紫薯酸堿指示劑的對比實驗研究

王尤強 魏中華 李德瓊

酸和堿的運用在食品加工實驗和生活中運用得十分廣泛，對酸堿的認識需要經歷從宏觀到微觀、從定性到定量、從靜止孤立到動態發展的過程。此文以初步認識到酸、堿在日常生活中的存在，以及簡單區分酸和堿，并初步建立酸、堿的概念為主，創新地將酸堿度（pH值）的知識提前到酸堿指示劑的版塊來實驗，能夠體會到從定性到定量的過程，增強對酸、堿的理解。

在對鹽酸、稀硫酸的酸性和氫氧化鈣的堿性有了一定的認識的基礎上，比如鹽酸或稀硫酸都能與活潑金屬反應生成氫氣，實驗室使用稀鹽酸和大理石制取氧氣，也對日常生活中常見的酸堿有一定的生活常識的認知，比如檸檬、食醋的酸性，肥皂、洗滌劑的堿性等。除了具備一定的動手能力、閱讀提取重要知識的能力，也需要有實驗設計能力，實驗條理性以及操作能力，將實驗融入生產與生活中去。

目標確定

知識與技能

1.簡單認識生活中的酸和堿，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.認識酸堿度的表示方法，初步了解pH試紙檢驗生活中酸堿性的方法。

過程與方法

1.初步運用酸堿指示劑的顏色變化，掌握識別生活中常見物質酸堿性的方法。2.通過實驗探究，觀察、分析實驗現象，體會科學探究和科學實驗的方法。3.初步運用比較、分類、歸納和概括等方法對閱讀獲得和實驗獲得的信息進行加工。

價值體現

通過紫薯水的顏色變化，以及對生活中常見物質的酸、堿性的判定，體會酸、堿在生活中的表現，增強對實驗的興趣。

實驗設計

實驗一：探究紫薯水變藍與變紅的原因

[問題1]紫薯是紫色的，但是使用自來水煮的紫薯粥卻呈現藍色，為什么自來水煮的紫薯水會變藍？原因就是自來水呈弱堿性，遇到紫薯之后會呈現出藍色，而純凈水呈中性，所以沒有明顯變化。

[問題2]當把酸黃瓜放到紫薯粥上時，又發現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，遇到紫薯時會呈現出紅色。

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

[實驗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。

通過查閱資料得知，原來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，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發現和了解身邊的酸堿指示劑，我對這個實驗產生了濃厚的興趣，并設計了對比實驗，分別在紫薯水中加入家庭常用調味劑，探究紫薯水的顏色變化。

準備好工具和材料后，我首先進行第一組對比實驗：觀察不同方法煮的紫薯玉米粥溶液顏色變化，測量酸堿性變化。結果發現，紫薯和玉米的加入順序不同，煮粥過程的顏色變化不同，酸堿性也有變化。

看到這個奇怪的現象，我又突發奇想，如果加入不同屬性的調味劑會是一個什么結果。于是分別采取了家里的酸堿調味劑，進行第二組實驗：在紫薯水添加不同調味劑后觀察顏色變化，并測量溶液酸堿性變化。

在實驗過程中，測溶液酸堿性都是用pH試紙，測出的pH值是整數，無法看出溶液pH值的細微變化。帶著實驗過程中的各個階段的溶液，查閱資料并請求老師指導。老師對我進行了專業性的指導，并指導我用pH計測量出溶液的pH值，這樣精確到小數點后兩位，觀察溶液pH值的細微變化。

通過實驗證實了紫薯變色主要是由于酸堿性及溫度的變化，家庭常用調味劑有一定的酸堿性，其中的花青素在遇熱時變為藍色，變藍之后的花青素遇中性物質不變色，遇酸變為紅色，遇堿變為綠色。紫薯是一種身邊易得的天然酸堿指示劑，變色之后的紫薯無毒，仍可食用。

實驗意圖說明：通過自己閱讀材料，提取有用信息，并通過自己動手實驗，認識到紫薯水遇酸變紅。該實驗活動有助于認識紫薯水的酸堿指示作用，為后面的實驗做鋪墊。

實驗二：實驗確定實驗室常用指示劑石蕊、酚酞在酸、堿條件下的變色情況

紫薯水在遇到酸和堿時可以發生不同的顏色變化，在實驗室里也有同樣的試劑，在遇到酸或堿時會發生顏色變化，并以此來確定物質的酸堿性，這類物質我們叫它酸堿指示劑，我們常見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。

