利用生活中的化學問題培養(yǎng)學生化學視角的探索

王曉珍

摘要：文章由一個網(wǎng)絡視頻切入，針對天然色素與人工食用色素的爭議，通過系列實驗，比較天然色素和人工食用色素在性質(zhì)方面的差異。在教學過程中，將生活中的化學素材有機地與課堂中的化學結(jié)合到一起，探索如何利用生活中的化學問題培養(yǎng)學生用化學視角看待問題，用化學方法解決問題。

關(guān)鍵詞：生活中的化學；天然色素；人工食用色素；化學視角

文章編號：1008-0546（2017）12-0077-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.12.025

在《普通高中化學課程標準（實驗）》中強調(diào)“將化學知識應用于生產(chǎn)、生活實踐的意識，能夠?qū)εc化學有關(guān)的社會問題做出合理的判斷”、“從學生已有的經(jīng)驗和將要經(jīng)歷的社會生活實際出發(fā)，幫助學生認識化學與人類生活的密切關(guān)系”。將化學知識與學生的生活融合在一起，能營造一個自然輕松的氛圍，讓學生體會到學習的樂趣，同時也能讓學生將化學知識應用到生活的實處，體會到學習的成就感。生活中充滿了化學，將生活中的化學素材有機地與課堂中的化學結(jié)合到一起，讓學生逐漸習慣用化學視角看待問題，用化學方法解決問題。

最近，網(wǎng)絡上流傳著一段視頻，某網(wǎng)紅用紫色葡萄皮提取的色素染布，為自己做了一條葡萄紫色的連衣裙。這段視頻在新浪微博這一個平臺上的轉(zhuǎn)發(fā)、評論、點贊總量就達到了20萬。當我看到這段視頻，立即就想到了這正是一個生活中的化學素材。

“葡萄皮染布做裙子”視頻中涉及到的是一個天然色素的內(nèi)容。在蘇教版《化學與生活》教材有相關(guān)內(nèi)容，教材中講到了各種著色劑，有天然色素葉綠素、辣椒紅等，也有人工食用色素胭脂紅、檸檬黃等。每次講到這部分內(nèi)容，學生都特別感興趣。原因有三：一是色素廣泛存在于各種食品中，與學生的生活息息相關(guān)，特別是“檸檬黃”等名詞，學生在食品包裝上就經(jīng)常看到；二是蘇丹紅、孔雀綠等事件也一度讓人們對人工食用色素產(chǎn)生了疑慮和恐慌；三是對于不廣泛使用天然色素的困惑。教材對于這塊內(nèi)容一帶而過，它是這么說的：“與天然色素對比，人工食用色素具有成本低廉、著色力強、不易分解等優(yōu)點，因而被廣泛應用。但人工合成的色素大多無營養(yǎng)價值，有些食用過量還對人體有害。”課后，學生問了很多困惑他們的問題，比如“天然色素的缺點這么明顯嗎？”“人工食用色素的危害有多大？”“我看視頻中的葡萄皮色素挺好的，為什么不推廣使用呢？”

得到答案最快捷的方式是網(wǎng)絡搜索，學生通過查閱相關(guān)資料可知：天然色素確實有明顯的缺點，提取不易，價格較貴，并且其在使用過程中不穩(wěn)定，容易受各種因素（如pH、溫度、氧化、光照等）的影響而發(fā)生褪色、變色，而影響其著色效果，嚴重制約了天然色素的廣泛應用。在化學課堂上用化學實驗來驗證問題。

一、pH改變對天然色素和人工食用色素顯色的影響

[背景資料]葡萄皮中提取的色素為天然色素，屬于花青素類色素，花青素類色素為植物體內(nèi)的一類水溶性天然色素，主要存在于植物的花瓣和果實中，使植物呈現(xiàn)明亮的顏色。

[教學過程]根據(jù)網(wǎng)絡查詢資料可知天然色素分子中同時存在酸性基團和堿性基團，酸性或堿性物質(zhì)能使天然色素的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而在不同的pH范圍內(nèi)呈現(xiàn)不同的顏色。引導學生設計實驗驗證天然色素和人工食用色素顯色是否受pH影響。

實驗1：將葡萄皮中提取的色素溶液和人工食用紫色色素溶液配制好待用。用試管分別取2mL pH約為1、4、7、10、13的溶液各2份，分別滴入5滴待測液于試管中，與原溶液進行對比。

[小結(jié)]葡萄皮色素在酸性溶液中顏色偏紅，在堿性溶液中顏色偏藍，可用做酸堿指示劑。人工食用色素受pH環(huán)境變化影響不大。

本輪PK人工色素勝。

二、溫度對天然色素和人工食用色素顯色的影響

[背景資料]花青素類天然色素在加熱條件下，易發(fā)生變色或褪色，影響著色效果。

[教學過程]設計出加熱觀察溶液顏色是否變化，對學生來說很容易做到。教師引導學生再回憶視頻中的內(nèi)容，學生發(fā)現(xiàn)在視頻中葡萄皮汁被加熱過10分鐘，并且加熱的同時還加入了醋精。再次完善實驗設計，應該分別加熱待測液、加入少量醋酸的待測液，并與原溶液對比。

