《海鲜 + 水果 = 砒霜？——
探究海虾与水果共食能否产生有毒物质As2O3》
广东广雅中学
一．课题的提出——研究背景、意义
你是否试过享受了一顿海鲜大餐和水果盛宴后感到肚子疼呢？那是因为你中毒了！不过，请放心，那只是轻微中毒，没有严重到要送医院。可是为什么会这样呢？
近年来，一些国家为了追求经济的高速发展，而忽视了对环境的保护，给生态环境造成了无法弥补的破坏，付出了沉重的代价。由于工业废水处理不到位，使用杀虫剂过量等问题，污染了地表水和海水，使水中含砷量不断上升，海产品中砷含量也随之上升。海产品中，贝类、虾等软壳类的砷含量最为突出。小海虾含砷量15～40mg/kg，食用安全令人忧心。
砷和其可溶性化合物都有一定的毒性，其中三价砷的毒性最强。海产品中的砷，以五价离子存在，被水果中的维生素C还原后变成As2O3，俗称砒霜。0.005～0.05g砒霜可使人产生不良反应，0.1～0.2g可使人死亡［2］。一系列的数据，令人惊心动魄。接下来我们一起探索一下海产品中是否真的存在砷，食用海产品是否有危险。
二．课题的实施
实验原理：虾等软壳类食物中富含浓度较高的五价砷化合物（As2O5），其会与水果中的维生素C（还原性）反应生成三价砷化合物（As2O3 砒霜）。砒霜与锌和氢离子反应生成AsH3气体。AsH3加热至300摄氏度时可分解［3］，极微量的As（0.007mg）就可以在玻璃上形成明显的黑亮砷镜，反应灵敏（As还有灰色、黄褐色的同分异构体）。 As2O3 + 6 Zn + 12 H+ === 2 AsH3↑+ 6 Zn2+ + 3 H2O 2 AsH3 300 ℃ 2 As↓+ 3 H2↑
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实验目的：探究虾与水果（维生素C）共食会否产生不良反应。
实验仪器：酒精灯、烧杯、铁架台、铁圈、石棉网、玻璃片、漏斗、坩埚钳、玻璃棒、试管、具支试管、橡皮塞、试管夹。
实验药品：50g海虾、水果汁（用维生素C水溶液代替）、锌粒、稀盐酸、乙醇、高锰酸钾溶液、浓盐酸、滤纸。 实验装置图：
图1 设想的实验过程
实验步骤：
①将虾煮熟（置于烧杯中）。
②冷却，将虾研碎，萃取虾中的As2O5。
③过滤上述悬浊液。向试管中倒入维生素C水溶液。 ④搅拌使其充分反应。 ⑤向试管中加稀盐酸、锌粒。
⑥把灼热的玻璃片放在试管口，观察现象。 预期效果：
1．滤液与维生素C的水溶液混合充分反应后，加入锌粒、稀盐酸，有气泡冒出； 2．将热的玻璃片盖在试管口，有亮黑色的砷镜形成。 课题探究流程图（略）： （一）初次尝试
实验要点：用水浸虾12小时
实验现象：试管中有大量气泡冒出，但玻璃片上无砷镜形成。 原因分析：砷存在于虾的有机体中，用水无法萃取。 改进角度：用有机溶液萃取 （二）实验改进
实验要点：用乙醇浸泡虾12小时
实验现象：试管中开始有小量气泡冒出，生成气体的速度逐渐加大，但玻璃片上仍无砷镜形成。
原因分析：反应生成AsH3的速率太慢，待气体冒出，玻璃片早已冷却，低于300摄氏度，不能使AsH3分解。
改进角度：加快产生AsH3气体的速率。 （三）进一步改进实验
实验要点：水浴（40℃～50℃）加热试管，加快产生AsH3气体的速率。
实验现象：开始有少量气泡缓慢冒出，试管中产生气泡的速率逐渐加大，试管口形成黄褐色的沉积层。
误差分析：沉积层在试管口出现而非在玻璃片上，估计是因为试管与玻璃片共热，AsH3升到试管口时以受热分解。
