Question

7．某研究性学习小组对苹果“生锈”（新切开的苹果表面颜色逐渐变深）的原因进行探讨（注：题中所述颜色变化均已做过对比实验，不会因试剂本身而产生干扰）．
鲜苹果中营养物质的含量（mg/100g）：蛋白质200-400，铁0.1-0.3，总糖1300-1500，并含有多酚及黄酮类天然化学抗氧化物质．
苹果“生锈”的可能原因：
假设1：由所含铁元素被氧化生成铁的氧化物或氢氧化物而形成；
假设2：由所含多酚被氧化而形成：
假设3：可能由所含铁元素和所含多酚被氧化共同形成．

取所得苹果汁进行以下实验：
（1）经测定，鲜苹果汁的pH为3.48．
（2）观察，苹果汁呈黄色，加入少许某不能与盐酸反应的黑色颗粒，果汁的颜色明显变浅．将果汁分为4份分别进行下列实验．
（3）第一份滴加少许KSCN溶液，未见红色，加入适量H₂O₂，仍未见红色，充分加热，液体的颜色反而变为无色，同时有气泡产生，再滴入少许FeCl₂溶液，液体变为红色．
（4）第二份滴加足量溴水，有少量沉淀生成，静置后，倾出上层液体，固体经洗涤后成白色，在倾出的上层液体中滴加少许KSCN溶液，也未见红色，再滴入少许CCl₄充分振荡后，静置，下层液体呈棕黄色．
（5）第三份加入少许稀HNO₃，充分加热，试管中出现红棕色气体，液体的颜色明显变深，放置一段时间后，液体的颜色逐渐变浅，但仍比加入HNO₃前深，再滴加少许KSCN溶液，液体变为红色．
（6）配制相同体积的与（5）中放置一段时间后的液体颜色相近的FeCl₃溶液，滴加与（5）中等量的KSCN溶液，溶液的红色比（5）中明显深许多．另取一只苹果，灼烧成灰，加入稀HCl充分搅拌后，取所得液体，滴入KSCN溶液，液体变为红色．
完成下列问题：
（1）假设3：可能由所含铁元素和所含多酚被氧化共同形成；
（2）完成操作1所用仪器的名称是研钵，经操作2后，所得苹果汁仍很浑浊，所作的处理是重复过滤，测定鲜苹果汁pH时所用的仪器或用品是pH计；
（3）处理苹果汁时所加的黑色颗粒可能是活性炭；
（4）实验（3）体现了H₂O₂的哪些性质（要求写两点）强氧化性（或漂白性）、不稳定性；
（5）通过实验（4）可推测，苹果中含有哪类物质多酚；实验中设置加入CCl₄的目的是证明加入的Br₂已经足量；
（6）对比实验（3）和实验（5），你能得出的结论是硝酸的氧化性强于过氧化氢；对比实验（5）和实验（6），说明苹果汁中所含的营养物质是蛋白质；
（7）实验（5）中试管中出现红棕色气体的可能原因是（要求写两点）硝酸分解生成二氧化氮、稀硝酸被苹果中还原性物质还原为NO，NO与氧气反应生成二氧化氮；
（8）通过实验，你认为苹果中的“铁”以何种形式存在与有机物结合在一起．

Answer 1

分析 （1）根据假设1、2可知，可能由所含铁元素和所含多酚被氧化共同形成；
（2）操作1是将固体研碎，需要用到研钵；操作2是将不同的固体与液体分离，应采取过滤操作，过滤后的滤液浑浊需要重复过滤；测定鲜苹果汁的pH为3.48，所用的仪器或用品是pH计；
（3）加入少许某不能与盐酸反应的黑色颗粒，果汁的颜色明显变浅，该黑色物质具有吸附有色物质；
（4）实验（3）中加入少许KSCN溶液，未见红色，苹果汁中没有Fe³⁺，再加入适量H₂O₂，仍未见红色，充分加热，液体的颜色反而变为无色，同时有气泡产生，过氧化氢有强氧化性，将有色物质氧化为无色物质，同时过氧化氢不稳定，可以分解生成水与氧气．再滴入少许FeCl₂溶液，液体变为红色，Fe²⁺被过氧化氢氧化为Fe³⁺，对比说明苹果汁中没有Fe²⁺；
（5）实验（4）第二份滴加足量溴水，得到白色沉淀，说明苹果汁中含有多酚类物质，上层液体中滴加少许KSCN溶液，也未见红色，说明苹果汁中没有Fe³⁺，滴入少许CCl₄萃取溶液中的溴，证明溴水足量；
（6）实验（5）中第三份加入少许稀HNO₃，充分加热，放置一段时间后，液体的颜色逐渐变浅，但仍比加入HNO₃前深，再滴加少许KSCN溶液，液体变为红色，溶液中含有Fe³⁺，说明硝酸可以将苹果中的“Fe”氧化为Fe³⁺，与（3）中实验相比，过氧化氢不能将苹果中的“Fe”氧化为Fe³⁺；
加入的少许硝酸先将苹果中的“Fe”氧化为Fe³⁺，而后Fe³⁺又氧化多酚等物质，液体的颜色逐渐变浅，结合实验（6）中可知，苹果中Fe与有机物结合在一起，而糖只含有C、H、O三种元素，可以说明营养物质是蛋白质；
（7）第三份加入少许稀HNO₃，充分加热，试管中出现红棕色气体，该红棕色气体为二氧化氮，可能是硝酸分解生成二氧化氮，也可能是稀硝酸苹果中还原性物质还原为NO，NO与氧气反应生成二氧化氮；
（8）由上述分析可知，苹果汁中没有Fe²、Fe³⁺，则另取一只苹果，灼烧成灰，加入稀HCl充分搅拌后，取所得液体，滴入KSCN溶液，液体变为红色，说明所得溶液中含有Fe³⁺，可知苹果中“Fe”与有机物结合在一起．

