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- 2021-05-10 发布
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食品类
例2 某食品的包装袋中放有一小包“防腐剂”,化学兴趣小组的同学对“防腐剂”的成分产了好奇,他们将一包“防腐剂”倒在滤纸上,看到“防腐剂”中有一些灰黑色粉末和一些红色粉末,为此,展开以下探究活动:
【提出问题】“防腐剂”中灰黑色的粉末和红色的粉末分别是什么?
【查阅资料】食品腐败主要是因为食品易被空气中的氧气和水蒸气氧化、潮解而变质,使用“防腐剂”可延长食品的保质期。
【提出猜想】
小文:“防腐剂”中灰黑色的粉末是氧化铜,红色的粉末是铜。
小婧:“防腐剂”中灰黑色的粉末是氧化铜和碳粉,红色的粉末是铜。
小鹏:“防腐剂”中灰黑色的粉末是铁粉和碳粉,红色的粉末是氧化铁。
【讨论分析】通过讨论,同学们一致认为小鹏的猜想是正确的,理由是________。
【实验探究】请你参与他们的探究,并将实验内容补充完整。
实验步骤及操作
实验现象
实验结论
①用磁铁接近滤纸上的“防腐剂”,并充分吸引。
磁铁上吸引了黑色物质
______________
②取①中剩余的粉末于试管中,加入足量的________,观察现象。
__________________
小鹏的猜想成立
【拓展探究】为了进一步探究“防腐剂”的性质,兴趣小组的同学另取一包“防腐剂”,进行了如右图所示的实验。实验结束后,通过称量反应前后玻璃管中固体物质的质量,他们发现反应固体物质的质量减小了,请你分析固体物质质量减小的原因________________。
解析 根据题中资料易知,食品包装袋中的“防腐剂”主要是防止食品被空气中的氧气和水蒸气氧化、潮解而变质,因此该“防腐剂”中灰黑色的粉末是铁粉和碳粉,红色的粉末是铁被氧气和水氧化后生成的氧化铁;用磁铁接近滤纸上的“防腐剂”,磁铁上吸引了黑色物质可证明“防腐剂”中含有铁粉,向剩余的粉末中加入足量的稀硫酸(或稀盐酸),粉末部分溶解,生成黄色溶液,证明“防腐剂”中含有氧化铁,剩余固体物质是碳粉,故小鹏的猜想成立;“防腐剂”通入CO后高温加热,“防腐剂”中氧化铁被CO还原生成单质铁,碳粉被氧化生成CO2,因此固体物质的质量会减轻。
答案 【讨论分析】铁在常温下能与空气中的氧气和水反应,生成铁锈,达到除去氧气和水的目的
【实验探究】灰黑色的粉末中含有铁粉 稀硫酸(或稀盐酸) 粉末部分溶解,生成黄色溶液
【拓展探究】氧化铁被还原失去氧元素,碳粉参加了反应(或固体减少的质量是氧化铁中氧元素的质量和参加反应的碳粉的质量)
例3 今年5月食品塑化剂事件引起社会的高度关注。常用塑化剂的学名“邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯”,化学式为C24H38O4,它是一种无色透明的液体,有特殊气味,不溶于水,溶于大多数有机溶剂,有毒。常用作各种塑料制品的工业添加剂,不可食用。可是黑心业者为了牟取暴利竟然将其添加到多种饮料、果冻、果酱和方便面等食品中。若长期食用此类食品可能对生殖系统、免疫系统造成危害,大量摄入还可能致癌。
请分析上诉信息,回答下列问题:
(1)以下对于C24H38O4的分析正确的是________;
①该物质是有机化合物
②该物质中含有24个碳原子
③该物质由碳、氢、氧三种元素组成
④该物质中碳、氢元素的质量比为12﹕19
(2)写出该塑化剂的两条物理性质________________________;
(3)下列做法,可以使我们远离塑化剂的是________;
①少喝各种饮料,日常饮水以白开水为主
②经常吃方便面、面包等速食食品以适应我们快节奏的生活
③尽量少用塑料制品直接接触热的、含油脂的食物
