海帶成分中 碘的實驗探究

〔關鍵詞〕 海帶成分；碘；實驗；假設；探究；討論；實踐

〔中圖分類號〕 G633.8〔文獻標識碼〕 C

〔文章編號〕 1004—0463（2008）02（B）—0060—02

日常生活中食用的海帶，富含人體所必需的營養元素碘。我們的實驗課題是：海帶成分中碘的實驗探究。請同學們查閱資料，大膽質疑，設計實驗方案，然后每4人一組，進行分組討論，指定一名組長總結出本組盡可能多而可行的實驗方案。

一、提出假設，設計方案

通過各組收集資料和討論以后，把提出的假設和實驗方案，提交給全班同學和教師共同討論，最后對海帶中碘元素的存在形式歸類篩選，整理為以下三種假設和十三種實驗方案。

海帶的選用和處理

經過同學們的調查，市售的海帶有三種：干海帶、鹽漬海帶、速食海帶。本實驗學生用到的原料主要是干海帶。

干海帶的處理：①取10 g左右的干海帶，用刷子將海帶表面的附著物刷凈(不要用水沖洗)后，用剪刀將其剪碎，再用酒精潤濕，放入瓷坩堝中；②點燃酒精燈，加熱，大約40 min后海帶可完全燒成黑色灰狀物，停止加熱，待坩堝自然冷卻至室溫；③將瓷坩堝中的海帶灰轉移到小燒杯中，向其中加入約30 ml的蒸餾水，攪拌，煮沸5 min，冷卻后過濾，過濾后得到淺黃色溶液；④移入大試管塞上塞子備用。

假設一：海帶中的碘以I₂的形式存在

方案1：取濾液1 ml，觀察溶液的顏色，若為黃色者則證明海帶中的碘元素以I₂形式存在。

方案2.取濾液1 ml，加入淀粉溶液2~3滴，如果溶液呈藍色，則證明海帶中的碘元素以I₂形式存在。

方案3.取濾液2 ml，加入CCl₄溶液1 ml，振蕩、靜置、觀察，如果CCl₄溶液層為紫紅色者則證明海帶中的碘元素以I₂形式存在。

方案4.取濾液2~3滴，滴加到剛切開的土豆截面上，如果土豆截面出現藍色斑點，則證明海帶中的碘元素以I₂形式存在。

方案5.用潔凈的玻璃棒蘸取濾液于淀粉-KI試紙上，如果試紙變藍色，則證明海帶中的碘元素以I₂形式存在。

假設二：海帶中的碘以I-形式存在

方案1.取濾液1 ml于試管中，滴加用稀硝酸酸化過的AgNO₃溶液2~3滴，若有黃色沉淀生成，則證明海帶中的碘元素以I-形式存在。

方案2.取濾液2 ml于試管中，加入用稀硫酸酸化過的3％ H₂O₂溶液1 ml，振蕩，再加入淀粉溶液2~3滴，如果溶液呈藍色，則證明海帶中的碘元素以I-形式存在。

方案3.取濾液2 ml于試管中，加入新制的氯水1 ml，振蕩，再加入淀粉溶液2~3滴，如果溶液呈藍色，或加入CCl₄溶液1 ml，振蕩、靜置、觀察，如果CCl₄溶液層為紫紅色則證明海帶中的碘元素以I-形式存在。

方案4.取濾液1 ml于試管中，加入食用碘鹽2 g，振蕩使之充分溶解后滴加5滴稀硫酸，再滴加淀粉溶液2~3滴，如果溶液呈藍色，則證明海帶中的碘元素以I-形式存在。

方案5.取濾液2 ml于試管中，加入用稀硫酸酸化過的3％ H₂O₂(或酸性KMnO₄)溶液1 ml，振蕩，用潔凈的玻璃棒蘸取上述溶液于淀粉-KI試紙上，如果試紙變藍色，則證明海帶中的碘元素以I-形式存在。

