人教版必修第一册第三章研究与实践 检验食品中的铁元素

张萍

【研究目的】

铁是人体必需的微量元素。食用富含铁元素的食品，可以补充人体所需的铁元素。通过化学实验的方法检验食品中的铁元素，体验实验研究的一般过程和化学知识在实际中的应用。

【阅读材料】

一、铁元素在人体中的作用

成年人体内含有4～5克铁，根据在体内的功能状态可分成功能性铁和储存铁两部分。功能性铁存在于血红蛋白、肌红蛋白和一些酶中，约占体内总铁量的70%。其余30%为储存铁，主要储存在肝、脾和骨髓中。

铁是合成血红蛋白的主要原料之一。血红蛋白的主要功能是把新鲜氧气运送到各组织。铁缺乏时不能合成足够的血红蛋白，造成缺铁性贫血。铁还是体内参与氧化还原反应的一些酶和电子傳递体的组成部分，如过氧化氢酶和细胞色素都含有铁。

二、人体铁元素的来源

动物内脏（特别是肝脏）、血液、鱼、肉类都是富含血红素铁的食品。深绿叶蔬菜所含铁虽不是血红素铁，但摄入量多，所以仍是我国人民膳食铁的重要来源。

三、常用的三价铁离子的检验方法

（一）苯酚检验法。铁离子与苯酚反应，可生成显紫色的络离子（络合物）。

（二）硫氰化物鉴别法。取溶液各少量，滴入可溶性硫氰化物（如KSCN、NaSCN等）溶液，变红色的是铁离子溶液，因为生成了显红色的络合物 。

（三）碱鉴别法。加入氢氧化钠、氨水或氢氧化钾等碱性溶液后，有红褐色沉淀生成，并检测开始沉淀和沉淀完全时的pH，发现从开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH（常温下）为2.7～3.7的是铁离子。

