紫甘蓝色素变色实验的设计

1、紫甘蓝色素变色实验的设计摘要：综合表述了紫甘蓝色素的变色原理图。以紫甘 蓝汁作为酸碱指示剂设计实验，在球型冷凝管中制成色彩炫 丽的 pH 色柱，促进学生形成指示剂变色范围的概念，在稀 释溶液和测定常见酸碱指示剂变色范围的实验中培养实验 者的动手能力，在设计判断盐酸滴定碳酸钠终点现象的实验 中激发参与者的创新意识。关键词：紫甘蓝色素； pH 色柱；实验设计文章编号： 1005?C6629（ 2014）6?C0050?C03 中图分类 号： G633.8 文献标识码： B现代教学要求教育者：注重创设学习的情景，以激发探 究欲望，引导学生积极参与和体验探究过程，有计划、有步 骤地培养学生的科学学习方

2、法、科学探究能力和科学态度。 从学生已有的经验和将要经历的社会生活实际出发，帮助学 生认识化学与人类生活的密切关系 1 。因此，开发与学生生 活经验相匹配的化学课程是每一个化学教师的职责和使命。紫甘蓝，俗称紫包菜、红包菜，十字花科、芸苔属甘蓝 种中的一个变种。紫甘蓝的营养丰富，尤以富含维生素C、较多的维生素 E 和维生素 B 族，以及丰富的花色素、黄酮、 总多酚和膳食纤维等抗氧化性成分，备受人们的欢迎。从紫甘蓝中可以提取的一种天然色素 -紫甘蓝色素，它的性质比较稳定，能长期保存，其颜色随溶液 pH 改变而发 生鲜明的变化，并能准确地指示酸碱滴定终点，紫甘蓝色素 可作为一种天然的酸碱指示剂 2

3、。1 紫甘蓝色素变色原理 紫甘蓝色素从化学结构分类上属于花色苷类。花色苷是18 种天然存在的花色素的糖苷化合物， 为 2-苯基苯并芘或黄 盐离子的多羟基以及多甲氧基衍生物。紫甘蓝中所存在的花 色苷均系由一些色素酰化多个葡萄糖基等，其中主要的结构 式如图 1 简化所示 3。pH12 时，黄钅羊盐离子、无色的醇型假碱、蓝色的醌 型碱都转化为 ?硕?酮，花色苷平衡移向 ?硕?酮后，由其他类 黄酮在碱性溶液中呈现黄色。丰富的化学现象和科学原理，它们既是我们教与学的资 源，又是我们拓展和运用知识的场所。我们在酸碱指示剂的 变色范围的教学中，设计了紫甘蓝酸碱指示剂的创新实验， 获得了显著的实验现象，取得了

4、良好的教学效果。2 实验用品2.1 演示实验用品家用榨汁机， 400-球形冷凝管， 250 mL 烧杯 2 只，铁架 台，铁夹紫甘蓝一颗（榨汁备用） ， 1 mol/L HCl 200 mL ，1 mol/LNaOH 200 mL ，95%酒精 100 mL2.2 分组实验用品0.7 mL X 9井穴板四只，5 mL X 6井穴板二只，塑料滴 管三支，中试管 2 支紫甘蓝汁 50 mL ，酚酞溶液 30 mL ，石蕊溶液 30 mL， 甲基橙溶液 30 mL ，1 mol/L HCl 50mL ，1 mol/L NaOH 50 mL ， 饱和 Na2CO3 50 mL ，饱和 NaHCO3 溶

5、液 50 mL3 实验方案设计3.1 pH 色柱演示实验（ 1）将球形冷凝管下端塞好橡皮塞，竖直，从底部用 注射器注入 25 mL 0.1 mol/L NaOH 溶液。（2）在 250 mL 烧杯中加入 25 mL 0.1 mol/L HCl 和 10 mL 紫甘蓝汁，溶液呈红色。（ 3）斜持冷凝管，在上部加入红色的紫甘蓝汁。 （根据混合后溶液颜色的变化，控制加液速度） （4）竖直冷凝管，并固定在铁架台上。 刚开始加入溶液时，少量红色的酸性液体与大量无色碱 性溶液混合中和后，溶液仍为碱性，溶液呈黄色，然后随着 红色的酸性液体不断加入，溶液 pH 下降，溶液呈鲜艳的果 绿色，接着是蓝色、紫色，最

