韋宏軍 張淑英

摘要：實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新后以紫甘藍(lán)色素取代了pH試紙和pH計(jì)，學(xué)生直接觀察顏色變化來(lái)檢測(cè)溶液的pH，同時(shí)進(jìn)行材料替代和流程優(yōu)化，使實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單、高效地完成。

關(guān)鍵詞：紫甘藍(lán)色素；方法創(chuàng)新；材料替代；流程優(yōu)化

“生物體維持pH穩(wěn)定的機(jī)制”實(shí)驗(yàn)，在教材給定的方法中，使用pH試紙測(cè)量溶液的pH，顏色的變化不易區(qū)分；通過(guò)pH計(jì)測(cè)量溶液的pH，要求儀器每次使用后都要清洗和維護(hù)，過(guò)程較為煩瑣。以紫甘藍(lán)色素取代pH試紙和pH計(jì)，溶液顏色隨pH變化的現(xiàn)象明顯，學(xué)生可以通過(guò)直接觀察顏色變化來(lái)檢測(cè)溶液的pH。

一、實(shí)驗(yàn)原理

在自來(lái)水、緩沖液和生物材料中加入紫甘藍(lán)色素后顯色，滴加一定量酸或堿后，觀察指示劑的顏色變化，以此檢測(cè)溶液的pH。通過(guò)比較三者的顏色變化，推測(cè)生物體是如何維持pH穩(wěn)定的。

紫甘藍(lán)色素對(duì)光、熱有特殊的穩(wěn)定性，可以作為試劑保存和使用。紫甘藍(lán)色素是一種天然的酸堿混合指示劑，在不同的pH條件下顯色不同，且顏色的變化能用肉眼分辨。紫甘藍(lán)色素指示劑在不同pH時(shí)的顏色變化如表1所示。

二、材料與方法

1.紫甘藍(lán)色素指示劑的制作

參考《中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)大全》一書中有關(guān)“酚酞指示劑”的配制方法。確定制作紫甘藍(lán)色素指示劑的方法如下：用電子天平稱取紫甘藍(lán)干粉0.1 g，轉(zhuǎn)移到燒杯中。然后加入濃度為20%的酒精100 g，用玻璃棒攪拌，得到紫甘藍(lán)色素指示劑。

2.實(shí)驗(yàn)材料的替代

教材給定的植物材料為黃瓜勻漿，其顏色會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果。椰子汁為無(wú)色液體，且pH近中性，更適宜方法創(chuàng)新后的實(shí)驗(yàn)。

3.實(shí)驗(yàn)流程優(yōu)化

（1）取8個(gè)50 ml燒杯，分別標(biāo)記為1，2，3，4，5，6，7，8號(hào)。分別向1，2號(hào)燒杯中加入25 ml自來(lái)水，3，4號(hào)燒杯中加入25 ml緩沖液，5，6號(hào)燒杯中加入25 ml蛋清溶液，7，8號(hào)燒杯中加入25 ml椰子汁。分別向8個(gè)燒杯中加入2滴紫甘藍(lán)色素，觀察溶液顏色并記錄于表2。

（2）以偶數(shù)號(hào)燒杯為對(duì)照，分別向奇數(shù)號(hào)燒杯中滴加0.1 mol / L的鹽酸，每次加1滴，然后輕輕搖動(dòng)。加入5滴后觀察顏色并記錄。重復(fù)該步驟直至30滴為止。將結(jié)果記錄于表2中。充分沖洗上述奇數(shù)號(hào)燒杯，并分別加入25 ml自來(lái)水、25 ml緩沖液、25 ml蛋清溶液、25 ml椰子汁，分別加入2滴紫甘藍(lán)色素，觀察溶液顏色并記錄于表2。逐滴加入0.1 mol / L的氫氧化鈉，每次加1滴，然后輕輕搖動(dòng)。加入5滴后觀察顏色并記錄。重復(fù)該步驟直至30滴為止。將結(jié)果記錄于表2中。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

自來(lái)水中加入紫甘藍(lán)色素后顏色呈藍(lán)色。加入5滴0.1 mol / L鹽酸后顏色變?yōu)榉凵尤?0滴0.1 mol / L的鹽酸顏色變?yōu)榧t色，隨著滴加鹽酸的量的增加，顏色逐漸加深。加入5滴0.1 mol / L的氫氧化鈉后顏色立即變綠，隨著滴加氫氧化鈉量的增加，顏色逐漸加深。

pH7.0的磷酸緩沖液中加入紫甘藍(lán)色素后顏色呈紫色。加入5滴0.1 mol / L的鹽酸或0.1 mol / L的氫氧化鈉后，顏色不變，直至加入30滴后，顏色基本不變。

蛋清溶液中加入紫甘藍(lán)色素后顏色呈藍(lán)綠色。加入5滴0.1 mol / L的鹽酸后顏色不變，加入10滴后，顏色變?yōu)樗{(lán)色。加入5滴0.1 mol / L的氫氧化鈉后顏色不變，加入20滴后，顏色變?yōu)榈G色。

椰子汁中加入紫甘藍(lán)色素后顏色呈紫色。加入5滴0.1 mol / L的鹽酸后顏色不變，加入15滴后，顏色變?yōu)榉凵?。加?滴0.1 mol / L的氫氧化鈉后顏色不變，加入10滴后，顏色變?yōu)樗{(lán)色，加入25滴后，顏色變?yōu)榈G色。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

紫甘藍(lán)天然色素可作為有效的酸堿指示劑，可取代pH試紙或者pH計(jì)來(lái)直觀檢測(cè)溶液pH。

方法創(chuàng)新后以紫甘藍(lán)色素為指示劑，溶液的顏色隨pH變化顯著，便于觀察和記錄。與已報(bào)道的混合酸堿指示劑相比，屬于天然混合指示劑，使用方便。天然椰子汁無(wú)色，且pH接近中性，避免了實(shí)驗(yàn)材料的顏色和酸堿度對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾。流程優(yōu)化后可以減少儀器的清洗過(guò)程，有利于高效完成實(shí)驗(yàn)。

基金項(xiàng)目：2019年蕪湖市新高考改革背景下高中校本課程項(xiàng)目——高中生物學(xué)業(yè)水平復(fù)習(xí)指導(dǎo)校本課程的開(kāi)發(fā)與研究（WH201905）。

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