化钾溶液进行检验。采用该实验方案操作简单、时间短、现象明显,适用于高中课堂教学。为初步建立解决问题的角度和思路,可以引导学生设计实验测定食品中铁元素的含量,建立物质性质与测定方法的关联。