“測定NaOH溶液物質(zhì)的量濃度實驗”的教材比較研究

張賢金+吳新建

摘要：三種版本高中化學教材《化學反應(yīng)原理》在“測定NaOH溶液物質(zhì)的量濃度實驗”的設(shè)計上有明顯的差異?；诮滩谋容^的視角，對這些差異進行了分析，并由此引發(fā)系列疑問，對這些疑問進行討論，最后得出若干結(jié)論和啟示。

關(guān)鍵詞：酸堿中和滴定；化學實驗；教材分析；比較研究

文章編號：1005–6629（2014）2–0011–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

酸堿中和滴定是高中化學課程的重要內(nèi)容?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（實驗）》“化學反應(yīng)原理”模塊內(nèi)容標準及活動與探究建議并未提出“測定NaOH溶液物質(zhì)的量濃度實驗”[1]，但三種版本《化學反應(yīng)原理》教材[2～4]（下文簡稱：人教版教材、蘇教版教材、魯科版教材）均涉及到了該實驗。三種版本教材在該實驗的設(shè)計上有明顯的差異。本文基于教材比較的視角，梳理差異并進行分析，并由此引發(fā)系列疑問，對這些疑問進行討論，最后得出若干結(jié)論和啟示。

1 各教材實驗設(shè)計差異及由此引發(fā)的疑問

閱讀并理解各教材中“測定NaOH溶液物質(zhì)的量濃度實驗”的內(nèi)容，從設(shè)計目的、原理、儀器、藥品、實驗操作及結(jié)果處理等方面進行比較與梳理，結(jié)果如表1及表2所示。

對表1、表2進行分析，可以發(fā)現(xiàn)三種版本教材在“測定NaOH溶液物質(zhì)的量濃度實驗”的編寫、設(shè)計上存在差異：

第一，從設(shè)計目的看，人教版和蘇教版、魯科版的設(shè)計目的“同中有異”、“異中有同”。人教版和蘇教版、魯科版盡管分別采取例題和學生探究實驗的不同形式來設(shè)計該實驗，但是它們的最終目標是一致的，就是讓學生能夠進一步理解和掌握酸堿中和滴定的原理。但是它們的側(cè)重點又不一樣，人教版測重于測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理過程，而蘇教版、魯科版關(guān)注到了實驗的基本技能、實驗的整個過程以及實驗結(jié)果的數(shù)據(jù)處理。

第二，從儀器和藥品看，人教版和蘇教版未明確列出，魯科版明確列出。但從描述來看，涉及的儀器基本相仿，包括已知濃度或未知濃度的酸、堿溶液，酸式、堿式滴定管，錐形瓶及其他配套儀器等。

第三，從實驗操作看：蘇教版采用的滴定方法和人教版、魯科版不同。人教版和魯科版教材采用已知濃度的HCl溶液來滴定未知濃度的NaOH溶液，而蘇教版教材采用未知濃度的NaOH溶液來滴定已知濃度的HCl溶液。

第四，從結(jié)果處理看：三種版本實驗結(jié)果的數(shù)據(jù)處理有所差異。人教版教材結(jié)果處理時先求三次滴定用去HCl溶液體積的平均值，再計算NaOH溶液物質(zhì)的量濃度；蘇教版教材先將兩次滴定的結(jié)果分別計算NaOH溶液物質(zhì)的量濃度，再取兩次濃度計算結(jié)果的平均值作為NaOH溶液物質(zhì)的量濃度；魯科版教材先將三次滴定的結(jié)果分別計算NaOH溶液物質(zhì)的量濃度，再取三次濃度計算結(jié)果的平均值作為NaOH溶液物質(zhì)的量濃度。

通過差異分析，發(fā)現(xiàn)有幾個問題值得進一步討論：（1）是否有必要設(shè)計學生探究實驗？（2）是否可用甲基橙溶液作指示劑？（3）用未知濃度的堿來滴定已知濃度的酸是否可行？（4）如何保證測量結(jié)果數(shù)據(jù)處理的合理性？

2 問題討論與分析

通過查閱相關(guān)的文獻，對以上四個問題進行如下討論與分析：

2.1 是否有必要設(shè)計學生探究實驗

酸堿中和滴定實驗涉及到三個主要問題：一是了解酸堿中和滴定的實驗基本技能；二是知道酸堿中和滴定的過程；三是掌握酸堿中和滴定的原理，前兩個問題是為第三個問題服務(wù)的。化學是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科，實驗是創(chuàng)設(shè)學習情境最重要的手段之一。通過分組動手進行酸堿中和滴定實驗，學生可以在真實的化學實驗中體驗酸堿中和滴定的整個過程，可以真實地觀察到酸堿中和滴定終點時顏色的突變，可以通過自己的操作得到測量的數(shù)據(jù)，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)進行結(jié)果處理，這些都會極大地激發(fā)學生學習的興趣和動機。酸堿中和滴定的整個過程在學生看來就顯得更為真實，有助于學生更好地理解和掌握酸堿中和滴定的原理。因此，在實際教學中，教師應(yīng)盡可能創(chuàng)造條件讓學生進行分組探究實驗，并通過實驗讓學生真正理解和掌握酸堿中和滴定的原理。

