中学化学定量实验教学

【关键词】中学化学 定量实验 教学类型
0450-9889（2013）12B-0032-02
定量实验是利用专门仪器和化学反应计量关系来确定某些因素的数值等进行的实验。定量实验在学生的培养目标方面扮演着极为重要的角色。首先，它能帮助学生树立“量”的意识。定量实验能充分体现化学学科正逐步向定量化过渡的特征，能有效地引导、启发学生学会运用适当的数学策略从定量的角度分析并解决化学中的有关理由。其次，它有助于提高学生的科学素养。定量实验既能帮助学生形成化学概念，又能培养学生的观察能力、化学知识综合运用能力等，从而提高学生的科学素养。此外，它还具备良好的考察功能。在历年高考化学中多次出现，使高考更具有择优和选拔的功能，更能体现高考立足基础、彰显能力的宗旨。
高中化学新教材中涉及的定量实验有配制100 mL1.00 mol/L NaCl溶液、用中和滴定法测定NaOH溶液的浓度、中和反应中和热的测定等。与定性实验相比，定量实验数量偏少，且在实际教学中，学校和教师对定量实验的重视也不够。这样，学生很难形成“量”的概念，也不易形成“量变到质变”“微观到宏观”等科学的策略论与价值观，更不可能真正地提高科学素养。在中学化学教学中，想要利用有限的定量实验，开展实验教学，发挥其应有的实际功能，达到理想的教学效果，构建定量实验的分类系统就显得尤为重要。
为了更好地指导教师顺利开展定量实验的教学活动，将其教学功能落到实处，本文构建了定量实验的分类系统，并归纳出了每一类实验的设计要点和基本教学流程。

一、定量实验教学的特点

(一)科学性

科学性指化学实验的反应原理、操作顺序、操作策略等必须与化学理论知识、实验策略论和实验教学论相一致，是化学实验设计和实验教学的基本原则。定量实验只有在遵循科学性的前提下，结合化学理论知识和实验技巧，设计出正确的实验方案，才有可能获得精确的数据，真正发挥定量实验的功能。例如在“酸碱中和滴定”实验中，如果学生不清楚实验原理，盲目套用公式，将一元酸换成二元酸或将一元碱换成二元碱，那么实验得到的酸或碱的物质的量浓度的结果就不一定精确。

(二)严谨性

严谨性指定量实验的语言表达以及实验设计中的操作步骤和数据的记录、处理等都要严密周到、细致完善。进行定量实验时，要求学生要有严谨的实验步骤、科学的操作策略、一丝不苟的精神，并多次重复实验，以减小实验误差，培养学生科学探索的精神和严谨的做事习惯。“中和滴定”是中学化学长期进行的一项定量实验，学生实验用的盐酸标准溶液是不进行定量标定的，实验室给学生准备的大约为0.2mol/L的盐酸“标准溶液”，因此这个实验测得的NaOH的物质的量浓度也是不准确的，这需注意。

(三)整体性

整体性指从定量实验的最基本要求出发，系统地整合各种实验原理、操作、技能，综合考虑一切可能影响因素，使实验达到最佳效果。例如，“硫酸铜晶体中结晶水含量的测定”，这个实验包括寻找合适反应、确立计量关系、设计基本步骤、确定配套仪器、就测定结果是否准确进行讨论、修改实验步骤、完成实验设计、最终完成实验、对结果进行处理分析等。每一步之间都是环环相扣的，顺利完成这个实验须从整体着眼，全面考虑，突出整体布局的思想。

二、定量实验教学类型

笔者认为定量实验教学应侧重于通过设计简单定量实验方案，给学生搭建运用化学知识中学化学定量实验的教学相关范文由写论文的好帮手www.udooo.com提供,转载请保留.和技能进行分析、综合、归纳、比较等科学思维策略的平台，帮助学生在整合实验原理、操作原理和仪器原理的相互关系中，形成设计简单定量实验方案的一般思维。
中学化学定量实验教学可分为定量验证、定量分析，其中定量分析又可分为性质的测定、最佳量的确定、物质含量的测定，在不同的实验中思维上有所不同，设计上也有所差异。

