關(guān)于“中和反應(yīng)”實驗教學(xué)問題的探討

王劍鋒

摘 要：本文主要是筆者結(jié)合教學(xué)實驗，探討酸堿中和反應(yīng)實驗教學(xué)中的一些問題，以期提高中和反應(yīng)的實驗教學(xué)效率。

關(guān)鍵詞：中和反應(yīng) 提供參考 改進實驗 優(yōu)化形式

樂翠娣教授認為：“化學(xué)實驗是最生動、最直觀的教學(xué)手段，能提供豐富、典型的感性材料。通過比較、分類、分析、綜合、抽象和概括等科學(xué)方法，幫助學(xué)生形成相應(yīng)的化學(xué)概念。”酸和堿產(chǎn)生的中和反應(yīng)在實際生活中應(yīng)用廣泛，教材沒有簡單地將它作為酸或堿的性質(zhì)來介紹，而是專門編成一個課題來說明。實驗探究對于我們了解中和反應(yīng)的熱變化和pH變化，對于培養(yǎng)學(xué)生探究實踐、分析處理等能力，對于學(xué)生建立對立統(tǒng)一的思想起著至關(guān)重要的作用。為了提高教學(xué)效果，改進實驗方案，優(yōu)化組織形式，筆者進行了一些實踐研究。

一、提供參考，方便實驗開展

化學(xué)實驗員在準備中和反應(yīng)的演示實驗和學(xué)生分組實驗時發(fā)現(xiàn)，學(xué)生往往不知道該配置多大濃度的溶液、該準備何種規(guī)格的燒杯，這些問題在一定程度上影響了實驗的順利開展。為此，教師在課前做了一組實驗作為參考，目的是為學(xué)生實驗提供依據(jù)。

1.燒杯的規(guī)格及溶液的體積

問題1：燒杯的規(guī)格

化學(xué)實驗員在按照教材基礎(chǔ)實驗8的要求準備酸和堿的中和反應(yīng)時碰到一個困惑——該選用什么規(guī)格的燒杯呢？筆者認為，燒杯容積的選擇要考慮以下幾個因素：①溫度計能否正常測量；②玻璃棒攪拌是否方便；③是否可以容納一定量的溶液。

問題2：溶液的體積

實驗演示時為使實驗現(xiàn)象明顯，溶液的量可以適當多一些。在基礎(chǔ)實驗8中，需要在小燒杯中加入適量的氫氧化鈉溶液，那么多少為適量呢？筆者認為需要考慮以下幾個方面：①以節(jié)約為原則；②能否測熱效應(yīng)。

探究與驗證1：燒杯的規(guī)格及溶液的體積

實驗室中不同時期購置的玻棒式溫度計感溫包的長度是不同的，筆者將感溫包長度約為1. 5厘米的玻棒式溫度計插入以水平和傾斜（最大傾斜度）兩種角度放置的不同規(guī)格的燒杯中，并將感溫包恰好完全浸沒在液體中，測量最少需要的溶液的體積（見表1）。

結(jié)論：

（1）上述三種規(guī)格的燒杯作為中和反應(yīng)的反應(yīng)容器都可以。通過課前對實驗操作的研究，綜合操作方便、用料節(jié)約、觀察容易等各種因素，在學(xué)生分組實驗時選用規(guī)格為100 ml的燒杯作為反應(yīng)的容器比較適宜。

（2）另外，筆者認為在學(xué)生進行分組實驗時，盛放在燒杯中的溶液的體積在10～30 ml比較適宜。

2.溶液的濃度及溶液的體積

問題3：溶液的濃度

（1）氫氧化鈉溶液的濃度

不管是在第2節(jié)“常見的酸和堿”的活動與探究欄目中，還是在基礎(chǔ)實驗8中，都要用到氫氧化鈉溶液，但是濃度應(yīng)該是多少呢？教材中沒有明確說明。哪些因素會影響到氫氧化鈉溶液的濃度呢？筆者認為要考慮兩方面的因素：①能否測熱效應(yīng)；②酚酞試液的顯色情況。當酚酞試液滴在濃堿溶液中，它會轉(zhuǎn)變成羧酸鹽式的無色三價離子而使溶液顏色褪去。小周等學(xué)生認為酚酞試液與堿溶液作用時，應(yīng)選用堿溶液的濃度一般為5%～10% 。

