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饮料中维生素C的测定实验设计方案【实验目标】1.知识与技能目标（1）掌握维生素C的分子式和结构简式，了解维生素C的还原性及其含量的测定方法。（2）能将所学的“中和滴定”原理和操作技能应用于物质含量的测定，熟悉利用滴定技能测定物质含量的基本方法。2.能力目标（1）学生通过设计方案和实验，探究维生素C的还原性，设计维生素C含量测定的实验方案。培养学生的滴定实验操作能力。（2）加深对科学探究一般过程的认识，进一步提高提出问题、作出假设、制定并实施探究计划、处理数据和分析探究结果的能力。（3）通过研究维生素C的方案设计原理，培养学生获取和处理信息的能力。3.情感态度与价值观目标（1）让学生体验化学探究活动的乐趣，培养学生勤于思考、团结合作、勇于实践的科学精神。（2）使学生对合理饮食与摄取营养物质的关系有初步认识。【实验原理】1.维生素C又称抗坏血酸Vc，分子式C6H8O6。Vc具有还原性，可被I2定量氧化，因而可用I2标准溶液直接测定。其滴定反应式如下：C6H8O6＋I2=C6H6O6＋2HI用淀粉溶液作指示剂，若溶液突变成蓝色，则滴定终点到达。2.I2标准溶液的标定（间接碘量法）碘标准溶液可选用As2O3直接标定，由于As2O3是有毒性物质，本实验选用Na2S2O3标定碘。而Na2S2O3不是基准物质，不能直接配制标准溶液，需用K2C2O7来标定。故I2标准溶液的标定方法为：先用K2C2O7标定Na2S2O3的浓度，再用Na2S2O3标定I2标准溶液的浓度。①用K2C2O7做基准物质，间接碘量法标定Na2S2O3溶液的浓度。其过程为：K2C2O7与KI先反应析出I2，析出的I2再用标准的Na2S2O3溶液滴定，从而求得Na2S2O3的浓度。这个标定Na2S2O3的方法为间接碘量法。标定Na2S2O3溶液时有：6I－＋Cr2O72－＋14H＋=2Cr3＋＋3I2＋7H2O；2S2O32－＋I2=S4O62－＋2I－根据以上反应方程式可知Na2S2O3标定时的计量系数比为：K2C2O7:Na2S2O3=1:6。②用标准的Na2S2O3溶液标定I2标准溶液的浓度，用淀粉溶液作指示剂，若溶液突变成蓝色，则滴定终点到达。碘量法的基本反应式：2S2O32－＋I2=S4O62－＋2I－根据以上原理可知各物质的定量关系比为：Vc：I2：Na2S2O3：K2C2O7=1：1：2：1/3【实验内容】1.探究并验证维生素C的还原性。2.测定饮料中维生素C的含量。【实验用品】1.实验试剂（1）市售“统一鲜橙多”饮料由于“统一鲜橙多”中维生素C的含量比较高，25毫克/100毫升，而其他饮料中维生素C的含量都是10毫克/100毫升以下，为了使实验现象更明显，故选用“统一鲜橙多”饮料，用来测定其维生素C的含量。溶液的配制依据：根据“统一鲜橙多”饮料包装上标明的维生素C的含量：25mg/100ml，换算成摩尔浓度约为1.42×10-3mol/L，由于其浓度太小，配制溶液所需药品的质量太小，称量时不准确，故将其扩大10倍，因此配制I2标准溶液的浓度大概为1.42×10-2mol/L，标定好后，再稀释10倍，测定维生素C的含量。根据各物质的定量关系比：Vc：I2：Na2S2O3：K2C2O7=1：1：2：1/3，计算出所需溶液的浓度，再根据各物质的相对摩尔质量，计算出配制一定体积的该浓度的溶液所需的称量质量。由于K2C2O7是基准物质，需准确称量，其他药品用托盘天平粗称即可。(2K2C2O7标准溶液（约为1/3的1.42×10-2mol/L）：用电子分析天平准确称取0.34—0.35克的K2C2O7基准物质，置于烧杯中加入适量蒸馏水，待其全部溶解后转移至250mL容量瓶中，定容，摇匀，备用。