关于“中和反应”实验教学问题的探讨

王剑锋

摘 要：本文主要是笔者结合教学实验，探讨酸碱中和反应实验教学中的一些问题，以期提高中和反应的实验教学效率。

关键词：中和反应 提供参考 改进实验 优化形式

乐翠娣教授认为：“化学实验是最生动、最直观的教学手段，能提供丰富、典型的感性材料。通过比较、分类、分析、综合、抽象和概括等科学方法，帮助学生形成相应的化学概念。”酸和碱产生的中和反应在实际生活中应用广泛，教材没有简单地将它作为酸或碱的性质来介绍，而是专门编成一个课题来说明。实验探究对于我们了解中和反应的热变化和pH变化，对于培养学生探究实践、分析处理等能力，对于学生建立对立统一的思想起着至关重要的作用。为了提高教学效果，改进实验方案，优化组织形式，笔者进行了一些实践研究。

一、提供参考，方便实验开展

化学实验员在准备中和反应的演示实验和学生分组实验时发现，学生往往不知道该配置多大浓度的溶液、该准备何种规格的烧杯，这些问题在一定程度上影响了实验的顺利开展。为此，教师在课前做了一组实验作为参考，目的是为学生实验提供依据。

1.烧杯的规格及溶液的体积

问题1：烧杯的规格

化学实验员在按照教材基础实验8的要求准备酸和碱的中和反应时碰到一个困惑——该选用什么规格的烧杯呢？笔者认为，烧杯容积的选择要考虑以下几个因素：①温度计能否正常测量；②玻璃棒搅拌是否方便；③是否可以容纳一定量的溶液。

问题2：溶液的体积

实验演示时为使实验现象明显，溶液的量可以适当多一些。在基础实验8中，需要在小烧杯中加入适量的氢氧化钠溶液，那么多少为适量呢？笔者认为需要考虑以下几个方面：①以节约为原则；②能否测热效应。

探究与验证1：烧杯的规格及溶液的体积

实验室中不同时期购置的玻棒式温度计感温包的长度是不同的，笔者将感温包长度约为1. 5厘米的玻棒式温度计插入以水平和倾斜（最大倾斜度）两种角度放置的不同规格的烧杯中，并将感温包恰好完全浸没在液体中，测量最少需要的溶液的体积（见表1）。

结论：

（1）上述三种规格的烧杯作为中和反应的反应容器都可以。通过课前对实验操作的研究，综合操作方便、用料节约、观察容易等各种因素，在学生分组实验时选用规格为100 ml的烧杯作为反应的容器比较适宜。

（2）另外，笔者认为在学生进行分组实验时，盛放在烧杯中的溶液的体积在10～30 ml比较适宜。

2.溶液的浓度及溶液的体积

问题3：溶液的浓度

（1）氢氧化钠溶液的浓度

不管是在第2节“常见的酸和碱”的活动与探究栏目中，还是在基础实验8中，都要用到氢氧化钠溶液，但是浓度应该是多少呢？教材中没有明确说明。哪些因素会影响到氢氧化钠溶液的浓度呢？笔者认为要考虑两方面的因素：①能否测热效应；②酚酞试液的显色情况。当酚酞试液滴在浓碱溶液中，它会转变成羧酸盐式的无色三价离子而使溶液颜色褪去。小周等学生认为酚酞试液与碱溶液作用时，应选用碱溶液的浓度一般为5%～10% 。

（2）盐酸溶液的浓度

另外，在该实验中稀盐酸的浓度应该为多少呢？初中化学实验室配制的盐酸溶液的浓度通常约为20%（1：1）或10%（1：3）。有学者建议在做酸碱中和反应的实验时，盐酸溶液的浓度与氢氧化钠溶液的浓度都应为1 mol/L（即盐酸的浓度约为3.65%）。但笔者有一个疑问：如教材所述，用滴管滴加盐酸溶液，那得滴加多少滴管盐酸呢？

探究与验证2：溶液的浓度与溶液的体积

溶液的浓度与溶液的体积不是孤立的，而是相互关联的。笔者尝试用正交试验法探究实验中溶液的浓度和体积的最佳配比，力争实现药品节约、现象明显、操作便捷。

（1）试验方法

配置不同浓度的盐酸溶液和氢氧化钠溶液，取一定量的氢氧化钠溶液置于烧杯中，滴入2滴酚酞试液，用酸式滴定管将盐酸溶液逐滴滴入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中，记录消耗盐酸溶液的体积。在滴加过程中，用磁力搅拌器搅拌溶液，使氢氧化钠溶液和盐酸溶液能够充分混合，并用温度计测量反应起始点和终点烧杯中溶液的温度。