（2）鹽酸溶液的濃度

另外，在該實驗中稀鹽酸的濃度應(yīng)該為多少呢？初中化學(xué)實驗室配制的鹽酸溶液的濃度通常約為20%（1：1）或10%（1：3）。有學(xué)者建議在做酸堿中和反應(yīng)的實驗時，鹽酸溶液的濃度與氫氧化鈉溶液的濃度都應(yīng)為1 mol/L（即鹽酸的濃度約為3.65%）。但筆者有一個疑問：如教材所述，用滴管滴加鹽酸溶液，那得滴加多少滴管鹽酸呢？

探究與驗證2：溶液的濃度與溶液的體積

溶液的濃度與溶液的體積不是孤立的，而是相互關(guān)聯(lián)的。筆者嘗試用正交試驗法探究實驗中溶液的濃度和體積的最佳配比，力爭實現(xiàn)藥品節(jié)約、現(xiàn)象明顯、操作便捷。

（1）試驗方法

配置不同濃度的鹽酸溶液和氫氧化鈉溶液，取一定量的氫氧化鈉溶液置于燒杯中，滴入2滴酚酞試液，用酸式滴定管將鹽酸溶液逐滴滴入盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中，記錄消耗鹽酸溶液的體積。在滴加過程中，用磁力攪拌器攪拌溶液，使氫氧化鈉溶液和鹽酸溶液能夠充分混合，并用溫度計測量反應(yīng)起始點和終點燒杯中溶液的溫度。

（2）試驗因素及水平

本試驗是研究鹽酸溶液濃度、氫氧化鈉溶液濃度以及體積的最佳比例，試驗因素及水平見表2。

（3）試驗方案

按正交表L9（34）安排試驗方案，結(jié)果見表3。

注：終點，即酚酞變色的點。酸堿中和反應(yīng)到達終點時溶液的溫度（t1）減去起始時溶液的溫度（t0）即為溶液升高的溫度。

（4）實驗確認

根據(jù)正交試驗得出兩種配方（見表4）進行實驗驗證，所得的實驗效果（見表5）與表2對比，可以得出結(jié)論：中和反應(yīng)時鹽酸溶液濃度、氫氧化鈉溶液濃度、體積最佳配比的配方是可信的。

結(jié)論：

（1）氫氧化鈉溶液的濃度

根據(jù)不同濃度的氫氧化鈉溶液與酚酞作用的情況來看，氫氧化鈉溶液的濃度應(yīng)在4%以下比較適宜。

⑵鹽酸溶液的濃度

筆者認為鹽酸的濃度可以適當?shù)馗咭恍@樣可以使滴加的鹽酸的體積大大減少。根據(jù)正交試驗所得的實驗配方并非是固定不變的，而是應(yīng)根據(jù)具體的情況進行適當?shù)恼{(diào)整。

二、改進實驗，突顯探究本色

初三學(xué)生已經(jīng)掌握了一些實驗技能，有一定的探究能力。筆者認為可以根據(jù)學(xué)校實驗條件改進實驗方案，突顯探究本色。

1.改進實驗器材

（1）滴管

問題： 滴管的外形差不多，但其容積不盡相同（見表6）。在操作過程中，即使是同一只滴管、同一個實驗者，如用力大小不同，滴下來的每一滴溶液的體積也不一定相同（見表7）。由于上述原因?qū)е聦嶒炚邿o法預(yù)估中和反應(yīng)的終點。另外，我們發(fā)現(xiàn)大約能吸取1.35 ml溶液的滴管，一般能滴下30滴溶液，如果需要滴加的溶液體積較大，使用滴管無疑是非常麻煩的。筆者在實踐中也發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生由于連續(xù)滴加，導(dǎo)致實驗結(jié)果大大超過中和反應(yīng)的終點。

改進：筆者覺得用滴定管代替滴管是不錯的選擇，雖然在初中階段不需要學(xué)生掌握滴定管的使用，至少教師可在演示實驗中采用。在實驗中，只要被滴定溶液的體積和濃度以及滴定液的濃度確定，采用滴定管能夠較好地控制酸堿中和反應(yīng)的終點。

（2）玻璃棒

問題： 在兩種溶液混合的過程中，需要用溫度計測量溫度。如果溫度計一直插在溶液中，玻璃棒攪拌不方便。如果不想讓溫度計影響玻璃棒的攪拌，則可以在玻璃棒攪拌的過程中，間歇地測量溫度。

