快速自制酸堿指示劑及創(chuàng)新實驗

林玉治

摘要：用熱水浸泡黑豆快速制取酸堿指示劑，相比教材實驗，具有簡便、快速的特點，利用自制酸堿指示劑做課堂演示實驗彩虹的倒影和三彩U型管，或者指導(dǎo)學(xué)生用家庭用品和廢棄食品包裝進行自制酸堿指示劑的趣味實驗，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)習(xí)溶液的酸堿性做鋪墊。

關(guān)鍵詞：酸堿指示劑；黑豆；家庭實驗；創(chuàng)新實驗

文章編號：1008-0546（2017）05-0094-02 中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.05.031

九年級化學(xué)作為中學(xué)化學(xué)的啟蒙階段，設(shè)計一些學(xué)生課外實驗以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、并讓學(xué)生充分了解化學(xué)在生活中的應(yīng)用。酸堿指示劑作為化學(xué)教學(xué)實驗中的重要試劑在化學(xué)實驗中經(jīng)常用到，因此九年級化學(xué)（上教版）下冊[1]第7單元《應(yīng)用廣泛的酸、堿、鹽》第一節(jié)“認識酸性溶液和堿性溶液”就講到了用酸堿指示劑定性測生活中常見物質(zhì)的酸堿性，教材P34拓展視野中給出了用不同顏色的新鮮花瓣或紫蘿卜皮自制酸堿指示劑的方法，從本節(jié)內(nèi)容在該單元中的重要地位考量師生應(yīng)該重視這個課外實驗。但因為現(xiàn)實的因素如初三下學(xué)期因為中考的指揮棒加上時間緊任務(wù)重，作為一個學(xué)生課外實驗有的教師可能一筆帶過或者忽略不講。現(xiàn)有資料自制酸堿指示劑基本也采取新鮮花瓣如月季、夾竹桃或者紫甘藍之類的新鮮植物部位中的色素進行提取，過程一般包括研碎、浸泡、過濾等步驟，相對繁瑣或者耗時較長，因此本實驗創(chuàng)新的角度是從學(xué)生的角度出發(fā)，尋找生活中易得的材料快速制作酸堿指示劑并測定生活中常見溶液的酸堿性。

一、實驗原理

酸堿指示劑是可從植物色素中提取的有機弱酸或者有機弱堿或兩性物質(zhì)，在不同的pH值溶液中發(fā)生結(jié)構(gòu)改變而變色。生活中常見的紫色果蔬中往往含有植物色素花色苷類物質(zhì)，其成分是2-苯基并芘或黃珜鹽離子的多羥基及多甲氧衍生物，其在酸堿溶液中的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化及顏色變化如圖1所示，因此生活中可用做酸堿指示劑[2]。

因此可以從紫蘿卜皮、紫甘藍等紫色果蔬中提取，用紫甘藍或紫蘿卜皮跟用新鮮花瓣一樣因為季節(jié)性和區(qū)域性問題不容易獲得，而干貨類的黑豆、黑芝麻、黑米等一樣含有花色苷，同樣可以用來制備酸堿指示劑。黑芝麻在中國廣泛種植，如山東、河南、湖北、四川，安徽、江西、河北等省，黑豆主要種植在黃河流域，黑米產(chǎn)地如陜西、貴州、湖南，福建等。因此黑豆、黑米、黑芝麻等干貨很容易從各地超市中購買到，不受季節(jié)和區(qū)域限制。本實驗選擇用干貨黑豆進行浸泡獲取酸堿指示劑，制取的酸堿指示劑變色范圍如下：

二、實驗用品

黑豆（或黑芝麻、黑米）、熱水、50mL燒杯1個、U型管、膠頭滴管、醋酸、純堿水、食鹽水、蔗糖水、肥皂水、檸檬汁、干牛奶片的包裝。

三、實驗裝置圖（見圖2）

四、實驗設(shè)計

1. 彩虹的倒影和三彩U型管

作為課堂演示實驗，教師可以使用一支U型管，在U型管中倒入適量蜂蜜至浸沒U型管彎管處，在U型管右邊和左邊開口處分別加入等量的純堿水和醋酸，再用膠頭滴管分別滴加幾滴自制的酸堿指示劑，稍微晃動U型管，由于酸堿指示劑的擴散需要一定時間，左邊的醋酸上層紅色、下層淺紅色，右邊純堿水上層變墨綠色、下層淺黃綠色，和U型管彎處的亮黃色的蜂蜜一起形成了彩虹的倒影（見圖3）。分別用玻璃棒輕輕攪拌純堿水和醋酸，使其顏色均勻，變成紅黃綠的三彩U型管（見圖4）。

2. 彩色洞洞板

作為學(xué)生的課外實驗，學(xué)生可以在家做，燒杯、試管可以用一次性塑料杯或者干牛奶片的包裝（作用同于井穴板）代替，膠頭滴管用廢舊的小湯勺代替，將自制酸堿指示劑滴入檸檬汁、白醋、食鹽水、蔗糖水、肥皂水、蘇打水中觀察現(xiàn)象（見圖5）。

五、實驗改進后的優(yōu)點

1. 從原材料獲取上，教材實驗采用新鮮植物的花或皮，受到蔬菜和花卉季節(jié)性和空間的限制，而本改進實驗用干貨黑豆，克服了時空限制，除此以外，黑米、黑芝麻等黑色作物跟黑豆一樣也能作為制取酸堿指示劑的原料，而且它們都容易從超市購買得到。

2. 從操作過程來看，教材實驗要研磨或者研碎，再用酒精浸泡過濾，而本實驗只需用熱水浸泡5分鐘后倒出浸泡液，過程簡化，操作方便。

3. 從制備時間來看，教材實驗用時一般要2個小時，而本實驗只需要5分鐘就可以得到酸堿指示劑。

4. 從實驗的可重復(fù)性看，用熱水浸泡黑豆制取的酸堿指示劑，因為在熱水作用下可防止色苷類物質(zhì)的酸化，制備的酸堿指示劑不容易變質(zhì)，因此實驗非常容易成功。

5. 從實驗價值來看，演示實驗彩虹的倒影和三彩U型管利用蜂蜜起隔離作用，自制指示劑使醋酸變紅，使純堿水變綠色，讓學(xué)生遇自制酸堿指示劑變紅的是酸性溶液，遇酸堿指示劑變綠的是堿性溶液。彩色洞洞板實驗從學(xué)生角度考慮，提倡學(xué)生用家庭中的藥品和儀器進行替代實驗，讓學(xué)生充分感受化學(xué)源于生活，生活中的一次性塑料杯、廢棄的牛奶片包裝（相當(dāng)井穴板）、肥皂水、檸檬汁等都可以用來做實驗，生活中處處有化學(xué)知識。實驗過程綠色安全無污染，利用塑料杯、牛奶片包裝充分體現(xiàn)綠色化學(xué)的理念。

6. 該實驗作為教材課外實驗的改進，教材設(shè)計的本意也是出于增加學(xué)生動手實驗的機會，教材實施者若能引導(dǎo)學(xué)生利用家庭易獲得的材料進行實驗改進，不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能為后續(xù)教學(xué)內(nèi)容做好課堂準(zhǔn)備。

參考文獻

[1] 王祖浩.義務(wù)教育教科書：化學(xué)九年級下冊[M].上海：上海教育出版社，2012：34

[2] 張小平.紫甘藍酸堿指示劑的色彩實驗研究[J].化學(xué)教育.2014（11）：74