紫薯酸堿指示劑的對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究

王尤強(qiáng) 魏中華 李德瓊

酸和堿的運(yùn)用在食品加工實(shí)驗(yàn)和生活中運(yùn)用得十分廣泛，對(duì)酸堿的認(rèn)識(shí)需要經(jīng)歷從宏觀到微觀、從定性到定量、從靜止孤立到動(dòng)態(tài)發(fā)展的過(guò)程。此文以初步認(rèn)識(shí)到酸、堿在日常生活中的存在，以及簡(jiǎn)單區(qū)分酸和堿，并初步建立酸、堿的概念為主，創(chuàng)新地將酸堿度（pH值）的知識(shí)提前到酸堿指示劑的版塊來(lái)實(shí)驗(yàn)，能夠體會(huì)到從定性到定量的過(guò)程，增強(qiáng)對(duì)酸、堿的理解。

在對(duì)鹽酸、稀硫酸的酸性和氫氧化鈣的堿性有了一定的認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，比如鹽酸或稀硫酸都能與活潑金屬反應(yīng)生成氫氣，實(shí)驗(yàn)室使用稀鹽酸和大理石制取氧氣，也對(duì)日常生活中常見(jiàn)的酸堿有一定的生活常識(shí)的認(rèn)知，比如檸檬、食醋的酸性，肥皂、洗滌劑的堿性等。除了具備一定的動(dòng)手能力、閱讀提取重要知識(shí)的能力，也需要有實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，實(shí)驗(yàn)條理性以及操作能力，將實(shí)驗(yàn)融入生產(chǎn)與生活中去。

目標(biāo)確定

知識(shí)與技能

1.簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí)生活中的酸和堿，了解酸堿指示劑的指示作用。2.初步掌握酸堿指示劑的指示作用。3.認(rèn)識(shí)酸堿度的表示方法，初步了解pH試紙檢驗(yàn)生活中酸堿性的方法。

過(guò)程與方法

1.初步運(yùn)用酸堿指示劑的顏色變化，掌握識(shí)別生活中常見(jiàn)物質(zhì)酸堿性的方法。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，體會(huì)科學(xué)探究和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法。3.初步運(yùn)用比較、分類、歸納和概括等方法對(duì)閱讀獲得和實(shí)驗(yàn)獲得的信息進(jìn)行加工。

價(jià)值體現(xiàn)

通過(guò)紫薯水的顏色變化，以及對(duì)生活中常見(jiàn)物質(zhì)的酸、堿性的判定，體會(huì)酸、堿在生活中的表現(xiàn)，增強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)一：探究紫薯水變藍(lán)與變紅的原因

[問(wèn)題1]紫薯是紫色的，但是使用自來(lái)水煮的紫薯粥卻呈現(xiàn)藍(lán)色，為什么自來(lái)水煮的紫薯水會(huì)變藍(lán)？原因就是自來(lái)水呈弱堿性，遇到紫薯之后會(huì)呈現(xiàn)出藍(lán)色，而純凈水呈中性，所以沒(méi)有明顯變化。

[問(wèn)題2]當(dāng)把酸黃瓜放到紫薯粥上時(shí)，又發(fā)現(xiàn)與酸黃瓜接觸的紫薯粥變紅了，這又是為什么呢？原因是酸黃瓜呈酸性，遇到紫薯時(shí)會(huì)呈現(xiàn)出紅色。

[實(shí)驗(yàn)1]在純凈水煮制的紫薯水中加入“堿水”觀察顏色變化（變藍(lán)），并記錄下來(lái)。

[實(shí)驗(yàn)2]在純凈水煮制的紫薯水中加入酸，觀察顏色變化（變紅），并記錄下來(lái)。

通過(guò)查閱資料得知，原來(lái)紫薯中含有大量的花青素?；ㄇ嗨厥且环N廣泛存在于植物中的水溶性天然色素，水果、蔬菜、花卉等五顏六色的顏色大部分與它有關(guān)，它可以隨著溶液的酸堿度不同而改變顏色。如何利用紫色食物來(lái)發(fā)現(xiàn)和了解身邊的酸堿指示劑，我對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了濃厚的興趣，并設(shè)計(jì)了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，分別在紫薯水中加入家庭常用調(diào)味劑，探究紫薯水的顏色變化。

準(zhǔn)備好工具和材料后，我首先進(jìn)行第一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)：觀察不同方法煮的紫薯玉米粥溶液顏色變化，測(cè)量酸堿性變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，紫薯和玉米的加入順序不同，煮粥過(guò)程的顏色變化不同，酸堿性也有變化。