改進： 在實驗中，用磁力攪拌器代替玻璃棒攪拌，這樣可持續(xù)對溶液的溫度進行測量，使操作簡便。

通過實驗器材的改進，將我們從煩瑣的實驗操作中解放出來，把注意力集中在對實驗的探究上。學(xué)校配置了數(shù)字探究實驗室，可采用手持式數(shù)字分析儀探究中和反應(yīng)。當然，在探究過程中是否需要訓(xùn)練學(xué)生的實驗技能，應(yīng)訓(xùn)練怎樣的實驗技能，需要化學(xué)教師在教學(xué)中斟酌。

2.互換滴加順序

將氫氧化鈉溶液滴入稀鹽酸時，滴加酚酞時經(jīng)常會出現(xiàn)溶液的顏色變紅，紅色又很快褪去的情況，這給學(xué)生了解溶液酸堿性的變化造成了困擾。在實驗中，可以先在稀鹽酸中滴加2滴無色酚酞試液，然后在稀鹽酸中滴加氫氧化鈉溶液。這樣，酚酞溶液不會因堿液濃度過高而紅色馬上褪去。另外，當?shù)渭右坏位虬氲螝溲趸c溶液后，溶液由無色變?yōu)闇\紅色，再反滴一滴稀鹽酸后，溶液顏色由紅色變?yōu)闊o色，可見，中和反應(yīng)的終點是能控制。

三、優(yōu)化形式，提高教學(xué)效率

教材編者不僅在第七章第二節(jié)中安排了中和反應(yīng)的探究實驗，在基礎(chǔ)實驗8中也做了相應(yīng)的安排。如果按照教材進行“照本宣科”，那么會浪費資源和時間。筆者認為可根據(jù)教學(xué)的實際需要，重新組織實驗形式，以提高實驗教學(xué)的效率。

1.演示實驗和分組實驗合二為一

在演示實驗中，教師進行操作，把實驗現(xiàn)象呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，引導(dǎo)學(xué)生觀察思考，配合教師的講解，穿插學(xué)生的討論，讓學(xué)生了解酸堿中和反應(yīng)。教師的演示確實能夠活躍課堂氣氛，具有一定的教學(xué)效果。但教師演示過后，學(xué)生再分組進行中和反應(yīng)的探究，只是“依葫蘆畫瓢”，失去了探究的意義。若在教學(xué)中，教師邊講解邊組織學(xué)生實驗，穿插引導(dǎo)，不僅能夠體現(xiàn)教師的主導(dǎo)作用，還能發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，切實提高教學(xué)效率。

2.演示實驗和分組實驗各樹一幟

在中和反應(yīng)的教學(xué)中，我們一般都從定性的角度去探究中和反應(yīng)，很少從定量的角度去探究。在課堂教學(xué)中，教師在氫氧化鈉溶液中滴加稀鹽酸直至過量。在滴加過程中，教師選取不同的點，用pH試紙和溫度計（pH計和溫度傳感器）來測量燒杯中溶液的溫度和pH，并記錄實驗數(shù)據(jù)。實驗結(jié)束后，教師組織學(xué)生繪制酸堿中和反應(yīng)時溶液的溫度及酸堿度的變化曲線圖（或直接用手持式數(shù)字分析儀采集各點數(shù)據(jù)，將溫度及酸堿度變化曲線圖直接顯示出來），引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析這兩圖的變化趨勢，體會酸堿中和反應(yīng)的特征變化。課后再組織學(xué)生分組合作，從定性的角度（即教材設(shè)計的實驗方案）去探究中和反應(yīng)。由此，學(xué)生不僅能了解中和反應(yīng)的特征，還有更豐富的探究體驗。

實驗探究不僅需要教師具備專研精神，更要學(xué)會放手，讓學(xué)生親自實踐。在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，在解決問題的過程中提高課堂教學(xué)效率，提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)。

改進：筆者覺得用滴定管代替滴管是不錯的選擇，雖然在初中階段不需要學(xué)生掌握滴定管的使用，至少教師可在演示實驗中采用。在實驗中，只要被滴定溶液的體積和濃度以及滴定液的濃度確定，采用滴定管能夠較好地控制酸堿中和反應(yīng)的終點。

