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1“叶脉书签”制作方案探究——探究制作叶脉书签的最理想NaOH浓度和该浓度下最佳反应时间一、探究问题的提出1、涉及的中学化学知识本探究课题选自人教版《义务教育课程标准实验教科书化学》九年级下册57页的家庭小实验—叶脉书签的制作，其制作原理涉及到碱的腐蚀性问题。碱会破坏叶肉细胞表面的细胞膜，因细胞膜主要成分是脂质，碱性的溶液能够将脂质带走，其实质也就是碱能与酯反应，最终导致细胞膜破裂，从而使叶肉容易被刷去。通过制作叶脉书签，同学们可以对强碱NaOH的腐蚀性有更加深刻的了解。2、选题的意义（1）通过学生动手操作，完成叶脉书签制作，培养学生动手、交流的意识和能力。（2）通过采集各种形态的植物叶片并制作成精美的叶脉书签，使学生体验到大自然的美，进而提高审美情趣。（3）在整个制作过程中对叶片的选择，制作时溶液的浓度、加热时间，漂洗的工艺，染色效果等进行讨论，总结归纳出一套叶脉书签制作的最佳方案。学生亲自动手，并积极参与集体讨论，解决活动过程中遇到的各种问题，培养学生创新意识和实践能力。（4）加深对相关生化学学科知识的理解，提高各科知识综合运用的能力。二、实验反应原理叶片的叶肉中含有大量多糖物质（淀粉）遇到腐蚀性液体就会发生腐烂。经过加热，它会腐烂得更快。叶脉（纤维）比较坚韧，不容易被腐蚀。因此，可以将一些叶片坚硬、叶脉坚韧（网状叶脉）的树叶，用氢氧化钠等碱性溶液加热煮沸，可以水解掉叶肉等部分，仅留下网状脉，制成叶脉书签。三、实验仪器与用品试剂：1、仪器烧杯(500mL)6个、电炉1个、电子天平、镊子、牙刷、试管刷、玻璃板、报纸2、试剂树叶：比较坚硬、网状脉比较明显的叶片，如桂花树叶、白玉兰花叶、紫荆叶、芒果树叶、木瓜叶、榕树叶等。NaOH固体、20%的双氧水注：需要配制的溶液浓度有：2%、4%、6%、8%、10%NaOH溶液四、实验探究的具体步骤1、基本步骤（1）选材：选取叶质较厚、大小适中、叶面平整、叶脉丰富的叶片，用清水洗净备用。2（2）配制实验所需溶液。（3）加热：把碱液放到酒精灯上加热，近沸时把叶片浸入溶液内，边加热边搅拌，加热时间长短要根据叶片而定，以叶肉容易被刷掉为度，一般在10分钟左右。可以过两三分钟取一片子出来观察，直至叶片变成褐色（或叶肉有脱落）即可。（4）漂洗：停止加热，用镊子取出叶片,放入盛有清水的烧杯中漂洗干净（一般在两次以上）（5）刷洗：将叶片放在玻璃板上，加入一层水，把牙刷打斜（与水平面大约成45度角），顺叶脉轻轻地刷净叶肉，刷时注意：只向一个方向刷（绝对不能来回刷），以免将叶脉刷坏。刷时先从背面开始，刷净背面再刷正面，主叶脉边沿处可用敲出法。刷洗干净后放到滤纸（或报纸）上晾干。（6）漂白：用20%的双氧水（或漂白液）漂白叶脉，约15分钟。（7）染色绘图：可以用红墨水、黑墨水、蓝墨水、各色颜料、品红等对叶脉进行染色。（8）晾干：放在报纸上晾干后夹在书中。2、探究内容（1）探究不同浓度的NaOH溶液的腐蚀效果。表1最佳NaOH腐蚀液浓度探究使用的树叶碱液浓度腐蚀时间腐蚀现象白玉兰叶2%NaOH溶液8min4%NaOH溶液6%NaOH溶液8%NaOH溶液10%NaOH溶液（2）探究最佳浓度NaOH腐蚀溶液下的最理想腐蚀时间。表2最佳浓度NaOH腐蚀溶液下的最理想腐蚀时间探究使用的树叶碱液浓度腐蚀时间腐蚀现象白玉兰叶8%NaOH溶液2min3min4min5min6min五、实验装置图六、实验现象与分析1、探究NaOH溶液腐蚀树叶的最佳浓度：选取5片大小形状、生长状况大致相似的白玉兰叶，分别在2%，4%，6%，8%，10%的NaOH溶液中，反应8min，每1min记录一次实验现象，探究不同浓度NaOH溶液在相同时间内对树叶的3腐蚀效果，记录得如表3所示：表3不同浓度NaOH溶液对树叶的腐蚀程度现象记录2%4%6%8%10%加热腐蚀阶段1min溶液颜色变化不明显溶液颜色变化不明显溶液颜色变化不明显30s内叶片迅速变软，有叶肉脱落，溶液颜色迅速加深为绿色。