解答 解：（1）根据假设1、2可知，假设3应为：可能由所含铁元素和所含多酚被氧化共同形成，故答案为：可能由所含铁元素和所含多酚被氧化共同形成；
（2）操作1是将固体研碎，需要用到研钵；操作2是将不同的固体与液体分离，应采取过滤操作，所得苹果汁仍很浑浊，需要重复过滤；测定鲜苹果汁的pH为3.48，所用的仪器或用品是pH计，故答案为：研钵；重复过滤；pH计；
（3）苹果汁呈黄色，加入少许某不能与盐酸反应的黑色颗粒，果汁的颜色明显变浅，该黑色物质具有吸附有色物质，可能为活性炭，故答案为：活性炭；
（4）实验（3）中加入少许KSCN溶液，未见红色，苹果汁中没有Fe³⁺，再加入适量H₂O₂，仍未见红色，充分加热，液体的颜色反而变为无色，同时有气泡产生，再滴入少许FeCl₂溶液，液体变为红色，Fe²⁺被过氧化氢氧化为Fe³⁺，对比说明苹果汁中没有Fe²⁺，过氧化氢有强氧化性，将有色物质氧化为无色物质，液体的颜色反而变为无色，同时过氧化氢不稳定，可以分解生成水与氧气，体现了H₂O₂：强氧化性（或漂白性）、不稳定性；故答案为：强氧化性（或漂白性）；不稳定性；
（5）实验（4）第二份滴加足量溴水，有少量沉淀生成，静置后，倾出上层液体，固体经洗涤后成白色，说明苹果汁中含有多酚类物质，在倾出的上层液体中滴加少许KSCN溶液，也未见红色，苹果汁中没有Fe³⁺，再滴入少许CCl₄充分振荡后，静置，下层液体呈棕黄色，萃取溶液中的溴，证明加入的溴水是过量的，进一步说明苹果汁中没有Fe³⁺，故答案为：多酚；证明加入的Br₂已经足量；
（6）实验（5）中第三份加入少许稀HNO₃，充分加热，放置一段时间后，液体的颜色逐渐变浅，但仍比加入HNO₃前深，再滴加少许KSCN溶液，液体变为红色，溶液中含有Fe³⁺，说明硝酸可以将苹果中的“Fe”氧化为Fe³⁺，与（3）中实验相比，过氧化氢不能将苹果中的“Fe”氧化为Fe³⁺，说明硝酸的氧化性强于过氧化氢；
加入的少许硝酸先将苹果中的“Fe”氧化为Fe³⁺，而后Fe³⁺又氧化多酚等物质，液体的颜色逐渐变浅，结合实验（6）中可知，苹果中Fe与有机物结合在一起，而糖只含有C、H、O三种元素，可以说明营养物质是蛋白质；故答案为：硝酸的氧化性强于过氧化氢；蛋白质；
（7）第三份加入少许稀HNO₃，充分加热，试管中出现红棕色气体，该红棕色气体为二氧化氮，可能是硝酸分解生成二氧化氮，也可能是稀硝酸被苹果中还原性物质还原为NO，NO与氧气反应生成二氧化氮，故答案为：硝酸分解生成二氧化氮；稀硝酸被苹果中还原性物质还原为NO，NO与氧气反应生成二氧化氮；
（8）由上述分析可知，苹果汁中没有Fe²、Fe³⁺，则另取一只苹果，灼烧成灰，加入稀HCl充分搅拌后，取所得液体，滴入KSCN溶液，液体变为红色，说明所得溶液中含有Fe³⁺，可知苹果中“Fe”与有机物结合在一起，故答案为：与有机物结合在一起．

点评 本题考查探究实验、实验方案的评价等，侧重考查学生分析推理能力，是对学生综合能力的考查，难度较大．