唐進(jìn)雄　王雪

摘 要：在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，是值得教師關(guān)注的.因此，文章以探究石蕊在酸堿性溶液中的顯色反應(yīng)的可逆性為切入點(diǎn)，讓每一位學(xué)生都參與到實(shí)驗(yàn)中，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和觀察能力，鼓勵(lì)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)、思考、解決問題，幫助學(xué)生探究能力和綜合素養(yǎng)的提升.

關(guān)鍵詞：實(shí)踐能力；石蕊；顯色反應(yīng)；初中化學(xué)

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2023）29-0122-03

收稿日期：2023-07-15

作者簡(jiǎn)介：唐進(jìn)雄，男，本科，中學(xué)教師，從事初中化學(xué)教學(xué)研究；

王雪，女，本科，中學(xué)教師，從事初中化學(xué)教學(xué)研究.

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，初中化學(xué)更是注重實(shí)踐性和理論性相結(jié)合^[1].在初中化學(xué)課堂教學(xué)中，需要設(shè)計(jì)能夠引導(dǎo)以學(xué)生為主體參與的自主學(xué)習(xí)任務(wù)，通過引導(dǎo)學(xué)生思考問題，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力.培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，可以引發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)中思考，從而多維度、多層次、全面深入地分析事物，進(jìn)而對(duì)以后的學(xué)習(xí)建立良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣.

在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，教師講到關(guān)于石蕊的顯色反應(yīng)的記憶口訣有“酸石紅，堿石藍(lán)”.顯然，這個(gè)口訣能夠有效地幫助學(xué)生記住石蕊在酸堿溶液中的顯色反應(yīng).然而，當(dāng)石蕊在酸性溶液中發(fā)生顯色反應(yīng)后，通過調(diào)節(jié)溶液pH，石蕊的顯色性是否能夠具有可逆性？經(jīng)過查閱資料，該問題的相關(guān)探究比較少.基于此，筆者以石蕊顯色反應(yīng)的可逆性探究為實(shí)驗(yàn)切入點(diǎn)，該實(shí)驗(yàn)不僅有利于學(xué)生更進(jìn)一步了解石蕊指示劑，并且有效提升學(xué)生的探究能力，加深學(xué)生對(duì)課堂基礎(chǔ)知識(shí)的理解.

1 學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的重要意義

1.1 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)開始前，學(xué)生根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)要求，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，準(zhǔn)備相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案.在這個(gè)過程中，學(xué)生的主動(dòng)性被充分調(diào)動(dòng)起來，能在實(shí)驗(yàn)過程中近距離觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.通過觀察化學(xué)現(xiàn)象，可以引起學(xué)生探究的興趣.透過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)實(shí)驗(yàn)背后所包含的化學(xué)規(guī)律，了解物質(zhì)的性質(zhì)特征，真正達(dá)到掌握知識(shí)點(diǎn)的目的.

要想引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)真實(shí)的化學(xué)世界，教師可以通過設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)奶骄繉?shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生像“科研工作者”一樣去發(fā)現(xiàn)問題、思考問題并解決問題.學(xué)生在經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)推理分析的過程，不斷強(qiáng)化化學(xué)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí).學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中發(fā)現(xiàn)問題、提出觀點(diǎn)，并且通過搜集和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證據(jù)，逐漸形成善于分析問題、總結(jié)知識(shí)點(diǎn)等主動(dòng)學(xué)習(xí)能力.

1.2 鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力

一堂由學(xué)生親自操作的實(shí)驗(yàn)課，往往可以為學(xué)生的動(dòng)手操作提供空間與機(jī)會(huì).在實(shí)驗(yàn)開始前，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考、總結(jié)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該注意的操作規(guī)則.實(shí)驗(yàn)中，教師應(yīng)當(dāng)注意學(xué)生的操作是否規(guī)范，讓每一位學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)中去，真正地動(dòng)手操作，充分發(fā)揮學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力.

另外一方面，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的完成，通常需要幾個(gè)同學(xué)團(tuán)結(jié)協(xié)作，大家相互配合才能完成.顯然，學(xué)生不僅需要遵守相應(yīng)的規(guī)則來進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的規(guī)范性，強(qiáng)化自身的動(dòng)手能力.同時(shí)，通過合作使實(shí)驗(yàn)最終實(shí)現(xiàn)成功，也會(huì)加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的整體理解，讓學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力得到有效提升.值得注意的是，在實(shí)驗(yàn)過程中，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生注意觀察實(shí)驗(yàn)，注意實(shí)驗(yàn)安全，留意實(shí)驗(yàn)中存在的安全隱患，避免操作不當(dāng)而發(fā)生安全問題，避免造成安全事故.

