紫薯酸碱指示剂的对比实验研究

王尤强 魏中华 李德琼

酸和碱的运用在食品加工实验和生活中运用得十分广泛，对酸碱的认识需要经历从宏观到微观、从定性到定量、从静止孤立到动态发展的过程。此文以初步认识到酸、碱在日常生活中的存在，以及简单区分酸和碱，并初步建立酸、碱的概念为主，创新地将酸碱度（pH值）的知识提前到酸碱指示剂的版块来实验，能够体会到从定性到定量的过程，增强对酸、碱的理解。

在对盐酸、稀硫酸的酸性和氢氧化钙的碱性有了一定的认识的基础上，比如盐酸或稀硫酸都能与活泼金属反应生成氢气，实验室使用稀盐酸和大理石制取氧气，也对日常生活中常见的酸碱有一定的生活常识的认知，比如柠檬、食醋的酸性，肥皂、洗涤剂的碱性等。除了具备一定的动手能力、阅读提取重要知识的能力，也需要有实验设计能力，实验条理性以及操作能力，将实验融入生产与生活中去。

目标确定

知识与技能

1.简单认识生活中的酸和碱，了解酸碱指示剂的指示作用。2.初步掌握酸碱指示剂的指示作用。3.认识酸碱度的表示方法，初步了解pH试纸检验生活中酸碱性的方法。

过程与方法

1.初步运用酸碱指示剂的颜色变化，掌握识别生活中常见物质酸碱性的方法。2.通过实验探究，观察、分析实验现象，体会科学探究和科学实验的方法。3.初步运用比较、分类、归纳和概括等方法对阅读获得和实验获得的信息进行加工。

价值体现

通过紫薯水的颜色变化，以及对生活中常见物质的酸、碱性的判定，体会酸、碱在生活中的表现，增强对实验的兴趣。

实验设计

实验一：探究紫薯水变蓝与变红的原因

[问题1]紫薯是紫色的，但是使用自来水煮的紫薯粥却呈现蓝色，为什么自来水煮的紫薯水会变蓝？原因就是自来水呈弱碱性，遇到紫薯之后会呈现出蓝色，而纯净水呈中性，所以没有明显变化。

[问题2]当把酸黄瓜放到紫薯粥上时，又发现与酸黄瓜接触的紫薯粥变红了，这又是为什么呢？原因是酸黄瓜呈酸性，遇到紫薯时会呈现出红色。

[实验1]在纯净水煮制的紫薯水中加入“碱水”观察颜色变化（变蓝），并记录下来。

[实验2]在纯净水煮制的紫薯水中加入酸，观察颜色变化（变红），并记录下来。

通过查阅资料得知，原来紫薯中含有大量的花青素。花青素是一种广泛存在于植物中的水溶性天然色素，水果、蔬菜、花卉等五颜六色的颜色大部分与它有关，它可以随着溶液的酸碱度不同而改变颜色。如何利用紫色食物来发现和了解身边的酸碱指示剂，我对这个实验产生了浓厚的兴趣，并设计了对比实验，分别在紫薯水中加入家庭常用调味剂，探究紫薯水的颜色变化。

准备好工具和材料后，我首先进行第一组对比实验：观察不同方法煮的紫薯玉米粥溶液颜色变化，测量酸碱性变化。结果发现，紫薯和玉米的加入顺序不同，煮粥过程的颜色变化不同，酸碱性也有变化。

看到这个奇怪的现象，我又突发奇想，如果加入不同属性的调味剂会是一个什么结果。于是分别采取了家里的酸碱调味剂，进行第二组实验：在紫薯水添加不同调味剂后观察颜色变化，并测量溶液酸碱性变化。

在实验过程中，测溶液酸碱性都是用pH试纸，测出的pH值是整数，无法看出溶液pH值的细微变化。带着实验过程中的各个阶段的溶液，查阅资料并请求老师指导。老师对我进行了专业性的指导，并指导我用pH计测量出溶液的pH值，这样精确到小数点后两位，观察溶液pH值的细微变化。

通过实验证实了紫薯变色主要是由于酸碱性及温度的变化，家庭常用调味剂有一定的酸碱性，其中的花青素在遇热时变为蓝色，变蓝之后的花青素遇中性物质不变色，遇酸变为红色，遇碱变为绿色。紫薯是一种身边易得的天然酸碱指示剂，变色之后的紫薯无毒，仍可食用。

