利用生活中的化学问题培养学生化学视角的探索

王晓珍

摘要：文章由一个网络视频切入，针对天然色素与人工食用色素的争议，通过系列实验，比较天然色素和人工食用色素在性质方面的差异。在教学过程中，将生活中的化学素材有机地与课堂中的化学结合到一起，探索如何利用生活中的化学问题培养学生用化学视角看待问题，用化学方法解决问题。

关键词：生活中的化学；天然色素；人工食用色素；化学视角

文章编号：1008-0546（2017）12-0077-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.12.025

在《普通高中化学课程标准（实验）》中强调“将化学知识应用于生产、生活实践的意识，能够对与化学有关的社会问题做出合理的判断”、“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”。将化学知识与学生的生活融合在一起，能营造一个自然轻松的氛围，让学生体会到学习的乐趣，同时也能让学生将化学知识应用到生活的实处，体会到学习的成就感。生活中充满了化学，将生活中的化学素材有机地与课堂中的化学结合到一起，让学生逐渐习惯用化学视角看待问题，用化学方法解决问题。

最近，网络上流传着一段视频，某网红用紫色葡萄皮提取的色素染布，为自己做了一条葡萄紫色的连衣裙。这段视频在新浪微博这一个平台上的转发、评论、点赞总量就达到了20万。当我看到这段视频，立即就想到了这正是一个生活中的化学素材。

“葡萄皮染布做裙子”视频中涉及到的是一个天然色素的内容。在苏教版《化学与生活》教材有相关内容，教材中讲到了各种着色剂，有天然色素叶绿素、辣椒红等，也有人工食用色素胭脂红、柠檬黄等。每次讲到这部分内容，学生都特别感兴趣。原因有三：一是色素广泛存在于各种食品中，与学生的生活息息相关，特别是“柠檬黄”等名词，学生在食品包装上就经常看到；二是苏丹红、孔雀绿等事件也一度让人们对人工食用色素产生了疑虑和恐慌；三是对于不广泛使用天然色素的困惑。教材对于这块内容一带而过，它是这么说的：“与天然色素对比，人工食用色素具有成本低廉、着色力强、不易分解等优点，因而被广泛应用。但人工合成的色素大多无营养价值，有些食用过量还对人体有害。”课后，学生问了很多困惑他们的问题，比如“天然色素的缺点这么明显吗？”“人工食用色素的危害有多大？”“我看视频中的葡萄皮色素挺好的，为什么不推广使用呢？”

得到答案最快捷的方式是网络搜索，学生通过查阅相关资料可知：天然色素确实有明显的缺点，提取不易，价格较贵，并且其在使用过程中不稳定，容易受各种因素（如pH、温度、氧化、光照等）的影响而发生褪色、变色，而影响其着色效果，严重制约了天然色素的广泛应用。在化学课堂上用化学实验来验证问题。

一、pH改变对天然色素和人工食用色素显色的影响

[背景资料]葡萄皮中提取的色素为天然色素，属于花青素类色素，花青素类色素为植物体内的一类水溶性天然色素，主要存在于植物的花瓣和果实中，使植物呈现明亮的颜色。

[教学过程]根据网络查询资料可知天然色素分子中同时存在酸性基团和碱性基团，酸性或碱性物质能使天然色素的结构发生变化，从而在不同的pH范围内呈现不同的颜色。引导学生设计实验验证天然色素和人工食用色素显色是否受pH影响。

实验1：将葡萄皮中提取的色素溶液和人工食用紫色色素溶液配制好待用。用试管分别取2mL pH约为1、4、7、10、13的溶液各2份，分别滴入5滴待测液于试管中，与原溶液进行对比。

[小结]葡萄皮色素在酸性溶液中颜色偏红，在碱性溶液中颜色偏蓝，可用做酸碱指示剂。人工食用色素受pH环境变化影响不大。

本轮PK人工色素胜。

二、温度对天然色素和人工食用色素显色的影响

[背景资料]花青素类天然色素在加热条件下，易发生变色或褪色，影响着色效果。

[教学过程]设计出加热观察溶液颜色是否变化，对学生来说很容易做到。教师引导学生再回忆视频中的内容，学生发现在视频中葡萄皮汁被加热过10分钟，并且加热的同时还加入了醋精。再次完善實验设计，应该分别加热待测液、加入少量醋酸的待测液，并与原溶液对比。

