1、食品包裝袋內的保鮮劑“脫氧劑”和“雙吸劑”的探究一、引言：隨著人們生活水平的提高，人們對食品保鮮的要求也日益提高，很多食品包裝袋內能找到一到兩包的保鮮劑，而且保鮮劑的品種也有不同，有的是用脫氧劑，有的是用雙吸劑。這兩種保鮮劑的成分有區別嗎？效果有不同嗎？我們能不能在化學實驗室自己制出這樣一些保鮮劑呢？帶著這些問題，我們請教了化學老師。老師鼓勵我們自己去尋找答案，并為我們開放了化學實驗室。二、材料與方法：（一） 儀器與藥品： 儀器：試管、燒杯、玻棒、酒精燈、三腳架、鐵架臺（帶鐵夾）、導管、蒸發皿、滴管、藥匙、集氣瓶、量筒、漏斗、托盤天平、秒表、溫度計、藍色鈷玻璃。藥品：火柴、木條、pH試紙、稀鹽

2、酸、硝酸銀溶液、稀硝酸、高錳酸鉀、硫氰化鉀、鐵絲。實驗材料：各種牌子的脫氧劑、504雙吸劑（二） 方法與過程：1、 通過上網查找脫氧劑和雙吸劑的可能成分。通過網上查找得知，脫氧劑可有效地抑制霉菌和好氧性細菌的生長，延長食品的貨架期。經過對比，我們知道很多食品中的脫氧劑是屬于鐵系脫氧劑。根據日本專利文獻中查找得到有以下配方：30%MgCl2水溶液浸漬的活性白土3g+0.3g烘石膏+3gFe粉100gFe粉+20%NaCl水溶液40ml于8040mmHg下減壓干燥400g鑄鐵屑+30gNaCl+300gCaO+水3000ml4000g鑄鐵屑+30gNaCl+150g硅膠15g鑄鐵粉+3gNaCl+

3、4g硅藻土+2g活性炭+水0.5g鑄鐵粉+0.5g Na2CO3·10H2O+0.5g NaCl+0.5g酸性白土（或硅藻土）Fe粉：NaCl：活性炭：石灰乳以100：0.4：19.5：7.5比例混合2gCFe合全粉+0.4g水+0.02gNaCl混合4gFe粉+2g水+2g活性炭+1gNaCl混合85g硅藻土用飽和NaCl溶液浸漬，取1g浸漬物與1g鑄鐵粉混合504雙吸劑是南京天華科技的產品，除了可吸氧之外，還可吸收CO2、SO2、H2S等氣體，可防止厭氧性細菌在食品中的繁殖。其組成為：鐵粉、堿性粒子、無機鹽、活性炭等。2、針對樣品中可能的成分，設計實驗。觀察樣品顏色、狀態。分別打

4、開脫氧劑和雙吸劑的外包裝袋，觀察到：脫氧劑是黑色帶有少量紅褐色并夾雜少量白色的粉末。雙吸劑是黑色粉末，有較多白色固體及有少量紅褐色固體。黑色的物質估計有鐵粉或活性炭粉，那么紅褐色和白色的物質又是什么？ 估計樣品中可能含有的元素，我們決定逐一測定。樣品中鐵元素的測定。取樣于試管中，滴加稀鹽酸，觀察現象；取少量反應后的溶液于試管中，滴入幾滴硫氰化鉀溶液，觀察顏色。樣品滴入稀鹽酸后，馬上有大量的氣泡產生，檢驗所產生的氣體為氫氣；反應后的溶液滴入硫氰化鉀溶液后，溶液變成血紅色。樣品中氯元素的測定。取樣于試管中，加入少量水溶解，取清液于試管中，滴入硝酸銀溶液觀察現象。通過焰色反應測定鹵化物中的陽離子的種

5、類。取樣于試管中，加入少量水溶解后，測定其溶液的pH值。取樣于小燒杯中，滴加稀鹽酸，充分反應后，觀察剩余物的情況。2、 比較脫氧劑與雙吸劑的使用效果吸氧能力的對比（1）吸氧時溫度變化。用排空氣法收集125ml氧氣2瓶，分別放入帶包裝袋的脫氧劑和雙吸劑，然后馬上用帶溫度計的膠塞塞緊集氣瓶口，使溫度計接觸到藥品，觀察溫度計的讀數并計時。用排空氣法收集125ml氧氣2瓶，分別放入去除包裝袋的脫氧劑和雙吸劑，然后馬上用帶溫度計的膠塞塞緊集氣瓶口，觀察溫度計的讀數并計時。吸氧時氣壓的變化。將帶包裝的脫氧劑和雙吸劑分別放在試管底部，將試管倒放在水中，觀察試管中水位的變化。將脫氧劑和雙吸劑的包裝除去，分別將

