人教版必修第一冊第三章研究與實踐　檢驗食品中的鐵元素

張萍

【研究目的】

鐵是人體必需的微量元素。食用富含鐵元素的食品，可以補充人體所需的鐵元素。通過化學實驗的方法檢驗食品中的鐵元素，體驗實驗研究的一般過程和化學知識在實際中的應用。

【閱讀材料】

一、鐵元素在人體中的作用

成年人體內含有4～5克鐵，根據在體內的功能狀態可分成功能性鐵和儲存鐵兩部分。功能性鐵存在于血紅蛋白、肌紅蛋白和一些酶中，約占體內總鐵量的70%。其余30%為儲存鐵，主要儲存在肝、脾和骨髓中。

鐵是合成血紅蛋白的主要原料之一。血紅蛋白的主要功能是把新鮮氧氣運送到各組織。鐵缺乏時不能合成足夠的血紅蛋白，造成缺鐵性貧血。鐵還是體內參與氧化還原反應的一些酶和電子傳遞體的組成部分，如過氧化氫酶和細胞色素都含有鐵。

二、人體鐵元素的來源

動物內臟（特別是肝臟）、血液、魚、肉類都是富含血紅素鐵的食品。深綠葉蔬菜所含鐵雖不是血紅素鐵，但攝入量多，所以仍是我國人民膳食鐵的重要來源。

三、常用的三價鐵離子的檢驗方法

（一）苯酚檢驗法。鐵離子與苯酚反應，可生成顯紫色的絡離子（絡合物）。

（二）硫氰化物鑒別法。取溶液各少量，滴入可溶性硫氰化物（如KSCN、NaSCN等）溶液，變紅色的是鐵離子溶液，因為生成了顯紅色的絡合物 。

（三）堿鑒別法。加入氫氧化鈉、氨水或氫氧化鉀等堿性溶液后，有紅褐色沉淀生成，并檢測開始沉淀和沉淀完全時的pH，發現從開始沉淀到沉淀完全時溶液的pH（常溫下）為2.7～3.7的是鐵離子。