2.2 是否可用甲基橙溶液作指示劑

人教版教材未指明所使用的指示劑，蘇教版在實驗操作步驟中體現(xiàn)出所使用的指示劑是酚酞試液，而魯科版明確列出了可選用的指示劑有酚酞試液和甲基橙溶液。而在實際操作中，魯科版選用了酚酞試液，未選用甲基橙溶液。那么，是否可用甲基橙溶液作為指示劑呢？

從理論上來講，一元強酸（或一元強堿）滴定一元強堿（或一元強酸）完全反應(yīng)時的pH應(yīng)為7，滴定時應(yīng)選用在pH=7時變色的指示劑。石蕊、酚酞和甲基橙溶液是實驗室常用的酸堿指示劑。在中和滴定中，由于石蕊溶液顏色的突變不明顯，很少被選用。考慮到酚酞溶液的變色pH范圍（8.2～10.0）和甲基橙溶液的變色pH范圍（3.1～4.4），可知酚酞溶液和甲基橙溶液在一元強酸（或一元強堿）滴定一元強堿（或一元強酸）的酸堿中和滴定過程中均可以作為指示劑。然而，由于酚酞溶液的變色pH范圍比甲基橙溶液的變色pH范圍更靠近一元強酸（或一元強堿）滴定一元強堿（或一元強酸）完全反應(yīng)時的pH即7。因此，雖然酚酞溶液和甲基橙溶液均可作為一元強酸（或一元強堿）滴定一元強堿（或一元強酸）的指示劑，但選用酚酞溶液作為指示劑可使誤差更小。

2.3 采用未知濃度的堿來滴定已知濃度的酸是否可行

查閱三種版本教材發(fā)現(xiàn)對于酸堿中和滴定均提到：用已知濃度的酸（或堿）來滴定（或測定）未知濃度的堿（或酸）。對于這句話不能過于刻板地認識和理解成一定要將未知濃度的堿（或酸）注入錐形瓶作為被滴定液，一定要將已知濃度的酸（或堿）注入酸式滴定管（或堿式滴定管）作為滴定液。在實際操作中用未知濃度液體來滴定已知濃度液體從而測定未知濃度液體濃度的方法是很常見的。比如，在標準酸溶液或堿溶液配制和標定過程中，通常都是用未知準確濃度的待標定的標準酸或堿溶液來滴定基準物質(zhì)的溶液。在高等教育出版社出版的《分析化學實驗（第二版）》[5]教材中“幾種常用標準溶液的配制與標定”介紹了0.1 mol·L-1 NaOH溶液的配制和標定：通?？捎绵彵蕉姿釟溻涀鳛榛鶞饰镔|(zhì)，準確稱取鄰苯二甲酸氫鉀三份，每份約0.4～0.5 g，分別放在250 mL錐形瓶中，加入50 mL溫熱水溶解，冷卻后加2滴酚酞溶液作指示劑，用NaOH溶液滴定至溶液剛好由無色呈現(xiàn)粉紅色，并保持30 s不褪色，記下所消耗的NaOH溶液體積，計算NaOH溶液濃度。在蘇教版《實驗化學》教材[6]拓展課題6-1“配制并標定氫氧化鈉溶液”中介紹了這種方法。因此，采用未知濃度的堿來滴定已知濃度的酸的方法是可行的，在教學過程中切不可簡單理解并機械執(zhí)行教材的表述與要求。

2.4 如何保證測量結(jié)果數(shù)據(jù)處理的合理性

各教材對測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理方法有所差異，是否三種教材對測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理都是合理的？如何來保證測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理的合理性？仔細分析，發(fā)現(xiàn)蘇教版和魯科版教材測量結(jié)果數(shù)據(jù)的處理方法實質(zhì)上是一樣的，只是實驗操作過程中，蘇教版教材只要求做兩次平行實驗，魯科版做了三次平行實驗。在實際操作

綜上分析，在用已知濃度的酸（或堿）滴定未知濃度的堿（或酸）過程中，如果多次所取的待測液的體積都是相等的，那么先求體積平均值再求濃度或者先求濃度再取濃度平均值均是合理的；除此之外，應(yīng)該采取先求濃度再取濃度平均值的方法。