30s内叶片更快地迅速变软，有叶肉脱落，溶液颜色迅速加深为绿色。2min溶液颜色变化不明显。溶液颜色变化不明显溶液颜色变化不明显。叶肉继续脱落，溶液颜色变化不大。叶肉继续脱落，溶液颜色变化不大。3min叶片开始变软，有叶肉脱落，溶液开始加深为黄绿色。叶片开始变软，有叶肉脱落，溶液颜色加深为青绿色。叶片开始变软，有叶肉脱落，溶液颜色加深为绿色。叶肉继续脱落，溶液颜色变化不大。叶肉继续脱落，溶液颜色变化不大。4min叶片持续变软，溶液颜色没有明显变化。叶片持续变软，溶液颜色没有明显变化。叶片持续变软，溶液颜色没有明显变化。叶肉持续脱落，叶片变萎靡，溶液中的絮状物逐渐增多。叶肉持续脱落，叶片变萎靡，溶液中的絮状物比8%的更多。。5min叶片持续变软，溶液颜色没有明显变化。叶片持续变软，溶液颜色没有明显变化。叶片持续变软，溶液颜色没有明显变化。叶肉持续脱落，叶片持续变软。叶肉持续脱落，叶片持续变软。6min叶片持续变软，溶液颜色没有明显变叶片持续变软，溶液颜色没有明显变叶片持续变软，溶液颜色没有明显叶肉持续脱落，叶片持续变软。叶肉持续脱落，叶片持续变软。浓度现象时间4化。化。变化。7min叶片持续变软，溶液颜色没有明显变化。叶片持续变软，溶液颜色没有明显变化。叶片持续变软，溶液颜色没有明显变化。叶肉持续脱落，叶片持续变软。叶肉持续脱落，叶片持续变软。8min叶片持续变软，溶液颜色没有明显变化。叶片持续变软，溶液颜色没有明显变化。叶片持续变软，溶液颜色没有明显变化。叶肉持续脱落，叶片持续变软。叶肉持续脱落，叶片持续变软。溶液最终现象呈黄绿色，几乎没有絮状叶肉。呈青绿色，几乎没有絮状叶肉。呈绿色，有极少量絮状叶肉。呈绿色，有明显的絮状叶肉。呈绿色，絮状叶肉最多。刷洗叶肉阶段2%4%6%8%10%刷洗叶肉后现象部分叶肉需要多次刷洗才能清除。最后叶脉大部分清晰，有少部分难以刷除。叶肉基本能刷除干净，叶脉清晰。叶肉能刷除干净，叶脉清晰。叶肉能刷除干净，叶脉清晰，叶脉间有极少量破洞。叶肉能刷除干净，叶脉清晰，叶脉间破洞比8%多。根据以上实验现象，对于叶脉书签的制作效果，可从以下几个方面进行判断：（1）溶液最终颜色：溶液颜色表征的是叶肉脱落，水解后溶于水的程度。溶液的颜色越接近叶片的绿色，则腐蚀效果越好，叶肉水解情况越充分。实验中，2%NaOH溶液腐蚀叶片后，溶液呈明显黄绿色，与叶片的绿色有明显偏差，证明其在加热完毕后，NaOH腐蚀效果不理想，叶肉不能被完全腐蚀。后期刷洗叶肉过程不能把叶肉刷洗干净也证实了这一点。相比之下，其余四组溶液的腐蚀效果要好得多。（2）溶液中的絮状叶肉：出现絮状叶肉是由于叶肉被充分水解，叶肉脱离叶片，伴随叶绿素等物质溶解与水后剩余的残渣。出现絮状叶肉，说明其叶肉的水解比较充分。2%和4%NaOH溶液烧杯中都没有絮状叶肉，显示叶肉水解情况比较一般，在实验中不建议采用。（3）叶肉刷洗容易程度：显然地，叶肉越是被水解完全，刷洗叶肉时就越容易刷洗干净。2%NaOH溶液刷洗过的叶片存在刷洗不干净的状况，需要反复加水刷洗才能刷洗干净，反映该组叶片水解不彻底。相比之下，其余四组都不存在刷洗不干净的问题。（4）叶脉上的破洞：叶脉上的破洞造成的原因可能有两个，一是刷洗叶片时用力过大造成叶脉断裂，二是由于NaOH浓度太高，加热时间太长，叶肉已经被充分水解完毕，叶脉中的组织等进一步被NaOH腐蚀，变得脆弱而容易烂掉。考虑到刷洗叶片时由同一位组员操作，用力过猛不是影响因素。因此高浓度的NaOH腐蚀过的叶片出现破洞更有可能是NaOH溶液的过度腐蚀，破坏了叶片的组织所致。相比之下，低浓度的叶片都不存在这个现象。5综上四个判断因素：我们可筛选出6%和8%的NaOH溶液制作叶脉书签效果比其他三组更好。