（四）亞鐵氰化鉀溶液法（黃血鹽溶液）。鐵離子在酸性溶液中與亞鐵氰化鉀溶液生成藍色沉淀，稱為普魯士藍。

【實驗儀器】

研缽、燒杯、剪刀、漏斗、玻璃棒、試管、滴管、濾紙。

【實驗藥品】

菠菜、蒸餾水、稀硝酸、KSCN溶液。

【實驗步驟】

一、取新鮮的菠菜10 g，將菠菜剪碎后放在研缽中研磨，然后倒入燒杯中，加入30 mL蒸餾水，攪拌。將上述濁液過濾，得到的濾液作為試驗樣品。

二、取少許試驗樣品加入試管中，然后加入少量稀硝酸（稀硝酸具有氧化性），再滴加幾滴KSCN溶液，振蕩，觀察到溶液變紅色。

結論：菠菜中含有鐵元素。

【思考與討論】

一、在實驗中由于菠菜汁顏色，所以對于實驗現象的觀察有一定的影響，想一想可以怎么改進這個實驗。

提示：可以先將菠菜燃燒成灰，再溶解、過濾進行實驗。

二、實驗中加入稀硝酸的目的是什么？

提示：將菠菜汁里的鐵元素變成三價鐵離子，從而進行檢驗。

【理解應用】

1．（2019·北京東城區高一期末）某興趣小組同學為探究黑木耳中含鐵量，進行如下實驗。

已知：ⅰ.黑木耳富含蛋白質、糖類、卵磷脂、鐵及一些還原性物質（如維生素C）等，每100 g黑木耳含鐵量高達185 mg；

ⅱ.紫色的KMnO4溶液在酸性條件下具有強氧化性，其還原產物是無色的Mn2+。

Ⅰ.為確定黑木耳中含有鐵元素，甲同學設計實驗方案如下。

（1）步驟②得到濾液A的操作是_________。

（2）步驟④檢驗Fe3+所用試劑是_________溶液。

（3）下列有關上述實驗得出的結論是_________（填字母）。

a. 黑木耳中一定含Fe²⁺和Fe³⁺

b. 濾液A中一定含Fe²⁺和Fe³⁺

c. 白色沉淀中一定含Fe（OH）₂

Ⅱ. 為測定黑木耳中鐵元素的含量，乙同學設計實驗方案如下。

（4）可選做試劑B的物質是? ? ? ? ? ? ?（填序號）。

a.Na b.Zn c.Fe d.Cu

（5）步驟⑦中觀察到的實驗現象是_________，反應的離子方程式是___________________________。

（6）若乙同學實驗操作規范，但測得含鐵量遠大于實際的含量，其可能的原因是__________________。

答案：（1）過濾 （2）KSCN （3）bc （4）d （5）酸性高錳酸鉀溶液紫色褪去 5Fe2++MnO-

4+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O

（6）黑木耳中還含有其他還原性物質（或黑木耳中還含有維生素C）

解析 （1）不溶性固體和液體的分離可采用過濾的方法，因此步驟②得到濾液A的操作是過濾。

（2）一般用KSCN溶液檢驗鐵離子，實驗現象是溶液顯紅色，則步驟④檢驗Fe3+所用試劑是KSCN溶液。

（3）根據步驟③中產生藍色沉淀可知濾液A中含有亞鐵離子，則白色沉淀中含有Fe（OH）2；根據步驟④可知濾液A中含有鐵離子，由于在灼燒過程中亞鐵離子可能被氧化為鐵離子，所以黑木耳中不一定含有鐵離子，所以a錯誤，b、c正確。

（4）濾液A中含有鐵離子，需要利用還原劑將其轉化為亞鐵離子，且不能再引入鐵元素，也不能干擾亞鐵離子與高錳酸鉀的反應。金屬鈉在溶液中反應生成NaOH，NaOH與鐵離子反應生成沉淀，得不到亞鐵離子，a錯誤；金屬鋅與鐵離子、亞鐵離子和高錳酸鉀均反應，b錯誤；金屬鐵和鐵離子反應生成亞鐵離子，但引入了鐵元素，c錯誤；金屬銅與鐵離子反應生成亞鐵離子和銅離子，且不會影響亞鐵離子與高錳酸鉀的反應，d正確。

（5）酸性高錳酸鉀溶液與亞鐵離子反應生成鐵離子、錳離子和水，則步驟⑦中觀察到的實驗現象是酸性高錳酸鉀溶液紫色褪去，反應的離子方程式是5Fe2++MnO-

4+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O。

（6）由于黑木耳中含有其他還原性物質，如維生素C，導致消耗高錳酸鉀溶液的體積增加，所以測得含鐵量遠大于實際的含量。

2．（2020·遼寧濱海實驗中學期末）鐵是人體必需的微量元素，治療缺鐵性貧血的常見方法是服用補鐵藥物。“速力菲”（主要成分：琥珀酸亞鐵，呈暗黃色）是市場上一種常見的補鐵藥物。該藥品不溶于水但能溶于人體中的胃酸。某同學為了檢測“速力菲”藥片中Fe2+的存在，設計并進行了如下實驗：

試回答下列問題。

（1）試劑1是_________，試劑2是_________，加入新制氯水后溶液中發生反應的離子方程式是_________、_________?。

（2）加入試劑2后溶液中顏色由淡黃色轉變為淡紅色是因為_________，寫出+2價Fe在空氣中轉化為+3價Fe的化學方程式：__________________。

（3）該同學猜想紅色溶液變為無色溶液的原因是溶液中的+3價鐵被還原為+2價鐵，你認為該同學的猜想合理嗎？_________。若你認為合理，請說明理由（若你認為不合理，該空不作答）_________；若你認為不合理請提出你的猜想并設計一個簡單的實驗加以驗證（若你認為合理，該空不作答）_________。

答案：（1）稀鹽酸 KSCN溶液 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3

（2）少量的Fe2+轉化為Fe3+ 4FeCl2+O2+4HCl=4FeCl3+2H2O （3）不合理 猜想：Fe（SCN）3中的SCN-被過量的氯水氧化；設計的實驗為在褪色后的溶液中加入FeCl3溶液，不變紅色（或在褪色后的溶液中加入KSCN溶液，變紅色）

解析 （1）該藥品不溶于水但能溶于人體中的胃酸，試劑1用于溶解樣品，可以選用稀鹽酸；試劑2用于檢驗三價鐵離子，可以選用KSCN溶液；氯氣氧化亞鐵離子生成鐵離子，離子方程式為：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；鐵離子與硫氰根離子結合生成硫氰化鐵，離子方程式為：Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3。

（2）Fe3+遇KSCN溶液變紅色，溶液由淡黃色變為淺紅色，說明少量Fe2+被氧化成Fe3+；亞鐵離子被空氣中的氧氣氧化為鐵離子，化學方程式為4FeCl2+4HCl+O2=4FeCl3+2H₂O。

（3）因為氯水氧化性強，不會還原Fe3+，該同學的猜想不合理；可能是SCN-被過量的氯水氧化，可取少量褪色后的溶液，加入FeCl3溶液，不變紅色（或取少量褪色后的溶液，加入KSCN溶液，變紅色）。