定性走向定量 理论付诸实践——“酸碱中和滴定”教学设计

邹晨光

（江苏省石庄高级中学 江苏 如皋 226531）

一、教材分析和设计思路

酸碱中和滴定操作简便、快捷、精确度高，具有很大的实用价值，在生产生活和科学研究中应用广泛。 是《化学反应原理》（选修四）模块中的重要内容，与必修模块中的“一定物质的量浓度溶液的配制”和选修模块的“中和反应反应热的测定” 等实验一起承载着课程标准中“体会定量研究的方法对研究和学习化学的作用” 的功能。 三种现行的不同版本的教材对其编排有所不同：人教版将其安排在第三章中 “水的电离和溶液的酸碱性”这一节，作为pH 的一个重要应用；苏教版则在专题3 的第二单元中单独设立栏目介绍酸碱中和滴定，着眼于研究测定和控制溶液的酸碱性在实践中的应用；鲁教版则将这部分内容安排在第三章第四节“离子反应”之中。 不同的编排次序， 显示了教材编写者不同的思路和意图，但仔细研究可以发现一些共同之处，编写者不约而同地将其设置在实用的背景之下， 让学生感受到知识的价值，且都安排了“活动与探究”环节，以凸显化学学科特点，发挥定量实验的教育功能。

定性分析到定量研究是人类认识上的一大飞跃，从模糊到清晰、从表象到本质。 定量实验的核心要求是高精确度，而提高酸碱中和滴定实验中精确度的关键有两点：准确测量所需溶液的体积，准确判断滴定的终点，前者需要精确的仪器和规范的操作。 滴定管是一种具有精确刻度、内径均匀的细长玻璃管，取液方便，用它代替量筒，学生容易接受，而规范操作可在实践中慢慢培养。 但对于通常没有外观变化的中和反应， 如何判断滴定终点，对学生来说是个难点。

本节课设计了三个环节。 第一个环节是定性分析，贴近学生实际，便于自主研习。 既揭示研究课题，复习旧知，又为下一环节创设情景，留下伏笔；第二个环节是定量研究，引导学生通过观察实验、记录数据、绘制图像等方式发现酸碱中和过程中pH 变化规律及表征滴定终点的方法，直观与抽象结合、定性与定量对比，层层递进，将学生的思维渐渐引入新的高度；第三个环节将理论付诸实践，以测定未知盐酸的浓度为任务驱动，教师提供仪器和药品，学生分组讨论交流，形成实验方案，最后小组协作完成实验。 整个过程关注学生的主动参与，在实验过程中感悟和提升，培养合作精神和反思意识。

二、教学目标

（1）认识酸碱中和滴定的原理，知道酸碱中和过程中pH 突变的存在，能绘制简单的pH 变化曲线，初步学会使用滴定管。 （知识与技能）

（2）通过用已知浓度的NaOH 溶液测定未知盐酸的浓度的实践活动，提高实验设计和反思的能力。 （过程与方法）

（3） 通过分析酸碱中和过程中pH 的变化规律，感受定量研究的重要性。 （过程与方法）

（4） 能进一步感受到定量实验的严谨之美和化学的实用价值，能在思考分析过程中倾听他人意见，相互启发，体会合作交流的重要性。 （情感态度与价值观）

三、教学过程与评析

1．定性认识酸碱中和过程中pH 的变化

创设情景：室温下，向装有20．00mL、0．100mol·L－1稀HCl 的 锥 形 瓶 中 逐 滴 加 入0．100mol·L－1NaOH 溶 液30．00mL。

提问： 描述整个过程中溶液的pH 如何变化？ 以NaOH 溶液的体积为横坐标，pH 为纵坐标，画出pH 变化的图像（标出起点和终点坐标，已知lg5＝0．7）。

交流： 学生展示的图像均能体现溶液的pH 由小变大的趋势，起点坐标为（0，1），终点坐标为（30．00，12．3）但细节上却不尽相同，如图1。

过渡：图像的正确性教师暂不做评价，请学生先看下面的问题。

投影：常见的酸碱指示剂主要有三种，它们的颜色变化是在一定pH 范围内发生的，变色范围如下表：

图1

?

提问：在上述实验中，如果预先在稀盐酸中分别加入2－3 滴以上指示剂，实验过程中可能会有哪些颜色变化？

交流：甲基橙 红色——橙色——黄色

石 蕊 红色——紫色——蓝色

酚 酞 无色——粉红色——红色评析：本段教学立足于学生的已有经验，以一个非常简单的实验问题为先行组织者，提示学生用图像研究变化过程。 当学生展示的答案有争议时，教师并没有急于公布正确答案，而是留下悬念，为下一步的探究预留可对比的素材；接着介绍酸碱指示剂，引导学生用直观形象的方式说明溶液酸碱性的变化，使学生从不同的角度思考问题，同时为中和滴定实验中指示剂的选择留下伏笔。

2．定量探究酸碱中和过程中pH 的变化

过渡：测定溶液pH 的方法很多，可以用pH 试纸测量，也可以用一种叫pH 计（也叫酸度计）的仪器来测量，根据不同精确度要求可以选择不同的测量方法。

投影：pH 计及使用说明。

演示实验： 用pH 计定量测定酸碱中和过程中pH的变化。

用酸式滴定管准确量取20．00mL0．100mol·L－1稀HCl，注入锥形瓶中，在碱式滴定管中装入0．100mol·L－1NaOH 溶液。 每加入5－10mL 碱液，用pH 计测量和记录一次溶液的pH，终点附近，测试和记录的间隔变小，每加一滴测一次，一滴大约为0．04mL。

展示：记录的数据如下表：

?

