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笔者组织学生开展探索市售精制食盐中是否含有碘元素的探究活动,目的是根据新课标要求,培养学生科学素养的探究能力和综合实践能力。该实验可用NaHSO3还原KIO3生成I2,再用淀粉检验I2的存在的原理进行验证:
2IO3- 5HSO3- 3H 5SO42- H2O I2
1 实验用品
试管、酒精灯、铁片、三脚架、药匙、滴管、水果刀、玻璃棒、点滴板。
方案一:食盐(自己采的)、亚硫酸氢钠、可溶性淀粉、小麦粉、pH试纸;方案二:食盐(学校食堂的)、亚硫酸氢钠、可溶性淀粉、土豆、甘薯、浓硫酸;方案三:家庭小实验,食盐、食醋、食用淀粉、淀粉碘化钾试纸。
2 探究过程
2.1 组织学生查阅假盐的相关资料 学生通过上网、查阅报刊、杂志等渠道了解到:凡是不加碘的盐都属于假盐。可能流入市场的假盐有工业用盐、劣质盐(海水晶)、土盐、粗盐等。假盐含有多种有害物质,如铅、砷、钡、亚硝酸盐以及钙、镁的含量过高等,食用后可出现胃肠道功能紊乱和神经损害。特别是工业用盐,人食用后除了会造成甲状腺肿大、侏儒症、呆小症等碘缺乏病以外,还可能出现重金属元素中毒,人体若直接摄入工业盐3 g可致死。在特定条件下,如酸性环境、微生物菌群和适当的温度下,亚硝酸盐可能转化成亚硝胺,而亚硝胺是一种强致胃癌物质。食盐中的碘元素主要以碘酸盐的形式存在。碘单质遇淀粉变蓝。碘离子(I-)具有明显的还原性,高价态的碘则具有较强的氧化性。
2.2 组织讨论 假盐危害很大,应如何验证吃的盐是否合格(是否含碘元素)?
假设不合格,它可能是工业用盐、劣质盐(海水晶)、土盐、粗盐;假设合格,食盐中一定含有碘元素。学生根据所学知识提出3种检验方案:用面粉(小麦粉)检验,看面粉溶液是否变蓝;用土豆检验,看土豆是否变蓝;用食用淀粉检验,看淀粉是否变蓝。3种方法均简易可行。
2.3 分析问题 分析、讨论有关资料知碘离子(I-)具有明显的还原性,高价态的碘则具有较强的氧化性。食盐中的碘元素以KIO3的形式存在,可知IO3-可与还原剂NaHSO3反应生成I2,其离子方程式为:
2IO3- 5HSO3- 3H 5SO42- H2O I2
碘遇淀粉变蓝,这就是实验原理。因此,只要能检验出食盐与NaHSO3反应后的产物中有I2,即可说明食盐中含有碘元素。
2.4 解决问题安排学生分别到超市、小卖部、学校食堂、家里采集食盐样本。将学生分组,各组可根据实验桌上的实验用品设计实验方案。由于实验设计具有开放性,教师需点拨、引导使各组得出最佳设计方案。
教师点拨:采集的样本从外观看是合格的,如果不合格,可能是工业用盐或粗盐,工业用盐含有亚硝酸钠,外观类似食盐,危害最大;粗盐中KCl、CaCl等盐卤较多,用颜色反应可检验;劣质盐情况复杂,其他的就不研究了。
方案一:用面粉检验
实验步骤:
(1)取食盐样品(自己采集的)少许于试管中,加入适量水,振荡,固体全部溶解。
(2)用pH检验,pH=7(NaNO2 的pH>7),样品不是工业用盐;用颜色反应检验,既无紫色也无砖红色,样品不是粗盐。
(3)取亚硫酸氢钠少许(质量和食盐样品差不多),加入适量水制成溶液。向上述食盐溶液中加入适量亚硫酸氢钠溶液,振荡,溶液呈棕黄色。
(4)分别取可溶性淀粉、小麦粉少许于2支试管中,加入适量水制成溶液。向上述棕黄色溶液中分别滴加可溶性淀粉溶液、小麦粉溶液,振荡,并将两结果对比。两试管溶液均变成蓝色,加可溶性淀粉溶液的试管溶液蓝色更深些。
