海产品中碘的提取与测定探究实验

来源：核心期刊咨询网时间：12

摘要：摘要：将STEM理念与数字化仪器相结合，从设计碘的提取工艺流程到探究不同海产品中碘的含量，可以有效衔接不同学科的知识。利用色度计对3g干海带中碘的提取条件进行优化，当灰化时间为40min、 H2SO4用量为300L、氧化剂5% H2O2用量为1mL、萃取剂CCl4用量为15mL时提取的碘

　　摘要：将STEM理念与数字化仪器相结合，从设计碘的提取工艺流程到探究不同海产品中碘的含量，可以有效衔接不同学科的知识。利用色度计对3g干海带中碘的提取条件进行优化，当灰化时间为40min、 H2SO4用量为300μL、氧化剂5% H2O2用量为1mL、萃取剂CCl4用量为15mL时提取的碘含量最多，实验现象最明显。同法测定了紫菜、海苔中的碘含量。在最优条件下的测定结果表明，碘的含量从大到小依次为干海带、紫菜、海苔。

　　关键词：STEM理念; 色度计; 海带; 碘的提取; 探究实验

　　1 引言

　　STEM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)四门学科的简称[1]。STEM的核心是学科整合，意在培养创新型的复合型人才。随着STEM教育的引入，我国的教育模式正逐渐发生改变，在培养学生方面更加注重其思考能力和创新能力的提升。然而，我国的STEM教育主要关注于一些社会实践课等，而应用于物理、化学和生物等初、高中课程的教学案例却较少。

　　手持技术即数字化手持技术实验，又称为掌上实验室，是由计算机和微电子技术相结合的新型数字化实验手段，它能将各种图形，根据坐标值，准确地输入电脑，并通过屏幕直观地呈现在实验者面前。随着当今课程改革的不断深入，运用数字化仪器对传统化学实验教学中不易捕捉到的实验现象和数据进行分析探究已成为当下教学发展的一种流行趋势[2]。本研究利用操作简单、便于携带的色度计优化海产品中碘的提取条件，对比不同海产品中碘的含量，将数字化实验技术应用到化学探究性实验中，整合数字化实验与STEM课堂教学，以期为各学科开展STEM理念的数字化探究性学习和教学提供实践参考。

　　2 STEM综合素养教学分析

　　在必修阶段，学生已经掌握了有关过滤、萃取等分离方法，本研究将数字化技术与STEM教学理念相结合，让学生自主查找文献资料，设计碘的提取流程;

　　通过探究影响因素，优化碘的提取工艺;对比不同海产品中碘的含量，养成合理膳食的生活习惯。有关STEM综合素养的教学分析如表1所示。

　　3 活动设计

　　3.1 课堂导入

　　植物中的一些有效成分在人们的生产生活中有着重要应用，例如海带中的碘是人体维持神经系统、保障正常代谢和智力发育的必需微量元素。碘作为基础工业原料和重要的战略物资，被广泛应用于食品医药、化工、农业、国防军事等领域[3]。海水中的碘含量非常少，但是，海洋中的一些动植物具有选择性吸收某种元素的能力，可以使碘富集到动植物体内，其中碘含量最多的植物就是海带。海带别名昆布，是生活中常见的一种海洋蔬菜，有“含碘冠军”的美誉。

　　通过在导入阶段播放PPT，创设教学情境，激发学生对从植物中提取碘的学习兴趣。

　　3.2 实验与过程

　　3.2.1 实验原理

　　海带主要成分有蛋白质、糖类、有机碘化物等有机物，另外，还含有少量的氯化钠、碳酸钠和碘化钠等无机盐[4]。采用高温灼烧，海带中的有机物转化为二氧化碳和水呈气态逸出;通过充分水浸使碘离子转移至溶液中;将灼烧后的海带灰进行过滤，得到澄清透明含有碘离子的水溶液;此时，向溶液中加入氧化剂将碘离子转化为单质碘(氧化反应的方程式如下)，利用单质在不同溶剂中的溶解度不同，萃取出单质碘。工艺流程见图1。

　　2I-+2H++H2O2I2+2H2O

　　通过教师讲解，不仅加深了学生对氧化还原、过滤和萃取等知识的理解与掌握，同时也让学生初步构建了“海带中碘的提取”工艺流程，为接下来的实验探究营造了教学氛围。

　　3.2.2 实验用品

　　药品： 干海带、紫菜、海苔、H2O2、 3mol/L H2SO4、酒精、CCl4、蒸馏水

　　仪器：剪刀、赛多利斯十万分之一电子天平、酒精灯、玻璃棒、蒸发皿、三脚架、烧杯、移液枪、漏斗、滤纸、胶头滴管、锥形瓶、分液漏斗、容量瓶、石英比色皿、擦镜纸、威尼尔色度计、威尼尔数据采集器、计算机

　　3.2.3 实验步骤

　　(1) 预处理：

　　将干海带用刷子刷净，剪成1～2cm大小左右的方块，准确称量3g置于蒸发皿中。处理过程中干海带不可用水清洗。

　　(2) 灰化：

　　采用酒精灯加热蒸发皿中的干海带，计时，停止加热，冷却。在通风橱进行加热，除去白烟和难闻的气味;加热过程中不断搅拌，使海带受热均匀，灰化速度加快。加热结束后将蒸发皿放在石棉网上自然冷卻，不能直接放在试验台上，防止蒸发皿骤冷导致破裂。

　　(3) 过滤：

　　将冷却后的海带灰转移到50mL小烧杯中，分两次加入共15mL的蒸馏水，静置后过滤。

　　(4) 氧化：

　　向滤液中加入3mol/L H2SO4、 H2O2溶液进行氧化还原反应。充分反应后将所得滤液转移到分液漏斗中。

　　(5) 萃取：

　　向分液漏斗中少量多次加入CCl4，振荡，静置。待溶液完全分层后，打开活塞，将碘的四氯化碳溶液从下口流出，其余溶液从上口倒出。

　　(6) 含量测定：

　　观察下层滤液颜色，采用色度计进行测量。把含碘的有机溶剂放入蒸馏烧瓶中，实验结束后进行回收处理。

　　3.2.4 测定方法的选择

　　传统“海带中碘的提取”实验主要利用碘在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度，通过人的肉眼观察CCl4层颜色深浅来确定碘的含量(目测法)。本实验利用色度计对颜色进行客观评价，从四个主要因素探究碘的最佳提取工艺。

转载请注明来自：http://www.qikan2017.com/lunwen/nye/22075.html