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1、发表于化学教育2005 年第 5 期1酚酞试液遇 NaOH 溶液一定变红吗探究性学习案例一则李少坤（湖北武汉市第一初级中学 430022）1 问题的提出学生在做“碱和盐的性质”实验时，将无色的酚酞试液滴入到 NaOH 溶液中，溶液的颜色变红，但过了 3 分钟左右，溶液由红色变成了无色，而且有太阳光照射的溶液褪色更快，这一现象马上引起了学生的注意。教材已指明酚酞试液遇碱变红，为什么几分钟以后溶液的颜色却由红色变成了无色，而且褪色还有快慢之分？是教材有误？还是教材没表达完整？还是另有其因？这些问题激发了学生强烈的兴趣和求知的欲望，成为我们开展“酚酞试液遇 NaOH 溶液一定变红吗？”这一探究性课题
2、的出发点。2 研究方案设计确定了研究课题后，我们就开始制定研究方案。教师指导学生首先将想研究的问题全部提出来，然后进行分类、取舍，明确研究目的、界定研究内容、分析研究条件，进行合理分工，制定研究方法与步骤，确定预期的成果及表达形式。2.1 研究目的(1)探究 NaOH 溶液使酚酞试液变红的原因。(2)探究使溶液由红色变为无色的原因。(3)探究酸碱中和滴定实验中判断滴定终点的方法。(4)寻找其他可替代酚酞试液的指示剂。(5)通过实验探究感悟求知过程，拓展所学的知识，巩固实验操作技能，锻炼思维品质，培养创新能力。2.2 研究方法文献法、实验法。2.3 研究过程(1)确定子课题：探究 NaOH 溶液
3、使酚酞试液变红的原因；探究溶液由红色变无色的原因；探究判断滴定终点的方法；寻找其他可替代酚酞试液的指示剂。(2)分子课题开展探究活动。(3)集中交流与讨论。(4)总结研究成果。以小论文、实验报告形式完成。3 研究方案的实施3.1 研究过程学生分子课题明确任务后，立即开展行动。两个课题组的同学查阅大量的电子、教育、化工等方面的书籍，下载有关NaOH 溶液使酚酞试液变红的原因和判断滴定终点的方法的资料。习惯于从教科书中发表于化学教育2005 年第 5 期2获取资料的同学面对自己检索到的与同一课题有关的大量资料时，他们既感到喜悦和兴奋，又感到茫然无助。在老师的指导下，学生学会了如何分析处理信息、把握
4、重点、突出主题、合理取舍，获取了有用的课题研究资料。两个课题组的同学带着疑惑走进实验室开展实验活动，但他们根本就没有想到老师竟会如此“残酷无情” 。当他们来到实验室，习惯性地认为老师早已准备好了实验用品和实验方案，自己只需按图索骥即可大功告成时，面对的却是空空的实验台和老师无可奉告的表情，他们只好在老师的引导下通过自己猜测，再设计实验方案，然后用实验去证明自己的猜测。【猜测】溶液由红色变无色的原因：（1）空气中有很多种物质，做实验时试管是敞开在空气中的，溶液从红色变为无色可能是由于空气中的某些物质参与反应引起的；（2）可能是由于光线照射引起的；（3）可能是由于太阳光照射后使试管内的温度升高引起
5、的；（4）可能是酚酞试液挥发引起的；（5）可能是 NaOH 与酚酞反应导致的；（6）可能是试管不干净引起的。【实验一】首先将试管彻底洗涤后再用后蒸馏水冲洗并烘干。(1)将酚酞试液滴入到 NaOH 溶液中以后立即将纯净的 H2通入到溶液中；在另一支密闭的装有 NaOH 溶液的试管中先通入一段时间纯净的 H2，将试管内的空气排尽后在密封的环境下滴加酚酞试液。(2)将酚酞试液滴入到 NaOH 溶液中后立即塞紧橡皮塞并用黑纸包起来，密封、避光放置。(3)将酚酞试液分别滴入到两支装有 NaOH 溶液的试管中，一支试管在常温下放置，把另一支试管进行加热。(4)分别将几支装有不同质量分数的 NaOH 溶液的