6、粉末直接放入試管底部，再塞入一團棉花，將試管倒放在水中，觀察試管中水位的變化。通過水位的變化來了解試管內氣壓的變化，從而比較出吸氧的能力。4、自己制作脫氧劑和雙吸劑。我們選取了比較簡單的配方（4gFe粉+2g水+2g活性炭+1gNaCl混合），進行配制。測試效果。三、結果與分析：（一）脫氧劑和雙吸劑的組成1、脫氧劑的組成：（1）經上網查找得知，脫氧劑的配方較多，經我們實驗探究得知：脫氧劑中的黑色粉末部分能與稀鹽酸反應，產生的氣體經我們檢驗為H2，則此粉末中有較活潑的金屬單質；紅褐色的固體與稀鹽酸反應后全部溶解，溶液呈黃色，取少量黃色溶液滴入硫氰化鉀溶液后，溶液由黃色變成血紅色，原溶液中含有Fe

7、3+。所以脫氧劑中含鐵粉；紅褐色固體為鐵粉氧化后的產物氧化鐵。（2）取少量脫氧劑溶于少量蒸餾水后，取清液于試管中，滴入硝酸銀溶液，有白色沉淀產生，再在白色沉淀中滴入稀硝酸，白色沉淀不溶解，清液中含有氯離子；再取清液進行焰色反應，火焰為黃色，陽離子為鈉離子；則脫氧劑中含氯化鈉。（3）取少量脫氧劑溶于少量蒸餾水后，測得其pH=7。排除了存在堿性物質的可能。（4）將脫氧劑加入過量的稀鹽酸后充分反應，小燒杯底部還剩余有比較多的黑色粉末，則此粉末為活性炭粉。 綜上所述，脫氧劑的組成為：鐵粉、氯化鈉、活性炭。2、雙吸劑的組成：（1）雙吸劑與稀鹽酸反應后，產生的大量氣體經檢驗為H2；紅褐色固體與稀鹽酸反應后

8、全部溶解，溶液為黃綠色，取少量溶液滴入硫氰化鉀溶液后，溶液由黃綠色變成血紅色，原溶液中含有Fe3+。所以雙吸劑中含鐵粉；紅褐色固體為鐵粉氧化后的產物氧化鐵。（2）取少量脫氧劑溶于少量蒸餾水后，取清液于試管中，滴入硝酸銀溶液，有白色沉淀產生，再在白色沉淀中滴入稀硝酸，白色沉淀不溶解，清液中含有氯離子；再取清液進行焰色反應，火焰為黃色并帶有些少磚紅色，陽離子為Na+和Ca2+；則雙吸劑中含氯化鈉和氫氧化鈣。（3）取少量脫氧劑溶于少量蒸餾水后，測得其pH=9。雙吸劑中含堿性物質。（4）將脫氧劑加入過量的稀鹽酸后充分反應，小燒杯底部還剩余有少量的黑色粉末和比較多的不能溶于酸的灰白色固體（如小砂粒狀）；

9、則此黑色粉末為活性炭粉，而這小砂粒狀的灰白色固體，我們暫時還檢驗不出是什么物質，有侍以后再作詳細的研究。綜上所述，504雙吸劑的組成為：鐵粉、氯化鈉、活性炭、氫氧化鈣、侍測未知物。3、脫氧劑與雙吸劑中各組成的功能分析：脫氧劑與雙吸劑的組成中有異同：相同之處是它們都含有鐵粉、活性炭、氯化鈉，不同之處是雙吸劑中的含鐵量比脫氧劑的含鐵量要大，雙吸劑還含有堿性物質。組成的不同決定了它們功能的差別。脫氧劑和雙吸劑的吸氧原理是鐵粉與氧氣發生氧化反應，從而吸收氧氣；雙吸劑除了吸氧外還能吸收CO2、SO2、H2S等酸性氣體，是因為雙吸劑中含有堿性物質（氫氧化鈣），與這些酸性氣體發生了中和反應的原故，化學方程式

10、為Ca（OH）2+ CO2=CaCO3+H2O；Ca（OH）2+ SO2=CaSO3+H2O；Ca（OH）2+ H2S=CaS+2H2O。那么在脫氧劑和雙吸劑中都有氯化鈉和活性炭粉，它們又有什么用途呢？經上網查找后，我們得知氯化鈉可吸收包裝容器內的水分來促進和控制鐵粉的吸氧和氧化；活性炭粉可吸收某些氣體和氣味。 （二）脫氧劑與雙吸劑的使用效果比較吸氧能力的對比。1、吸氧時溫度的變化：帶包裝去除包裝脫氧劑雙吸劑脫氧劑雙吸劑溫度變化開始202020201分鐘202021222分鐘212122233分鐘202021224分鐘20202020 鐵粉與氧氣發生的氧化反應是一個放熱反應，反應過程會放出熱量

