【课题动态12】实验探究-菠菜中铁元素的检验

李凤连

基于化学核心素养的化学教学，应多创设真实问题情境，开展以化学实验为主的多种探究活动，建立科学探究的思维模型。本实验以菠菜中铁元素检测为研究对象,激活已有知识，将所学知识迁移到新情境、新问题中，对方案进行评价、修正、完善达成解决新问题的认知过程,构建解决新问题的基本方法。 本次探究实验的目的：1.以实验探究和多元评价为活动主要形式,体验科学探究过程，构建有机体中提取无机物质的一般认知模型。2.通过菠菜中铁元素检测的学习，建立解决复杂问题的思维框架,初步学会建模、用模指导学习,体会化学学习的意义和价值。3.通过化学实验的方法检验食品中的铁元素，掌握铁离子的检验方法及亚铁离子、铁离子的相互转化；通过动手实验培养观察能力、动手能力及分析综合能力。 阅读材料： 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。 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。 实验仪器：研钵、烧杯、剪刀、漏斗、玻璃棒、试管、滴管。 实验药品：菠菜、维生素C、蒸馏水、稀硝酸、KSCN溶液 实验探究流程：小组讨论，设计方案，实验证伪，查阅资料，修正方案，得出结论。 方案实施过程：实验方案一- :1：取新鲜的菠菜10g，将菠菜剪碎后放在研钵中研磨，然后转入烧杯中。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，然后加入几滴硫氰化钾溶液。 3：再滴加稀硝酸，振荡，观察溶液颜色变化。 实验现象记录和实验结论： 学生观察到溶液最终并没有变成红色，溶液颜色依然与滴加试剂之前一样，仍然为绿色。也就是说，这种实验方案不能检测出菠菜汁中的铁元素。 实验反思： 教师和学生分析原因，提出不成功可能有以下因素①菠菜中不含铁元素；②铁元素含量特别少，无法检出；③铁元素不是以亚铁离子、铁离子的形式存在的；④颜色干扰，现象无法观察。 查阅资料: 离子检验通常在溶液中进行，而生活中的物质并不都是溶液。要检验某物质中所含有的的成分元素，常对被检验物进行预处理，使目标元素转移到溶液中。 对植物等有机物，一种常用的预处理方法是灼烧使其灰化，然后用酸溶解。 实验方案改进：实验方案二:1：取新鲜的洗净而且晾干的菠菜10克，剪碎置于坩埚中灼烧成菠菜灰。 　　将菠菜灰转移至烧杯内，加入稀硫酸酸化，搅拌，过滤。观察到得到的溶液为无色，在灼烧的过程中把有机色质去除了，排除了颜色的干扰。 将滤液分为两等分，向其中份中加入稀硝酸。 3：再向所得的溶液中加入几滴硫氰化钾溶液。观察并记录实验现象。学生观察到溶液变红（红色并不深，这与菠菜中铁离子的含量有关），即检测到了铁离子。说明此实验方案能够将菠菜中的铁元素转换化成三价铁离子，最终证明了菠菜中含有铁元素。 4：像上述红色溶液中加入两片维生素C，振荡试管。学生观察到溶液的红色褪去。说明三价铁离子被维生素C还原为亚铁离子，同时说明维生素C具有还原性。生活中在服用补铁药剂补充体内的亚铁离子时的时候，同时需要服用维生素C就是利用了维生素C的还原性，防止亚铁离子离子被氧化为铁离子。 通过本次实验探究，学生感受到了化学探究的探究模型，掌握了通过灰化再酸化使有机物中的金属元素转化可溶于水的金属离子的方法，体会化学知识在生活中的应用，体会化学学科的重要性。 本篇由湘东中学2020年省基础教育课题《基于新课程标准理念的高中化学生活化教学实践研究》PXHX2020-205 成员李凤连、胡莉莉供稿，雍峰涛、艾小丽供图，王金平、彭志华审稿。