（2）试验因素及水平

本试验是研究盐酸溶液浓度、氢氧化钠溶液浓度以及体积的最佳比例，试验因素及水平见表2。

（3）试验方案

按正交表L9（34）安排试验方案，结果见表3。

注：终点，即酚酞变色的点。酸碱中和反应到达终点时溶液的温度（t1）减去起始时溶液的温度（t0）即为溶液升高的温度。

（4）实验确认

根据正交试验得出两种配方（见表4）进行实验验证，所得的实验效果（见表5）与表2对比，可以得出结论：中和反应时盐酸溶液浓度、氢氧化钠溶液浓度、体积最佳配比的配方是可信的。

结论：

（1）氢氧化钠溶液的浓度

根据不同浓度的氢氧化钠溶液与酚酞作用的情况来看，氢氧化钠溶液的浓度应在4%以下比较适宜。

⑵盐酸溶液的浓度

笔者认为盐酸的浓度可以适当地高一些，这样可以使滴加的盐酸的体积大大减少。根据正交试验所得的实验配方并非是固定不变的，而是应根据具体的情况进行适当的调整。

二、改进实验，突显探究本色

初三学生已经掌握了一些实验技能，有一定的探究能力。笔者认为可以根据学校实验条件改进实验方案，突显探究本色。

1.改进实验器材

（1）滴管

问题： 滴管的外形差不多，但其容积不尽相同（见表6）。在操作过程中，即使是同一只滴管、同一个实验者，如用力大小不同，滴下来的每一滴溶液的体积也不一定相同（见表7）。由于上述原因导致实验者无法预估中和反应的终点。另外，我们发现大约能吸取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体积较大，使用滴管无疑是非常麻烦的。笔者在实践中也发现很多学生由于连续滴加，导致实验结果大大超过中和反应的终点。

改进：笔者觉得用滴定管代替滴管是不错的选择，虽然在初中阶段不需要学生掌握滴定管的使用，至少教师可在演示实验中采用。在实验中，只要被滴定溶液的体积和浓度以及滴定液的浓度确定，采用滴定管能够较好地控制酸碱中和反应的终点。

（2）玻璃棒

问题： 在两种溶液混合的过程中，需要用温度计测量温度。如果温度计一直插在溶液中，玻璃棒搅拌不方便。如果不想让温度计影响玻璃棒的搅拌，则可以在玻璃棒搅拌的过程中，间歇地测量温度。

改进： 在实验中，用磁力搅拌器代替玻璃棒搅拌，这样可持续对溶液的温度进行测量，使操作简便。

通过实验器材的改进，将我们从烦琐的实验操作中解放出来，把注意力集中在对实验的探究上。学校配置了数字探究实验室，可采用手持式数字分析仪探究中和反应。当然，在探究过程中是否需要训练学生的实验技能，应训练怎样的实验技能，需要化学教师在教学中斟酌。

2.互换滴加顺序

将氢氧化钠溶液滴入稀盐酸时，滴加酚酞时经常会出现溶液的颜色变红，红色又很快褪去的情况，这给学生了解溶液酸碱性的变化造成了困扰。在实验中，可以先在稀盐酸中滴加2滴无色酚酞试液，然后在稀盐酸中滴加氢氧化钠溶液。这样，酚酞溶液不会因碱液浓度过高而红色马上褪去。另外，当滴加一滴或半滴氢氧化钠溶液后，溶液由无色变为浅红色，再反滴一滴稀盐酸后，溶液颜色由红色变为无色，可见，中和反应的终点是能控制。

三、优化形式，提高教学效率

教材编者不仅在第七章第二节中安排了中和反应的探究实验，在基础实验8中也做了相应的安排。如果按照教材进行“照本宣科”，那么会浪费资源和时间。笔者认为可根据教学的实际需要，重新组织实验形式，以提高实验教学的效率。

