渗透定量化学思维 提升学生核心素养——“酸碱度与溶解度的测定”改进案例

文| 薛淑琴

定量化学实验的有效开展，能帮助学生跳出原有定性化学实验的局限，掌握微观到宏观、量变到质变的化学探究方法，使学生形成良好的定量分析化学的思维。“酸碱度的测定”在教材中只是简单测定常见酸、碱、盐溶液的pH 值，不能从定量角度看出不同浓度酸溶液与碱溶液的pH 值有什么不同，借此设计并改进教材实验，利用精密仪器pH 计测定不同浓度下酸碱溶液的pH 值，进行对照实验，设计三种不同浓度下的酸碱溶液，记录现象，得出结论；“溶解度的测定”在教材直接给出不同物质在不同温度下的溶解度，学生对于数据的由来没有实验依据，借此设计并改进教材实验，设计实验方案测定不同温度下氯化钠和硝酸钾的溶解度，学生通过实验得出真实数据，更易于理解和接受。以下是我的实验改进方案与反思。

一、实验教学的目标

1.引导学生用定量的思想去思考问题、分析问题以及解决问题，设计对比实验，用实验事实说明pH值的大小与不同浓度溶液酸碱性之间的关系，应用传感器还能适当将原有的定性型实验改进为定量型实验，以加深学生的深入理解。

2.学生设计定量实验，直观地测出物质溶解度的大小，在定量型实验设计过程中，教师创新和优化并秉持新时代实验理念，保证实验流程、实验效果更具科学性和环保性。

3.借助学生的好奇心，巧妙设计实验教学内容，激发学生主动参与化学实验探究的兴趣；教师借助日常生活中的趣味现象，设计定量化学实验，为学生提供良好的探究驱动力。

二、实验教学的开展

在初中化学“酸碱度”知识的教学中，教师以往的实验过程是利用酸碱指示剂pH 试纸带领学生一同检验物质的酸碱性，并选取几种典型的化合物，如稀盐酸、稀硫酸、氢氧化钙、氢氧化钠溶液，但是pH试纸只是粗略测定溶液的酸碱度，不能比较不同浓度下酸碱溶液pH 值的变化规律，无法体现对于酸溶液，浓度越大，酸性越弱，pH 值越大；对于碱溶液，浓度越大，碱性越弱，pH 值越小。

教师在设计本次实验的过程中，不断利用现代教学设备和技术，加强课堂教学成效，丰富学生学习体验。很多实验在开展过程中，教师可以巧妙借助现代化设备和器材培养学生的实验技能，同时有助于弥补原有实验中的不足，可以借助多媒体设备播放课上不易操作的化学实验，各种难度较高、危险系数较大的化学实验。

教师可以借助一些新型仪器辅助化学实验，如传感器的使用，电子秤、电子温度计、精密仪器pH 计较为广泛，本节课不同浓度下的酸碱溶液，教师采用了稀释的方式来改变溶液的浓度，考虑到在化学实验过程中应该注重环保要求，学生在测定酸碱物质时，教师要反复强调将化学实验结束后的用品丢弃到指定位置，避免污染环境。应用精密仪器pH 计测定溶液的pH 值，使结果更加准确，将原有的定性型实验改进为定量型实验，以使学生深入理解，帮助学生直观认识定量型实验的重要价值。

［实验方案］配制30g 浓度为30%的氢氧化钠溶液，分成三等份，第一份直接检测，第二份中加入20g水，经过计算溶液浓度变成15%，第三份中加入30g水，经过计算溶液浓度变成10%，三杯溶液放置在精密仪器pH 计中测定并记录数据，用实验事实说明pH 值的大小与不同浓度溶液酸碱性之间的关系。

配制30g 浓度为30%的乙酸（醋酸）溶液，分成三等份，第一份直接检测，第二份中加入20 g 水，经过计算溶液浓度变成15%，第三份中加入30g 水，经过计算溶液浓度变成10%，表面皿中放三张pH 试纸，用玻璃棒（洗净擦干）分别蘸取三种溶液滴到pH 试纸上，变色后再与标准比色卡进行比较，再将三杯溶液放置在精密仪器pH 计中测定并记录数据，用实验事实说明pH 值的大小与不同浓度溶液酸碱性之间的关系，比较用pH 计和pH 试纸测定溶液的pH 值的差异（见表1、表2）。

表1

表2

表3 不同温度下，20 g 水中最多溶解氯化钠的质量

表4 不同温度下，20 g 水中最多溶解硝酸钾的质量

表5

表6

在初中化学“溶解度”的知识教学中，涉及配置不同浓度氯化钠溶液的定量实验活动，教师可以在这一实验中，巧妙结合小组合作探究形式，提升学生的探究能力和探究水平。

教师在教学开始之前，首先通过一个很实际的生活问题（种子选种）引入课程内容，借助浓度12%的食盐水选种最为科学，那么今天我们一起来为农民伯伯配置这一浓度的食盐水。教师将学生分成4～6人的若干小组，并布置探究任务，为了确保农民伯伯自由选择不同浓度的食盐水选种，学生分别配置出12%、15%、20%的食盐水。教师要求学生设置实验步骤，完成食盐溶液的配比过程。随后各小组学生纷纷展开探究，有的组员负责记录，有的负责计算，有的负责称量，有的则主要做好溶解装瓶的环节。

