運用色度計測定加碘食鹽中的碘含量

張敏　齊楠　馬宏佳

摘要：測定加碘食鹽中的碘含量是一個常見的生活化實驗，傳統上常采用滴定法，但是其操作較為復雜。筆者發現運用色度計，并借助數據采集器和計算機可以自動生成標準曲線，只需測出待測樣品的吸收值，就可以直接得出樣品中的碘含量。該實驗操作簡單、數據直觀、生活化趣味濃，同時還可以培養學生運用定量思維進行化學實驗探究的能力。

關鍵詞：加碘食鹽；碘含量；色度計

文章編號：1008-0546（2017）03-0083-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.03.029

一、問題的提出

加碘食鹽中碘元素基本上是以KIO3存在，利用在酸性條件下，I-與IO3-反應析出I2，然后用標準硫代硫酸鈉滴定I2，即可確定碘元素的含量，這就是傳統上的滴定法。發生的反應如下：

IO3-+5I-+6H+3I2+3H2O

I2+2S2O32-2I-+S4O62-

可根據關系式I～KIO3～3I2～6Na2S2O3及消耗硫代硫酸鈉的量，求出加碘食鹽中的碘含量。但是滴定法存在準備工作繁瑣，需要的玻璃儀器、試劑較多的缺陷。同時，滴定的過程中對學生的操作要求高，由此產生人為誤差的可能性就較大，所以不是很適用于中學生化學實驗。

筆者運用色度計進行測量，正好彌補了上述缺陷。只要事先將需要的藥品配制好，在測量的過程中操作步驟以及裝置都很簡單，因此很適用于中學生實驗。特別是色度計可以對多個標準液進行連續測量，軟件自動繪制標準曲線，非常直觀，學生看了之后一目了然。

二、實驗原理

色度計是一種測量某種波長的光穿過溶液透光率的傳感器，可通過對光的吸收比例來測量溶液的濃度。在一定的濃度范圍內，吸光度A 與溶液濃度c呈線性關系，根據朗伯比爾定律有：A = εbc（ε為摩爾吸光系數，b為液層厚度）。

本實驗中碘酸鉀在酸性介質中易被碘化鉀還原成碘，碘遇到淀粉會變藍色，而用色度計可以測定不同有色溶液的吸光度。利用不同濃度的“碘—淀粉”溶液（標準液）的吸光度值，可以通過軟件繪制出標準曲線。在同樣條件下測定加碘食鹽樣品與碘化鉀反應后的吸光度值，與標準曲線比對，通過軟件數據處理即可直接得出樣品的碘含量。

三、實驗過程

1.實驗儀器和藥品

實驗儀器：Vernier色度計、Vernier數據采集器、計算機、電子天平、容量瓶（50mL、250mL和500mL）、移液管（5mL和10mL）、10mL吸量管、10mL量筒、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、酒精燈、三腳架。

實驗藥品：KIO3固體、0.1mol/L的KI溶液、4.0mol/L的HCl、淀粉和某品牌加碘食鹽。

2.實驗裝置

3. 實驗步驟

（1）溶液的配制

① KIO3標準液的配制

用電子天平稱量碘酸鉀粉末0.3211g，放在小燒杯中溶解，后轉移至250mL容量瓶中定容得到溶液1。用5mL移液管移取5mL溶液1于500mL容量瓶中定容，得到溶液2。用10mL移液管移取10mL溶液2于50mL容量瓶中定容得到溶液3，即為2.5688ug/mL的KIO3標準溶液，最后將其轉移至棕色試劑瓶中待用。通過這種不斷稀釋的方法可以減小稱量誤差。

②淀粉溶液的配制

用電子天平稱取1.0152g淀粉，加入少量蒸餾水，調成糊狀，再加入200mL沸水，繼續加熱，并攪拌，煮沸2分鐘，冷卻，放置一段時間，取上層清液，加入少量HCl酸化備用。