（2）玻璃棒

問題： 在兩種溶液混合的過程中，需要用溫度計測量溫度。如果溫度計一直插在溶液中，玻璃棒攪拌不方便。如果不想讓溫度計影響玻璃棒的攪拌，則可以在玻璃棒攪拌的過程中，間歇地測量溫度。

改進： 在實驗中，用磁力攪拌器代替玻璃棒攪拌，這樣可持續(xù)對溶液的溫度進行測量，使操作簡便。

通過實驗器材的改進，將我們從煩瑣的實驗操作中解放出來，把注意力集中在對實驗的探究上。學(xué)校配置了數(shù)字探究實驗室，可采用手持式數(shù)字分析儀探究中和反應(yīng)。當然，在探究過程中是否需要訓(xùn)練學(xué)生的實驗技能，應(yīng)訓(xùn)練怎樣的實驗技能，需要化學(xué)教師在教學(xué)中斟酌。

2.互換滴加順序

將氫氧化鈉溶液滴入稀鹽酸時，滴加酚酞時經(jīng)常會出現(xiàn)溶液的顏色變紅，紅色又很快褪去的情況，這給學(xué)生了解溶液酸堿性的變化造成了困擾。在實驗中，可以先在稀鹽酸中滴加2滴無色酚酞試液，然后在稀鹽酸中滴加氫氧化鈉溶液。這樣，酚酞溶液不會因堿液濃度過高而紅色馬上褪去。另外，當?shù)渭右坏位虬氲螝溲趸c溶液后，溶液由無色變?yōu)闇\紅色，再反滴一滴稀鹽酸后，溶液顏色由紅色變?yōu)闊o色，可見，中和反應(yīng)的終點是能控制。

三、優(yōu)化形式，提高教學(xué)效率

教材編者不僅在第七章第二節(jié)中安排了中和反應(yīng)的探究實驗，在基礎(chǔ)實驗8中也做了相應(yīng)的安排。如果按照教材進行“照本宣科”，那么會浪費資源和時間。筆者認為可根據(jù)教學(xué)的實際需要，重新組織實驗形式，以提高實驗教學(xué)的效率。

1.演示實驗和分組實驗合二為一

在演示實驗中，教師進行操作，把實驗現(xiàn)象呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，引導(dǎo)學(xué)生觀察思考，配合教師的講解，穿插學(xué)生的討論，讓學(xué)生了解酸堿中和反應(yīng)。教師的演示確實能夠活躍課堂氣氛，具有一定的教學(xué)效果。但教師演示過后，學(xué)生再分組進行中和反應(yīng)的探究，只是“依葫蘆畫瓢”，失去了探究的意義。若在教學(xué)中，教師邊講解邊組織學(xué)生實驗，穿插引導(dǎo)，不僅能夠體現(xiàn)教師的主導(dǎo)作用，還能發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，切實提高教學(xué)效率。

2.演示實驗和分組實驗各樹一幟

在中和反應(yīng)的教學(xué)中，我們一般都從定性的角度去探究中和反應(yīng)，很少從定量的角度去探究。在課堂教學(xué)中，教師在氫氧化鈉溶液中滴加稀鹽酸直至過量。在滴加過程中，教師選取不同的點，用pH試紙和溫度計（pH計和溫度傳感器）來測量燒杯中溶液的溫度和pH，并記錄實驗數(shù)據(jù)。實驗結(jié)束后，教師組織學(xué)生繪制酸堿中和反應(yīng)時溶液的溫度及酸堿度的變化曲線圖（或直接用手持式數(shù)字分析儀采集各點數(shù)據(jù)，將溫度及酸堿度變化曲線圖直接顯示出來），引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析這兩圖的變化趨勢，體會酸堿中和反應(yīng)的特征變化。課后再組織學(xué)生分組合作，從定性的角度（即教材設(shè)計的實驗方案）去探究中和反應(yīng)。由此，學(xué)生不僅能了解中和反應(yīng)的特征，還有更豐富的探究體驗。

實驗探究不僅需要教師具備專研精神，更要學(xué)會放手，讓學(xué)生親自實踐。在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，在解決問題的過程中提高課堂教學(xué)效率，提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)。

改進：筆者覺得用滴定管代替滴管是不錯的選擇，雖然在初中階段不需要學(xué)生掌握滴定管的使用，至少教師可在演示實驗中采用。在實驗中，只要被滴定溶液的體積和濃度以及滴定液的濃度確定，采用滴定管能夠較好地控制酸堿中和反應(yīng)的終點。