3 結(jié)論和啟示

通過比較、分析和討論，可以得到幾個主要的結(jié)論：

第一，蘇教版、魯科版設(shè)計學生探究實驗有利于讓學生在真實的化學實驗情境中進一步深入地理解和掌握酸堿中和滴定的原理，教師教學過程中應(yīng)該盡可能地創(chuàng)造條件讓學生通過實驗來落實教學目標。

第二，一元強酸（或一元強堿）滴定一元強堿（或一元強酸）過程中酚酞溶液和甲基橙溶液均可作為指示劑；

第三，不能過于刻板地去認識和理解酸堿中和滴定，蘇教版采用未知濃度的堿來滴定已知濃度的酸的方法是可行的；

第三，在用已知濃度的酸（或堿）滴定未知濃度的堿（或酸）過程中，如果多次所取的待測液的體積都是相等的，那么先求體積平均值再求濃度或者先求濃度再取濃度平均值均是合理的；除此之外，應(yīng)該采取先求濃度再取濃度平均值的方法。

課程改革以后，實行“一綱多本”，不同的教材由于編寫者的編寫思路和對課程標準的認識和理解不盡相同，對于同一內(nèi)容的編寫存在一些差異是正常的。教師在教學實踐過程中，經(jīng)常將三種版本教材結(jié)合起來使用，由于不同版本教材編寫的差異不免會產(chǎn)生一些疑問。中學化學教師可以按照以下研究思路進行研究，以解決困惑：（1）明確研究目的。首先要理清研究的背景和明確研究的目的，確定研究的方向；（2）比較不同版本教材、挖掘共同點和差異點，并針對共同點和差異點提出需要加以討論的問題；（3）通過查閱相關(guān)的文獻資料，對這些問題加以討論和解釋；（4）提煉總結(jié)，得到研究的結(jié)論，形成解決問題的方案。教師通過這類型的研究，可以加深自己對課程標準和教材的理解，能夠把握住教學的關(guān)鍵，提升自身的教研和教學能力。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2]宋心琦主編.普通高中化學課程標準實驗教科書·化學反應(yīng)原理[M].北京：人民教育出版社，2007.

[3]王祖浩主編.普通高中化學課程標準實驗教科書·化學反應(yīng)原理[M].南京：江蘇教育出版社，2008.

[4]王磊主編.普通高中化學課程標準實驗教科書·化學反應(yīng)原理[M].濟南：山東科學技術(shù)出版社，2008.

[5]高職高?；瘜W教材編寫組.分析化學實驗[M].北京：高等教育出版社，2000：31～32.

[6]王祖浩主編.普通高中化學課程標準實驗教科書·實驗化學[M].南京：江蘇教育出版社，2009.

2.4 如何保證測量結(jié)果數(shù)據(jù)處理的合理性

各教材對測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理方法有所差異，是否三種教材對測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理都是合理的？如何來保證測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理的合理性？仔細分析，發(fā)現(xiàn)蘇教版和魯科版教材測量結(jié)果數(shù)據(jù)的處理方法實質(zhì)上是一樣的，只是實驗操作過程中，蘇教版教材只要求做兩次平行實驗，魯科版做了三次平行實驗。在實際操作

綜上分析，在用已知濃度的酸（或堿）滴定未知濃度的堿（或酸）過程中，如果多次所取的待測液的體積都是相等的，那么先求體積平均值再求濃度或者先求濃度再取濃度平均值均是合理的；除此之外，應(yīng)該采取先求濃度再取濃度平均值的方法。

3 結(jié)論和啟示

通過比較、分析和討論，可以得到幾個主要的結(jié)論：

第一，蘇教版、魯科版設(shè)計學生探究實驗有利于讓學生在真實的化學實驗情境中進一步深入地理解和掌握酸堿中和滴定的原理，教師教學過程中應(yīng)該盡可能地創(chuàng)造條件讓學生通過實驗來落實教學目標。

第二，一元強酸（或一元強堿）滴定一元強堿（或一元強酸）過程中酚酞溶液和甲基橙溶液均可作為指示劑；

第三，不能過于刻板地去認識和理解酸堿中和滴定，蘇教版采用未知濃度的堿來滴定已知濃度的酸的方法是可行的；

第三，在用已知濃度的酸（或堿）滴定未知濃度的堿（或酸）過程中，如果多次所取的待測液的體積都是相等的，那么先求體積平均值再求濃度或者先求濃度再取濃度平均值均是合理的；除此之外，應(yīng)該采取先求濃度再取濃度平均值的方法。