11、，導致溫度升高。2、吸氧時氣壓的變化：帶包裝去除包裝脫氧劑占試管容積比例雙吸劑占試管容積比例脫氧劑占試管容積比例雙吸劑占試管容積比例水位變化情況1小時上升1.2ml2.4%上升1.5ml3%上升3.8ml7.6%上升4.6ml9.2%2小時上升2.1ml4.2%上升2.7ml5.4%上升6.3ml12.6%上升7.3ml14.6%3小時上升2.9ml5.9%上升3.4ml6.8%上升8.8ml17.6%上升10ml20%4小時上升3.5ml7%上升4.1ml8.2%上升10ml20%上升11ml22%一天上升10ml20%上升11ml22%上升10ml20%上升11ml22%鐵粉與容器內的氧氣

12、發生氧化反應,消耗了密封容器內的O2，導致容器內壓強減少，外界大氣壓將水壓進容器,導致試管內水位上升；雙吸劑除了吸氧外,還能吸收容器內的CO2，因此容器內的壓強相比脫氧劑內的小，故裝有雙吸劑的試管內水位上升比裝有脫氧劑的高和快。因為氧氣約占空氣體積的1/5，所以，當脫氧劑和雙吸劑與容器內的氧氣和二氧化碳全部反應完后，水位便停止上升。（三）自己嘗試制造脫氧劑和雙吸劑。1、制取脫氧劑。 我們選擇了比較簡單的制取配方：稱取4g還原鐵粉、2g活性炭、1g氯化鈉于燒杯中，加水2ml混合后，放在蒸發皿上蒸發至干。將所得粉末倒入裝有O2的集氣瓶中，用溫度計測量，發現溫度變化不明顯。是什么原因導致實驗的失敗呢

13、？通過向老師請教后，我們估計是還原鐵粉中含有影響它與氧氣反應的雜質，于是我們決定用稀鹽酸對還原鐵粉先進行處理。 稱取10g還原鐵粉于燒杯中，加入適量的稀鹽酸，兩者反應后有大量剌激性氣味的氣體產生，到產生的氣體變成無味后，濾去稀鹽酸，用蒸餾水反復洗滌鐵粉，將鐵粉轉移到蒸發皿，加入4g活性炭、2g氯化鈉后混合，蒸至九成干后，冷卻，將其中一半固體倒進裝有O2的集氣瓶中，然后馬上用帶溫度計的膠塞塞緊集氣瓶口，觀察溫度計的讀數，溫度計在1分鐘內上升了2。另一半固體放入試管底部,再塞入一團棉花,將試管倒放在水中,3.5小時,試管內水位已上升到試管容積的1/5(20%)，我們認為，制取實驗是比較成功的。2、

14、制取雙吸劑。我們收集到的雙吸劑，全部是504雙吸劑，網上只能搜索到其簡單的組成，而且我們在檢測其成分時有一些物質還沒有檢驗出來。我們只好根據檢驗出的結果，自己設計它的配方。經過討論，我們認為雙吸劑與脫氧劑的區別是雙吸劑的含鐵量比脫氧劑大，雙吸劑還含有堿性的物質。針對這兩點，我們決定，在脫氧劑的組成基礎上，改良出雙吸劑的配方。我們設計了幾個不同比例的組成，堿性物質我們決定用氧化鈣代替氫氧化鈣。4g還原鐵粉+1.5g活性炭+1g氯化鈉+1g氧化鈣 (倒入裝氧氣的集氣瓶后,溫度在1分鐘內上升了3)5g還原鐵粉+1.5g活性炭+1g氯化鈉+1g氧化鈣(倒入裝氧氣的集氣瓶后,溫度在1分鐘內上升了3.6)

15、6g還原鐵粉+1.5g活性炭+1g氯化鈉+1g氧化鈣(倒入裝氧氣的集氣瓶后,溫度在1分鐘內上升了4)7g還原鐵粉+1.5g活性炭+1g氯化鈉+1g氧化鈣(倒入裝氧氣的集氣瓶后,溫度在1分鐘內上升了4)6g還原鐵粉+1.5g活性炭+1g氯化鈉+2g氧化鈣(倒入裝氧氣的集氣瓶后,溫度在1分鐘內上升了4.5) 經過篩選,我們選擇了6g還原鐵粉+1.5g活性炭+1g氯化鈉+2g氧化鈣的比例作為我們自制雙吸劑的配方。經過實驗，我們自制的雙吸劑效果是比較好的。四、收獲與體會：在老師的指導下,我們開展了“食品包裝袋內的保鮮劑脫氧劑和雙吸劑的探究”為專題的探索活動。這次活動，使我們認識到化學與生活的密切聯系，體會到在課堂所學到的化學知識，就算是一個簡單的化學原理，也能為我們制造出一些新產品，造福人類。比如：鐵與氧氣的氧化反應（鐵生銹），在課本上我們學習了它不好的一面導致很多鐵制品的生銹。現在我們知道，原來“鐵生銹”還可以利用來做保鮮劑！而且這樣的保鮮劑對食品和環境都沒有污染，是一種綠色環保的制品。在探究活動中，我們經歷了多次的實驗失敗，也收獲了多次成功的喜悅。我們體會到，進行科學研究，要能