假設三：海帶中的碘以IO₃-形式存在

方案1.取濾液1 ml于試管中，加入用稀硫酸酸化過的碘化鉀溶液，再加入淀粉溶液2~3滴，如果溶液呈藍色，則證明海帶中的碘元素以IO₃-形式存在。

方案2.取濾液1 ml于試管中，加入Zn粒和2 ml稀硫酸溶液，再加入淀粉溶液2~3滴，如果溶液呈藍色，則證明海帶中的碘元素以IO3-形式存在。

方案3.取濾液1 ml于試管中，加入Na₂SO₃溶液1 ml，再加入淀粉溶液2~3滴，如果溶液呈藍色，則證明海帶中的碘元素以IO₃-形式存在。

二、實驗探究，驗證假設

對各組提出的假設和設計的實驗方案，由組長整理出各方案中所需的儀器、藥品(濃度、用量)，寫出報告交給老師或實驗員檢查，并在實驗員的幫助下準備好所需的儀器和藥品。下一節課，學生到實驗室按照自己的方案動手實驗。要求在實驗過程中仔細觀察實驗現象，準確記錄實驗數據，完成實驗報告。并把在實驗過程中出現的新問題或有爭議、疑惑的問題提交給老師，留待師生共同商討。

三、討論探究，解決問題

存在的問題主要有：

(1)干海帶灼燒成灰的處理過程較慢，為了縮短時間，有同學建議在酒精燈上方罩一鐵絲網罩或使用酒精噴燈。經改進后實驗時間縮短為原來的1／3。

(2)對于假設一中的方案1：由于得到的溶液中I2的含量很少，或有其他雜質的影響，因此直接依據溶液的顏色來判斷是不科學的。

（3）對于假設二中：

方案1：海帶中有Cl-將會與Ag+生成AgCl白色沉淀對AgI沉淀顏色有干擾，此方案不可取。

方案3：有些小組加入新制的氯水振蕩后，加入淀粉溶液沒有出現藍色，或加入CCl₄溶液振蕩、靜置、觀察，CCl₄溶液層沒有出現紫紅色，則認為海帶中的碘不是以I-形式存在是偏面的。其原因可能是加入新制氯水過量或濃度過大將I-氧化成IO₃-而沒有出現應有的現象。于是學生重新修改方案，改用足量稀的新制氯水結果成功了。

方案5：盡管淀粉-KI試紙變藍了，但仍有同學認為是不科學的。原因是經稀硫酸酸化過的3％ H₂O₂(或酸性KMnO₄)溶液也可以將濕潤淀粉-KI試紙上的I-氧化為I₂使淀粉溶液變藍色，不能證明原溶液中一定有I-。

(4)對于假設三中的方案2，有些同學認為是不可取的。理由是H₂只有在高溫下才具有強還原性。

驗證的結果：

通過實驗和激烈地討論，確定海帶中確實存在碘元素且以I-(主要是無機鹽NaI)的形式存在。最理想的實驗方案是假設二中的方案2、方案4及修改后的方案3。

接著有些同學又提出了以下幾個新問題：

問題1.既然海帶中的碘主要以無機鹽NaI的形式存在，那為什么海帶中的NaI沒有溶解于海水而損失了呢?

[思考、討論、匯報] 一位同學認為可能是海帶本身具有很強的吸附碘元素的能力。

[教師點評]回答正確。海帶屬于海藻類植物，在海洋里具有富集碘元素的能力。

問題2.把海帶放在坩堝內灼燒完全成灰的過程中I-會被空氣中的氧氣氧化成I2，而碘易升華，是否會令碘元素損失?

[思考、討論、匯報]有些同學認為會，有些同學認為不會。

[教師點評] I-是不會被氧化的。因為我們使用的是被烘干機烘干的干海帶，這種方法可以使海帶在無水的條件下，即使被高溫燃燒，I-也不會被氧氣氧化。

四、激勵評價，實踐探究

綜合以上實驗，經過多次討論，學生不僅知道了海帶中的碘以I-的形式存在，還能對已學過的知識和技能靈活應用，并對物質中元素存在的形式和價態，正確地選用實驗試劑，若碘以高價態存在，選用還原劑；若碘以低價態存在，則選用氧化劑。更可貴的是能從日常生活中選擇試劑，如一些同學提出選用土豆片檢驗I2，或使用加碘食鹽在酸性條件下檢驗I-。

經過探究學生增長了才干，體會了成功的樂趣和快感，嘗試了在用多種方法解決問題時又難以選擇合適的試劑與方案的矛盾心理，加強了挫折教育。抓住這一機會，教師便很容易將學生想通過實驗探究的強烈欲望，轉化為一種探究動力。為了達到鞏固成果、拓展已知、探究未知、學會應用的目的，筆者最后又布置了一道思考題：市售加碘食鹽中碘的實驗探究，留待學生課后自主探究。