④呼吁政府完善食品安全监督检验机制,严惩步伐黑心业者
(4)请你再写出一条远离塑化剂的做法________________________________。
解析 本题以新闻热点为切入点,主要考查了化学式的含义、有机物的概念以及对物质物理性质的判断等。C24H38O4中含有碳元素,是有机物,该物质的一个分子中含有24个碳原子,该物质是由碳、氢、氧三种元素组成,该物质中碳、氢元素的质量比为12×24﹕1×38=144﹕19;故正确的是①③;物理性质是描述物质的颜色、状态、气味、溶解性等;通过所给材料可知:该物质在塑料、饮料、果冻、方便面等食品中可能会有添加,因此远离塑化剂就是不吃或者少吃可能含有塑化剂的食品,狠狠打击不法生产商等。
答案 (1)①③ (2)无色透明液体,有特殊气味,不溶于水,溶于大多数有机溶剂(其中两条即可) (3)①③④ (4)尽量少吃方便面(其它合理答案均可)
例4 常见的食品脱氧剂多为无机铁系脱氧剂,其主要成分为活性铁粉。脱氧中的一步主要反应为:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(红褐色固体)。
(1)Fe(OH)2读作________;此反应的基本类型是________。
(2)某同学自制脱氧剂(2g铁粉、0.5g活性炭、0.5g食盐)进行如下两个实验:
实验Ⅰ:
请回答:操作Ⅰ的名称是________;乙在净水中用作________;溶液丙中含有的溶质是________(写化学式)。
实验Ⅱ:将乙烘干后进行如下实验,物质之间的转化关系如下图(部分产物略去)。
①反应①的条件是________;
②金属A与B的活动性:A________B(填“﹥”“﹤”或“﹦”);
③区别溶液C与溶液D物质的方法是________________;
④反应③的化学方程式为________________,向溶液C中加入BaCl2溶液,有白色沉淀产生。其化学方程式为________________。
解析 本题主要借助于食品中的脱氢剂来考查金属、酸、碱、盐之间的关系。Fe(OH)2中Fe显+2价,读作氢氧化亚铁;上述反应中的反应物是多种,生成物是一种,属于化合反应;在实验Ⅰ中,经操作Ⅰ得到固体乙和溶液丙,操作Ⅰ是过滤;固体乙是不溶于水的活性炭,在净水中可用作吸附剂;溶液丙中含有的溶质有三种:一种是Fe与稀H2SO4
反应生成的FeSO4,一种是过量稀硫酸中的H2SO4,一种是溶于水的NaCl;在实验Ⅱ中,乙是活性炭,在高温条件下还原Fe2O3生成金属Fe;根据金属A与溶液C置换出金属B,则A比B活泼;溶液C与NaOH反应生成蓝色沉淀,该沉淀是Cu(OH)2,溶液C是可溶性的铜盐溶液,铜盐溶液呈蓝色;溶液D是可溶性的亚铁盐溶液,该溶液呈浅绿色,故从颜色上可区别溶液C和溶液D(也可以根据它们与碱溶液反应后的沉淀的不同颜色来区别);向溶液C中加入BaCl2溶液产生白色沉淀,说明溶液C是CuSO4溶液。
答案 (1)氢氧化亚铁 化合反应 (2)实验Ⅰ:过滤 吸附剂 FeSO4、NaCl、H2SO4 实验Ⅱ:①高温 ② > ③观察溶液颜色,浅绿色为FeSO4溶液,蓝色为CuSO4溶液(或分别取两种溶液,分别加入NaOH溶液,最后有红褐色沉淀的是FeSO4溶液,有蓝色沉淀的是CuSO4溶液)(若区别的是FeCl2和CuCl2,方法正确也可) ④CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+ Na2SO4 CuSO4+BaCl2=BaSO4↓+CuCl2
例5 近年来,食品添加剂成了国内外食品安全与健康饮食的焦点问题,三聚氰胺、瘦肉精、染色馒头、毒豆芽……据《人民日报》报道,目前我国有近90%的食品中含有合法或违法的食品添加剂。那么,如何科学地看待食品添加剂?