提问：按照上表数据，请以NaOH 溶液的体积为横坐标，pH 为纵坐标，重新画出pH 值变化的图像。 与对比第一次画出的图像有何区别。

交流：学生展示的图像如图2：

图2

酸碱中和过程中溶液pH 的变化并不是均匀的，刚开始变化比较小，终点附近pH 发生了突然变化，碱过量以后，pH 增大得也较慢。 （学生）

追问：从实验可以看出，很少量（0．04mL，约一滴）的碱就会引起溶液pH 的突变，从4．00 变化为10．30。 请思考pH 突变能否用来判断中和反应的终点？

交流：可以的。

再问：能否设计一个简单的实验（可以观察到明显的现象）来帮助我们判断加入的碱液正好与20．00mL 的稀盐酸完全反应。

提示：实验允许的误差范围一般为±0．1%，对本实验而言，即一滴或半滴的问题。

交流：

（1）将指示剂的变色范围标在pH－V（NaOH）曲线上，指示剂的变色范围正好在pH 的突变范围内。

（2）指示剂的变色范围很窄（甲基橙1．3、石蕊3、酚酞2），对溶液的酸碱性变化很灵敏，终点附近少量的酸或碱就会引起指示剂的突然变色。 （学生）

（3）预先在稀盐酸中加入几滴甲基橙，当观察到红色恰好变成橙色即可。

预先在稀盐酸中加入几滴石蕊，当观察到红色恰好变成紫色即可。

预先在稀盐酸中加入几滴酚酞，当观察到无色恰好变成粉红色即可。 （学生）

补充实验：向滴有石蕊试剂的稀盐酸中加入氢氧化钠溶液（让学生亲自感受到红紫蓝三色变化不明显这一事实）。

小结：在强酸和强碱反应时，通常可以选用甲基橙或酚酞试液来帮助我们判断反应的终点。

引申：如果上述实验反过来进行，向NaOH 溶液中逐渐加入稀盐酸， 所得到中和滴定的曲线会有什么不同？

交流：（略）

评析： 在学生定性分析酸碱中和过程中pH 变化的问题出现困惑时， 适时引入测定pH 的精确仪器——pH计。 通过课堂演示实验，定量测定pH，揭示变化的规律，解决心中的疑惑。 从定性研究走向定量分析，体现了思维应有的轨迹，同时让学生领悟到定量分析在学科中的价值。 前后两次作图的对比，提供了一个很好的感性平台，教师没有过多的讲解，学生却可真实感受到pH 突变的存在。 紧接着几个环环相扣的问题，很自然地引导学生去关注指示剂的变色范围和pH 的突变范围， 进而突破指示剂选择这一难点问题，层次分明，水到渠成。

3．体验酸碱中和滴定实验

过渡问题：中和反应一般没有明显现象，但我们学会了判断中和反应的终点之后，能否用已知物质的量浓度的酸（或碱）溶液来测定未知浓度的碱（或酸）的物质的量浓度呢？

交流：用已知浓度的酸（或碱）滴定未知浓度的碱（或酸），通过测定反应完全时消耗已知浓度的酸（或碱）的体积，从而推算出未知碱（或酸）的浓度。

创设情景：同学们实验台上摆放的药品中就有一瓶0．100mol·L－1的标准NaOH 溶液， 但盐酸是未知浓度的，现在就请你们利用提供的实验仪器和药品，亲手测定它的浓度。

交流：

（1）实验需要的数据有三个：NaOH 溶液的浓度（已知），盐酸的体积（事先预设，一般取20．00mL），滴定到终点时所用的NaOH 溶液体积（待测）。

（2）实验步骤可分五步：用酸式滴定管量取20．00mL的稀盐酸注入锥形瓶内；用碱式滴定管量取标准氢氧化钠溶液，调节和记录起始读数；向锥形瓶内滴加2 滴酚酞试液；中和滴定，记录终点读数；重复以上实验并计算。（学生）

学生实验，教师巡视。

交流和反思：本实验采用的可以提高实验的精确度措施。

（1）精确取液仪器——滴定管（取代量筒），盛液防溅仪器——锥形瓶（取代烧杯）。

（2）准确使用滴定管（查漏、洗涤、润洗、注液、赶气、调液、读数）。

（3）滴加速率先快后慢，边加边振荡。

（4）准确选择指示剂，仔细观察锥形瓶中颜色变化。

（5）多次重复，取平均值。

评析：经过上面两个环节的教学，学生已经认识到酸碱中和滴定的原理，产生付诸实践的冲动和激情。 加之前面已经观看了教师使用滴定管的规范过程，大多学生具备了设计和操作“测定未知盐酸的浓度”这一实验的能力。 因此，教师没有过多的干预，只是在行间不间断地巡视，对操作有困难的学生及时地提供帮助。 在实验后的反思教学中，突出定量实验精确度的要求，通过交流探讨，让学生对实验中的注意事项了然于胸，同时有利于培养细心、严谨的学科素养。

四、教学体会

此节课的教学过程中， 力求体现新课程的基本理念：面向全体学生，注重知识的构建过程，提高化学科学素养。

新课程认为，把知识结论告诉学生，不如设计活动让学生在探索中获得；把技能要点告诉学生，不如设计活动让学生在实践中获得；把感受体会告诉学生，不如设计活动让学生在体验中获得。 在本堂课设计的三个活动中有绘图对比、讨论交流、实验观察、动手操作、反思提升，要求每个学生参与，让学生在解决问题的过程中获得不同程度的成就感，避免了上课热闹、课后糊涂，提高了课堂效率。