（2）色度計校準：連接色度計、數據采集器和計算機，打開Logger pro軟件，選擇測量波長為635nm，然后將加了約3/4蒸餾水的比色皿放入色度計中，關閉色度計蓋子，按“CAL”按鈕，校準。當紅色的燈開始閃爍時，松開“CAL”按鈕，當紅色燈停止閃爍時，校準工作完成，界面左下角顯示透過率100（±0.1）。

（3）標準曲線的繪制

a：從菜單欄選擇“實驗”——“數據采集”，設置數據采集模式為“事件配記錄”，將短名改為“碘濃度”，輸入單位“ug/mL”（如圖3），完成軟件設置。

b：在小燒杯中加入少量蒸餾水、10滴0.1mol/L的KI、10滴4.0mol/L的HCl和8滴淀粉溶液，攪拌均勻，后轉移至10mL量筒中，補加蒸餾水至整個溶液的體積為10mL，用玻璃棒攪拌。用該溶液潤洗比色皿3次后，裝入待測液，放入色度計，點擊“開始采集”，數據穩定后點擊“保留”，輸入該樣品碘的濃度“0”；

c：用事先潤洗過的10mL吸量管分別從棕色試劑瓶中移取1mLKIO3標準液于小燒杯中，再加入與b步驟等量的KI、HCl和淀粉溶液，攪拌均勻，后轉移至10mL量筒中，補加蒸餾水至整個溶液的體積為10mL，用玻璃棒攪拌。裝入比色皿，放入色度計，數據穩定后點擊“保留”輸入碘濃度“0.1524”；

d：用吸量管分別吸取2mL、3mL、4mL、5mL、6mLKIO3標準液，同步驟c，每次輸入的碘濃度的數值以此類推分別為：0.3048、0.4572、0.6096、0.7620、0.9144，用色度計測量；

e：點擊“停止”標準曲線繪制完成（如圖4），保存。

（4）加碘食鹽樣品測量

用電子天平稱量0.2007g食鹽，放置于小燒杯中，加入適量蒸餾水將其溶解，后加入與b步驟等量的KI、HCl和淀粉溶液，攪拌均勻，轉移至10mL量筒中，補加蒸餾水至整個溶液的體積為10mL，用玻璃棒攪拌均勻。

在軟件中新建文件，樣品液放入色度計，點擊采集，60s后停止采集，用軟件對曲線進行分析，得到60s內的平均值0.2322（如圖5）。

4. 實驗結果

利用Logger pro軟件“分析”菜單欄中的“內插”功能，在標準曲線中尋找吸收值為0.2322的點，發現其對應的碘濃度為0.4975ug/mL，換算為加碘食鹽中的碘含量為24.79mg/kg。實驗所選用的加碘食鹽樣品標識的碘含量范圍為：（18～33）mg/kg，該測定值在其范圍之內。

四、實驗說明

加碘食鹽中碘含量的測定傳統上常采用滴定法，但此方法用在中學生實驗中具有操作復雜、不直觀、趣味性較低等缺陷，筆者發現運用色度計可以簡單快捷地測出加碘食鹽中的碘含量，數據能夠很直觀地顯現出來，同時學生可以學會運用軟件的處理功能得出實驗結果的方法，所以這是一個適合運于中學的生活化的、數字化實驗。

運用生活用品進行實驗可以激發學生對化學學習的興趣以及運用化學實驗對生活中的用品或現象進行探究的欲望，利用數字化實驗研究生活中的化學問題還可以培養學生運用現代化儀器和定量思維進行化學實驗探究的能力。

還需要說明的是，本實驗設計的主要目的，是在中學現有的條件下能讓學生用一種更為有趣和直觀的方式來進行食鹽中碘含量的測定，考慮到中學實驗的條件以及實驗操作的簡便，有些實驗操作略顯粗糙，比如定容10mL溶液選擇的是10mL的量筒而不是10mL容量瓶等。如果對實驗結果準確性有更高的要求，且條件允許，其操作還可進一步優化。

參考文獻

[1] 趙彤瑩，劉秀然.兩種用于食鹽中碘含量測定的常規方法比較研究[J].廣東化工，2016（20）：160-161

[2] 鄒菁.食鹽中微量碘酸鉀的測定[J].中國井礦鹽，1997（1）：41-44