人教版化学选修6《实验化学》实验3-3 植物体中某些元素的检验——茶叶中某些金属元素检验 学案

实验3-3 茶叶中某些金属元素的检验
一﹑实验目的：
1.应用资料提供的金属离子检验的特征反应，检验茶叶中的钙、铁、镁离子。
2.了解茶叶等植物样品的预处理方法。
3.学习利用检验离子的反应探究身边物质成分元素的一般思路和方法。
4.复习巩固过滤、pH检验的实验操作方法。
二、茶叶成分介绍：
茶叶中所含的化合物成分很复杂。经实验测定，茶叶中有机化合物约有450种以上，无机矿物营养元素也在27种左右。已发现被认为与茶叶品质有直接关系的有机化合物主要有：多酚类化合物、生物碱、蛋白质、芳香物质、糖类等，它们是茶叶中可溶物质的主要成分。在有机成分中，茶多酚、茶氨酸、生物碱、芳香物质和各种茶色素为二级代谢产物，其中茶多酚和各种茶色素与茶叶的色、香、味和品质有关。茶多酚是绿茶的主要成分，茶色素是红茶的主要成分。茶多酚和茶色素是茶叶中的主要生物活性成分，也是茶的主要抗氧化成分。
茶叶中含有的无机微量元素分别是钾、钙、磷、镁、铁、锰、铜、锌、钠、硒、氟等。科学家发现茶叶中的铜和铁，有提高红细胞形成的能力，有治疗贫血的作用。氟是人体骨骼和牙齿生长不可缺少的物质。每天饮茶10克，可获得1毫克的氟，已基本满足人体的需要。湖北恩施富硒茶（恩施被誉为“世界硒都”）。硒能提高人体免疫能力，对结肠癌、皮肤癌、肝癌、乳腺癌等多种癌症具有明显的抑制和防护的作用，硒与维生素E、大蒜素、亚油酸等营养素具有协同抗氧化的功效，具有延缓衰老和长寿的功效。
茶叶化学成分受品种、海拔、气候、土质、树龄以及施肥情况、采摘方法和时间等因素影响。茶叶的加工对其有机成分的影响较大，而茶叶中的矿物质元素主要受土壤中矿物质元素含量的影响。
茶叶属植物类，为有机体，主要由C，H，N和O等元素组成，其中含有Ca，Fe，Mg等微量金属元素。本实验的目的是要求从茶叶中定性鉴定Ca，Fe，Mg等元素。
茶叶需先进行“灰化”。“灰化”即试样在空气中置于敞口的蒸发皿或坩埚中加热，把有机物经氧化分解而烧成灰烬。这一方法特别适用于生物和食品的预处理。灰化后，经酸溶解，即可逐级进行分析。
三、实验原理：
钙、铁、镁各自的特征反应式如下：
Ca2+ + C2O42- →CaC2O4（白色沉淀）
Fe3+ +KSCN(溶液) →血红色溶液
Mg2+ +镁试剂+OH-→天蓝色沉淀
根据上述特征反应的实验现象，可分别鉴定出Ca，Fe，Mg元素。
四、试剂与仪器
样品：4g绿茶（五峰芽毛尖茶叶）
试剂：FeCl3溶液、MgCl2溶液、CaCl2溶液、6mol/L HCl、6mol/L氢氧化钠溶液、饱和草酸铵溶液、镁试剂、KSCN溶液、浓氨水
仪器：电炉、坩埚、玻璃棒、研钵、烧杯、漏斗、滤纸
五、实验步骤：
茶叶的灰化：取约4g茶叶于坩埚中，将盛有茶叶的坩埚置于电炉上加热使茶叶完全灰化，用时约30min。冷却后，将灰分转移至研钵中研细，再转移至100ml烧杯中，加入30mL 6 mol?L-1 HCl于烧杯中，充分搅拌，过滤取其滤液待用。
①Ca2+的检验：取1mLCaCl2溶液于一支洁净试管中，滴加1ml 6mol/L醋酸溶液，再滴入饱和的(NH4)2C2O4溶液3～5滴，观察并记录实验现象。
②Fe3+的检验：取1mLFeCl3溶液于一支洁净试管中，滴加3～5滴KSCN溶液，观察并记录实验现象。
③Mg2+的检验：取1mLMgCl2溶液于一支洁净试管中，滴加几滴6mol/LNaOH溶液，再滴入3～5滴镁试剂，观察并记录实验现象。
分别用茶叶浸取液代替上述金属盐溶液进行实验，观察记录实验现象。
六、结果与讨论
样品 实验步骤 实验现象 结论与解释

盐
溶
液 取1mLCaCl2溶液于一支洁净试管中，滴加1ml 6mol/L醋酸溶液，再滴入饱和的(NH4)2C2O4溶液3～5滴

取1mLFeCl3溶液于一支洁净试管中，滴加3～5滴KSCN溶液

取1mLMgCl2溶液于一支洁净试管中，滴加几滴6mol/LNaOH溶液，再滴入3～5滴镁试剂


茶
叶
浸
取
液 取1mL茶叶浸取液于一支洁净试管中，滴加氨水将溶液pH调至6~7，再滴加1ml 6mol/L醋酸溶液，最后滴入饱和的(NH4)2C2O4溶液3～5滴

取1mL茶叶浸取液于一支洁净试管中，滴加3～5滴KSCN溶液

取1mL茶叶浸取液于一支洁净试管中，滴加6mol/L NaOH溶液至出现沉淀，再滴入3～5滴镁试剂

结论：本次实验鉴定出茶叶中含有 元素
交流与讨论：1、用钙、铁、镁离子溶液实验与用茶叶浸取液分别做实验时现象有何不同，该如何解释？
2、本实验在溶解茶叶灰分时加入大量盐酸(6mol/L)，盐酸对本实验中三种离子检验有无影响，若有影响，试验中是如何避免的？
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