1.演示实验和分组实验合二为一

在演示实验中，教师进行操作，把实验现象呈现在学生眼前，引导学生观察思考，配合教师的讲解，穿插学生的讨论，让学生了解酸碱中和反应。教师的演示确实能够活跃课堂气氛，具有一定的教学效果。但教师演示过后，学生再分组进行中和反应的探究，只是“依葫芦画瓢”，失去了探究的意义。若在教学中，教师边讲解边组织学生实验，穿插引导，不仅能够体现教师的主导作用，还能发挥学生学习的主动性，切实提高教学效率。

2.演示实验和分组实验各树一帜

在中和反应的教学中，我们一般都从定性的角度去探究中和反应，很少从定量的角度去探究。在课堂教学中，教师在氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸直至过量。在滴加过程中，教师选取不同的点，用pH试纸和温度计（pH计和温度传感器）来测量烧杯中溶液的温度和pH，并记录实验数据。实验结束后，教师组织学生绘制酸碱中和反应时溶液的温度及酸碱度的变化曲线图（或直接用手持式数字分析仪采集各点数据，将温度及酸碱度变化曲线图直接显示出来），引导学生观察、分析这两图的变化趋势，体会酸碱中和反应的特征变化。课后再组织学生分组合作，从定性的角度（即教材设计的实验方案）去探究中和反应。由此，学生不仅能了解中和反应的特征，还有更丰富的探究体验。

实验探究不仅需要教师具备专研精神，更要学会放手，让学生亲自实践。在实践中发现问题，在解决问题的过程中提高课堂教学效率，提升学生的专业素养。

改进：笔者觉得用滴定管代替滴管是不错的选择，虽然在初中阶段不需要学生掌握滴定管的使用，至少教师可在演示实验中采用。在实验中，只要被滴定溶液的体积和浓度以及滴定液的浓度确定，采用滴定管能够较好地控制酸碱中和反应的终点。

（2）玻璃棒

问题： 在两种溶液混合的过程中，需要用温度计测量温度。如果温度计一直插在溶液中，玻璃棒搅拌不方便。如果不想让温度计影响玻璃棒的搅拌，则可以在玻璃棒搅拌的过程中，间歇地测量温度。

改进： 在实验中，用磁力搅拌器代替玻璃棒搅拌，这样可持续对溶液的温度进行测量，使操作简便。

通过实验器材的改进，将我们从烦琐的实验操作中解放出来，把注意力集中在对实验的探究上。学校配置了数字探究实验室，可采用手持式数字分析仪探究中和反应。当然，在探究过程中是否需要训练学生的实验技能，应训练怎样的实验技能，需要化学教师在教学中斟酌。

2.互换滴加顺序

将氢氧化钠溶液滴入稀盐酸时，滴加酚酞时经常会出现溶液的颜色变红，红色又很快褪去的情况，这给学生了解溶液酸碱性的变化造成了困扰。在实验中，可以先在稀盐酸中滴加2滴无色酚酞试液，然后在稀盐酸中滴加氢氧化钠溶液。这样，酚酞溶液不会因碱液浓度过高而红色马上褪去。另外，当滴加一滴或半滴氢氧化钠溶液后，溶液由无色变为浅红色，再反滴一滴稀盐酸后，溶液颜色由红色变为无色，可见，中和反应的终点是能控制。

三、优化形式，提高教学效率

教材编者不仅在第七章第二节中安排了中和反应的探究实验，在基础实验8中也做了相应的安排。如果按照教材进行“照本宣科”，那么会浪费资源和时间。笔者认为可根据教学的实际需要，重新组织实验形式，以提高实验教学的效率。

1.演示实验和分组实验合二为一

在演示实验中，教师进行操作，把实验现象呈现在学生眼前，引导学生观察思考，配合教师的讲解，穿插学生的讨论，让学生了解酸碱中和反应。教师的演示确实能够活跃课堂气氛，具有一定的教学效果。但教师演示过后，学生再分组进行中和反应的探究，只是“依葫芦画瓢”，失去了探究的意义。若在教学中，教师边讲解边组织学生实验，穿插引导，不仅能够体现教师的主导作用，还能发挥学生学习的主动性，切实提高教学效率。

