3.1.3检验菠菜中的铁实验说课实验方案 教学设计 2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

检验菠菜中的铁 一、使用教材 人教版普通高中教科书《化学第一册（必修）》（ 2019 年第 1 版）在铁及 其化合物的相互转化后，新增“研究与实践”活动——— 检验食品中的铁元素。 二、实验背景 1.教材给出了可供参考的实验方案：“①取新鲜的菠菜 10ｇ，将菠菜剪碎后放在研钵中研磨，然后倒入烧杯中，加入 30ｍL 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，再滴加几滴 KSCN 溶液，振荡，观察现象”。 按教材方案完成实验，发现现象不明显，分析可能的原因： ①菠菜滤液中含大量叶绿素等,不利于观察； ②研磨后菠菜中的铁元素以难溶物形式存在，过滤后几乎完全存在于滤渣中被弃去，导致滤液中检测不到铁元素。 2.可能干扰实验的因素： ①氯离子和铁离子生成黄色的 FeCl4－ ； ②浓度较大的硝酸遇 KSCN 溶液也会变为粉红色； ③H2O2 浓度过大会氧化 KSCN 导致不变色。 通过对照实验，选择了本次实验的药品及浓度： 3mol/LH2SO4、1％ H2O2 溶液、 1mol/LHNO3 溶液、1mol/LKSCN 溶液。 3.查阅相关资料发现，吴尚［2］、陈慧娜等［3］认为菠菜经煮沸处理后，83.67％的草酸可以被除去；周萍［1］、陈慧娜等［3］、张俊华等［4］认为可以将菠菜灼烧成灰以排除叶绿素及其他色素、草酸等有机物的影响。叶绿素可溶于乙醇、乙醚和丙酮等溶剂，不溶于水，在 90℃以上降解速度急剧加快。叶绿素在中性和弱酸弱碱性条件下较稳定，黄持都等［5］认为当体系的 pH 值下降到 4 时，叶绿素脱镁反应的速度比较明显。 4.文献中的实验方案主要是以下 3 种：灼烧-酸浸检验法、水煮检验法和加酸煮沸检验法。 ①水煮检验法 1 称取 100 g 新鲜菠菜、切碎、放入破壁机中搅碎，菠菜汁倒入小烧杯中，加热煮沸 3 min,过滤得到绿色液体;取两支试管分别加入 2 mL 的滤液,再分别加入 1 滴管 H2SO4 酸化的 H2O2 溶液、1 滴管 HNO3 溶液，再分别加 5 滴 KSCN 溶液,观察加硝酸的溶液略微变黄。 评价:新鲜菠菜中含有大量叶绿素及其他各种色素,加热煮沸对有机色素的破坏不彻底,这些有色物质影响对实验现象的观察。这种方法过滤耗时较长，现象不明显，而且加硝酸变黄可能是叶绿素等有机物的影响。②灼烧-酸浸检验法 将菠菜用剪刀剪碎后放人蒸发皿中灼烧,不断搅拌,烧成灰烬;将灰烬转移到小烧杯中,再分别加入 3mol/LH2SO4 酸化的 1％ H2O2 溶液、1mol/LHNO3 溶液，五分钟过滤,得到滤液;取两支试管分别加入 2 mL 的滤液,再分别加 5 滴 KSCN 溶液,观察到 HNO3 浸出液略微变淡黄色。 评价:高温灼烧能使菠菜中的有机物分解,消除了大部分色素,检验 Fe 元素的现象较水煮法明显，加 HNO3 的现象更明显。这种方法灼烧、酸浸、过滤的过程都耗时较长，不适宜学生在课堂内完成。 ③加酸煮沸检验法 2 称取 50 g 新鲜菠菜、切碎、放入破壁机中，加 100ml 水搅碎成菠菜泥，两支试管中分别加入两滴管菠菜泥，再分别加 1 滴管 H2SO4 酸化的 1％ H2O2 溶液、 1mol/LHNO3 溶液，煮沸，过滤取滤液，再分别加 3 滴 KSCN 溶液,观察到颜色变化不太明显。 评价:在酸性条件下，叶绿素的破坏比较明显，但过滤耗时较长，且加 H2SO4 酸化 H2O2 溶液过滤得到的滤液仍然浑浊，不易观察后续颜色变化；加 HNO3 煮沸，更有利于有机物的沉降，滤液比较澄清，但滤液加 KSCN 溶液颜色变化不太明显。 小结：①③两种方案由于颜色较深，难以出现预期现象，三种方案均操作复杂， 耗时较长，因此有必要进一步改进实验，以简化实验操作，缩短实验时间。 三、实验创新 1.实验试剂：菠菜泥、1mol/LHNO3 溶液、3mol/LH2SO4、1％ H2O2 溶液、 1mol/LKSCN 溶液。 2.实验用品：脱脂棉、注射器、滤纸、破壁机、天平、试管、试管夹、酒精灯、长滴管、剪刀、镊子等。 3.实验步骤： ①创新方案：取两支试管，分别加入两滴管菠菜泥。先煮沸，再分别加 1 滴管 H2SO4 酸化的 1％ H2O2 溶液、1mol/LHNO3 溶液，继续煮沸，过滤取滤液，将滤液各分成两等份，分别加 5 滴 KSCN 溶液和蒸馏水,观察到试管 3 颜色变化最为明显。 菠菜泥煮沸后再加 H2SO4 酸化的 菠菜泥煮沸后再加 HNO3 溶液继续 H2O2 继续煮沸，过滤取滤液 煮沸，过滤取滤液 试管 1 2 3 4 滴加 KSCN 溶液 蒸馏水 KSCN 溶液 蒸馏水 3 实验现