分層次引導(dǎo)中學(xué)生學(xué)習(xí)酸和堿

楊曉慧，朱 剛，吳雪梅，何亞萍，金 鑫

(西安文理學(xué)院 化學(xué)工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

酸堿化學(xué)是化學(xué)的重要組成部分。大部分溶液中的化學(xué)反應(yīng)都與酸堿有關(guān)。酸堿物質(zhì)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中占據(jù)著非常重要的地位。在中學(xué)階段，酸和堿是化學(xué)教學(xué)最重要的內(nèi)容之一，一直是中學(xué)教師教學(xué)研討的熱點(diǎn)之一。因而，探討關(guān)于酸和堿有效的教學(xué)方法非常必要和重要。本文從酸堿概念、酸堿理論和酸堿強(qiáng)度衡量幾個(gè)方面出發(fā)探討如何分層次引導(dǎo)中學(xué)生進(jìn)行酸和堿的學(xué)習(xí)。

1 酸堿概念

提到酸和堿，學(xué)生能夠立刻想到HCl、H2SO4、H2CO3和NaOH、Ca(OH)2、KOH等常見的酸堿物質(zhì)。那么，什么是酸和堿呢？在初中化學(xué)教材中，并未見到明確的定義[1]。在高一化學(xué)教材中，酸的定義是電離時(shí)生成的陽(yáng)離子全部是H+的化合物[2]。未給出堿的定義，要求學(xué)生自己總結(jié)。通過(guò)類比引導(dǎo)，學(xué)生能夠?qū)A進(jìn)行正確的定義。堿是電離時(shí)生成的陰離子全部是OH-的化合物。

2 酸堿理論

上述酸和堿的概念是阿侖尼烏斯(S.Arrhenius)提出的水-離子理論中酸和堿的定義。該理論認(rèn)為，酸堿中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是H+和OH-結(jié)合生成H2O的過(guò)程。酸堿的相對(duì)強(qiáng)度可以根據(jù)它們?cè)谒芤褐薪怆x出H+或OH-程度的大小來(lái)衡量[3]。該理論簡(jiǎn)潔明了，學(xué)生容易學(xué)習(xí)和接受。

3 酸堿強(qiáng)度衡量

對(duì)于酸堿強(qiáng)度的衡量，可以分為定性、半定量和定量三種情況，明確的問(wèn)題是溶液是酸性還是堿性及其強(qiáng)弱、溶液中H+或OH-的濃度范圍、H+或OH-的準(zhǔn)確濃度。需要的測(cè)量材料或工具分別是酸堿指示劑(如石蕊、甲基橙和酚酞)、pH試紙(廣泛或精密)和酸度計(jì)，相應(yīng)的確定方法依次是觀察溶液顏色變化、比照試紙讀數(shù)范圍和讀取溶液pH數(shù)值。根據(jù)不同的要求，選擇不同的方法進(jìn)行相應(yīng)測(cè)量。

4 分層次引導(dǎo)

中學(xué)化學(xué)關(guān)于酸堿的教學(xué)立足于水-離子理論。由于水是最大量、最易獲得的溶劑，因而該理論有廣泛的應(yīng)用。但是，該理論只適用于水溶液而不能說(shuō)明發(fā)生在非水溶劑中的酸堿反應(yīng)，更無(wú)法闡明根本不存在溶劑的酸堿反應(yīng)體系[4]。

在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生可能有很多疑問(wèn)。如，HCl(g)和NH3(g)之間的反應(yīng)是酸堿反應(yīng)嗎？由于該反應(yīng)是氣相反應(yīng)，不能用水-離子理論進(jìn)行解釋，學(xué)生也就無(wú)法判斷。該反應(yīng)可以用布朗斯特(J.N.Br?nsted)和勞里(T.M.Lowry)提出的質(zhì)子酸堿理論解釋。HCl可以提供H+，是酸；NH3可以接受H+，是堿。所以，HCl(g)和NH3(g)之間的反應(yīng)是酸堿反應(yīng)。再如，BaO、SO2是酸堿物質(zhì)嗎？根據(jù)水-離子理論，BaO、SO2不是酸堿物質(zhì)。但是，根據(jù)魯克斯(Lux)酸堿理論，BaO是堿(O2-給予體)、SO2是酸(O2-接受體)。

看到比色卡時(shí)，學(xué)生可能會(huì)問(wèn)：為什么讀數(shù)范圍是1～14？對(duì)于H+或OH-濃度更大的溶液還能用pH試紙測(cè)量嗎？當(dāng)H+或OH-的濃度大于1 mol/L時(shí)，pH的概念不再適用。pH的概念適用于稀水溶液。那么，在純酸溶液、濃水溶液中如何表示酸的強(qiáng)度呢？哈米特(L.P.Hammett)提出了用酸度函數(shù)H0來(lái)描述酸的強(qiáng)度。H0越小，酸度越大；H0越大，堿性越強(qiáng)。與pH表示酸堿性強(qiáng)弱的變化一致。H0是pH的擴(kuò)展，是更一般的pH。清楚了酸度函數(shù)H0的意義，學(xué)生對(duì)酸強(qiáng)度衡量的理解就更加深刻。

在教學(xué)過(guò)程中，教師以水-離子理論為重點(diǎn)，講授酸堿概念、酸堿反應(yīng)、酸堿強(qiáng)度比較等問(wèn)題，這是主要教學(xué)內(nèi)容和第一層次的教學(xué)。此外，教師可以提出水-離子理論范圍以外的酸堿問(wèn)題讓學(xué)生思考、討論并交流匯報(bào)，這是更高層次的教學(xué)。這樣做不但可以激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)熱情，更重要的是可以讓學(xué)生體會(huì)到人們對(duì)于酸堿的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了由淺入深、從低級(jí)

到高級(jí)、由感性到理性、從定性到定量的發(fā)展過(guò)程。酸堿理論有多種，產(chǎn)生背景和應(yīng)用范圍有所不同。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生可能會(huì)提出教材內(nèi)容之外的酸堿問(wèn)題。這時(shí)，教師要做好引導(dǎo)并和學(xué)生共同解決問(wèn)題以使學(xué)生獲得成就感，學(xué)生也會(huì)感受到探索學(xué)習(xí)的興趣和快樂(lè)，從而產(chǎn)生更大的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

在不同的學(xué)校、不同的班級(jí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況可能差別很大。在教學(xué)中，要做到因材施教、有的放矢，必須充分了解學(xué)情。在課堂上，要做到收放自如，備課必須充分，要留有可擴(kuò)展和可提升的余地，以便更好地引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生和解答學(xué)生的疑問(wèn)。所以，備好分層次教學(xué)的課非常重要和必要。