6、试管按质量分数由小到大排成一排，同时向试管中滴入酚试液，振荡，观察褪色的时间。【结论】在没有空气、光照影响和密封的环境下，溶液同样会由红色变成无色，对溶液加热后褪色更快一些，并且 NaOH 的质量分数越大，褪色越快。因此溶液褪色的原因应是 NaOH 与酚酞反应导致的，与其他因素无关。【实验二】在老师的引导下，学生从花市、菜市场和学校的花棚中取回不同颜色的花和蔬菜，将花瓣、花冠或蔬菜皮用医用酒精密封浸泡。一个星期以后，等到溶液的颜色有明显变化时将试液分别滴加到稀 HCl、NaOH 溶液和蒸馏水中，实验结果如下：现象 待测液花种中性溶液 酸性溶液 碱性溶液牵牛花 紫色 红色 蓝色紫萝卜皮 紫色 红
7、色 黄绿色月季花 红色 浅红色 黄色美人蕉（花冠） 红色 淡红色 绿色康乃馨 浅紫色 玫瑰红 黄绿色【结论】不同颜色的花瓣中含有不同的色素，遇到酸、碱和中性溶液时会显现发表于化学教育2005 年第 5 期3出不同的颜色，根据这一原理可将它们做成指示剂。先用酒精浸泡一段时间，萃取出色素，再把浸泡液加到待测溶液中，通过显现出的不同颜色判断出待测溶液的酸碱性。3.2 表达交流在子课题取得初步成果后，老师组织各小组进行交流，要求他们学会表达、展示自己的研究成果，学习、应用他人的研究经验。各小组进行了精心准备，有的将实验、图片和下载的资料带到现场进行展示。在汇报、展示、提问和交流的过程中，同学们对这一课
8、题有了较为全面的认识。汇报结束后，他们还将此次的研究成果向其他同学作了展示。4 成果与收获4.1 拓展了与“指示剂”相关的知识4.1.1 了解了指示剂遇酸碱变色的原理石蕊和酚酞都是有机弱酸。在溶液里，随着溶液酸碱性的变化，指示剂的分子结构发生变化而显示出不同的颜色。石蕊（主要成分用 H L 表示）在水溶液里能发生如下电离：H L（红色） H + L+（蓝色） 。在酸性溶液里，红色的分子是存在的主要形式，溶液显红色；在碱性溶液里，上述电离平衡向右移动，蓝色的离子是存在的主要形式，故溶液显蓝色；在中性溶液里，红色的分子和蓝色的酸根离子同时存在，所以显紫色。酚酞分子在溶液中存在以下变化：M（无色）
9、M1（红色）M1（红色）+ H 。在酸性溶液中，H 浓度较高时，无色的分子 M 是存在的主要形式，溶液是无色的；随着溶液中 H 浓度降低， OH浓度的增加，酚酞的分子结构发生改变，形成红色的 M1 分子，并进一步电离成红色的离子 M1，故溶液显红色。这一过程是可逆的，如果 H 浓度增加，上述平衡向反方向移动，酚酞又变成无色的 M 分子。在浓碱溶液中，红色的 M1 分子或 M1是不稳定的，它会变成无色的M2， M1的变化如下：M 1（红色）+2OH M2（无色）+H 2O。故酚酞试液遇浓碱时会出现溶液先变红后来变成无色的现象。因此，酚酞试液与碱性溶液作用显色时，应选用稀碱溶液，不能用浓碱溶液！4
10、.1.2 了解了制作指示剂的方法先将有色植物的花瓣用酒精浸泡后，将浸泡液分别加入到已知酸碱性的溶液中，看其颜色的变化，确定颜色变化后，再将浸泡液滴入到待测溶液中，根据溶液的颜色变化即可判断待测溶液的酸碱性。4.1.3 了解了判断滴定终点的方法由于酚酞在不同质量分数的碱溶液中其存在形式是不同的，由此导致溶液颜色的不同，因此在使用酚酞时应注意它的这一特性。在滴定实验中，若用碱滴定酸，而且指示剂用酚酞时，假若溶液由无色突然变红后在 30 秒内不褪色，则说明已到滴定终点。4.2 充分激发了学生强烈的学习兴趣和求知的欲望由于学生已经学习了指示剂在酸、碱性溶液中的变色情况，但自己在实验中发现的现象却与教材