1.3 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力

素質(zhì)教育理念中，一個(gè)重要的要求就是要培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力.在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師需要善于巧設(shè)問題，讓學(xué)生積極思考和分析.一次實(shí)驗(yàn)操作的結(jié)束，并不意味著知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)結(jié)束.作為教師，應(yīng)當(dāng)給學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)自由發(fā)揮的空間，提供學(xué)生積極思考的空間.

實(shí)驗(yàn)過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生如何去優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)中存在的不足之處，思考以后應(yīng)該如何去改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，如何將此次實(shí)驗(yàn)的思維舉一反三地應(yīng)用到其他實(shí)驗(yàn)教學(xué)中.也可以讓學(xué)生在課堂上，給其他同學(xué)講解自己在實(shí)驗(yàn)中的心得體會(huì).這樣充分讓學(xué)生參與的教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生就會(huì)樂于思考，鍛煉自己的獨(dú)立思考能力，不斷開拓和發(fā)展創(chuàng)造性思維.

2 教學(xué)開展

2.1 實(shí)驗(yàn)部分

2.1.1 石蕊顯色原理

石蕊（litmus）是一種藍(lán)色色素，它可從多種地衣類植物中提取得到.石蕊的變色范圍是4.5～8.3，顏色變化不是特別明顯^[2].石蕊的變色原理是，在酸堿溶液的不同作用下，發(fā)生共軛結(jié)構(gòu)的改變，從而使溶液出現(xiàn)不同顏色.通常用HIn表示其組成，具體原理可以表示為：HInH++In-，其中酸式為紅色，堿式為藍(lán)色.因此，在酸性溶液中，主要以紅色的酸式分子形式存在；在堿性溶液中，主要以藍(lán)色的堿式離子形式存在^[3].

2.1.2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，此次實(shí)驗(yàn)每一位學(xué)生都可以參與到實(shí)驗(yàn)中.例如，初三（1）班總共36人，可以分為3大組，每組12人.3個(gè)大組同時(shí)平行進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)，每個(gè)大組分別觀察、記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果.在前期實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備過程中，12人的大組又可以分為3個(gè)小組，分別負(fù)責(zé)配制石蕊試液、鹽酸（HCl）溶液和氫氧化鈉（NaOH）溶液.各小組具體實(shí)驗(yàn)任務(wù)分配如下：

【第1小組負(fù)責(zé)石蕊試液的配制】

關(guān)于石蕊試液的配制，本實(shí)驗(yàn)選擇一種比較容易操作的方法進(jìn)行.取1 g石蕊固體粉末分散于100 mL酒精中并煮沸，然后過濾得到濾渣，再在濾渣中加入100 mL蒸餾水?dāng)嚢? min后靜置15 min，再過濾得到濾液，即可得到石蕊試液.

【第2小組負(fù)責(zé)鹽酸溶液的配制】

首先用量筒量取蒸餾水200 mL倒入容積為500 mL的燒杯中，隨后用量筒量取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的濃HCl 4.1 mL，倒入盛有蒸餾水的燒杯，并用玻璃棒攪拌均勻.待稀釋的HCl溶液冷卻后，將其沿玻璃棒注入到500 mL的容量瓶中.將上述燒杯和玻璃棒用蒸餾水潤(rùn)洗2～3次，并將潤(rùn)洗液轉(zhuǎn)移到容量瓶中.用洗瓶往容量瓶中緩慢加入蒸餾水至液面接近刻度1～2 cm處，改用膠頭滴管滴加蒸餾水，使溶液凹液面最低處恰好與刻度線相切.最后塞好塞子，上下顛倒搖勻，貼上標(biāo)簽.

【第3小組負(fù)責(zé)氫氧化鈉溶液的配制】

首先稱取2 g NaOH固體，用適量蒸餾水溶于燒杯中，并用玻璃棒攪拌均勻.待稀釋的NaOH溶液冷卻后，將其沿玻璃棒注入到500 mL的容量瓶中.將上述燒杯和玻璃棒用蒸餾水潤(rùn)洗2～3次，并將潤(rùn)洗液轉(zhuǎn)移到容量瓶中.用洗瓶往容量瓶中緩慢加入蒸餾水至液面接近刻度1～2 cm處，改用膠頭滴管滴加蒸餾水，使溶液凹液面最低處恰好與刻度線相切.最后塞好塞子，上下顛倒搖勻，貼上標(biāo)簽.

2.1.3 可逆性探究

前期實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備好三種溶液之后，就可以進(jìn)行石蕊的可逆性探究，這個(gè)時(shí)候3個(gè)小組的學(xué)生應(yīng)當(dāng)相互配合，充分調(diào)動(dòng)團(tuán)隊(duì)合作能力，具體操作如下：

【由中性到酸性的顯色反應(yīng)】

在盛有100 mL蒸餾水的燒杯中，加入2 mL石蕊試液，用0.1 mol/L的HCl溶液將pH=7調(diào)節(jié)至pH=2，在中間過程中測(cè)量pH并取樣拍攝溶液的顏色.

