在分析化學實驗教學中滲透“量”的概念*

張素斌 趙建芬

(肇慶學院化學化工學院 廣東肇慶526061)

分析化學的基礎實驗教學內容主要是定量分析。定量分析的結果是否準確與是否正確地理解了“量”的概念有關。掌握了“量”的概念，才能合理地選擇實驗條件和實驗儀器，主動去了解產生誤差的原因，從而在實驗過程中盡量減少誤差，以獲得準確的“量”。因此，“量”的概念在分析化學實驗教學中非常重要。

1 分析化學實驗教學中存在的問題

基礎定量分析實驗一般包括稱量練習、溶液的配制與標定、滴定分析(包括酸堿、配位、氧化還原及沉淀滴定)及分光光度分析等內容。在實驗過程中，通過預習及教師的簡單講解，大多數學生對實驗的方法、原理及步驟等都能掌握。但也有些學生對實驗缺乏嚴謹認真的態度，抱著完成任務的心態，只求完成實驗過程與得出結果，甚至省略那些他們認為繁瑣的步驟，導致定量結果不夠準確，甚至不可用;也有學生認為分析實驗的每一步都要細致入微，以致實驗時間拖延得很長。這兩種情況都是由于學生對“量”的概念不清晰所致。

在前期的有機化學、無機化學等課程的實驗中，涉及的“量”相對比較粗，而分析化學實驗對“量”的要求就嚴格得多，學生的學習存在適應的過程。因此在分析化學實驗教學過程中，要將“量”的概念滲透到實驗的各個環節，讓學生逐漸領會和感受，最終能做到該細則細、該粗則粗，這對學生的分析化學實驗操作技能訓練尤其重要。

2 在分析化學實驗教學中滲透“量”的概念

(1)該細則細，注重細節教學，采用問題法將“量”的概念滲入實驗的每一環節。

在定量分析實驗中，許多操作影響實驗結果的準確度，可以說是“細節決定成敗”。因此，要求學生必須要有嚴謹認真的態度。在實驗過程中，每一環節都可能產生誤差，而誤差的疊加與傳遞效應，會嚴重影響定量的準確度。因此，將“量”的概念滲入實驗的每一環節，讓學生領悟到這些看似繁瑣的操作與定量的準確性息息相關，引導學生在實驗過程中主動地將實驗操作的嚴謹細致與“量”的準確緊密聯系起來。

分析化學實驗的基本操作技能包括稱量、滴定管的使用、容量瓶與移液管的使用等幾大部分內容［1-2］。我們通常采用問題法引導學生進行正確操作。

在稱量操作練習中，遞減稱樣法是重點練習的方法。我們發現敲擊稱量瓶傾樣時的某些細節最易被學生忽視。據此，我們給學生提出了以下問題:應該用稱量瓶蓋的哪個部位敲擊?敲擊稱量瓶身的哪個部位?停止傾樣后如何回傾樣品?通過這些問題引導學生，任何一步看似不起眼的操作，稍有不慎，都可能導致微量的樣品灑落在接受容器之外而導致結果的誤差。

在滴定管的使用中，包括滴定管的檢漏、洗滌、潤洗、裝液、排氣、滴定操作以及讀數等諸多實驗環節。有的學生在滴定時，第一次滴定的初讀數會調為零或稍下，而第二次滴定時往往不裝入溶液就繼續滴定。這時，我們引導學生思考:為什么每次滴定都應調節液面至零或稍下處?通過思考，學生會明白，這樣做的目的是消除滴定管刻度不勻所產生的誤差，在以后的滴定操作中，就不會再省略裝液這一步。有的學生為快速完成實驗，臨近終點時仍采用一滴法加液，而未采用較難操作的半滴加液。我們讓學生思考:一滴變色與半滴變色對“量”有何影響?并讓學生分別滴出半滴溶液與一滴溶液并讀數，比較二者的體積及其對結果的影響。通過問題與實踐，使學生明白雖然半滴溶液很少，但對結果的影響卻可能很大。這樣就能使學生在滴定臨近終點時，操作更加謹慎。終點顏色的突變也是實驗教學的一個難點，教材中有對終點顏色的描述，但在實際操作中，學生往往感到沒有把握，總會拿著滴定的溶液詢問教師這種顏色是否已到終點。對此，我們并不直接作答，而是讓學生回答:終點顏色為什么會突變?引導學生將顏色突變與理論課所學的滴定突躍聯系起來，然后讓學生做一個滴定實驗，不考慮是否滴過量，只觀察溶液滴入后顏色是如何變化的，通過實驗去直觀地感受顏色突變，從而學會判斷滴定終點時不只是觀察顏色，還要找準顏色的突變點。

容量瓶的使用包括檢漏、洗滌、定量轉移溶液、定容及混勻等操作，移液操作包括清洗、潤洗、吸液以及放液等。學生最不易掌握定量轉移溶液的一些細節操作。我們提出問題:什么是定量轉移?引流的玻棒要如何放置?傾完溶液后，燒杯嘴為何要有沿玻棒上提的動作?第一個問題使學生明白“定量轉移”的含義，而后兩個問題的提出，會使學生自覺規范所涉及到的細節操作。因此，“怎樣才能保證將燒杯中的溶液完全地轉移到容量瓶中”，就順理成章地成為學生首要考慮的事情。此外，給學生提出一些問題:“加水至容積約2/3時，有學生將瓶塞蓋上，倒轉混勻，這樣做對嗎?”“混勻時，兩手的正確姿勢是怎樣的?”這些問題可以令學生關注那些在定容時易犯錯的細節操作。對于移液管的使用，我們設計了以下問題:潤洗過程要注意哪些問題?吸液時管尖為何不能插入液面太淺或太深?調整液面至標線時以及放液時移液管尖懸空對嗎?是否要用洗耳球將殘留在管尖的溶液吹入承接的容器中?通過這些問題引導學生進行正確的實驗操作。

