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1、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（
2、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：C6H8O6I 2 = C6H6O62HI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 K2C
3、2O7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。用 K2C2O7做基准物质，间接碘量法标定 Na2S2O3溶液的浓度。其过程为：K 2C2O7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 Cr 2O72 14H = 2Cr3 3I 27H 2O；2S2O32 I 2 = 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:N
4、a2S2O3 = 1:6。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：2S 2O32 I 2 = S4O62 2I 根据以上原理可知各物质的定量关系比为：Vc ：I 2 ：Na 2S2O3 ：K 2C2O7 = 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
5、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 1.4210-3mol/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 1.4210-2mol/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：I 2：Na 2S2O3：K 2C2O7 = 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
6、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。(2)K2C2O7 标准溶液（约为 1/3 的 1.4210-2 mol/L）：用电子分析天平准确称取 0.340.35 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。(3)I2溶液（约为 1.4210-2 mol/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： I2 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
7、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。 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=2I22H2O 。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。(4)Na2S2O3 标准溶液(约为 2.8410-2 mol/L) ：称取 3.5 克Na
8、2S2O35H2O 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：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。Na2S2O3 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。(5)KI 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
9、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。(7)6mol/L HCl 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
10、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
11、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：FeCl 3 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
12、方程式：C 6H8O6Fe 3+ = C6H6O6Fe 2+ C6H8O6I 2 = C6H6O62HI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）Na 2S2O3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10ml 6 mol/L HCl 溶液， 15ml100g/LKI 溶液，摇匀，放在暗处5
13、min，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 2 ml 5%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）I 2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，2 ml 5%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
14、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，2 ml 5%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 K2C2O7 Na2S2O35H2O I2 KI质量/g 0.3510 3.50 1.80 25.00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/ml 500
15、500 500 250（I 2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=(V 2-V1 )/ml计算所测溶液的浓C/molLNa2S2O3 0.15 23.10 22.95 CNa2S2O3=3.11910-2I2 0.00 26.95 26.95 CI2=1.44710-21/10I2 0.50 25.20 24.70 Cvc=1.46410-33.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
16、=1.46410-3 ，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