结论:吃的盐合格。
方案二:用土豆、甘薯检验
实验步骤:
(1)取食盐样品(学校食堂的)少许于试管中,加入适量水,振荡,食盐全部溶解。
(2)取少许上述溶液,加浓硫酸,闻味道、看颜色,冒红烟就是亚硝酸钠,如不冒则不是工业用盐;用颜色反应检验,既无紫色也无砖红色,样品不是粗盐。
(3)取亚硫酸氢钠少许(质量和食盐样品差不多),加入适量水制成溶液。上述溶液中加入适量亚硫酸氢钠溶液,振荡,溶液呈棕黄色。
(4)取小麦粉少许于试管中,加入适量水制成溶液。用一试管取上述棕黄色溶液少许,向其中滴加小麦粉溶液,棕黄色溶液变蓝。
(5)用水果刀把土豆、甘薯切成2 cm左右厚的小片,用玻璃棒蘸取上述棕黄色溶液,分别滴在土豆、甘薯上,并与第3步比较,土豆、甘薯均变蓝,但蓝色较第3步浅。
结论:吃的盐合格。
方案三:食盐、食醋、食用淀粉
实验步骤:
(1)样品放在铁片上灼烧,如有NO2异味是亚硝酸钠,无异味,则样品不是工业用盐;用颜色反应检验,既无紫色也无砖红色,样品不是粗盐。
(2)取2药匙食盐样品于试管中,加入大约1 mL水,振荡制成饱和溶液。
(3)用滴管向上述食盐溶液中滴加食醋5~10滴,振荡,溶液呈棕黄色。
(4)取2药匙淀粉于试管中,加入大约1 mL水,振荡,制成饱和溶液。向上述棕黄色溶液中加入淀粉溶液(约1 mL),振荡。
(5)将上述混合液转入白色点滴板中,用淀粉碘化钾试纸检验(将试纸插入混合液中),淀粉碘化钾试纸在液体中不立即变色,将试纸取出2分钟后,试纸变成蓝色。
结论:吃的盐合格。
各组实验结果对比、分析、综合得出以下结论:市售精致食盐中含碘元素。
3 实验注意事项
食盐溶液浓度太小,含I2少容易使实验失败;亚硫酸氢钠试剂变质、失效,会使实验失败;食醋加得过多,使食盐溶液浓度降低,会使实验失败。
4 实验评价
探究课取材密切贴近生活实际,引发学生浓厚的学习兴趣,使他们产生探究愿望;探究成果应用于生活实际,使学生产生学习动机和情感需求,引起共鸣,从而激发他们的求知欲,培养探究意识;学生亲自查阅资料、采集样本、设计方案,不仅培养他们科学的学习态度,同时也提高综合实践能力。
2IO3- 5HSO3- 3H 5SO42- H2O I2
1 实验用品
试管、酒精灯、铁片、三脚架、药匙、滴管、水果刀、玻璃棒、点滴板。
方案一:食盐(自己采的)、亚硫酸氢钠、可溶性淀粉、小麦粉、pH试纸;方案二:食盐(学校食堂的)、亚硫酸氢钠、可溶性淀粉、土豆、甘薯、浓硫酸;方案三:家庭小实验,食盐、食醋、食用淀粉、淀粉碘化钾试纸。
2 探究过程
2.1 组织学生查阅假盐的相关资料 学生通过上网、查阅报刊、杂志等渠道了解到:凡是不加碘的盐都属于假盐。可能流入市场的假盐有工业用盐、劣质盐(海水晶)、土盐、粗盐等。假盐含有多种有害物质,如铅、砷、钡、亚硝酸盐以及钙、镁的含量过高等,食用后可出现胃肠道功能紊乱和神经损害。特别是工业用盐,人食用后除了会造成甲状腺肿大、侏儒症、呆小症等碘缺乏病以外,还可能出现重金属元素中毒,人体若直接摄入工业盐3 g可致死。在特定条件下,如酸性环境、微生物菌群和适当的温度下,亚硝酸盐可能转化成亚硝胺,而亚硝胺是一种强致胃癌物质。食盐中的碘元素主要以碘酸盐的形式存在。碘单质遇淀粉变蓝。碘离子(I-)具有明显的还原性,高价态的碘则具有较强的氧化性。
2.2 组织讨论 假盐危害很大,应如何验证吃的盐是否合格(是否含碘元素)?