11、上写的有所不同，是自己错误还是书本有误？还是另有原因？这些问题来自学生之中，无论探究的结果如何，对自己、对教材都是一种挑战。一旦形成这种心理状态，学生的探究欲望便会大增。另外，我们在教学中用到的都是现发表于化学教育2005 年第 5 期4有的，别人配制好的指示剂，时间一长学生便觉得毫无新意，会产生厌倦情绪，学习状态会随之下降。假若学生通过自己的努力掌握了新知识，然后把知识进行运用，自己配制指示剂，也能达到同样的效果，他们会觉得学有所得，同时会产生一种成就感，学习的兴趣就会大增，使以后的教学取得意想不到的效果。4.3 锻炼了收集、处理信息的能力和实验能力习惯了传统教学的学生，在面对新的获取知识的
12、途径时，他们往往会感到无所事从。探究性学习培养了他们分析处理信息、把握重点、突出主题、合理取舍材料，获取与课题研究有关的资料的能力。为了探究溶液褪色的原因，他们做出了各种可能的猜测，设计相应的实验方案加以验证。从猜测到设计实验方案，从实验用品、器材的选择到最后的结论和新的指示剂的制作，都是学生自己完成的，实验也取得了成功。在此过程中，学生体会到了科学研究的一般方法，实验能力得到了提高。4.4 初步形成了实事求是的科学态度和崇尚科学、爱好探究的情感和价值观学生在实验的过程中发现了问题时，既不否定自己，也不迷信教材，而是通过查阅资料、动手实验进行探究，在探究的过程中找到答案，并且有了新的收获。探究
13、活动增强了学生对化学学习的好奇心和探究的欲望，培养了学生对科学的亲近感，帮助学生学会从科学角度认识和理解一些学习和生活中的现象。5 研究体会此次探究活动虽然取得了很好的效果，但在探究的过程中也发现了许多问题，如：有的学生依赖性较强，出现问题就想老师帮忙解决；在实验的过程中有个别学生的参与意识不强，自己在一旁观看较多，动手能力有待提高；在对结果进行讨论交流的过程中，有的学生的表达能力和与他人交流的能力欠缺，出现了表达不清和从头到尾默不出声的现象。针对此种情况，我提出了以下几点思考，供以后参考、改进和提高。（1）在教学过程中，教师要针对一定的教学目标把学生要学习的内容巧妙地转化为具备目的性、适应性
14、和新异性的问题情境，使学生产生问题意识，从而激发学生强烈的学习愿望和勇于探索、勇于创造以及追求真理的科学精神。（2）探究课题应来源于课本，来源于学生，来源于生活，这样的课题更能激发学生的参与意识，调动其学习的积极性。（3）选择的课题应具备科学性。内容应没有科学上的错误，课题的难度要适中，内容要有针对性，要注重不同学生之间的能力差异，应使每位学生能参与其中并有所收获。（4）选择课题时，应注意内容的趣味性。兴趣是最好的老师，它是学生积极参与，认真完成探究活动的动力源泉。（5）选择课题时应注意实验的安全性。实验中应尽量避免使有毒性、有腐蚀性、有爆炸的危险性和容易产生污染的药品，要注意学生的安全，尽量减少学生的担心，使他们能大胆参与实验探究。（6）在探究的过程中，老师应是引导、指导，不要过多地干预学生的探究活动，否则会限制学生思维的发展和实验能力的提高。但对于实验中出现偏离课题的现象，老师应及时指出，让学生有正确的方向，否则探究活动达不到预期的目的。
