“酸和碱的化学性质”实验活动设计

摘 要 对比、分析三个版本教科书中“酸和碱的化学性质”实验内容的设计特点，从拓展学生对该实验的认识视角出发，利用pH计、温度、压强、pH等传感器设计实验活动，探究稀盐酸和氢氧化钠溶液、二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应，使实验活动更具现代性、时效性。

关键词 教科书 基础实验 酸和碱的化学性质 实验活动设计

“酸和碱的化学性质”是课程标准中规定的8个“基础实验”之一[1]，人教版和沪教版教科书将该实验与“溶液酸碱性的检验”2个“基础实验”安排在一单元中[2][3]；鲁教版教科书[4]干脆将2个“基础实验”合二为一，足见2个“基础实验”间的一脉相承关系[4]。

一、三个版本教科书中“基础实验”内容的比较

三个版本教科书中该基础实验的内容主要包括：酸的化学性质、碱的化学性质和中和反应。但由于教科书内容编排方式的不同，表现出各自的特色。人教版教科书更注重对中和反应的实验设计：观察溶液变为无色，取反应后无色溶液约1ml，蒸干，观察现象；还设计了新制氢氧化铜、氢氧化钙悬浊液与稀盐酸的反应。沪教版教科书按照物质类别，分别安排了不同金属（反应的难易、剧烈程度）、金属氧化物、碳酸盐与酸的3组反应。用温度计测反应前后的温度变化；至溶液恰好变为无色时，反滴1滴氢氧化钠溶液，观察颜色变化。鲁教版教科书用pH试纸分别测定反应前稀盐酸、稀硫酸的pH，向其中逐滴滴加氢氧化钠溶液，直到pH等于7时，观察现象。总之，通过观察反应过程中溶液颜色、温度、溶质种类变化等方式揭示二者间的反应。其他性质实验和正文的一些特色实验见表1。

可以看出，三个版本教科书的实验内容的设计表现出药品多、试管多、实验现象多的特点，为追求全面浅尝辄止，停留在实验“验证”的层面上。因此，若按照教科书设计的实验内容组织实验活动，学生在频繁地寻找药品、记录现象中完成实验，以致探究重点不突出，实验的真正意义未得到充分体现。

因此，笔者认为，教师应整合三个版本教科书的实验资源，有针对性地、重点突出地安排实验内容，鼓励学生采用多种方式积极、主动地开展探究活动，重视探究过程和结果的真实性，给学生留出充分的思考和讨论的空间，尤其是加强对“氢氧化钠溶液与盐酸的中和反应”和“二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应”两個“无明显现象的反应”实验的设计与探究，以拓展学生对这类实验的认识视角：反应物减少、生成物产生、化学反应能量变化。

二、氢氧化钠溶液与盐酸的中和反应

人教版教科书通过【实验】在滴有酚酞的氢氧化钠溶液中逐滴滴加稀盐酸，观察溶液颜色的变化，直接给出反应化学方程式，仿写氢氧化钙与稀盐酸、氢氧化钠与稀硫酸反应化学方程式，得出中和反应的定义，相对简单。沪教版教科书的【活动与探究】除采用人教版教科书的实验方法，观察颜色外，还有测温度、反滴1滴氢氧化钠溶液、观察颜色的变化和玻璃棒蘸取反应后的溶液蒸干的变化等现象，证明两者间发生了反应；【练习与实践】第12题，提供反应过程中溶液温度的变化表格，让学生绘出溶液温度上升与加入盐酸体积的变化关系图，并讨论溶液温度变化的原因。鲁教版教科书单列一节，通过【实验探究】、【活动天地】分别用pH试纸、pH传感器实时监测混合溶液在酸碱中和反应过程中的pH变化情况，从定性到定量。至此，足见教科书对该实验的重视程度，该实验也是考试中必考内容之一。因此，有必要对该实验进行从定性到定量、从感性到实质的研究。

针对教科书中“向滴有酚酞的氢氧化钠溶液中逐滴滴加稀盐酸，至恰好变为无色”的设计。学生搜得如下资料：酚酞是一种常用指示剂，广泛使用于酸碱滴定过程中（pH值变色范围8.2～10）。通常情况下酚酞遇酸性和中性溶液不变色，遇碱性溶液变红色。然而，酚酞在强碱中由红色迅速褪为无色，是因为酚酞的醌式或醌式酸盐，在碱性介质中很不稳定，会慢慢转化成无色羧酸盐式，遇到较浓的碱液，会立即转变成无色的羧酸盐式。所以，酚酞试剂滴入浓碱液时，酚酞开始变红，很快红色褪去变成无色。学生提出问题：酚酞是否可以作为该反应的指示剂呢？