(一)定量验证

定量验证就是通过实验对已知的物理量进行检验以证实其真实性。如阿伏伽德罗常数的测定、一定物质的量浓度溶液的配制等。此类实验需要测定的目的量明确，实验原理是验证已有的概念或相关的定义式，实验的关键是如何通过化学反应原理或关系式来确定目的量与可测定的量的关系。
其基本教学流程如下：
第一步：从目的量出发，根据定义式或相关概念（如C=n/V等），明确实验要测定的量，如果目的量不能直接通过实验测定，则要根据化学反应原理和反应中的各种物理量将目的量转化为可测定的量。
第二步：根据实验原理，使用正确的实验策略，设计出基本的实验步骤并选择相应的配套仪器。
第三步：按照以上的实验步骤展开具体的实验操作，同时记录实验数据。
第四步：对原始的实验数据进行处理，计算出目的量和实验误差，并分析误差产生的理由。

(二)定量分析

1.性质的测定

性质测定就是利用实验对物质的组成、结构等进行具体的量的测量。如硫酸铜晶体中结晶水含量的测定、酸碱中和滴定等。这类实验需要先根据物质的组成、结构或相关的化学反应确定计量关系，然后围绕目的量和实测量之间的关系或根据实验原理，选择实验策略，完成实验设计。这类实验在中学化学中占了很大篇幅，是我们接触的定量实验的代表。
其基本教学流程如下：
第一步：从已有的定性实验引入（如含有结晶水、相互的反应关系等），通过分析，找到要测定的量，实现从定性到定量的转化。利用相关化学反应，建立起待测目标量与实验实测量的计量关系，完成对实验原理的讨论。
第二步：在实验原理的指导下，设计出基本的反应步骤，选择相应的配套仪器。
第三步：进行实验操作，记录相应的实验数据。
第四步：利用测定结果计算出测定误差并分析导致误差的理由。

2.最佳量的确定

最佳量的测定就是通过反复实验确定某一反应达到最佳实验效果时各反应物的浓度、温度、压强等实验条件。如二氧化碳与澄清石灰水反应的最佳的反应量、实验室制取氢气时硫酸最佳浓度等。这类实验的实验原理是根据已有的反应关系，列出对实验的效果可能会产生影响的因素，一般要用正交实验策略对实验因素进行数据分析，然后得出最佳量的关系，确定最佳的实验方案。
其基本教学流程如下：
第一步：从已有的反应关系引入，通过分析，找出影响实验效果的因素，确定每一影响因素的不同水平，实现从定性到定量的转化。
第二步：利用正交小助手设计实验，设计出基本的实验步骤，选择合适的实验仪器。
第三步：依据正交表中的实验顺序，选择相应的实验条件，依次进行实验测定，对每一次的实验结果进行评价。
第四步：通过比较不同的实验结果，选择获得最佳实验效果时的实验条件，即为实验的最佳量。
第五步：教师引导学生对实验结果进行讨论，进一步优化实验方案。

3.物质含量的测定

对混合物中某一组分的量的测定叫物质含量的测定。如啤酒中二氧化碳含量的测定、鸡蛋壳中碳酸钙含量的测定等。这类实验一般是测定日常生活中常见的某种物质的含量，其实验原理是选择一定的物质与要测量的物质进行反应（一般要生成沉淀或气体），然后测定反应物之间或反应物与生成物的量，用它们的量的关系进行换算，从而测出所含物质的量。
其基本教学流程如下：
第

一、二、三步参照“性质的测定”。

第四步：根据已有的反应计量关系，通过计算将测得的实验结果转化成目标量，从而得出实验结论。
从上面的分析来看，定量实验基本都是先确定目的量，然后根据计算公式、化学式或化学反应方程式等确定可测的量，设计科学的实验步骤，记录实验数据（为了减少实验的误差，提高实验的准确性，一般要重复实验2-3次），最后分析实验误差或优选出最佳的实验方案。
（责编 卢建龙）