我们知道,化学是认识物质、改造物质和应用物质的科学,从化学视角看食品添加剂,主要是从其元素组成与结构、物理化学性能及在人体内的变化等方面。下表中给出了4种食品添加剂,试回答有关问题:
(1)请你在下表空白处填上物质的化学式。
物质组成与性能
被用于食品添加剂
物质名称
物质组成
(填化学式)
主要化学性质
及在体内变化
类别或作用
法律规定
碳酸氢钠
无毒、弱碱性、易与胃酸反应
膨松剂
可用
硫酸铜
增色
国家严禁使用
铁
(还原性铁粉)
比较活泼的金属,能与胃酸反应
抗氧化剂
依据国家标准,可用
甲醛
CH2O
防腐
国家严禁使用
(2)从应用物质的角度,人们常常根据物质的性质对物质进行分类,其原因在于________________。从性质上看,国家严格禁止甲醛和硫酸铜作为食品添加剂,是因为________________。在研究或认识物质的性质时,又常常根据物质的组成和结构对物质进行分类,其原因在于________________________。
(3)还原性铁粉用于食品添加剂,除能够防止食品因氧化而变质外,还是一种营养强化剂,这是因为________________________。
(4)碳酸氢钠是面食类食品经常使用的添加剂,如蒸馒头时人们常常加适量的碳酸氢钠。即使少量碳酸氢钠食入体内,也不会危害人体健康。请你从碳酸氢钠的性质、在胃液中的变化、以及人体所必须的营养元素三个方面,解释为什么它不会对人体产生危害?
________________________________。
(5)从改善食品的色香味、延长食品的保质期等方面,食品添加剂确实提高了现代食品的品质,但副作用也是显而易见的。我们需要食品添加剂吗?现在有两种观点:A.可依法添加使用。B.应禁止使用,因为绝大多数食品添加剂都是化学合成物质,对人体有害、而且违法滥用现象严重,影响人体健康。从化学的视角,你的观点是(填“A”或“B”)________。
解析 本题主要考查物质的组成、结构、性质与用途之间的关系。物质的组成和结构决定物质的性质,物质的性质又决定物质的用途,这是人们对物质进行分类的依据之一;甲醛和硫酸铜不能作为食品添加剂,是因为它们有毒,能使人体中的蛋白质失去生理活性;
还原性铁粉除能够防止食品因氧化而变质外,还能作为一种营养强化剂来补充人体所需要的铁元素;碳酸氢钠本身无毒,它在人体内与胃酸发生化学反应生成水、二氧化碳和钠盐也无毒,组成它的钠、碳、氢、氧也是人体中的常量元素,因此碳酸氢钠可用作食品添加剂,不会对身体健康造成影响;对食品添加剂的使用应依法添加,不能违法滥用,危害人体健康。
答案 (1)NaHCO3 CuSO4 Fe (2)物质的性质决定用途 有毒,能使人体中蛋白质失去生理活性 物质的组成和结构决定物质的性质 (3)铁是人体必需的营养元素(或补铁或铁是血红素的组成成分) (4)碳酸氢钠本身无毒 在体内发生化学反应生成水、二氧化碳和钠盐也无毒 钠、碳、氢、氧都是组成人体的常量元素 (5)A
例6 某兴趣小组发现一袋腌制松花蛋的泥料,配料表上的成分是氧化钙、纯碱和食盐。他们要探究在腌制松花蛋过程中都有哪些物质对鸭蛋起作用。于是取少量泥料在水中溶解,充分搅拌后过滤,取滤液探究其成分。
【猜想与假设】他们都认为滤液中一定有NaCl和NaOH。生成氢氧化钠的化学方程式为________________。对其他成分他们分别做出了如下猜想:
小亮猜想:还可能有Na2CO3
小强猜想:还可能有Ca(OH)2和Na2CO3
你认为谁的猜想是错误的________,理由是________________。你还能做出的猜想是:还可能有________。
【活动与探究】小亮取一定量的滤液于试管中,向其中滴加了几滴稀盐酸,振荡,没有气泡,于是他得出结论:没有Na2CO3。
请你选择CO2以外的物质,设计一个实验方案验证你的猜想。
