运用色度计测定加碘食盐中的碘含量

张敏　齐楠　马宏佳

摘要：测定加碘食盐中的碘含量是一个常见的生活化实验，传统上常采用滴定法，但是其操作较为复杂。笔者发现运用色度计，并借助数据采集器和计算机可以自动生成标准曲线，只需测出待测样品的吸收值，就可以直接得出样品中的碘含量。该实验操作简单、数据直观、生活化趣味浓，同时还可以培养学生运用定量思维进行化学实验探究的能力。

关键词：加碘食盐；碘含量；色度计

文章编号：1008-0546（2017）03-0083-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.03.029

一、问题的提出

加碘食盐中碘元素基本上是以KIO3存在，利用在酸性条件下，I-与IO3-反应析出I2，然后用标准硫代硫酸钠滴定I2，即可确定碘元素的含量，这就是传统上的滴定法。发生的反应如下：

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

I2+2S2O32-2I-+S4O62-

可根据关系式I～KIO3～3I2～6Na2S2O3及消耗硫代硫酸钠的量，求出加碘食盐中的碘含量。但是滴定法存在准备工作繁琐，需要的玻璃仪器、试剂较多的缺陷。同时，滴定的过程中对学生的操作要求高，由此产生人为误差的可能性就较大，所以不是很适用于中学生化学实验。

笔者运用色度计进行测量，正好弥补了上述缺陷。只要事先将需要的药品配制好，在测量的过程中操作步骤以及装置都很简单，因此很适用于中学生实验。特别是色度计可以对多个标准液进行连续测量，软件自动绘制标准曲线，非常直观，学生看了之后一目了然。

二、实验原理

色度计是一种测量某种波长的光穿过溶液透光率的传感器，可通过对光的吸收比例来测量溶液的浓度。在一定的浓度范围内，吸光度A 与溶液浓度c呈线性关系，根据朗伯比尔定律有：A = εbc（ε为摩尔吸光系数，b为液层厚度）。

本实验中碘酸钾在酸性介质中易被碘化钾还原成碘，碘遇到淀粉会变蓝色，而用色度计可以测定不同有色溶液的吸光度。利用不同浓度的“碘—淀粉”溶液（标准液）的吸光度值，可以通过软件绘制出标准曲线。在同样条件下测定加碘食盐样品与碘化钾反应后的吸光度值，与标准曲线比对，通过软件数据处理即可直接得出样品的碘含量。

三、实验过程

1.实验仪器和药品

实验仪器：Vernier色度计、Vernier数据采集器、计算机、电子天平、容量瓶（50mL、250mL和500mL）、移液管（5mL和10mL）、10mL吸量管、10mL量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、酒精灯、三脚架。

实验药品：KIO3固体、0.1mol/L的KI溶液、4.0mol/L的HCl、淀粉和某品牌加碘食盐。

2.实验装置

3. 实验步骤

（1）溶液的配制

① KIO3标准液的配制

用电子天平称量碘酸钾粉末0.3211g，放在小烧杯中溶解，后转移至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，即为2.5688ug/mL的KIO3标准溶液，最后将其转移至棕色试剂瓶中待用。通过这种不断稀释的方法可以减小称量误差。

②淀粉溶液的配制

用电子天平称取1.0152g淀粉，加入少量蒸馏水，调成糊状，再加入200mL沸水，继续加热，并搅拌，煮沸2分钟，冷却，放置一段时间，取上层清液，加入少量HCl酸化备用。

（2）色度计校准：连接色度计、数据采集器和计算机，打开Logger pro软件，选择测量波长为635nm，然后将加了约3/4蒸馏水的比色皿放入色度计中，关闭色度计盖子，按“CAL”按钮，校准。当红色的灯开始闪烁时，松开“CAL”按钮，当红色灯停止闪烁时，校准工作完成，界面左下角显示透过率100（±0.1）。

（3）标准曲线的绘制

a：从菜单栏选择“实验”——“数据采集”，设置数据采集模式为“事件配记录”，将短名改为“碘浓度”，输入单位“ug/mL”（如图3），完成软件设置。

b：在小烧杯中加入少量蒸馏水、10滴0.1mol/L的KI、10滴4.0mol/L的HCl和8滴淀粉溶液，搅拌均匀，后转移至10mL量筒中，补加蒸馏水至整个溶液的体积为10mL，用玻璃棒搅拌。用该溶液润洗比色皿3次后，装入待测液，放入色度计，点击“开始采集”，数据稳定后点击“保留”，输入该样品碘的浓度“0”；

c：用事先润洗过的10mL吸量管分别从棕色试剂瓶中移取1mLKIO3标准液于小烧杯中，再加入与b步骤等量的KI、HCl和淀粉溶液，搅拌均匀，后转移至10mL量筒中，补加蒸馏水至整个溶液的体积为10mL，用玻璃棒搅拌。装入比色皿，放入色度计，数据稳定后点击“保留”输入碘浓度“0.1524”；

d：用吸量管分别吸取2mL、3mL、4mL、5mL、6mLKIO3标准液，同步骤c，每次输入的碘浓度的数值以此类推分别为：0.3048、0.4572、0.6096、0.7620、0.9144，用色度计测量；

e：点击“停止”标准曲线绘制完成（如图4），保存。

（4）加碘食盐样品测量

用电子天平称量0.2007g食盐，放置于小烧杯中，加入适量蒸馏水将其溶解，后加入与b步骤等量的KI、HCl和淀粉溶液，搅拌均匀，转移至10mL量筒中，补加蒸馏水至整个溶液的体积为10mL，用玻璃棒搅拌均匀。

在软件中新建文件，样品液放入色度计，点击采集，60s后停止采集，用软件对曲线进行分析，得到60s内的平均值0.2322（如图5）。

4. 实验结果

利用Logger pro软件“分析”菜单栏中的“内插”功能，在标准曲线中寻找吸收值为0.2322的点，发现其对应的碘浓度为0.4975ug/mL，换算为加碘食盐中的碘含量为24.79mg/kg。实验所选用的加碘食盐样品标识的碘含量范围为：（18～33）mg/kg，该测定值在其范围之内。

四、实验说明

加碘食盐中碘含量的测定传统上常采用滴定法，但此方法用在中学生实验中具有操作复杂、不直观、趣味性较低等缺陷，笔者发现运用色度计可以简单快捷地测出加碘食盐中的碘含量，数据能够很直观地显现出来，同时学生可以学会运用软件的处理功能得出实验结果的方法，所以这是一个适合运于中学的生活化的、数字化实验。

运用生活用品进行实验可以激发学生对化学学习的兴趣以及运用化学实验对生活中的用品或现象进行探究的欲望，利用数字化实验研究生活中的化学问题还可以培养学生运用现代化仪器和定量思维进行化学实验探究的能力。

还需要说明的是，本实验设计的主要目的，是在中学现有的条件下能让学生用一种更为有趣和直观的方式来进行食盐中碘含量的测定，考虑到中学实验的条件以及实验操作的简便，有些实验操作略显粗糙，比如定容10mL溶液选择的是10mL的量筒而不是10mL容量瓶等。如果對实验结果准确性有更高的要求，且条件允许，其操作还可进一步优化。

参考文献

[1] 赵彤莹，刘秀然.两种用于食盐中碘含量测定的常规方法比较研究[J].广东化工，2016（20）：160-161

[2] 邹菁.食盐中微量碘酸钾的测定[J].中国井矿盐，1997（1）：41-44