看到這個(gè)奇怪的現(xiàn)象，我又突發(fā)奇想，如果加入不同屬性的調(diào)味劑會(huì)是一個(gè)什么結(jié)果。于是分別采取了家里的酸堿調(diào)味劑，進(jìn)行第二組實(shí)驗(yàn)：在紫薯水添加不同調(diào)味劑后觀察顏色變化，并測(cè)量溶液酸堿性變化。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，測(cè)溶液酸堿性都是用pH試紙，測(cè)出的pH值是整數(shù)，無(wú)法看出溶液pH值的細(xì)微變化。帶著實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各個(gè)階段的溶液，查閱資料并請(qǐng)求老師指導(dǎo)。老師對(duì)我進(jìn)行了專業(yè)性的指導(dǎo)，并指導(dǎo)我用pH計(jì)測(cè)量出溶液的pH值，這樣精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位，觀察溶液pH值的細(xì)微變化。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了紫薯變色主要是由于酸堿性及溫度的變化，家庭常用調(diào)味劑有一定的酸堿性，其中的花青素在遇熱時(shí)變?yōu)樗{(lán)色，變藍(lán)之后的花青素遇中性物質(zhì)不變色，遇酸變?yōu)榧t色，遇堿變?yōu)榫G色。紫薯是一種身邊易得的天然酸堿指示劑，變色之后的紫薯無(wú)毒，仍可食用。

實(shí)驗(yàn)意圖說(shuō)明：通過(guò)自己閱讀材料，提取有用信息，并通過(guò)自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到紫薯水遇酸變紅。該實(shí)驗(yàn)活動(dòng)有助于認(rèn)識(shí)紫薯水的酸堿指示作用，為后面的實(shí)驗(yàn)做鋪墊。

實(shí)驗(yàn)二：實(shí)驗(yàn)確定實(shí)驗(yàn)室常用指示劑石蕊、酚酞在酸、堿條件下的變色情況

紫薯水在遇到酸和堿時(shí)可以發(fā)生不同的顏色變化，在實(shí)驗(yàn)室里也有同樣的試劑，在遇到酸或堿時(shí)會(huì)發(fā)生顏色變化，并以此來(lái)確定物質(zhì)的酸堿性，這類物質(zhì)我們叫它酸堿指示劑，我們常見(jiàn)的酸堿指示劑有兩種：石蕊和酚酞。

下面分組確定兩種指示劑遇酸堿的顏色變化。

[實(shí)驗(yàn)1]分別確定石蕊、酚酞指示劑遇酸遇堿的顏色變化。并記錄到學(xué)案上。

實(shí)驗(yàn)意圖說(shuō)明：通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，得出紫色石蕊遇酸變紅，遇堿變藍(lán)，無(wú)色酚酞遇酸不變色，遇堿變藍(lán)的重要結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)三：學(xué)以致用，使用實(shí)驗(yàn)室常用指示劑測(cè)定生活中幾種常見(jiàn)物質(zhì)的酸堿性。加強(qiáng)對(duì)物質(zhì)酸堿性的理解，為后面常見(jiàn)的酸和堿打下基礎(chǔ)。

分別準(zhǔn)備好肥皂水、蘋(píng)果汁、蘇打水、洗發(fā)液、沐浴液五種生活中常見(jiàn)物質(zhì)的水溶液，使用實(shí)驗(yàn)盒進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。

[實(shí)驗(yàn)1]使用無(wú)色酚酞試液和紫色石蕊試液，測(cè)試生活中物質(zhì)的酸堿性。并準(zhǔn)確記錄下來(lái)。

實(shí)驗(yàn)意圖說(shuō)明：學(xué)以致用，鞏固加深對(duì)酸堿指示劑指示作用的理解。

實(shí)驗(yàn)四：使用pH試紙測(cè)定生活中常見(jiàn)物質(zhì)的酸堿度。

自然引出酸堿度（pH值）的概念和意義，進(jìn)而講解pH試紙，并進(jìn)行展示實(shí)驗(yàn)，展示pH試紙的正確使用方法。

觀看演示實(shí)驗(yàn)，記錄，內(nèi)化酸堿度pH值得概念，認(rèn)識(shí)pH試紙。

[實(shí)驗(yàn)1]使用pH試紙測(cè)定生活中常見(jiàn)物質(zhì)的溶液pH值，并記錄下來(lái)。

實(shí)驗(yàn)意圖說(shuō)明：復(fù)習(xí)酸堿指示劑的指示作用，自己動(dòng)手測(cè)定生活中常見(jiàn)物質(zhì)的pH值，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，加?qiáng)對(duì)pH值與物質(zhì)酸、堿性之間的聯(lián)系。