实验意图说明：通过自己阅读材料，提取有用信息，并通过自己动手实验，认识到紫薯水遇酸变红。该实验活动有助于认识紫薯水的酸碱指示作用，为后面的实验做铺垫。

实验二：实验确定实验室常用指示剂石蕊、酚酞在酸、碱条件下的变色情况

紫薯水在遇到酸和碱时可以发生不同的颜色变化，在实验室里也有同样的试剂，在遇到酸或碱时会发生颜色变化，并以此来确定物质的酸碱性，这类物质我们叫它酸碱指示剂，我们常见的酸碱指示剂有两种：石蕊和酚酞。

下面分组确定两种指示剂遇酸碱的颜色变化。

[实验1]分别确定石蕊、酚酞指示剂遇酸遇碱的颜色变化。并记录到学案上。

实验意图说明：通过动手实验，得出紫色石蕊遇酸变红，遇碱变蓝，无色酚酞遇酸不变色，遇碱变蓝的重要结论。

实验三：学以致用，使用实验室常用指示剂测定生活中几种常见物质的酸碱性。加强对物质酸碱性的理解，为后面常见的酸和碱打下基础。

分别准备好肥皂水、苹果汁、苏打水、洗发液、沐浴液五种生活中常见物质的水溶液，使用实验盒进行分组实验。

[实验1]使用无色酚酞试液和紫色石蕊试液，测试生活中物质的酸碱性。并准确记录下来。

实验意图说明：学以致用，巩固加深对酸碱指示剂指示作用的理解。

实验四：使用pH试纸测定生活中常见物质的酸碱度。

自然引出酸碱度（pH值）的概念和意义，进而讲解pH试纸，并进行展示实验，展示pH试纸的正确使用方法。

观看演示实验，记录，内化酸碱度pH值得概念，认识pH试纸。

[实验1]使用pH试纸测定生活中常见物质的溶液pH值，并记录下来。

实验意图说明：复习酸碱指示剂的指示作用，自己动手测定生活中常见物质的pH值，增强实验能力，加强对pH值与物质酸、碱性之间的联系。

总结与反思

通过实验循序渐进地培养出独立思考的能力，充分发挥主观能动性，以实验为重要手段，充分展现出食品加工中解决问题的能力。从生活中现象紫薯粥变蓝引入，在这实验过程中，培养了观察能力与语言表达能力，实验培养了动手能力。接下来以酸、碱遇到紫薯水发生颜色变化承接到实验室中的酸碱指示剂：紫色石蕊和无色酚酞遇到酸、碱的颜色变化，这部分意在培养自主得到新知识的能力。接下来的探究实验，完成生活中5种常见物质的酸碱性的判别，从生活中来到生活中去，学以致用，巩固经验。

本实验还创新的将酸碱度（pH值）的知识与酸碱指示剂结合，在测得几种物质的酸碱性后，自然提出：“三种物质都为酸性，那么哪种物质更酸，或者说酸性更强呢？”引出pH值的知识。随后又继续引入实验，从而掌握pH试纸的使用。

以问题线进行串接，从生活中自来水煮出的紫薯粥为什么呈现蓝色出发，以自来水煮的呈现蓝色的紫薯粥是否可以正常食用为结尾，首尾呼应。知识点的引出自然流畅，从生活中的酸碱指示剂到实验室的酸碱指示剂到自己动手测定生活中常见物质的酸碱性，进而提出同样是酸性的三种生活中常见物质酸性强弱的判定引出酸堿度（pH值）得概念，酣畅淋漓，难度不大，但是十分有时效性。

比如在开始的引入环节，提出用自来水煮的紫薯粥呈现蓝色的问题，并没有直接说明原因，而是通过阅读材料自己去从文字中提取信息，并得出紫薯粥变蓝是因为自来水中碱性物质的原因。事实证明，完全可以自己得到答案。再比如，在实验室的酸碱指示剂石蕊、酚酞遇到酸碱的颜色变化时，通过自己动手实验最终得到石蕊遇酸变红、遇碱变蓝，酚酞遇酸不变色、遇碱变红的正确结论。实验充分表现了“从生活中来到生活中去”这句话。以生活中的酸碱指示剂为引，到利用酸碱指示剂检测生活中常见物质的酸碱性，再到使用pH试纸定量地确定生活中常见物质的酸碱度，与生活紧密相连，既趣味十足又记忆深刻。

参考文献：

[1]谷泽杨.紫薯酸碱指示剂的对比实验[J].青少年科技博览，2016（10）：15-16.

[2]唐婷，韦璐，赵琤.紫薯果胶类多糖的成分分析及稳定性研究[J].食品研究与开发，2021，42（03）：20-24.

[3]韩瑜，景笑沛.紫薯花青素提取工艺的研究进展[J].粮食加工，2020，45（06）：42-46.

王尤强 魏中华 李德琼

四川红土地农业开发有限公司