假设不合格,它可能是工业用盐、劣质盐(海水晶)、土盐、粗盐;假设合格,食盐中一定含有碘元素。学生根据所学知识提出3种检验方案:用面粉(小麦粉)检验,看面粉溶液是否变蓝;用土豆检验,看土豆是否变蓝;用食用淀粉检验,看淀粉是否变蓝。3种方法均简易可行。
2.3 分析问题 分析、讨论有关资料知碘离子(I-)具有明显的还原性,高价态的碘则具有较强的氧化性。食盐中的碘元素以KIO3的形式存在,可知IO3-可与还原剂NaHSO3反应生成I2,其离子方程式为:
2IO3- 5HSO3- 3H 5SO42- H2O I2
碘遇淀粉变蓝,这就是实验原理。因此,只要能检验出食盐与NaHSO3反应后的产物中有I2,即可说明食盐中含有碘元素。
2.4 解决问题安排学生分别到超市、小卖部、学校食堂、家里采集食盐样本。将学生分组,各组可根据实验桌上的实验用品设计实验方案。由于实验设计具有开放性,教师需点拨、引导使各组得出最佳设计方案。
教师点拨:采集的样本从外观看是合格的,如果不合格,可能是工业用盐或粗盐,工业用盐含有亚硝酸钠,外观类似食盐,危害最大;粗盐中KCl、CaCl等盐卤较多,用颜色反应可检验;劣质盐情况复杂,其他的就不研究了。
方案一:用面粉检验
实验步骤:
(1)取食盐样品(自己采集的)少许于试管中,加入适量水,振荡,固体全部溶解。
(2)用pH检验,pH=7(NaNO2 的pH>7),样品不是工业用盐;用颜色反应检验,既无紫色也无砖红色,样品不是粗盐。
(3)取亚硫酸氢钠少许(质量和食盐样品差不多),加入适量水制成溶液。向上述食盐溶液中加入适量亚硫酸氢钠溶液,振荡,溶液呈棕黄色。
(4)分别取可溶性淀粉、小麦粉少许于2支试管中,加入适量水制成溶液。向上述棕黄色溶液中分别滴加可溶性淀粉溶液、小麦粉溶液,振荡,并将两结果对比。两试管溶液均变成蓝色,加可溶性淀粉溶液的试管溶液蓝色更深些。
结论:吃的盐合格。
方案二:用土豆、甘薯检验
实验步骤:
(1)取食盐样品(学校食堂的)少许于试管中,加入适量水,振荡,食盐全部溶解。
(2)取少许上述溶液,加浓硫酸,闻味道、看颜色,冒红烟就是亚硝酸钠,如不冒则不是工业用盐;用颜色反应检验,既无紫色也无砖红色,样品不是粗盐。
(3)取亚硫酸氢钠少许(质量和食盐样品差不多),加入适量水制成溶液。上述溶液中加入适量亚硫酸氢钠溶液,振荡,溶液呈棕黄色。
(4)取小麦粉少许于试管中,加入适量水制成溶液。用一试管取上述棕黄色溶液少许,向其中滴加小麦粉溶液,棕黄色溶液变蓝。
(5)用水果刀把土豆、甘薯切成2 cm左右厚的小片,用玻璃棒蘸取上述棕黄色溶液,分别滴在土豆、甘薯上,并与第3步比较,土豆、甘薯均变蓝,但蓝色较第3步浅。
结论:吃的盐合格。
方案三:食盐、食醋、食用淀粉
实验步骤:
(1)样品放在铁片上灼烧,如有NO2异味是亚硝酸钠,无异味,则样品不是工业用盐;用颜色反应检验,既无紫色也无砖红色,样品不是粗盐。
(2)取2药匙食盐样品于试管中,加入大约1 mL水,振荡制成饱和溶液。
(3)用滴管向上述食盐溶液中滴加食醋5~10滴,振荡,溶液呈棕黄色。
(4)取2药匙淀粉于试管中,加入大约1 mL水,振荡,制成饱和溶液。向上述棕黄色溶液中加入淀粉溶液(约1 mL),振荡。
(5)将上述混合液转入白色点滴板中,用淀粉碘化钾试纸检验(将试纸插入混合液中),淀粉碘化钾试纸在液体中不立即变色,将试纸取出2分钟后,试纸变成蓝色。
结论:吃的盐合格。
各组实验结果对比、分析、综合得出以下结论:市售精致食盐中含碘元素。
3 实验注意事项
食盐溶液浓度太小,含I2少容易使实验失败;亚硫酸氢钠试剂变质、失效,会使实验失败;食醋加得过多,使食盐溶液浓度降低,会使实验失败。
4 实验评价
探究课取材密切贴近生活实际,引发学生浓厚的学习兴趣,使他们产生探究愿望;探究成果应用于生活实际,使学生产生学习动机和情感需求,引起共鸣,从而激发他们的求知欲,培养探究意识;学生亲自查阅资料、采集样本、设计方案,不仅培养他们科学的学习态度,同时也提高综合实践能力。