6、上层的液体依然为红色（如图 3）。实验操作简单，现象变幻一气呵成，冷凝管独特的造型 和放大作用更增添了实验的神秘色彩，这对于学生来说无疑是一种强大的视觉冲击。下列问题串会将观察者转变成思考者、积极的实验者。（1）冷凝管中的溶液有几种颜色，为什么？（2）混合时有化学反应发生吗？（ 3）从低到高，冷凝管中溶液的pH 是升高还是降低，为什么？（4）怎样利用实验桌上用品，测定不同颜色的紫甘蓝 汁所对应的 pH ？3.2 测定常见指示剂变色范围的分组实验实验 1 2 人/组，分别稀释 1 mol/L HCl 、1 mol/L NaOH 溶液（1） 在两只5 mL X 6井穴板的每一个井穴中各滴入45 滴

7、蒸馏水。（2）在 1 号井穴中加入 5 滴 1 mol/L HCl ，搅拌，得到 pH=1 的溶液。再取该溶液少量，向 2号井穴滴 5滴，搅拌， 得到 pH=2 的溶液。依次操作得到 pH=3 、 4、 5、 6的溶液。（3）在 1 号井穴中加入 5 滴 1 mol/L NaOH ，搅拌，得 到 pH=13 的溶液。再取该溶液少量，向 2 号井穴滴 5 滴，搅 拌，得pH=12的溶液。依次操作得到 pH=11、10、9、8溶 液。实验 2 两组合作（四人）测定紫甘蓝汁、酚酞溶液、石蕊溶液、甲基橙溶液变色范围(1) 根据两只成一排的 0.7 mL X 9井穴板的井穴间距， 在四张白纸条上写上 p

8、H 标签，分别是 0、1、2、3、4、5、 6、7、8、9、10、11、12、13、14。(2) 向0.7 mL X 9井穴板中对应 pH标签的井穴滴入 10 滴对应的溶液。(3) 分别滴入 2滴紫甘蓝汁、酚酞溶液、石蕊溶液、 甲基橙溶液。观察溶液颜色，投影展示。 由于稀释 实验的精度不够，学生操作时液滴的体积大小不一，结果可 能误差较大。最后应展示较精确测定的实验结果。制作简易的紫甘蓝色素对比色阶柱的意义，不仅在于发 现紫甘蓝色素变色范围，而且能为酸、碱性溶液混合时的变 化提供直接的视觉感受，从而激发实验者的思维和想象。3.3 创新应用型实验设计Na2CO3 溶液中逐滴加入稀盐酸，先生成 N

9、aHCO3 ，然后才生成CO2，是真的吗？a. 取两支试管，一支加入5 mL饱和Na2CO3溶液，另一 支加入 5 mL 饱和 NaHCO3 溶液，再各加 5滴紫甘蓝汁，振 荡，溶液分别呈绿色、蓝色。b. 逐滴加入0.1 mol/L HCl溶液于盛有Na2CO3溶液试管 的上端内壁。旋转试管，让酸液缓缓溶入 Na2CO3 溶液，上 层溶液由绿转青再转蓝。c. 稍振荡，扩大蓝色溶液体积后，再快速加酸，上层溶 液呈紫红色。d. 振荡，只有上层呈紫红色溶液中有大量气泡放出。实验证明了饱和 Na2CO3 溶液中逐滴加入稀盐酸，先生 成 NaHCO3 ，然后才生成 CO2 。即使是将稀盐酸直接滴入饱和

10、Na2CO3 溶液中，因为局 部酸过量而有气泡产生，但气泡周围溶液中紫甘蓝色素的颜 色变化，也能因这一过程展示无疑。4 结束语 以紫甘蓝汁作为酸碱指示剂，在球型冷凝管中制成的色 彩炫丽的 pH 色柱，充分展现了化学在物质世界运动变化中 的节奏感和韵律感，给学生以旋律美的体验，将生活中普遍 存在的酸、碱中和的化学原理以美的形式传达于实验者和观 察者。紫甘蓝汁是生活中很容易找到的酸碱指示剂，当激发起 学生探索的欲望后，动手就是非常方便的事。诸如饱和 Na2CO3 溶液中逐滴加入稀盐酸等实验中，奇妙的、不断发 生着的化学现象变化，不仅带给学生丰富的视觉享受，也能 帮助他们解答考试中的典型习题。动手做实验更能激活他们 的创造性思维和想象力，促使他们形成持久学习化学的动 力。紫甘蓝色素变色原理中的平衡原理、官能团性质等化学 知识将被学生一一了解，化学教育的价值可以惠及每一个受 教育者。参考文献：1 中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准S.北京：人民教育出版社，2003: 12.2 卢玉振，袁勋模J.贵州科学，1996, 14 (3): 53 57.3