实验2：用小烧杯分别取20mL待测液，盖上表面皿，在酒精灯上加热，微微沸腾8分钟，观察溶液颜色。同时再用小烧杯分别取20mL待测液，加入1mL稀醋酸，在酒精灯上加热，微微沸腾8分钟，观察溶液颜色。

[小结]花青素类天然色素受温度影响较大，在加热条件下，花青素类天然色素降解速率增快，发生变色。但加入少量酸性物质后可增加其稳定性，花青素类天然色素可用做酸性食品的着色剂。人工食用色素在加热条件下保持稳定的显色效果。

本轮PK人工色素胜。

三、天然色素和人工食用色素在强氧化环境下的显色情况

[背景资料]天然色素的发色基团为不饱和双键。花青素具有还原性，为一种强效抗氧化剂，能清除人体内的自由基。自由基可以导致人体衰老，即花青素在显色的同时，还有一定的保健功能，其抗氧化能力是维生素C的20倍，维生素E的50倍，这是人工合成色素完全无法比拟的。

[教学过程]根据资料，利用学生高一阶段所学的氧化还原知识，确定天然色素为一种抗氧化剂。请学生在实验筐中寻找合适的氧化剂。学生很快锁定酸性高锰酸钾溶液。原因有二，一是酸性高锰酸钾是一种强氧化剂，二是酸性高锰酸钾有颜色，可以指示是否发生氧化还原反应。

实验3：用2支试管分别取2mL酸性高锰酸钾溶液，滴入5滴待测液于试管中，观察溶液颜色变化。

[小结]天然色素和人工食用色素均能使酸性高锰酸钾褪色，两种色素在强氧化性环境下都不稳定。

本轮PK为平局。

四、天然色素和人工食用色素的着色能力及强光照下色牢度情况

[背景资料]大部分天然色素在强光，特别是紫外光线的照射下，会分解或氧化而引起褪色。

[教学过程]视频中的主要内容即为白布染色，根据视频内容即能设计出实验。色素在阳光下褪色的情况是一个比较缓慢的过程，教师可提前准备暴晒过5天的染色纱布。

实验4：用烧杯分别取适量色素溶液，加人一小块白色纱布，浸泡1小时后洗净，将纱布颜色与色素溶液分别进行比对。将染色后的纱布放在阳光下暴晒，观察纱布染色情况。

[小结]面对紫外线的考验时，天然色素发生了较为严重的褪色，一般天然颜料使用时会采用助染剂，如加盐、某些金属离子等，以减缓天然色素的分解或氧化。

本轮PK人工色素胜。

通过以上实验，我们知道天然色素的稳定性不如人工食用色素。色素在食品中的使用是一个复杂的过程，天然色素容易受很多因素的影响而发生变色或褪色，这也是天然色素至今没有广泛应用的最重要的原因之一。

当然本文主要比较的是两类色素的显色能力，如果要涉及到色素在食品中的应用还需考察色素的安全问题，暂时在课堂上无法实现。

五、结语

在苏教版《化学与生活》教材上有很多化学与生活相关的内容。苏教版《化学与生活》是高一年级必修课程《化学1》、《化学2》之后的选修课程，在《江苏省普通高中化学课程标准》中针对这本教材的教学目标是：能应用所学化学知识对生活中的有关问题做出判断和解释。这本教材侧重研究生活中常见现象，用化学视角去解释生活中的化学问题，提高同学们分析和解决实际问题的能力。把生活问题引人课堂教学，为课堂教学注入了鲜活的气息。用实验说话，让学生亲身体验化学与生活的联系，体味用化学知识解决生活问题的成就感。正如化学学科核心素养中表述的：学生能“发现和提出有探究价值的化学问题，能依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论”，同时也挖掘出了学生探索精神，培养学生“具有终身学习的意识和严谨求实的科学态度”。endprint