实验步骤
现象及相应结论
【反思】小强认为小亮的结论不严密,理由是________________。
解析 本题主要考查实验方案的设计与评价。氧化钙能与水作用生成Ca(OH)2,Ca(OH)2和纯碱(Na2CO3)作用生成CaCO3和NaOH;因Ca(OH)2和Na2CO3能够反应(即不能共存),故小强的猜想错误;滤液中的成分还可能含有Ca(OH)2,验证Ca(OH)2的存在可选用加入少量的Na2CO3,通过有无白色沉淀生成来确定Ca(OH)2的存在与否;若取用的盐酸量过少,在其中的NaOH未完全反应时,是不会有气泡产生的,因此小亮的结论不严密。
答案 【猜想与假设】Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH 小强 Na2CO3和Ca(OH)2不能共存 Ca(OH)2
【活动与探究】取少量滤液于试管中,向其中加入碳酸钠溶液 若产生白色沉淀,则证明滤液中有Ca(OH)2;若不产生白色沉淀,则证明滤液中没有Ca(OH)2(其他合理答案也可)
【反思】滴加盐酸量很少,在氢氧化钠未反应完之前,不会产生气泡
例7 食品着色剂、食品香料等食品添加剂,在规定范围内使用是安全的,可明显提高食品的感官质量,满足人们不同的需要;而苏丹红、三聚氰胺、瘦肉精根本不是食品添加剂,是违法添加物。食品安全,人人有责。丹丹同学发现妈妈做早餐包子、馒头时,向面团中加入发酵粉,蒸出的包子、馒头中有许多小孔,松软可口,丹丹同学对发酵粉产生了兴趣。
(1)提出问题:发酵粉的主要成分是什么物质?
(2)查阅资料:含钠元素的物质在酒精灯的火焰上灼烧时,会产生黄色火焰。
(3)实验探究:下面是丹丹同学设计的探究实验,请你帮她完成。
①将发酵粉取样,在酒精灯的火焰上灼烧产生黄色火焰。
②取样于试管中,加入稀盐酸,产生大量的气泡,将该气体通入澄清石灰水,澄清的石灰水变浑浊,则发酵粉的主要成分中含有的离子是________(写离子符号)。
(4)小结与思考:
①发酵粉的主要成分是________(写化学式)。
②发酵粉与面粉、水混合发酵产生CO2气体,这些气体会在面团中形成许多小孔,使包子、馒头松软可口。
③实验室制取CO2可选择下列装置中的 (填字母序号,任写一组)。
④实验室用A装置制取氧气的化学方程式为________________。E装置内装满水收集氧气时,还可用于测定氧气的体积,此时还需要________(填仪器名称),氧气由________(填“a”或“b”)进入E中。
解析 本题主要通过实验来探究发酵粉的成分,旨在考查CO32-的检验方法。发酵粉在酒精灯的火焰上灼烧产生黄色火焰,说明发酵粉中含有钠元素;发酵粉与稀盐酸反应产生气体,且能使澄清石灰水变浑浊,说明发酵粉中含有CO32-,则发酵粉的主要成分是Na2CO3。CO2不能用排水法和向下排空气法收集,因此实验室制取CO2可选用AD或AE;装置A可以用过氧化氢溶液来制取氧气,装置E装满水可用来测定氧气的体积,但还需要添加量筒,氧气由短导管b进入,将集气瓶内的水从长导管a排入量筒,排入量筒内水的体积即为集气瓶中氧气的体积。
答案 (3)②CO32- (4)①Na2CO3 ③AD或AE ④2H2O22H2O+O2↑ 量筒 b
例8 蛋白质是人体必需的重要营养成分之一,是构成人体细胞的基础物质。鸡蛋清中含有蛋白质,用鸡蛋清做下面的实验,可以从中了解蛋白质的一些特性。
实验步骤
实验现象
结论
[实验1]
(1)取两支试管,试管中加入3mL饱和硫酸铵溶液,试管乙加入3mL蒸馏水,再分别滴入鸡蛋清,振荡,观察现象。
(2)再向上述试管乙中继续加入3mL饱和硫酸铵溶液,振荡,观察现象。
试管甲:______________
试管乙:______________
①_______
试管乙此时:_________