（四）亚铁氰化钾溶液法（黄血盐溶液）。铁离子在酸性溶液中与亚铁氰化钾溶液生成蓝色沉淀，称为普鲁士蓝。

【实验仪器】

研钵、烧杯、剪刀、漏斗、玻璃棒、试管、滴管、滤纸。

【实验药品】

菠菜、蒸馏水、稀硝酸、KSCN溶液。

【实验步骤】

一、取新鲜的菠菜10 g，将菠菜剪碎后放在研钵中研磨，然后倒入烧杯中，加入30 mL蒸馏水，搅拌。将上述浊液过滤，得到的滤液作为试验样品。

二、取少许试验样品加入试管中，然后加入少量稀硝酸（稀硝酸具有氧化性），再滴加几滴KSCN溶液，振荡，观察到溶液变红色。

结论：菠菜中含有铁元素。

【思考与讨论】

一、在实验中由于菠菜汁颜色，所以对于实验现象的观察有一定的影响，想一想可以怎么改进这个实验。

提示：可以先将菠菜燃烧成灰，再溶解、过滤进行实验。

二、实验中加入稀硝酸的目的是什么？

提示：将菠菜汁里的铁元素变成三价铁离子，从而进行检验。

【理解应用】

1．（2019·北京东城区高一期末）某兴趣小组同学为探究黑木耳中含铁量，进行如下实验。

已知：ⅰ.黑木耳富含蛋白质、糖类、卵磷脂、铁及一些还原性物质（如维生素C）等，每100 g黑木耳含铁量高达185 mg；

ⅱ.紫色的KMnO4溶液在酸性条件下具有强氧化性，其还原产物是无色的Mn2+。

Ⅰ.为确定黑木耳中含有铁元素，甲同学设计实验方案如下。

（1）步骤②得到滤液A的操作是_________。

（2）步骤④检验Fe3+所用试剂是_________溶液。

（3）下列有关上述实验得出的结论是_________（填字母）。

a. 黑木耳中一定含Fe²⁺和Fe³⁺

b. 滤液A中一定含Fe²⁺和Fe³⁺

c. 白色沉淀中一定含Fe（OH）₂

Ⅱ. 为测定黑木耳中铁元素的含量，乙同学设计实验方案如下。

（4）可选做试剂B的物质是             （填序号）。

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

（5）步骤⑦中观察到的实验现象是_________，反应的离子方程式是___________________________。

（6）若乙同学实验操作规范，但测得含铁量远大于实际的含量，其可能的原因是__________________。

答案：（1）过滤 （2）KSCN （3）bc （4）d （5）酸性高锰酸钾溶液紫色褪去 5Fe2++MnO-

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

（6）黑木耳中还含有其他还原性物质（或黑木耳中还含有维生素C）

解析 （1）不溶性固体和液体的分离可采用过滤的方法，因此步骤②得到滤液A的操作是过滤。

（2）一般用KSCN溶液检验铁离子，实验现象是溶液显红色，则步骤④检验Fe3+所用试剂是KSCN溶液。

（3）根据步骤③中产生蓝色沉淀可知滤液A中含有亚铁离子，则白色沉淀中含有Fe（OH）2；根据步骤④可知滤液A中含有铁离子，由于在灼烧过程中亚铁离子可能被氧化为铁离子，所以黑木耳中不一定含有铁离子，所以a错误，b、c正确。

（4）滤液A中含有铁离子，需要利用还原剂将其转化为亚铁离子，且不能再引入铁元素，也不能干扰亚铁离子与高锰酸钾的反应。金属钠在溶液中反应生成NaOH，NaOH与铁离子反应生成沉淀，得不到亚铁离子，a错误；金属锌与铁离子、亚铁离子和高锰酸钾均反应，b错误；金属铁和铁离子反应生成亚铁离子，但引入了铁元素，c错误；金属铜与铁离子反应生成亚铁离子和铜离子，且不会影响亚铁离子与高锰酸钾的反应，d正确。

（5）酸性高锰酸钾溶液与亚铁离子反应生成铁离子、锰离子和水，则步骤⑦中观察到的实验现象是酸性高锰酸钾溶液紫色褪去，反应的离子方程式是5Fe2++MnO-

4+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O。

（6）由于黑木耳中含有其他还原性物质，如维生素C，导致消耗高锰酸钾溶液的体积增加，所以测得含铁量远大于实际的含量。

2．（2020·辽宁滨海实验中学期末）铁是人体必需的微量元素，治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物。“速力菲”（主要成分：琥珀酸亚铁，呈暗黄色）是市场上一种常见的补铁药物。该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸。某同学为了检测“速力菲”药片中Fe2+的存在，设计并进行了如下实验：

试回答下列问题。

（1）试剂1是_________，试剂2是_________，加入新制氯水后溶液中发生反应的离子方程式是_________、_________ 。

（2）加入试剂2后溶液中颜色由淡黄色转变为淡红色是因为_________，写出+2价Fe在空气中转化为+3价Fe的化学方程式：__________________。

（3）该同学猜想红色溶液变为无色溶液的原因是溶液中的+3价铁被还原为+2价铁，你认为该同学的猜想合理吗？_________。若你认为合理，请说明理由（若你认为不合理，该空不作答）_________；若你認为不合理请提出你的猜想并设计一个简单的实验加以验证（若你认为合理，该空不作答）_________。

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

（2）少量的Fe2+转化为Fe3+ 4FeCl2+O2+4HCl=4FeCl3+2H2O （3）不合理 猜想：Fe（SCN）3中的SCN-被过量的氯水氧化；设计的实验为在褪色后的溶液中加入FeCl3溶液，不变红色（或在褪色后的溶液中加入KSCN溶液，变红色）

解析 （1）该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸，试剂1用于溶解样品，可以选用稀盐酸；试剂2用于检验三价铁离子，可以选用KSCN溶液；氯气氧化亚铁离子生成铁离子，离子方程式为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；铁离子与硫氰根离子结合生成硫氰化铁，离子方程式为：Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3。

（2）Fe3+遇KSCN溶液变红色，溶液由淡黄色变为浅红色，说明少量Fe2+被氧化成Fe3+；亚铁离子被空气中的氧气氧化为铁离子，化学方程式为4FeCl2+4HCl+O2=4FeCl3+2H₂O。

（3）因为氯水氧化性强，不会还原Fe3+，该同学的猜想不合理；可能是SCN-被过量的氯水氧化，可取少量褪色后的溶液，加入FeCl3溶液，不变红色（或取少量褪色后的溶液，加入KSCN溶液，变红色）。