關于“中和反應”實驗教學問題的探討

王劍鋒

摘 要：本文主要是筆者結合教學實驗，探討酸堿中和反應實驗教學中的一些問題，以期提高中和反應的實驗教學效率。

關鍵詞：中和反應 提供參考 改進實驗 優化形式

樂翠娣教授認為：“化學實驗是最生動、最直觀的教學手段，能提供豐富、典型的感性材料。通過比較、分類、分析、綜合、抽象和概括等科學方法，幫助學生形成相應的化學概念。”酸和堿產生的中和反應在實際生活中應用廣泛，教材沒有簡單地將它作為酸或堿的性質來介紹，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的熱變化和pH變化，對于培養學生探究實踐、分析處理等能力，對于學生建立對立統一的思想起著至關重要的作用。為了提高教學效果，改進實驗方案，優化組織形式，筆者進行了一些實踐研究。

一、提供參考，方便實驗開展

化學實驗員在準備中和反應的演示實驗和學生分組實驗時發現，學生往往不知道該配置多大濃度的溶液、該準備何種規格的燒杯，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，目的是為學生實驗提供依據。

1.燒杯的規格及溶液的體積

問題1：燒杯的規格

化學實驗員在按照教材基礎實驗8的要求準備酸和堿的中和反應時碰到一個困惑——該選用什么規格的燒杯呢？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象明顯，溶液的量可以適當多一些。在基礎實驗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以節約為原則；②能否測熱效應。

探究與驗證1：燒杯的規格及溶液的體積

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）。

結論：

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

（2）另外，筆者認為在學生進行分組實驗時，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“常見的酸和堿”的活動與探究欄目中，還是在基礎實驗8中，都要用到氫氧化鈉溶液，但是濃度應該是多少呢？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；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。小周等學生認為酚酞試液與堿溶液作用時，應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該為多少呢？初中化學實驗室配制的鹽酸溶液的濃度通常約為20%（1：1）或10%（1：3）。有學者建議在做酸堿中和反應的實驗時，鹽酸溶液的濃度與氫氧化鈉溶液的濃度都應為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，而是相互關聯的。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，力爭實現藥品節約、現象明顯、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，結果見表3。

注：終點，即酚酞變色的點。酸堿中和反應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，可以得出結論：中和反應時鹽酸溶液濃度、氫氧化鈉溶液濃度、體積最佳配比的配方是可信的。

結論：

（1）氫氧化鈉溶液的濃度

根據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地高一些，這樣可以使滴加的鹽酸的體積大大減少。根據正交試驗所得的實驗配方并非是固定不變的，而是應根據具體的情況進行適當的調整。

二、改進實驗，突顯探究本色

初三學生已經掌握了一些實驗技能，有一定的探究能力。筆者認為可以根據學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）。由于上述原因導致實驗者無法預估中和反應的終點。另外，我們發現大約能吸取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。筆者在實踐中也發現很多學生由于連續滴加，導致實驗結果大大超過中和反應的終點。

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。學校配置了數字探究實驗室，可采用手持式數字分析儀探究中和反應。當然，在探究過程中是否需要訓練學生的實驗技能，應訓練怎樣的實驗技能，需要化學教師在教學中斟酌。

2.互換滴加順序

將氫氧化鈉溶液滴入稀鹽酸時，滴加酚酞時經常會出現溶液的顏色變紅，紅色又很快褪去的情況，這給學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，當滴加一滴或半滴氫氧化鈉溶液后，溶液由無色變為淺紅色，再反滴一滴稀鹽酸后，溶液顏色由紅色變為無色，可見，中和反應的終點是能控制。

三、優化形式，提高教學效率

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

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，把實驗現象呈現在學生眼前，引導學生觀察思考，配合教師的講解，穿插學生的討論，讓學生了解酸堿中和反應。教師的演示確實能夠活躍課堂氣氛，具有一定的教學效果。但教師演示過后，學生再分組進行中和反應的探究，只是“依葫蘆畫瓢”，失去了探究的意義。若在教學中，教師邊講解邊組織學生實驗，穿插引導，不僅能夠體現教師的主導作用，還能發揮學生學習的主動性，切實提高教學效率。