实验结果：与预期效果基本吻合，有待进一步检验生成物。 （四）验证性实验 1．溶解性实验
（1）实验要点：往烧杯中加入水，把（三）反应后的试管倒扣在烧杯中。 实验现象：试管口的黄褐色沉积层不溶解。
（2）实验要点：往烧杯中加入稀盐酸，把（三）反应后的试管倒扣在烧杯中。 实验现象：试管口的黄褐色沉积层不溶解。
（3）实验要点：往烧杯中加入NaClO溶液，把（三）反应后的试管倒扣在烧杯中。 实验步骤：制NaClO溶液，再浸泡试管。
资料显示［3］：砷镜，亮黑色，溶于NaClO以及熔融的强碱。砷单质有黄、灰、黑褐色三种同分异构体。
2．对照实验：实验要点：向试管中加入维生素C、稀盐酸和锌粒，水浴加热试管，把灼热的玻璃片放在试管口。
实验现象：试管中有大量气泡冒出，玻璃片及试管口都没有物质生成。 3．实验结果：初步确定生成物为As。
三．课题小结
在本次实验探究中，我们从最初确定课题到初次进行实验，从多方面查阅资料到反复改进实验，从对预期效果的期待到验证砷镜的生成，终于证实了海虾中含有五氧化二砷，若与水果共食，会被水果中的维生素C还原，产生砒霜。虽然是极微量的，但仍有可能引起不良反应。因此，建议人们进食海鲜要适量，且进食后不要立即大量食用维生素C含量丰富的水果。另外，在本次探究中，我们并没有进行定量实验，得出会引起不良反应的准确进食量。这有待我们日后进一步进行准确的定量实验。
四．体会
范艳婷：我们查阅了相关资料，设计好实验之后，满怀希望地来到了实验室，进行第一次的探究实验。然而我们失败了，实际的实验并不像想象中那样简单可行——许多细节上的问题没有考虑周全，装置设计也不够严密，把这一实验想象得太理想化了。
我们并没有因失败而气馁，而是积极地分析原因，改进实验装置，向老师请教，又进行了多次实验进行比较、观察，终于达到了预期结果。当然，一次实验探究并不是要获得多么完美的结果，而是重在享受与同学、老师探讨学习的过程，从这一过程中得到启发。
例如，设计实验时，对每一反应物及生成物的性质都要查得一清二楚，对于反应条件，如加热等，要明确具体反应温度……
通过这次探究活动，我对As、As2O3等化合物有了进一步的了解，增加了知识的广度，提高了动手能力。希望以后能够多进行类似的探究活动，更好地把书本上的理论知识与实践活动相结合，不断从实践中获得新的认识。
处处留心皆学问，常见的海虾与普遍的维C含量高的水果共食也能引起食物中毒，引人深思。我们要善于留意身边的现象，勤于思考，勇于探索，将会发现化学无处不在，化学与食品安全息息相关，并且从中取得收获。
陈健媚：在做这个实验之前，我以为要做一个实验并不难，只要了解了它的反应原理，准备好反应物，再检验一下它的产物就可以了。但是到了真正做实验的时候我们才发现光有这些是远远不够的。
在虾肉与维生素C的水溶液反应中，我们要检验生成物As2O3，就必须检验第二步反应的产物AsH3，利用的是它受热分解会有砷镜形成的原理。然而如何收集AsH3呢？还是不收集气体，用另一种方法代替收集气体呢？如何才能使反应速率加快呢？如何才能使现象更加明显呢？……
由于准备不够充分，这些问题在实验中逐渐涌现出来，需要我们解决。后来，经过我们再次查找相关资料、向老师请教、深入思考等，这些障碍终于被我们一个个跨越。
虽然如此，但这个实验却引起了我的反思，原来要做好一个实验，需要的不仅是了解一些常规知识，作好简单准备，还需要深入思考实验中可能出现的问题，预先查找好相关资料，想好应对策略。这次实验带给我的不仅是一个生活现象的本质解释，而且是一种思维方式，一种做事考虑周全的思维方式。