【由酸性到堿性的顯色反應(yīng)】

在上述溶液的基礎(chǔ)上，用0.1 mol/L的NaOH溶液，將pH=2調(diào)節(jié)至pH=10，在中間過程中測(cè)量pH并取樣拍攝溶液的顏色.

【由堿性到酸性的顯色反應(yīng)】

在上述溶液的基礎(chǔ)上，用0.1 mol/L的HCl溶液將pH=10調(diào)節(jié)至pH=6，最后測(cè)量pH并取樣拍攝溶液的顏色.

2.1.4 實(shí)驗(yàn)說明

（1） 鑒于實(shí)驗(yàn)操作的可行性，本實(shí)驗(yàn)用pH試紙大致測(cè)量溶液的pH.

（2） 本實(shí)驗(yàn)用0.1 mol/L的HCl溶液和0.1 mol/L的NaOH溶液進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，學(xué)生應(yīng)注意操作規(guī)范，避免實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)失誤.

（3） 本實(shí)驗(yàn)是在燒杯中進(jìn)行pH調(diào)節(jié)和顯色反應(yīng)，然后取20 mL在小試劑瓶中拍照，得到光學(xué)照片.值得注意的是，對(duì)于酸堿指示劑的顏色變化，觀察者不同，差別明顯.此外，它與離子強(qiáng)度、溶液溫度、環(huán)境光線等因素有關(guān)^[4].

2.2 結(jié)果與討論

2.2.1 石蕊在由中性到酸性的溶液中的顯色反應(yīng)

在盛有100 mL蒸餾水的燒杯中，加入2 mL石蕊試液，此時(shí)溶液的pH=7，其顏色為紫色石蕊的原有顏色，即紫色.當(dāng)用0.1 mol/L的HCl溶液緩慢將溶液的pH從7調(diào)節(jié)至2，溶液顏色隨著pH的降低逐漸由紫色向紫紅色轉(zhuǎn)變，隨后由紫紅色向紅色轉(zhuǎn)變.然而，當(dāng)繼續(xù)向溶液中加入稀HCl溶液，溶液的pH有所降低，但是溶液的顏色不再變化，一直保持紅色.即使溶液pH=2，溶液顏色依然沒有加深或者出現(xiàn)其他顏色.這一現(xiàn)象可以說明石蕊在酸性溶液中的變色pH范圍約為

5.0～7.0.

2.2.2 石蕊在由酸性到堿性的溶液中的顯色反應(yīng)

溶液pH=2，溶液顏色為紅色.當(dāng)用0.1 mol/L的NaOH溶液緩慢將溶液的pH從2調(diào)節(jié)至8，溶液顏色隨著pH的增加逐漸由紅色向紫色，最后向藍(lán)色轉(zhuǎn)變.當(dāng)繼續(xù)向溶液中加入稀NaOH溶液，溶液的pH有所增加，但是溶液的顏色不再變化，一直保持藍(lán)色.這一現(xiàn)象可以說明石蕊在堿性溶液中的變色pH范圍是7.0～8.0.至此，本實(shí)驗(yàn)可以說明石蕊由酸性溶液到堿性溶液的顯色反應(yīng)是可逆的.此外，還觀察到石蕊在堿性溶液中的顯色反應(yīng)不明顯.

2.2.3 石蕊在由堿性到酸性的溶液中的顯色反應(yīng)

為了探索石蕊由堿性溶液到酸性溶液的顯色反應(yīng)是否可逆，繼續(xù)向溶液中加入稀HCl溶液，溶液的pH從10調(diào)節(jié)至6，即從堿性調(diào)節(jié)至酸性.溶液的顏色從藍(lán)色向紫紅色轉(zhuǎn)變.這一現(xiàn)象可以說明石蕊由堿性溶液到酸性溶液的顯色反應(yīng)也是可逆的.

通過以上三組實(shí)驗(yàn)不難發(fā)現(xiàn)，石蕊在酸性溶液中呈現(xiàn)紅色，在堿性溶液中呈現(xiàn)藍(lán)色.但是，石蕊的顯色范圍有限，其肉眼可以辨別的變色范圍約為

5.0～8.0.值得注意的是，隨著溶液pH由中性→酸性→堿性→酸性，溶液的顏色由紫色→紅色→藍(lán)色→紅色變化，這說明石蕊顯色反應(yīng)是可逆的.

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及相應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出這樣的結(jié)論：石蕊在酸堿性溶液中的顯色反應(yīng)具有可逆性.

參考文獻(xiàn)：

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[3] 東北師范大學(xué)，華南師范大學(xué)等.有機(jī)化學(xué)：第3版[M].北京：高等教育出版社，1993：290.

[4] J.A.迪安.蘭氏化學(xué)手冊(cè)[M].北京：科學(xué)出版社，1991：5-127.

[責(zé)任編輯：季春陽]