實驗2：用小燒杯分別取20mL待測液，蓋上表面皿，在酒精燈上加熱，微微沸騰8分鐘，觀察溶液顏色。同時再用小燒杯分別取20mL待測液，加入1mL稀醋酸，在酒精燈上加熱，微微沸騰8分鐘，觀察溶液顏色。

[小結(jié)]花青素類天然色素受溫度影響較大，在加熱條件下，花青素類天然色素降解速率增快，發(fā)生變色。但加入少量酸性物質(zhì)后可增加其穩(wěn)定性，花青素類天然色素可用做酸性食品的著色劑。人工食用色素在加熱條件下保持穩(wěn)定的顯色效果。

本輪PK人工色素勝。

三、天然色素和人工食用色素在強氧化環(huán)境下的顯色情況

[背景資料]天然色素的發(fā)色基團為不飽和雙鍵?；ㄇ嗨鼐哂羞€原性，為一種強效抗氧化劑，能清除人體內(nèi)的自由基。自由基可以導致人體衰老，即花青素在顯色的同時，還有一定的保健功能，其抗氧化能力是維生素C的20倍，維生素E的50倍，這是人工合成色素完全無法比擬的。

[教學過程]根據(jù)資料，利用學生高一階段所學的氧化還原知識，確定天然色素為一種抗氧化劑。請學生在實驗筐中尋找合適的氧化劑。學生很快鎖定酸性高錳酸鉀溶液。原因有二，一是酸性高錳酸鉀是一種強氧化劑，二是酸性高錳酸鉀有顏色，可以指示是否發(fā)生氧化還原反應。

實驗3：用2支試管分別取2mL酸性高錳酸鉀溶液，滴入5滴待測液于試管中，觀察溶液顏色變化。

[小結(jié)]天然色素和人工食用色素均能使酸性高錳酸鉀褪色，兩種色素在強氧化性環(huán)境下都不穩(wěn)定。

本輪PK為平局。

四、天然色素和人工食用色素的著色能力及強光照下色牢度情況

[背景資料]大部分天然色素在強光，特別是紫外光線的照射下，會分解或氧化而引起褪色。

[教學過程]視頻中的主要內(nèi)容即為白布染色，根據(jù)視頻內(nèi)容即能設計出實驗。色素在陽光下褪色的情況是一個比較緩慢的過程，教師可提前準備暴曬過5天的染色紗布。

實驗4：用燒杯分別取適量色素溶液，加人一小塊白色紗布，浸泡1小時后洗凈，將紗布顏色與色素溶液分別進行比對。將染色后的紗布放在陽光下暴曬，觀察紗布染色情況。

[小結(jié)]面對紫外線的考驗時，天然色素發(fā)生了較為嚴重的褪色，一般天然顏料使用時會采用助染劑，如加鹽、某些金屬離子等，以減緩天然色素的分解或氧化。

本輪PK人工色素勝。

通過以上實驗，我們知道天然色素的穩(wěn)定性不如人工食用色素。色素在食品中的使用是一個復雜的過程，天然色素容易受很多因素的影響而發(fā)生變色或褪色，這也是天然色素至今沒有廣泛應用的最重要的原因之一。

當然本文主要比較的是兩類色素的顯色能力，如果要涉及到色素在食品中的應用還需考察色素的安全問題，暫時在課堂上無法實現(xiàn)。

五、結(jié)語

在蘇教版《化學與生活》教材上有很多化學與生活相關(guān)的內(nèi)容。蘇教版《化學與生活》是高一年級必修課程《化學1》、《化學2》之后的選修課程，在《江蘇省普通高中化學課程標準》中針對這本教材的教學目標是：能應用所學化學知識對生活中的有關(guān)問題做出判斷和解釋。這本教材側(cè)重研究生活中常見現(xiàn)象，用化學視角去解釋生活中的化學問題，提高同學們分析和解決實際問題的能力。把生活問題引人課堂教學，為課堂教學注入了鮮活的氣息。用實驗說話，讓學生親身體驗化學與生活的聯(lián)系，體味用化學知識解決生活問題的成就感。正如化學學科核心素養(yǎng)中表述的：學生能“發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的化學問題，能依據(jù)探究目的設計并優(yōu)化實驗方案，完成實驗操作，能對觀察記錄的實驗信息進行加工并獲得結(jié)論”，同時也挖掘出了學生探索精神，培養(yǎng)學生“具有終身學習的意識和嚴謹求實的科學態(tài)度”。endprint