检验菠菜中的铁实验说课实验方案 教学设计 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100g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3min,过滤得到绿色液体;取两支试管分别加入2mL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2mL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50g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1234滴加KSCN溶液蒸馏水KSCN溶液蒸馏水3实验现象②对照实验：另取两支试管，分别加入两滴管菠菜泥。不煮沸，分别加1滴管H2SO4酸化的1％H2O2溶液、1mol/LHNO3溶液，煮沸，过滤，所得滤液没有上一组实验澄清，颜色较深。将滤液各分成两等份，分别加5滴KSCN溶液和蒸馏水,颜色变化不如上一组先煮沸再加酸的明显。菠菜泥不煮沸直接加H2SO4酸化的菠菜泥不煮沸直接加HNO3溶液煮H2O2煮沸，过滤取滤液沸，过滤取滤液试管5678滴加KSCN溶液蒸馏水KSCN溶液蒸馏水实验现象4.创新点：①用破壁机将菠菜加水打成菠菜泥，研磨更加充分，能更有效地检验出Fe3+②加酸前先煮沸，能让菠菜泥中的大部分固态物质聚集悬浮，能缩短过滤时间，还能让滤液更澄清，便于观察颜色变化。4③由于菠菜泥是糊状物，传统过滤方法时间较长，采取以下两种改进方案：方案一：用加脱脂棉的注射器过滤，向内推活塞使注射器内压强增大，能实现快速过滤。方案二：将滤纸对折3次，减小锥角，重力沿斜面向下的分力变大，摩擦力减小，加速度变大，过滤速度变大，也能实现快速过滤。四、实验效果评价1.本方案采取试管实验，试剂用量少，过滤速度快，能大幅度缩短实验时间，可以在课堂上完成探