“酸堿中和反應”實驗中酚酞的尷尬角色

荊麗田 楊彩霞

（1.蘭州市第四十九中學 甘肅蘭州 730070；2.西北師范大學化學化工學院 甘肅 蘭州 730070）

一、問題的提出

人教版九年級化學（下）“酸和堿的中和反應”課題中，在探究酸和堿是否發生了反應以及酸和堿反應的實質時，教材編寫的實驗如下：

實驗10-8 如圖所示：在燒杯中加入約5 mL稀氫氧化鈉溶液，滴入幾滴酚酞溶液，用滴管慢慢滴入稀鹽酸，并不斷攪拌溶液，至溶液顏色恰好變為無色為止（圖見課本60頁）。

筆者發現這個實驗在教學過程并不能很好地輔助教學，課堂實驗演示并沒有達到預期的教學目的。對實驗現象，有些學生認為指示劑遇酸或堿的變化是物理變化，還有學生對實驗結論始終處于困惑之中。

筆者查閱了人教版初中化學課本的其他幾個版本，包括20 世紀80 年代的初級中學化學（全一冊）到2012 版九年級化學（下冊）等教材，［1-3］其中關于酸堿中和反應的實驗，都是用酚酞做指示劑，在氫氧化鈉溶液中滴加鹽酸，溶液由紅色變為無色，據此判斷酸和堿發生了反應。仔細分析，人教版課本編著者在編寫這個實驗的過程中，借鑒了高中酸堿中和滴定實驗的內容。那么，在九年級化學課本中這個實驗的呈現是否符合九年級學生的認知情況呢？教師需從學生的認知能力及酚酞在酸堿反應中的變色原理去分析。

二、酚酞在“酸堿中和反應”實驗中的角色和變色機理

酚酞是二元弱酸的內酯，能夠水解為陰離子（見圖1）。

圖1 酚酞的水解

其水溶液為無色的酸性溶液，在酸性或堿性條件下存在下列平衡（見圖2）。

圖2 酚酞的酸堿平衡

在以酚酞做指示劑的堿性溶液中，由于溶液呈堿性，使得圖2中的平衡向共軛鏈增長的醌式結構移動，因此溶液呈紅色；當加入稀鹽酸時，鹽酸中的氫離子與原平衡體系中的氫氧根離子反應生成水，溶液堿性逐漸減弱，使得圖2中的平衡向共軛鏈縮短的酚式結構移動，溶液呈無色。［4］通過酚酞做指示劑，在酸堿中和反應中不僅證明了酸、堿之間發生了中和反應，而且可依據溶液顏色變化來判斷酸、堿中和反應的終點，這即是酚酞在酸堿中和反應中的變色機理。

對高二學生而言，他們已具有初中化學酸堿反應的基礎知識，是在學習了化學平衡以及電離平衡之后進一步學習酸堿中和滴定。學生已經建立了化學平衡的概念，并且在課本閱讀材料中，也介紹了酸堿指示劑在酸性及堿性條件下，平衡移動的知識。所以，在高中化學學習階段，學生理解和掌握關于酸堿中和的本質，以及設計用指示劑判斷酸堿中和的滴定終點，相對而言，水到渠成；課本編排的順序是合理的。

三、酚酞在初中化學“酸堿中和反應”實驗中的尷尬角色分析

九年級學生在學習溶液內容時，對于物質的溶解，以及在改變條件時，溶質在飽和溶液中結晶的知識，只有初步的了解，還沒有形成系統的化學平衡思想，也就無法深入理解指示劑在酸堿中和反應中的化學反應機理。筆者也聽過一些老師的公開課，一些老師為了迎合學生自主學習、自主探究的課堂模式，先提出問題：酸和堿會發生反應嗎？然后讓學生自己設計實驗，學生事先預習了，當然會按課本所設定的實驗來設計。也有些學生有所創新，把課本上的酚酞溶液更改為石蕊試液，或把鹽酸加入到氫氧化鈉溶液中，更改為將氫氧化鈉溶液加入到鹽酸中。最后通過演示實驗或學生實驗，得出了酸和堿確實發生了反應。但課后問學生為什么這樣設計實驗，學生自己也說不清楚，學生對自己所“設計”的實驗也一知半解，對實驗的結論當然更是稀里糊涂。

也有化學教師在講解“酸堿中和反應”時，常常會設計如下教學過程：先復習回顧已學過的酸和堿的化學性質，接著提出問題：“酸和堿之間是否會發生反應呢？”，然后做補充演示實驗：在一定量的氫氧化鈉溶液中逐滴加入稀鹽酸溶液；老師又提出問題：“沒有明顯現象，是不是酸和堿之間不發生反應呢？”“如何設計實驗證明酸和堿之間發生了反應？”在教師的啟發和閱讀課本的過程中，學生被動接受了課本上所設計的實驗。老師對實驗現象的分析和講解如下：通過前面的學習，我們知道氫氧化鈉溶液呈堿性，能使酚酞溶液變紅色，在加有酚酞溶液的氫氧化鈉溶液中，逐滴滴加稀鹽酸時，紅色溶液逐漸變為無色。這說明加入一定量的鹽酸后，溶液不呈堿性了，由此證明了鹽酸和氫氧化鈉溶液確實發生了反應……