______________
[实验2]
(3)另取两支试管,试管A加入3mL鸡蛋清,试管B加入3mL蒸馏水和5滴鸡蛋清,分别滴入3滴浓硝酸,振荡,片刻后观察现象。
(4)再取两支试管C、D分别对应试管A、B,重复上述操作(3),然后同时浸入90℃的热水中,观察现象。
试管A:渐有黄色物质凝固
试管B:较长时间仍无明显现象
②_______
试管C:生成黄色凝固物更快
试管D:出现白色絮状沉淀
③_______
解析 本题主要考查蛋白质的一些特性的探究。在较浓的硫酸铵溶液中,蛋白质溶解度小,故试管甲中蛋白质析出,即会出现白色絮状凝固物,而在蒸馏水中,因蛋白质可溶解,故试管乙中无明显现象;若向试管乙中再加入饱和的硫酸铵溶液,因其中的水将其稀释,蛋白质没有析出,故仍无明显现象,上述实验说明硫酸铵溶液的浓度会影响蛋白质的溶解性;试管A中,蛋白质遇浓硝酸凝固为黄色物质,试管B中,因加水稀释,硝酸的浓度减小,则较长时间无明显现象,说明硝酸溶液的浓度会影响蛋白质的化学性质和生理功能;温度升高,使蛋白质的变化加快,说明温度会影响蛋白质化学变化的速率。
答案 (1)出现白色絮状凝固物 无明显现象 (2)仍无明显现象 ①硫酸铵溶液的浓度会影响蛋白质的溶解性 (3)②硝酸溶液的浓度会影响蛋白质的化学性质和生理功能 (4)③温度会影响蛋白质化学变化的速率
例9 某同学对“菠菜中富含可溶性草酸盐和碳酸盐,与豆腐同食会引起结石”的说法产生了兴趣。
探究一:菠菜里是否含有可溶性草酸盐和碳酸盐?
【查阅资料】
①可溶的草酸盐、碳酸盐能与CaCl2溶液反应生成难溶于水的草酸钙(CaC2O4)、碳酸钙。
②醋酸(化学式用HAc表示)不与草酸钙反应,但能与碳酸钙反应生成可溶性盐。
【实验流程】
根据流程回答问题:
(1)操作①的名称是______________。
(2)加入足量CaCl2溶液的目的是____________________________。
(3)已知气体D能使澄清石灰水变浑浊,步骤③中发生反应的化学反应方程式为____________________________。
【实验结论】菠菜里含有可溶性草酸盐和碳酸盐。
探究二:不同温度下,草酸钙分解的产物是否相同?
已知下列事实:
①草酸钙高温完全分解得到两种气态氧化物和一种固态氧化物。
②12.8 g的草酸钙分解过程中温度与剩余固体的质量关系如右图所示。
根据上述事实,回答下列问题:
(4)草酸钙高温完全分解的化学方程式为______________。
(5)通过上图数据分析,400℃~500℃发生反应的化学方程式是____________________________;700℃时剩余固体的成分是______________。
解析 本题以日常生活中接触的物质为载体,考查学生根据提供的信息来探究问题和解决问题的能力。从样品中分离出固体残渣的操作是过滤;步骤②向A溶液中加入足量的CaCl2溶液的目的是将溶液A中可溶性的碳酸盐和草酸盐全部转化为碳酸钙和草酸钙沉淀,其中的碳酸钙能与醋酸反应生二氧化碳气体,而草酸钙不能与醋酸反应;根据草酸钙的化学式CaC2O4可知,草酸钙是由Ca、C、O三种元素组成的,故草酸钙高温完全分解的产物是CaO、CO、CO2;分析图中数据,400℃~500℃~700℃,CaC2O4分两次发生分解反应,最终生成CaO,可见中间先分解生成CaCO3,CaCO3再分解生成CaO。
答案 探究一:(1)过滤 (2)将溶液中的草酸根和碳酸根完全沉淀出来 (3)CaCO3+ 2HAc= Ca(Ac)2+H2O+CO2↑
探究二:(4)CaC2O4CaO+CO↑+CO2↑ (5)CaC2O4CaCO3+CO↑ CaCO3和CaO
例10 葡萄糖是生命体所需能量的主要来源。
【提出问题】葡萄糖的燃烧产物是CO2和H2O,由此能否证明葡萄糖是只由碳元素和氢元素组成的有机物?