（2）玻璃棒

問題： 在兩種溶液混合的過程中，需要用溫度計測量溫度。如果溫度計一直插在溶液中，玻璃棒攪拌不方便。如果不想讓溫度計影響玻璃棒的攪拌，則可以在玻璃棒攪拌的過程中，間歇地測量溫度。

改進： 在實驗中，用磁力攪拌器代替玻璃棒攪拌，這樣可持續(xù)對溶液的溫度進行測量，使操作簡便。

通過實驗器材的改進，將我們從煩瑣的實驗操作中解放出來，把注意力集中在對實驗的探究上。學(xué)校配置了數(shù)字探究實驗室，可采用手持式數(shù)字分析儀探究中和反應(yīng)。當然，在探究過程中是否需要訓(xùn)練學(xué)生的實驗技能，應(yīng)訓(xùn)練怎樣的實驗技能，需要化學(xué)教師在教學(xué)中斟酌。

2.互換滴加順序

將氫氧化鈉溶液滴入稀鹽酸時，滴加酚酞時經(jīng)常會出現(xiàn)溶液的顏色變紅，紅色又很快褪去的情況，這給學(xué)生了解溶液酸堿性的變化造成了困擾。在實驗中，可以先在稀鹽酸中滴加2滴無色酚酞試液，然后在稀鹽酸中滴加氫氧化鈉溶液。這樣，酚酞溶液不會因堿液濃度過高而紅色馬上褪去。另外，當?shù)渭右坏位虬氲螝溲趸c溶液后，溶液由無色變?yōu)闇\紅色，再反滴一滴稀鹽酸后，溶液顏色由紅色變?yōu)闊o色，可見，中和反應(yīng)的終點是能控制。

三、優(yōu)化形式，提高教學(xué)效率

教材編者不僅在第七章第二節(jié)中安排了中和反應(yīng)的探究實驗，在基礎(chǔ)實驗8中也做了相應(yīng)的安排。如果按照教材進行“照本宣科”，那么會浪費資源和時間。筆者認為可根據(jù)教學(xué)的實際需要，重新組織實驗形式，以提高實驗教學(xué)的效率。

1.演示實驗和分組實驗合二為一

在演示實驗中，教師進行操作，把實驗現(xiàn)象呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，引導(dǎo)學(xué)生觀察思考，配合教師的講解，穿插學(xué)生的討論，讓學(xué)生了解酸堿中和反應(yīng)。教師的演示確實能夠活躍課堂氣氛，具有一定的教學(xué)效果。但教師演示過后，學(xué)生再分組進行中和反應(yīng)的探究，只是“依葫蘆畫瓢”，失去了探究的意義。若在教學(xué)中，教師邊講解邊組織學(xué)生實驗，穿插引導(dǎo)，不僅能夠體現(xiàn)教師的主導(dǎo)作用，還能發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，切實提高教學(xué)效率。

2.演示實驗和分組實驗各樹一幟

在中和反應(yīng)的教學(xué)中，我們一般都從定性的角度去探究中和反應(yīng)，很少從定量的角度去探究。在課堂教學(xué)中，教師在氫氧化鈉溶液中滴加稀鹽酸直至過量。在滴加過程中，教師選取不同的點，用pH試紙和溫度計（pH計和溫度傳感器）來測量燒杯中溶液的溫度和pH，并記錄實驗數(shù)據(jù)。實驗結(jié)束后，教師組織學(xué)生繪制酸堿中和反應(yīng)時溶液的溫度及酸堿度的變化曲線圖（或直接用手持式數(shù)字分析儀采集各點數(shù)據(jù)，將溫度及酸堿度變化曲線圖直接顯示出來），引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析這兩圖的變化趨勢，體會酸堿中和反應(yīng)的特征變化。課后再組織學(xué)生分組合作，從定性的角度（即教材設(shè)計的實驗方案）去探究中和反應(yīng)。由此，學(xué)生不僅能了解中和反應(yīng)的特征，還有更豐富的探究體驗。

實驗探究不僅需要教師具備專研精神，更要學(xué)會放手，讓學(xué)生親自實踐。在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，在解決問題的過程中提高課堂教學(xué)效率，提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)。