2.演示實驗和分組實驗各樹一幟

在中和反應的教學中，我們一般都從定性的角度去探究中和反應，很少從定量的角度去探究。在課堂教學中，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，并記錄實驗數據。實驗結束后，教師組織學生繪制酸堿中和反應時溶液的溫度及酸堿度的變化曲線圖（或直接用手持式數字分析儀采集各點數據，將溫度及酸堿度變化曲線圖直接顯示出來），引導學生觀察、分析這兩圖的變化趨勢，體會酸堿中和反應的特征變化。課后再組織學生分組合作，從定性的角度（即教材設計的實驗方案）去探究中和反應。由此，學生不僅能了解中和反應的特征，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，更要學會放手，讓學生親自實踐。在實踐中發現問題，在解決問題的過程中提高課堂教學效率，提升學生的專業素養。

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。學校配置了數字探究實驗室，可采用手持式數字分析儀探究中和反應。當然，在探究過程中是否需要訓練學生的實驗技能，應訓練怎樣的實驗技能，需要化學教師在教學中斟酌。

2.互換滴加順序

將氫氧化鈉溶液滴入稀鹽酸時，滴加酚酞時經常會出現溶液的顏色變紅，紅色又很快褪去的情況，這給學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，當滴加一滴或半滴氫氧化鈉溶液后，溶液由無色變為淺紅色，再反滴一滴稀鹽酸后，溶液顏色由紅色變為無色，可見，中和反應的終點是能控制。

三、優化形式，提高教學效率

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

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，把實驗現象呈現在學生眼前，引導學生觀察思考，配合教師的講解，穿插學生的討論，讓學生了解酸堿中和反應。教師的演示確實能夠活躍課堂氣氛，具有一定的教學效果。但教師演示過后，學生再分組進行中和反應的探究，只是“依葫蘆畫瓢”，失去了探究的意義。若在教學中，教師邊講解邊組織學生實驗，穿插引導，不僅能夠體現教師的主導作用，還能發揮學生學習的主動性，切實提高教學效率。

2.演示實驗和分組實驗各樹一幟

在中和反應的教學中，我們一般都從定性的角度去探究中和反應，很少從定量的角度去探究。在課堂教學中，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，并記錄實驗數據。實驗結束后，教師組織學生繪制酸堿中和反應時溶液的溫度及酸堿度的變化曲線圖（或直接用手持式數字分析儀采集各點數據，將溫度及酸堿度變化曲線圖直接顯示出來），引導學生觀察、分析這兩圖的變化趨勢，體會酸堿中和反應的特征變化。課后再組織學生分組合作，從定性的角度（即教材設計的實驗方案）去探究中和反應。由此，學生不僅能了解中和反應的特征，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，更要學會放手，讓學生親自實踐。在實踐中發現問題，在解決問題的過程中提高課堂教學效率，提升學生的專業素養。

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。學校配置了數字探究實驗室，可采用手持式數字分析儀探究中和反應。當然，在探究過程中是否需要訓練學生的實驗技能，應訓練怎樣的實驗技能，需要化學教師在教學中斟酌。

2.互換滴加順序

將氫氧化鈉溶液滴入稀鹽酸時，滴加酚酞時經常會出現溶液的顏色變紅，紅色又很快褪去的情況，這給學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，當滴加一滴或半滴氫氧化鈉溶液后，溶液由無色變為淺紅色，再反滴一滴稀鹽酸后，溶液顏色由紅色變為無色，可見，中和反應的終點是能控制。

三、優化形式，提高教學效率

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

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，把實驗現象呈現在學生眼前，引導學生觀察思考，配合教師的講解，穿插學生的討論，讓學生了解酸堿中和反應。教師的演示確實能夠活躍課堂氣氛，具有一定的教學效果。但教師演示過后，學生再分組進行中和反應的探究，只是“依葫蘆畫瓢”，失去了探究的意義。若在教學中，教師邊講解邊組織學生實驗，穿插引導，不僅能夠體現教師的主導作用，還能發揮學生學習的主動性，切實提高教學效率。

2.演示實驗和分組實驗各樹一幟

在中和反應的教學中，我們一般都從定性的角度去探究中和反應，很少從定量的角度去探究。在課堂教學中，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，并記錄實驗數據。實驗結束后，教師組織學生繪制酸堿中和反應時溶液的溫度及酸堿度的變化曲線圖（或直接用手持式數字分析儀采集各點數據，將溫度及酸堿度變化曲線圖直接顯示出來），引導學生觀察、分析這兩圖的變化趨勢，體會酸堿中和反應的特征變化。課后再組織學生分組合作，從定性的角度（即教材設計的實驗方案）去探究中和反應。由此，學生不僅能了解中和反應的特征，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，更要學會放手，讓學生親自實踐。在實踐中發現問題，在解決問題的過程中提高課堂教學效率，提升學生的專業素養。