在定量型实验设计过程中，教师进行创新和优化，已知20℃时氯化钠的溶解度为36 g，表示100 g水中最多溶解36 g 氯化钠，则20 g 水最多可溶解氯化钠7.2 g，秉持节约型实验理念，减少水的用量，多次重复试验，保证实验流程、实验效果更具科学性。

［实验方案］测量物质（氯化钠和硝酸钾）在不同温度下溶解度的方法步骤如下：（应用电子温度计测温）

1.量取20 mL 水与烧杯中，将水温分别控制在20℃、60℃、100℃。

2.称量一定质量的溶质固体m，保证溶解不完，需要时可多次称量算总和。

3.逐步加入溶质，不断搅拌，充分溶解，直到饱和，如有固体沉淀，过滤出烘干，放入未溶解固体中。

4.称量未溶解的固体总质量，求出20 g 水中已经溶解的固体质量，即为该温度下该固体的溶解度，列表格记录数据。实验展示并记录实验结果。

实验结论：

20℃，20g 水最多可溶解氯化钠____g，则20℃时氯化钠的溶解度为____g。

60℃，20g 水最多可溶解氯化钠____g，则60℃时氯化钠的溶解度为____g。

100℃，20g 水最多可溶解氯化钠____g，则100℃时氯化钠的溶解度为____g。

20℃，20g 水最多可溶解硝酸钾____g，则20℃时氯化钠的溶解度为____g。

40℃，20g 水最多可溶解硝酸钾____g，则60℃时氯化钠的溶解度为____g。

60℃，20g 水最多可溶解硝酸钾____g，则100℃时氯化钠的溶解度为____g。

课后实践作业：

1.学生对本地降雨的酸碱度进行测定，以小组为单位将所收集回来的雨水，利用pH 试纸进行测定并分析本地区的酸雨程度，提出相关环境保护意见。

2.学生根据课堂上学过的测定固体物质的溶解度的方法，以小组为单位测定生活中蔗糖或者红糖在不同温度下的溶解度，并通过降温得到蔗糖的晶体。

三、实验课题的反思

随着素质教育理念的深入贯彻，教师原有的教学方式也应有所调整，应积极在课堂上引导学生动手操作实验。化学定量实验的操作虽然比定性实验稍难，但也有定性实验所达不到的教学优势，可以培养学生对“量”的认知，提升定量实验操作的水平，从中体会化学不一样的魅力。教师应积极展开定量实验的设计和研究，结合一些高效的教学方法，加深学生对定量实验的体验和探究。小组合作探究便是较好的切入形式，借助小组成员的集体智慧，形成头脑风暴，一同完成定量化学实验的操作，加深定量实验的感悟。

相较于普通学科教学而言，化学实验的趣味性更强，教师可以借助学生的好奇心，巧妙设计实验教学内容，激发学生主动参与化学实验探究的兴趣。教师应借助日常生活中的趣味现象，设计化学实验，为学生提供良好的探究驱动力。具体说来，生活中有很多有趣的化学现象，值得学生深入探索，而学生并没有意识到这些生活现象与化学之间的内在联系。教师可以结合教材内容，将日常生活中的化学内容挖掘出来，如学生对本地降雨的酸碱度进行测定，以小组为单位将所收集回来的雨水，利用pH 试纸进行测定并分析本地区的酸雨程度，提出相关环境保护意见。教师可以结合生活中常见的趣味化学内容，激发学生的探究兴趣和热情，定量实验的设计有助于引导学生形成微观本质原理，提升定量思维和探究能力，引导学生从量化的角度分析和理解化学原理，掌握化学概念，提升化学素养。

教师应不断利用现代教学设备和教学技术，加强课堂教学成效，丰富学生的学习体验，同时加深学生对化学知识的理解。

定量实验需要学生尊重实验事实、尊重实验结果，并保证实验数据的真实、准确，学生在实验操作过程中更要全程保持专注力，详细记录每个实验环节的数据，认真分析实验结果，减少实验误差。定量型实验更有助于深化学生身心发展，提升学生的优秀品质，在定量型实验设计过程中，教师应适当进行创新和优化，并秉持新时代实验理念，保证实验流程、实验效果更具科学性和环保性，提升自身的社会责任意识和环保意识。尤其化学实验的生成物很容易产生有毒气体或固体，如果处理不当极易污染环境，造成资源浪费，这对化学实验操作而言是尤为不利的，也不利于培养学生良好的化学品质。

四、结语

总之，在化学学科教学中，教师要注重培养学生在实验中的实践操作能力和实验思维，要将定量型实验作为重要的实验类型，对培养学生定性思维意识、认识微观世界、加深对化学知识的理解具有极其重要的意义。