2.演示实验和分组实验各树一帜

在中和反应的教学中，我们一般都从定性的角度去探究中和反应，很少从定量的角度去探究。在课堂教学中，教师在氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸直至过量。在滴加过程中，教师选取不同的点，用pH试纸和温度计（pH计和温度传感器）来测量烧杯中溶液的温度和pH，并记录实验数据。实验结束后，教师组织学生绘制酸碱中和反应时溶液的温度及酸碱度的变化曲线图（或直接用手持式数字分析仪采集各点数据，将温度及酸碱度变化曲线图直接显示出来），引导学生观察、分析这两图的变化趋势，体会酸碱中和反应的特征变化。课后再组织学生分组合作，从定性的角度（即教材设计的实验方案）去探究中和反应。由此，学生不仅能了解中和反应的特征，还有更丰富的探究体验。

实验探究不仅需要教师具备专研精神，更要学会放手，让学生亲自实践。在实践中发现问题，在解决问题的过程中提高课堂教学效率，提升学生的专业素养。

改进：笔者觉得用滴定管代替滴管是不错的选择，虽然在初中阶段不需要学生掌握滴定管的使用，至少教师可在演示实验中采用。在实验中，只要被滴定溶液的体积和浓度以及滴定液的浓度确定，采用滴定管能够较好地控制酸碱中和反应的终点。

（2）玻璃棒

问题： 在两种溶液混合的过程中，需要用温度计测量温度。如果温度计一直插在溶液中，玻璃棒搅拌不方便。如果不想让温度计影响玻璃棒的搅拌，则可以在玻璃棒搅拌的过程中，间歇地测量温度。

改进： 在实验中，用磁力搅拌器代替玻璃棒搅拌，这样可持续对溶液的温度进行测量，使操作简便。

通过实验器材的改进，将我们从烦琐的实验操作中解放出来，把注意力集中在对实验的探究上。学校配置了数字探究实验室，可采用手持式数字分析仪探究中和反应。当然，在探究过程中是否需要训练学生的实验技能，应训练怎样的实验技能，需要化学教师在教学中斟酌。

2.互换滴加顺序

将氢氧化钠溶液滴入稀盐酸时，滴加酚酞时经常会出现溶液的颜色变红，红色又很快褪去的情况，这给学生了解溶液酸碱性的变化造成了困扰。在实验中，可以先在稀盐酸中滴加2滴无色酚酞试液，然后在稀盐酸中滴加氢氧化钠溶液。这样，酚酞溶液不会因碱液浓度过高而红色马上褪去。另外，当滴加一滴或半滴氢氧化钠溶液后，溶液由无色变为浅红色，再反滴一滴稀盐酸后，溶液颜色由红色变为无色，可见，中和反应的终点是能控制。

三、优化形式，提高教学效率

教材编者不仅在第七章第二节中安排了中和反应的探究实验，在基础实验8中也做了相应的安排。如果按照教材进行“照本宣科”，那么会浪费资源和时间。笔者认为可根据教学的实际需要，重新组织实验形式，以提高实验教学的效率。

1.演示实验和分组实验合二为一

在演示实验中，教师进行操作，把实验现象呈现在学生眼前，引导学生观察思考，配合教师的讲解，穿插学生的讨论，让学生了解酸碱中和反应。教师的演示确实能够活跃课堂气氛，具有一定的教学效果。但教师演示过后，学生再分组进行中和反应的探究，只是“依葫芦画瓢”，失去了探究的意义。若在教学中，教师边讲解边组织学生实验，穿插引导，不仅能够体现教师的主导作用，还能发挥学生学习的主动性，切实提高教学效率。

2.演示实验和分组实验各树一帜

在中和反应的教学中，我们一般都从定性的角度去探究中和反应，很少从定量的角度去探究。在课堂教学中，教师在氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸直至过量。在滴加过程中，教师选取不同的点，用pH试纸和温度计（pH计和温度传感器）来测量烧杯中溶液的温度和pH，并记录实验数据。实验结束后，教师组织学生绘制酸碱中和反应时溶液的温度及酸碱度的变化曲线图（或直接用手持式数字分析仪采集各点数据，将温度及酸碱度变化曲线图直接显示出来），引导学生观察、分析这两图的变化趋势，体会酸碱中和反应的特征变化。课后再组织学生分组合作，从定性的角度（即教材设计的实验方案）去探究中和反应。由此，学生不仅能了解中和反应的特征，还有更丰富的探究体验。

实验探究不仅需要教师具备专研精神，更要学会放手，让学生亲自实践。在实践中发现问题，在解决问题的过程中提高课堂教学效率，提升学生的专业素养。