(3I2溶液（约为1.42×10-2mol/L）：称取1.8I2和3.5gKI，置于研钵中加少量水，充分研磨。待I2全部溶解后，将溶液转入棕色试剂瓶，加水稀释至500mL，摇匀，放置暗处保存。注意：①I2微溶于水而易溶于KI溶液，但在稀的KI溶液中溶解很慢，所以配制I2溶液时不能过早加水稀释，应先将I2和KI混合，用少量水充分研磨，溶解完全后再加水稀释。I与KI间存在如下平衡：I2＋I－=I3－。②游离I2容易挥发损失，这是影响碘溶液稳定性的原因之一。因此溶液中应维持适当过量的I－离子，以减少I2的挥发。空气能氧化I－离子，引起I2浓度增加：4I－＋O2＋4H＋=2I2＋2H2O。此氧化作用缓慢，但由于光、热及酸的作用而加速，因此I2溶液应处于棕色瓶中置冷暗处保存。I2能缓慢腐蚀橡胶和其他有机物，所以I2应避免与这类物质接触。(4Na2S2O3标准溶液(约为2.84×10-2mol/L：称取3.5克Na2S2O3·5H2O置于500mL烧杯中，加入新煮沸冷却的蒸馏水，使其全部溶解，再加入少量的Na2CO3，加水稀释至500mL，将溶液转入棕色试剂瓶。注意：①用煮沸的水配硫代硫酸钠以去除溶解在水中的氧气，因为氧气会氧化硫代硫酸钠；硫代硫酸钠溶液不要加热，加热会加速空气中的氧气氧化硫代硫酸钠。②Na2S2O3一般含有少量杂质，在PH=9-10间稳定，所以在Na2S2O3溶液中加入少量的Na2CO3，Na2S2O3见光易分解可用棕色瓶储于暗处。(5KI溶液（100g/L）：用托盘天平称取30克KI固体，于500ml烧杯中，加水溶解，稀释至300ml，将溶液转入棕色试剂瓶，置于暗处保存。(6淀粉溶液（5%）：称0.5g可溶性淀粉于50ml烧杯中，量取100ml蒸馏水。5ml于50ml装有淀粉的烧杯中，使其成糊状；75蒸馏水放于电炉上加热至沸腾时倒入糊状淀粉，再用剩余20ml蒸馏水冲洗烧杯3次，洗液倒入烧杯，然后再加入1滴10%盐酸，微沸3分钟。放冷，倾取上层清液，即得。(76mol/LHCl溶液2.实验仪器50ml碱式滴定管、50ml酸式滴定管、250ml锥形瓶、250ml容量瓶、25ml移液管、500ml烧杯、研钵、玻璃棒等。【实验设计】1.介绍维生素C的性质及其作用维生素C是一种无色晶体，分子式C6H8O6,相对分子质量为176.13，熔点190-192℃，是一种水溶性维生素，溶液显酸性，并有可口的酸味。容易失去电子，是一种较强的还原剂，在受热或碱性溶液中更容易被氧化。维生素C的结构式为：维生素C也称抗坏血酸，在人体中有中重要功能，它参与体内的氧化还原反应，维持细胞间的正常结构；促进伤口愈合，维持牙齿、骨骼、血管和肌肉的正常功能；帮助某些无机盐和氨基酸的吸收，增强对传染病的抵抗力，有解毒作用。维生素C广泛存在于新鲜水果和绿色蔬菜中，人体不能合成，它是一种水溶性维生素，人体摄入后比较容易流失，因此需要经常补充。2.验证维生素C还原性质的实验（1）用胶头滴管吸取少量FeCl3溶液于试管中，加入少量KSCN溶液，再滴加数滴维生素C溶液，振荡，观察实验现象。实验现象：FeCl3溶液中加入KSCN后立即出现血红色，加入维生素C溶液振荡后，血红色消失。（2）在试管取少量碘溶液，滴加少量淀粉溶液，发现溶液变蓝，加入维生素C振荡后发现蓝色褪去。实验现象：碘溶液中加入淀粉后立即变蓝，加入维生素C振荡后，蓝色褪去。→→FeCl3溶液加入KSCN后出现血红色，碘溶液中加入淀粉后立即变蓝，加入维生素C溶液后，血红色消失。加入维生素C振荡后，蓝色褪去。