【实验设计】为了确定葡萄糖的元素组成,某小组设计了如下实验(其中浓硫酸、无水CaCl2均为常用干燥剂,部分固定装置省略)。
(1)装置A中发生反应的化学方程式是___________________________。
(2)装置B中浓硫酸的作用是___________________________。
(3)装置C处氧化铜的作用是___________________________。
【方案评价】(1)用充有空气的储气球代替装置A,是否更有利于实验的进行?_______(填“是”或“否”),原因是___________________________。
(2)装置C处葡萄糖燃烧的设计特点是__________________________(至少1条)。
【数据处理】下表是同学们填写的实验报告,请你帮助完成。
实验事实
数据分析及结论
1.8g葡萄糖完全燃烧,得到2.64g CO2和1.08g H2O
数据分析:________________________
结论:葡萄糖含有C、H、O三种元素
【讨论交流】为了尽量减少误差:
(1)该实验在进行过程中应注意的问题是___________________________(1条)。
(2)从定量实验的角度看,该实验是否可进一步改进?请简要写出一个改进意见:__________________________________________________________________________。
18
16
44
32
解析 本题考查学生的综合实验能力。装置A是用过氧化氢与二氧化锰混合来制取氧气;浓硫酸具有吸水性,用来干燥氧气;C处氧化铜的作用是将葡萄糖不完全燃烧产生的少量CO氧化成CO2,以保证葡萄糖中的碳都转化为CO2,被固体NaOH吸收,使计算碳元素质量时误差小;不能用充有空气的储气球来代替装置A,原因是空气中含有CO2,会干扰实验结果的测定;C处葡萄糖燃烧的设计特点是在密闭容器中燃烧,防止其它物质的干扰或反应物都是纯净物或用酒精灯隔着玻璃管加热,使可燃物温度达到着火点;根据质量守恒定律,参加反应的氧气质量=2.64g+1.08g-1.8g=1.92g,CO2中氧的质量为2.64g× =1.92g,H2O中氧的质量为1.08g× = 0.96g,,1.92g+0.96g>1.92g,故葡萄糖中含有C、H、O三种元素;也可以计算出CO2中碳元素的质量和H2O中氢元素的质量,二者之和与1.8g葡萄糖比较大小,确定葡萄糖中是否含有氧元素;该实验注意的问题主要有:先通氧气,后加热,以防止容器内的CO2对实验结果有影响或控制O2的反应速率,以防止气流过快,冲走葡萄糖和氧化铜,堵塞导气管或控制反应物的量,以防止反应过快热量来不及散发而引起试管炸裂或氧气足量,以防止燃烧不充分或反应结束,待冷却后再称量D、E的质量等;为了减小误差可将F改为装有NaOH的干燥管,从而防止空气中的CO2和H2O进入E中或在A、B间加一个空集气瓶,控制氧气的流量。
答案 【实验设计】(1)2H2O22H2O+O2↑ (2)吸收从A中逸出的水蒸气 (3)将葡萄糖不完全燃烧产生的少量CO氧化成CO2,保证葡萄糖中的碳都转化为CO2
【方案评价】(1)否 空气中的CO2会干扰实验结果的测定 (2)在密闭体系里燃烧(或反应物均为纯净物或用酒精灯隔着玻璃管加热,使可燃物温度达到着火点等)
【数据处理】若葡萄糖中只含有C、H两种元素,则需O2:2.64g+1.08g-1.8g=1.92g,而2.64gCO2中氧的质量为2.64g×32÷44=1.92g,1.08gH2O中氧的质量为1.08g×16÷18= 0.96g,,因为产物中共有氧1.92g+0.96g=2.88g>1.92g,所以,葡萄糖含有C、H、O三种元素
【讨论交流】(1)先通氧气再加热(或通过B中气泡的多少来控制O2产生的速率等) (2)将F换成装有NaOH的干燥管,同时吸收空气中的CO2和H2O,减少实验误差(或A、B间加一个空集气瓶,用导气管连接等)