教師在指導分析化學實驗的過程中，常常需要糾錯，而有些學生過不了多久就重復犯錯。陷入如此怪圈的原因是學生對“量”的概念不夠重視，因此對很多細節操作敷衍了事。只有使學生懂得實驗的很多細節都關乎“量”，錯誤細節操作的累加足以“毀掉”整個實驗，學生才會明白，該細的地方一定要細。重視細節教學，通過問題法引導學生思考與討論，這是將“量”的概念潛移默化地滲入實驗的每一環節以及學生的思維方法中的有效辦法。

(2)該粗則粗，通過討論法引導學生正確理解量的概念。

在教學過程中，我們強調該細一定要細。有的學生會產生錯誤的理解，認為分析化學實驗的所有步驟都要細，因此稱量必用分析天平，配制溶液必用移液管和容量瓶，這顯然是走入了誤區。因此，我們采用討論法讓學生懂得哪些操作可以“粗”。

實驗室的常用稱量儀器一般有臺秤和分析天平;量器有量筒、移液管與容量瓶。很多學生并不清楚該如何正確選擇儀器。針對這種情況，我們首先讓學生明白，儀器的選擇要與方法的準確度相適應，而滴定分析法的誤差一般為0.1% ～0.2%。再組織學生討論:若要稱量0.2g與200g樣品，應該如何選擇儀器?通過討論，學生知道了稱量首先要了解儀器的準確度。臺秤的最小刻度為1g，能稱準至0.1g，萬分之一的分析天平能稱準至0.0001g。若用減量法稱0.2g樣品，就要根據稱量誤差來選擇稱量儀器，此時，使用分析天平的稱量誤差可達0.1%，能滿足滴定分析的要求;而用臺秤的稱量誤差就很大，因此應選擇分析天平。如果稱樣量達200g，那么選擇臺秤就可以了。量筒、移液管與容量瓶的選用是同樣的道理。對于一些對準確度要求不高的輔助試劑的配制與使用，通常用臺秤與量筒即可。

在滴定基本操作練習中，有的學生認為要配制的是標準溶液，因此NaOH和HCl的配制必須用天平、移液管與容量瓶。我們讓學生討論:NaOH和HCl標準溶液與K2Cr2O7標準溶液的配制方法有什么不同?通過討論讓學生明白，儀器的選擇與實驗用藥品的性質有關。對K2Cr2O7這類純度非常高且滿足滴定分析要求的基準物質，可以用直接法配制標準溶液，稱量時要使用分析天平;對于NaOH和HCl，其純度不高，而且NaOH還容易吸收水分和CO2，HCl則易揮發，即使在操作時用分析天平和移液管，也無法得出它們準確的量，因此使用分析天平、移液管以及容量瓶配制這類物質的溶液是無意義的。正確的做法是粗配，即用臺秤稱NaOH，用量筒量HCl，再用量筒加水，然后用基準物質或相應的準確濃度的標準溶液標定所配制的溶液，才可得出其準確濃度，這就是所謂的間接法。對于待分析的樣品，即使其有容易吸水等不穩定的性質，但由于其“量”與結果準確度直接相關，故應根據分析樣品所需要的質量或體積的“量”，恰當選用與方法的準確度相適應的儀器。

當學生正確理解了“量”的概念，就能做到該細則細，該粗則粗，在分析化學的實驗操作中就可以做到游刃有余。

(3)重視數據的讀、寫、算，將“量”的概念貫穿數據處理全過程。

數據的讀、寫、算也是分析化學實驗教學中的重要一環。讀、寫、算的方法正確，“量”的結果才能準確。

“讀”主要是指讀滴定管和分析天平的刻度。常有學生將22.80mL、0.2130g讀寫成22.8mL、0.213g，舍棄了數據中最后一位0;也有學生不估讀最后一位數，都進行四舍五入處理。這是由于學生沒有理解有效數字的概念，不清楚數據末位多一個0與少一個0對結果的影響。針對學生在讀數及數據處理過程中出現的這類錯誤，我們讓學生討論22.80mL與22.8mL這兩個數據的相對誤差分別是多少?討論的結果是后者的相對誤差是前者的10倍。通過討論，學生明白了數據末位的0是不能隨意舍棄的，它能說明該數據能準確到哪一位;而且數據的有效數字位數不同，表示的準確度也不一樣。以同樣道理，還使學生明白了隨意增加有效數字位數也是不正確的。在隨后進行數據處理時，對于如何取舍有效數字，由于有了之前的討論做鋪墊，學生的思路會更加清晰。因此，將“量”的概念滲透到數據處理過程中，有助于學生正確地理解有效數字的概念，掌握有效數字與“量”之間的關系，從而掌握正確的數據讀、寫、算的方法。

3 結論

相對于其他基礎化學實驗，分析化學實驗更注重細節及數據處理。如果教師在教學中時時注意滲透“量”的概念，使學生正確掌握“量”的概念，有助于使學生變“被動要求”為“主動思考”，從而使分析化學實驗教學得到更好的效果。

［1］華中師范大學，東北師范大學，陜西師范大學，等.分析化學實驗.第3版.北京:高等教育出版社，2001

［2］四川大學化工學院，浙江大學化學系.分析化學實驗.第3版.北京:高等教育出版社，2003