[實驗1]分別確定石蕊、酚酞指示劑遇酸遇堿的顏色變化。并記錄到學案上。

實驗意圖說明：通過動手實驗，得出紫色石蕊遇酸變紅，遇堿變藍，無色酚酞遇酸不變色，遇堿變藍的重要結論。

實驗三：學以致用，使用實驗室常用指示劑測定生活中幾種常見物質的酸堿性。加強對物質酸堿性的理解，為后面常見的酸和堿打下基礎。

分別準備好肥皂水、蘋果汁、蘇打水、洗發液、沐浴液五種生活中常見物質的水溶液，使用實驗盒進行分組實驗。

[實驗1]使用無色酚酞試液和紫色石蕊試液，測試生活中物質的酸堿性。并準確記錄下來。

實驗意圖說明：學以致用，鞏固加深對酸堿指示劑指示作用的理解。

實驗四：使用pH試紙測定生活中常見物質的酸堿度。

自然引出酸堿度（pH值）的概念和意義，進而講解pH試紙，并進行展示實驗，展示pH試紙的正確使用方法。

觀看演示實驗，記錄，內化酸堿度pH值得概念，認識pH試紙。

[實驗1]使用pH試紙測定生活中常見物質的溶液pH值，并記錄下來。

實驗意圖說明：復習酸堿指示劑的指示作用，自己動手測定生活中常見物質的pH值，增強實驗能力，加強對pH值與物質酸、堿性之間的聯系。

總結與反思

通過實驗循序漸進地培養出獨立思考的能力，充分發揮主觀能動性，以實驗為重要手段，充分展現出食品加工中解決問題的能力。從生活中現象紫薯粥變藍引入，在這實驗過程中，培養了觀察能力與語言表達能力，實驗培養了動手能力。接下來以酸、堿遇到紫薯水發生顏色變化承接到實驗室中的酸堿指示劑：紫色石蕊和無色酚酞遇到酸、堿的顏色變化，這部分意在培養自主得到新知識的能力。接下來的探究實驗，完成生活中5種常見物質的酸堿性的判別，從生活中來到生活中去，學以致用，鞏固經驗。

本實驗還創新的將酸堿度（pH值）的知識與酸堿指示劑結合，在測得幾種物質的酸堿性后，自然提出：“三種物質都為酸性，那么哪種物質更酸，或者說酸性更強呢？”引出pH值的知識。隨后又繼續引入實驗，從而掌握pH試紙的使用。

以問題線進行串接，從生活中自來水煮出的紫薯粥為什么呈現藍色出發，以自來水煮的呈現藍色的紫薯粥是否可以正常食用為結尾，首尾呼應。知識點的引出自然流暢，從生活中的酸堿指示劑到實驗室的酸堿指示劑到自己動手測定生活中常見物質的酸堿性，進而提出同樣是酸性的三種生活中常見物質酸性強弱的判定引出酸堿度（pH值）得概念，酣暢淋漓，難度不大，但是十分有時效性。

比如在開始的引入環節，提出用自來水煮的紫薯粥呈現藍色的問題，并沒有直接說明原因，而是通過閱讀材料自己去從文字中提取信息，并得出紫薯粥變藍是因為自來水中堿性物質的原因。事實證明，完全可以自己得到答案。再比如，在實驗室的酸堿指示劑石蕊、酚酞遇到酸堿的顏色變化時，通過自己動手實驗最終得到石蕊遇酸變紅、遇堿變藍，酚酞遇酸不變色、遇堿變紅的正確結論。實驗充分表現了“從生活中來到生活中去”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生活中常見物質的酸堿性，再到使用pH試紙定量地確定生活中常見物質的酸堿度，與生活緊密相連，既趣味十足又記憶深刻。

參考文獻：

[1]谷澤楊.紫薯酸堿指示劑的對比實驗[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定性研究[J].食品研究與開發，2021，42（03）：20-24.

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

王尤強 魏中華 李德瓊

四川紅土地農業開發有限公司