设计实验1：取两个相同规格的烧杯，加入等质量滴有酚酞的氢氧化钠溶液。向其中一个烧杯中边振荡边逐滴加入稀盐酸，直至红色恰好消失。向另一个烧杯中边振荡边逐滴加入等量的水，无明显变化。同时，提供氢氧化钠溶液质量分数与pH值对照表（表2）。

可以看出，溶液的pH每变化1，氢氧化钠溶液质量分数则改变10倍，因此，是可以使用酚酞试液指示两者间发生反应的。

设计实验2：将稀盐酸逐滴匀速加入一定量的稀氢氧化钠溶液中，用数字化仪器对反应过程中溶液的温度、pH进行实时测定，得到的曲线图1、2。

该设计将溶液酸碱性、温度的变化具化在学生面前，引导学生思考：在向氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸时，溶液的pH是怎样变化的？说出图2曲线上坐标为（18，7）的点所表示的意义？深入理解“恰好完全反应（pH=7）”只是一个完美的瞬间（这与恰好完全反应时的颜色突变相吻合），所以表现在曲线的变化上，不论是从酸性变为碱性，还是从碱性变为酸性，越过中性（pH=7）实质上是一条接近竖直的线段。

三、二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应

人教版教科书【探究】从回忆检验二氧化碳的反应并写出化学方程式引入，再给出二氧化碳与氢氧化钠的反应方程式，讨论两者的共同之处并归纳氢氧化钠、氢氧化钙等碱有哪些相似的化学性质。沪教版教科书直接给出两个化学方程式，指出固体氢氧化钠在空气中不但易吸收水蒸汽而潮解，还能吸收二氧化碳而变质，内容设计比较简单，学生无法形成深刻的印象。鲁教版教科书向2个盛有二氧化碳气体的矿泉水瓶里分别加入少量氢氧化钠溶液和氢氧化钙溶液，立即盖紧瓶盖，振荡，观察现象。这一实验也是非常重要的，是中考必考内容之一，因此，有必要进行深入的探究。

小组设计方案：（1）取反应后的溶液少许于试管中，滴加酚酞试液，若变红则说明发生反应；（2）取反应后的溶液少许于试管中，滴加CaCl2溶液，若有白色沉淀生成，则说明发生了反应；（3）取反应后的溶液少许于试管中，滴加Ca（OH）2溶液，若有白色沉淀生成，则说明发生了反应；（4）取反应后的溶液少许于试管中，滴加足量的稀盐酸，若产生能澄清石灰水变浑浊的气体，则说明发生了反应。endprint

很多教师利用压强差的原理设计对比实验证明两者间发生了化学反应，笔者也曾从反应物减少和检验生成物的角度设计实验，直观性很强[5]。该设计将从反应物减少、生成物产生和能量变化三方面设计实验，以拓展学生对“没有无现象的反应”的认识视角。

实验活动1：利用pH计，设计图3实验，实验开始时pH>7；随着二氧化碳的通入，pH逐渐变小。

实验活动2：利用压强和二氧化碳传感器设计了图4、图5实验装置并进行对比实验。

得出压强与时间的曲线图6，曲线①为与水反应，曲线②为与氢氧化钠的反应。

实验活动3：化学反应都伴随着能量的变化，从能量变化视角设计图7、图8实验装置并进行实验。

得到了温度随时间的变化曲线图9。曲线③为与氢氧化钠反应，曲线④为与水反应，也证明两者的反应是放热反应。

以上实验活动分别从溶液pH、气压、温度的变化设计探究实验，很好地揭示了反应的实质，拓展了学生对化学实验三个走向的认识：从传统走向现代、从静态走向动态、从定性走向定量。

该设计从定性与定量、物质与能量等多角度、重点突出地表征酸和碱的共性与特定化学变化规律，取得很好的课堂教学效果。因此，教师应转变观念，围绕化学基本观念的构建，精选典型事实，引导学生通过深层次的思维活动，促进学生对知识的深入理解和系统建构。从而，使学生实验活动的设计成为既注重结果，又关注过程；既注重知识的获得，又关注科学过程与方法的掌握和科学态度、情感与价值观形成的过程。让学生在活动与探究中掌握各类物质之间反应的规律、物质分类等规律性知识，把握知识应用规律，形成学科技能。

参考文献

[1] 中华人民共和國教育部制定.义务教育化学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2] 王晶，郑长龙.全日制义务教育化学九年级（下）[M].北京：人民教育出版社，2012.

[3] 王祖浩，王磊.全日制义务教育化学九年级（下）[M].上海：上海教育出版社，2012.

[4] 毕华林，卢巍.全日制义务教育化学九年级（下）[M].济南：山东教育出版社，2013.

[5] 胡巢生.构建游戏课堂在酸碱盐复习课中的实践[J].化学教与学，2013（4）.

【责任编辑 郭振玲】endprint