對于九年級學生來說，對實驗中酚酞的顏色變化的理解，會出現兩種情況：

一種理解是這個變化是物理變化。雖然老師強調過指示劑遇酸、堿變色的性質屬于酸、堿的化學通性，但由于前面學過的化學變化（反應）都有對應的化學方程式，而老師沒有教過酚酞在此反應中變化的化學方程式，課本上也沒有。這樣在思想上，學生錯誤地把指示劑的變色理解為簡單的物理變化，而且由酚酞在酸堿中和反應過程中的變化所得的實驗現象和結論，似乎更確定了他們理解的“正確性”。這樣錯誤的理解容易形成歪打正著的認知，自然把酚酞在酸堿反應中顏色的變化，認為是酸堿確實發生反應的證據。殊不知自己的理解本身是錯誤的。

另一種理解是這個變化是化學變化。酚酞加入氫氧化鈉溶液中變為紅色，是由于酚酞與氫氧化鈉反應生成一種紅色的新物質，再在紅色溶液中滴加鹽酸的過程中，溶液逐漸變為無色。這是由于紅色物質與鹽酸反應，生成了無色的另一種新物質。持這種觀點的同學，思維正確了，但困惑也出現了：這明明是兩個不同的化學反應，而不是最后得出的結論——反應只是發生在酸和堿之間的一個反應，也即是說，老師的演示實驗在他們的理解中，就無法證明氫氧化鈉和鹽酸確實發生了反應。這會使他們糾結于演示實驗的現象和結論，以至于有些同學對化學實驗的科學性提出質疑。敢于質疑的學生可能會來問老師，老師將會用高中的知識給他們予以解釋，但是，學生依然會一知半解；不善于質疑的學生或許就一直困惑到高中。

因此，人教版九年級課本中利用酚酞做指示劑，證明酸堿中和反應的實驗設計對教學并沒有起應有的輔助作用，酚酞在該實驗中無疑是尷尬的角色。

四、對九年級化學“酸和堿”單元知識編寫的建議

化學研究的對象是物質，對學生而言，學習化學知識就是逐漸認識物質的過程。化學知識的呈現，應該是由淺入深，由表及里，層層遞進，也理應符合學生認知的螺旋式遞進規律。化學教科書的編纂也應該遵循這樣的規律。

實驗是化學研究的主要方法，實驗也是學生學習化學、探究物質性質及其變化的非常有效的手段，而化學演示實驗是化學教師教學中不可或缺。在化學學習中通過觀察恰當的化學演示實驗的現象，學生可以加深對物質變化的認識，增強對化學知識的理解，開拓化學實驗探究的思維。恰當合理的實驗設計能使教師的教學效果達到事半功倍的效果，更重要的是能很好地培養學生科學探究的素養。化學實驗應該在學生已有的知識基礎上進行設計。

筆者在多年的九年級化學教學過程中，嘗試將人教版課本的內容，尤其一些演示實驗進行了整合，現將“酸和堿”單元的內容整合情況列于表1。

從表1中可以看出，筆者把課題二中溶液的酸堿度部分調整到課題一中，設計的實驗也進行了相應的整合。將課題一中溶液的導電性和溶液的酸堿度合并到一個大標題下，并增加了用手持pH計測定溶液酸堿度的實驗。在課題二中把酸堿中和反應的實驗進行了改進，由原來沿用高中酸堿中和滴定實驗的指示劑法，改為利用pH測定法證明酸和堿確實發生了反應。

整合后的優點：課題一中酸的酸性和堿的堿性，以及溶液酸堿性的關系更加清晰，能夠在課題二中水到渠成地用pH測定法，代替指示劑法確定酸堿中和反應的本質。pH測定法是：在稀氫氧化鈉溶液中滴加稀鹽酸溶液（當然也可以是在稀鹽酸溶液中滴加稀氫氧化鈉溶液）過程中，通過多次測定溶液的pH，直觀地顯示溶液中氫氧根離子（或氫離子）的變化過程，學生由此清楚地獲得鹽酸和氫氧化鈉確實發生了反應，并且反應的實質是氫離子和氫氧根離子發生了反應，生成了水。教師再通過設計動畫模型，使學生形象地獲知酸堿中和反應的實質——氫離子和氫氧根離子結合生成了水。

整合后的教學材料，對學生自主探究酸堿反應實質的學習鋪墊了基礎素材，便于學生有根據地設計中和反應的驗證實驗。當然這樣的整合也有其弊端，就是課題一的內容過多，教學過程由原來的二到三課時增加到三至四課時，但為了教學效果的優化，筆者認為整合是必要的。因為教學過程畢竟是在課程標準的指導下，教師針對學情，對教材、素材再加工、再整合的過程。