实验结论：以上实验现象说明维生素C具有还原性，能将Fe3+和I2还原。反应方程式：C6H8O6＋Fe3+=C6H6O6＋Fe2+C6H8O6＋I2=C6H6O6＋2HI用统一鲜橙多饮料代替维生素C溶液，重复上述实验也能出现相同的现象，说明统一鲜橙多饮料中可能也含有维生素C。3.探究饮料中维生素C含量的测定方法。根据维生素C的还原性验证试验可知维生素能将I2还原，故可用直接碘量法测定饮料中维生素C的含量。实验步骤：（1）Na2S2O3溶液的标定（用K2C2O7标准溶液标定）准确移取25.00ml已配置好的K2C2O7标准溶液于碘量瓶中，加入10ml6mol/LHCl溶液，15ml100g/LKI溶液，摇匀，放在暗处5min，待反应完全后，加入100ml蒸馏水，用待标定的Na2S2O3溶液滴定至淡黄色，然后加入2ml5%的淀粉指示剂，继续滴定至溶液呈现亮绿色为终点。平行测定三次，注意滴定过程中碘量瓶中颜色的变化，并计算出Na2S2O3溶液的浓度。（2）I2标准溶液的标定（用已标定好的Na2S2O3溶液标定）准确移取25.00mlNa2S2O3溶液于250m锥形瓶中，加入50ml蒸馏水，2ml5%的淀粉指示剂，用碘溶液滴定至稳定的蓝色，半分钟内不褪色即为终点。平行测定3次，计算I2标准溶液的浓度。（3）“统一鲜橙多”饮料中维生素C含量的测定。准确移取25.00ml已标定的I2标准溶液于250ml容量瓶中，定容，摇匀。用移液管移取25.00ml“统一鲜橙多”饮料，置于250ml锥形瓶中，加入50ml蒸馏水，2ml5%的淀粉指示剂，立即用稀释10倍的I2标准溶液滴定至出现稳定的浅蓝色，30s内不褪色即为终点，记下I2溶液体积。平行三次，计算维生素C的百分量。酸碱滴定装置【数据处理】1.配制溶液时所称取得药品的质量：项目药品K2C2O7Na2S2O3·5H2OI2KI质量/g0.35103.501.8025.00称量方式电子分析天平准确称量托盘天平粗称托盘天平粗称托盘天平粗称配制溶液的体积/ml500500500250（I2配制时还需称量3.50克的KI，置于研钵中加少量水研磨）2.滴定过程中的数据记录由于实验过程中考虑到时间关系，整个标定过程只进行了一次，实验数据记录如下：滴定前的体积V1/ml滴定终点时的体V2/ml消耗的体积△V=(V2-V1/ml计算所测溶液的浓C/mol·LNa2S2O30.1523.1022.95CNa2S2O3=3.119×10-2I20.0026.9526.95CI2=1.447×10-21/10I20.5025.2024.70Cvc=1.464×10-33.实验结果根据实验测得的“统一鲜橙多”中维生素C的含量为Cvc=1.464×10-3，换算可计算得其含量为25.78mg/100ml。【实验总结】（一）实验测得的饮料中维生素C的含量为25.78mg/100ml，与饮料的包装上标明的含量25mg/100ml，相差0.78mg/100ml。产生误差的原因可能是：1.实验过程中不可避免的操作误差和仪器误差，如读数的不准确，和移去试剂体积的微小差异等。2.Na2S2O3和I2不稳定，在滴定过程中，可能有微小的浓度变化，从而引起实验结果的误差。3.“统一鲜橙多”饮料本身有比较深的橘黄色，使得滴定终点颜色变化不明显，不容易判断滴定终点。（二）通过维生素C性质的探究实验让学生了解维生素C具有较强的还原性，能将能将Fe3+，维生素C对人体有是不可缺少的物质，日常生活中应经常补充维生素C，根据其还原性，可知在补充Fe2+时可以同时补充维生素C，可以使Fe2+不易被氧化成Fe3+，提高其营养价值。（三）通过直接碘量法测定饮料中维生素C的含量，让学生对酸碱中和滴定的原理和操作进一步熟悉。