課程改革以后，實行“一綱多本”，不同的教材由于編寫者的編寫思路和對課程標準的認識和理解不盡相同，對于同一內(nèi)容的編寫存在一些差異是正常的。教師在教學實踐過程中，經(jīng)常將三種版本教材結(jié)合起來使用，由于不同版本教材編寫的差異不免會產(chǎn)生一些疑問。中學化學教師可以按照以下研究思路進行研究，以解決困惑：（1）明確研究目的。首先要理清研究的背景和明確研究的目的，確定研究的方向；（2）比較不同版本教材、挖掘共同點和差異點，并針對共同點和差異點提出需要加以討論的問題；（3）通過查閱相關(guān)的文獻資料，對這些問題加以討論和解釋；（4）提煉總結(jié)，得到研究的結(jié)論，形成解決問題的方案。教師通過這類型的研究，可以加深自己對課程標準和教材的理解，能夠把握住教學的關(guān)鍵，提升自身的教研和教學能力。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2]宋心琦主編.普通高中化學課程標準實驗教科書·化學反應(yīng)原理[M].北京：人民教育出版社，2007.

[3]王祖浩主編.普通高中化學課程標準實驗教科書·化學反應(yīng)原理[M].南京：江蘇教育出版社，2008.

[4]王磊主編.普通高中化學課程標準實驗教科書·化學反應(yīng)原理[M].濟南：山東科學技術(shù)出版社，2008.

[5]高職高?；瘜W教材編寫組.分析化學實驗[M].北京：高等教育出版社，2000：31～32.

[6]王祖浩主編.普通高中化學課程標準實驗教科書·實驗化學[M].南京：江蘇教育出版社，2009.

2.4 如何保證測量結(jié)果數(shù)據(jù)處理的合理性

各教材對測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理方法有所差異，是否三種教材對測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理都是合理的？如何來保證測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理的合理性？仔細分析，發(fā)現(xiàn)蘇教版和魯科版教材測量結(jié)果數(shù)據(jù)的處理方法實質(zhì)上是一樣的，只是實驗操作過程中，蘇教版教材只要求做兩次平行實驗，魯科版做了三次平行實驗。在實際操作

綜上分析，在用已知濃度的酸（或堿）滴定未知濃度的堿（或酸）過程中，如果多次所取的待測液的體積都是相等的，那么先求體積平均值再求濃度或者先求濃度再取濃度平均值均是合理的；除此之外，應(yīng)該采取先求濃度再取濃度平均值的方法。

3 結(jié)論和啟示

通過比較、分析和討論，可以得到幾個主要的結(jié)論：

第一，蘇教版、魯科版設(shè)計學生探究實驗有利于讓學生在真實的化學實驗情境中進一步深入地理解和掌握酸堿中和滴定的原理，教師教學過程中應(yīng)該盡可能地創(chuàng)造條件讓學生通過實驗來落實教學目標。

第二，一元強酸（或一元強堿）滴定一元強堿（或一元強酸）過程中酚酞溶液和甲基橙溶液均可作為指示劑；

第三，不能過于刻板地去認識和理解酸堿中和滴定，蘇教版采用未知濃度的堿來滴定已知濃度的酸的方法是可行的；

第三，在用已知濃度的酸（或堿）滴定未知濃度的堿（或酸）過程中，如果多次所取的待測液的體積都是相等的，那么先求體積平均值再求濃度或者先求濃度再取濃度平均值均是合理的；除此之外，應(yīng)該采取先求濃度再取濃度平均值的方法。

課程改革以后，實行“一綱多本”，不同的教材由于編寫者的編寫思路和對課程標準的認識和理解不盡相同，對于同一內(nèi)容的編寫存在一些差異是正常的。教師在教學實踐過程中，經(jīng)常將三種版本教材結(jié)合起來使用，由于不同版本教材編寫的差異不免會產(chǎn)生一些疑問。中學化學教師可以按照以下研究思路進行研究，以解決困惑：（1）明確研究目的。首先要理清研究的背景和明確研究的目的，確定研究的方向；（2）比較不同版本教材、挖掘共同點和差異點，并針對共同點和差異點提出需要加以討論的問題；（3）通過查閱相關(guān)的文獻資料，對這些問題加以討論和解釋；（4）提煉總結(jié)，得到研究的結(jié)論，形成解決問題的方案。教師通過這類型的研究，可以加深自己對課程標準和教材的理解，能夠把握住教學的關(guān)鍵，提升自身的教研和教學能力。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2]宋心琦主編.普通高中化學課程標準實驗教科書·化學反應(yīng)原理[M].北京：人民教育出版社，2007.

[3]王祖浩主編.普通高中化學課程標準實驗教科書·化學反應(yīng)原理[M].南京：江蘇教育出版社，2008.

[4]王磊主編.普通高中化學課程標準實驗教科書·化學反應(yīng)原理[M].濟南：山東科學技術(shù)出版社，2008.

[5]高職高專化學教材編寫組.分析化學實驗[M].北京：高等教育出版社，2000：31～32.

[6]王祖浩主編.普通高中化學課程標準實驗教科書·實驗化學[M].南京：江蘇教育出版社，2009.