總結(jié)與反思

通過(guò)實(shí)驗(yàn)循序漸進(jìn)地培養(yǎng)出獨(dú)立思考的能力，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，以實(shí)驗(yàn)為重要手段，充分展現(xiàn)出食品加工中解決問(wèn)題的能力。從生活中現(xiàn)象紫薯粥變藍(lán)引入，在這實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，培養(yǎng)了觀察能力與語(yǔ)言表達(dá)能力，實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)了動(dòng)手能力。接下來(lái)以酸、堿遇到紫薯水發(fā)生顏色變化承接到實(shí)驗(yàn)室中的酸堿指示劑：紫色石蕊和無(wú)色酚酞遇到酸、堿的顏色變化，這部分意在培養(yǎng)自主得到新知識(shí)的能力。接下來(lái)的探究實(shí)驗(yàn)，完成生活中5種常見(jiàn)物質(zhì)的酸堿性的判別，從生活中來(lái)到生活中去，學(xué)以致用，鞏固經(jīng)驗(yàn)。

本實(shí)驗(yàn)還創(chuàng)新的將酸堿度（pH值）的知識(shí)與酸堿指示劑結(jié)合，在測(cè)得幾種物質(zhì)的酸堿性后，自然提出：“三種物質(zhì)都為酸性，那么哪種物質(zhì)更酸，或者說(shuō)酸性更強(qiáng)呢？”引出pH值的知識(shí)。隨后又繼續(xù)引入實(shí)驗(yàn)，從而掌握pH試紙的使用。

以問(wèn)題線進(jìn)行串接，從生活中自來(lái)水煮出的紫薯粥為什么呈現(xiàn)藍(lán)色出發(fā)，以自來(lái)水煮的呈現(xiàn)藍(lán)色的紫薯粥是否可以正常食用為結(jié)尾，首尾呼應(yīng)。知識(shí)點(diǎn)的引出自然流暢，從生活中的酸堿指示劑到實(shí)驗(yàn)室的酸堿指示劑到自己動(dòng)手測(cè)定生活中常見(jiàn)物質(zhì)的酸堿性，進(jìn)而提出同樣是酸性的三種生活中常見(jiàn)物質(zhì)酸性強(qiáng)弱的判定引出酸堿度（pH值）得概念，酣暢淋漓，難度不大，但是十分有時(shí)效性。

比如在開(kāi)始的引入環(huán)節(jié)，提出用自來(lái)水煮的紫薯粥呈現(xiàn)藍(lán)色的問(wèn)題，并沒(méi)有直接說(shuō)明原因，而是通過(guò)閱讀材料自己去從文字中提取信息，并得出紫薯粥變藍(lán)是因?yàn)樽詠?lái)水中堿性物質(zhì)的原因。事實(shí)證明，完全可以自己得到答案。再比如，在實(shí)驗(yàn)室的酸堿指示劑石蕊、酚酞遇到酸堿的顏色變化時(shí)，通過(guò)自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)最終得到石蕊遇酸變紅、遇堿變藍(lán)，酚酞遇酸不變色、遇堿變紅的正確結(jié)論。實(shí)驗(yàn)充分表現(xiàn)了“從生活中來(lái)到生活中去”這句話。以生活中的酸堿指示劑為引，到利用酸堿指示劑檢測(cè)生活中常見(jiàn)物質(zhì)的酸堿性，再到使用pH試紙定量地確定生活中常見(jiàn)物質(zhì)的酸堿度，與生活緊密相連，既趣味十足又記憶深刻。

參考文獻(xiàn)：

[1]谷澤楊.紫薯酸堿指示劑的對(duì)比實(shí)驗(yàn)[J].青少年科技博覽，2016（10）：15-16.

[2]唐婷，韋璐，趙琤.紫薯果膠類多糖的成分分析及穩(wěn)定性研究[J].食品研究與開(kāi)發(fā)，2021，42（03）：20-24.

[3]韓瑜，景笑沛.紫薯花青素提取工藝的研究進(jìn)展[J].糧食加工，2020，45（06）：42-46.

王尤強(qiáng) 魏中華 李德瓊

四川紅土地農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司