结论：NaOH腐蚀液的最佳浓度可有：6%（特点：叶肉水解干净，书签无破洞，但腐蚀需时长一些）8%（特点：叶肉水解干净，腐蚀时间大大缩短，但书签有极少量破洞）。2、探究最佳浓度NaOH腐蚀溶液下的最理想腐蚀时间：选取5片大小形状、生长状况大致相似的白玉兰叶，固定8%NaOH溶液中，分别加热反应2、3、4、5、6min，记录实验现象，探究最佳浓度NaOH腐蚀溶液下的最理想腐蚀时间，记录得如表4所示：表48%NaOH溶液对树叶的腐蚀的最理想时间探究①2min②3min③4min④5min⑤6min白玉兰叶，8%NaOH溶液加热腐蚀阶段30s内叶片迅速变软，叶肉脱落，溶液很快变成绿色。其后叶片不断变软。30s内叶片迅速变软，叶肉脱落，溶液很快变成绿色。其后叶片不断变软。30s内叶片迅速变软，叶肉脱落，溶液很快变成绿色。加热3min后，叶片软化并不断在水中持续翻滚。30s内叶片迅速变软，叶肉脱落，溶液很快变成绿色。加热3min后，叶片软化并不断在水中持续翻滚。30s内叶片迅速变软，叶肉脱落，溶液很快变成绿色。加热3min后，叶片软化并不断在水中持续翻滚。叶片最终现象呈绿色。呈绿色。呈绿色。呈绿色，夹起叶片时叶片马上发生粘连。呈绿色，夹起叶片时叶片马上发生粘连。刷洗叶片效果叶肉能刷除干净，叶脉清晰。叶肉能刷除干净，叶脉清晰。叶肉能刷除干净，叶脉清晰，有极少量破洞。叶肉能刷除干净，叶脉清晰，破洞情况比4min的多。叶肉能刷除干净，叶脉清晰，破洞与4min的相比，明显较多。根据以上现象，同样进行判断现象就有：（1）叶肉脱落程度：可见叶片加热30s后，五块叶片都迅速变软，有部分叶肉开始脱落。而对于加热时间更长的叶片而言，叶片软化更厉害。（2）叶肉刷洗容易程度：本实验中，五块叶片都不存在刷洗的问题，叶肉都能被刷除干净，而且叶脉清晰。只是当把叶片从加热的大烧杯中夹起来时，加热5min和6min的叶片都发生的粘连现象，这可能是由于加热时间太久，叶片软化程度太厉害所致。实验过程应尽量避免叶片出现此情况，加热时间实验现象实验条件6否则把叶片铺于玻璃板时叶片难以张开或者弄破叶片。（3）叶脉上的破洞：观察现象可以发现，随着加热时间的增长，叶片中出现破洞会比较明显，数目也比较多。因此加热时间应控制在使叶脉书签不出现破洞为佳。综上所述，在8%NaOH溶液做腐蚀液的情况下，加热2-4min的叶片制作的时候都有比较理想的效果，考虑到2min时叶片加热时间短，叶肉水解未必足够充分，4min时制作的叶脉书签已经有极少量破洞，故选择3min作为此条件下加热的最佳时间是比较理想的。七、实验反思和思考经过本次实验，我们对用NaOH为腐蚀液制作叶脉书签的最佳浓度和最适宜的时间进行了探究。发现在8%的NaOH溶液下是最理想的碱液浓度，制作出的叶脉书签不但制作速度快，而且易于刷洗，制作出来的书签也相对瑕疵较少，这与其他文献中的最佳浓度7%比较接近。而在该溶液下，最佳的加热时间为3min。针对本次实验我们的反思有：1.本次实验在制作叶脉书签之余，着重针对用白玉兰叶制作书签的最佳碱液浓度和在该浓度下的最佳腐蚀时间进行了探究，探究结果与其他文献的较为接近，总的来说，实验针对性较强，而且系统化，符合一般探究性实验的设计方法。2.实验中也有用诸如紫荆树叶等其他叶子进行了书签的制作，但是仅局限于制作本身，属于定性的研究，并没有以此展开探究，造成本次实验研究面相对狭窄，参考意义不太广。本次实验是探究性实验更多的是在原有的理论基础上进行的深入探究。3.事实上，颜料、有色试剂都可以对叶脉书签进行染色，使书签更加多彩漂亮。但是本次实验也没有深入研究不同的染色剂对叶脉书签的染色效果，这是本次实验的另一缺陷，亟待在以后的探究中进一步完善和补充。参考文献[1]王小未.制作叶脉书签的一些改进[J].生物学教学.1997,(11)[2]张德贵.叶脉书签制作[J].农村新技术.2007.3.[3]李晓兰.用洗衣粉作腐蚀剂制作叶脉书签[J].生物学教学.1997[4]杨玉红.叶脉书签的制作[J].科学课.2002