談初中教師在“溶液濃度的表示”教學中易忽視的幾個問題

田長明

摘要：在“溶液濃度的表示”的教學過程中，初中教師常常只注重質量分數的計算和一定溶質質量分數溶液的配制，對一些看似不起眼的問題常常忽視。本文就學生的知識盲區、測量過程中的精確度、配制溶液時的操作細節和儀器的誤差等幾個問題展開闡述，希望能引起初中化學教師的關注。

關鍵詞：質量分數；溶液的配制；知識盲區；化學教學

文章編號：1005–6629（2015）4–0040–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

初中化學課程標準（2013版）對“溶液濃度的表示”一節的要求是“能進行溶質質量分數的簡單計算，能配制一定溶質質量分數的溶液”。教師基本能圍繞這一要求展開教學，但在教學過程中，對一些看起來不太起眼的問題常常忽視，筆者列舉以下幾點：

1 重視情境創設，忽視學生知識的盲區

“學起于思，思源于疑”，思維總是在一定的問題情境中產生的，通過情境，提出問題，使教學信息具有新奇性，從而使學生產生好奇心和求知欲，極大地激發了學生探究動機和興趣，有利于培養學生創新所需要的思維素質和探究能力。但我們在創設問題情境的時候，對學生的知識盲區不能視而不見。

案例1 如圖1所示為市售的濃鹽酸的相關信息，實驗室要利用該濃鹽酸配制50g質量分數為5%的稀鹽酸，需要濃鹽酸多少毫升？水多少毫升？

教師利用濃鹽酸試劑瓶上標簽的部分內容設置問題情境，這是一個很好的想法，但我們有些老師對問題的分析，只是局限于這道題怎么作答，對情境中一些學生的知識盲點則輕易放過，例如該題情境中的“化學純”就是學生的知識盲區。初中學生對物質分類的認識還比較淺顯，學生不知道化學純和純凈物的概念區別，化學純是否就是純凈物？如果不是純凈物，那化學純又代表什么？

學生可以通過標簽上的“含HCl 37%”，分析出化學純不是純凈物，但化學純是什么？教師應該給學生提供資料卡。

通過資料卡，學生對藥品按純度分類的知識有所了解，對物質分類的認識會更加深刻。

2 重視計算方法，忽視精確程度的思考

自然科學的研究就是實驗、測量并對測量結果進行分析、認識的過程，測量是化學實驗的重要手段之一，而精確度和有效數字是測量的重要基礎內容。但初中教師在教學中通常重視計算的方法，對于計算過程中數據的精確度和有效數字問題通常是忽略的。

案例2 你能計算A、B、C三杯糖水的質量分數嗎？

答：A杯糖水的質量分數為5.6%

計算的過程好像沒有問題，但筆者覺得這是一道偽命題。一勺糖的質量約3g，一杯水的體積約200mL，看圖2A中的水的體積約是杯體積的二分之一，三個關鍵參數都是一個大約的數值，如何求溶質的質量分數？計算的結果居然可以精確到5.6%，真是有點不可思議。

案例3 t℃時，向一支盛有0.15g熟石灰的燒杯中加入50g水，充分振蕩后靜置，燒杯底部仍有未溶解的白色固體。下列相關敘述正確的是（ ）

A.升高溫度上層清液變為不飽和溶液

B. t℃時，熟石灰的溶解度為0.3g

C.燒杯中溶液的質量小于50.15g

D.上層清液中溶質質量分數大于0.3%

教師分析：這道題的正確選項是“C”，因為氫氧化鈣沒有完全溶解，所以上層清液是飽和溶液，在該溫度下的溶解度小于0.3g。

答案沒有問題，教師的分析過程也沒有問題，筆者疑惑的是試題的數據。熟石灰是0.15g，水是50g，熟石灰的溶解度為0.3g，質量分別精確到0.01g、1g、0.1g，同一試題，質量有3種精度，顯然是不合適的。我們在使用天平時，必須考慮天平分度值的選擇，其依據是稱量結果精確度的要求，一方面要防止用精度不夠的天平來稱量，以免準確度不符合要求，另一方面也要防止濫用過高精度的天平來稱量，以免造成浪費。另外應該注意的是同一實驗應使用同一臺天平和砝碼。

3 重視配制流程，忽視實驗操作的細節

一定質量分數的溶液的配制通常有兩種途徑，一種是一定質量固體溶于一定體積的溶劑中，一種途徑是濃溶液的稀釋。配制的流程可用以下示意圖表示：

教師在教學過程中往往重視實驗的流程，對操作過程的細節問題沒有引起高度的關注，致使學生在操作時出現諸多不規范的地方。以配制50g 10%的氯化鈉溶液為例：

稱取過程中的細節：用托盤天平稱取一定量氯化鈉固體，學生操作過程中突出的問題表現在兩方面，一是在托盤上加藥品。當藥品很少量時，不會用右手輕拍拿藥匙手的手腕來填足藥量；二是藥品過量的處理。當在托盤上添加的藥品過量時，學生習慣性的用藥匙將多余藥品放回原試劑瓶。

溶解過程中的細節：學生會將量筒量取的40mL蒸餾水一下子全部倒入小燒杯中進行溶解，溶解后裝瓶。而不是先倒入部分蒸餾水進行溶解，將溶解后的食鹽水倒入試劑瓶里，然后用剩余的蒸餾水洗滌小燒杯2～3次，將洗滌液也倒入試劑瓶，塞緊試劑瓶塞，將溶液混合均勻。

4 重視理論分析，忽視實驗儀器的誤差

在定量分析中，由于受分析方法、測量儀器和分析工作者主觀條件等方面的限制，使測量的結果不可能和真實含量完全一致，客觀上存在著難以避免的誤差。誤差又分系統誤差和偶然誤差，其中系統誤差是由分析過程中某些確定的、經常性的因素引起的，主要包括：儀器誤差、方法誤差、試劑誤差、操作誤差等。系統誤差可以通過校正的方法予以減小或消除；偶然誤差又稱隨機誤差，偶然誤差是由一些隨機因素引起的，大小和正負都難以預測，且不可以被校正[1]。

在教學過程中，對所配溶液進行誤差分析也是教學中一個重要內容，但筆者認為不是所有的分析都具有價值。

案例4 要配制50g 20%的KNO3溶液，需要量取水的體積 ▲ mL。若其他操作都正確，在用量筒量取水時，仰視讀數，則所配制的溶液溶質質量分數將 ▲ 。（填“偏大”，“偏小”，“不變”）

教師分析：溶質質量=溶液質量×溶質的質量分數，配制50g 20%的KNO3溶液，需KNO3的質量=50g×20%=10g；溶劑質量=溶液質量-溶質質量，則所需蒸餾水的質量=50g-10g=40g；水的密度為1 g·mL-1，則需要量取水的體積為40mL。用量筒量取水的體積時，仰視讀數，讀數比實際偏小，則會導致所量取水的實際體積大于所量的值，即所量取的水的實際體積偏大，溶劑的質量偏大，故所得溶液的質量分數偏小。

教師的分析似乎很有道理，但初中教材中一定質量分數溶液的配制只是粗略的配制，因此對儀器的精度要求不是很高，如稱量固體用的是托盤天平，量取液體用的是量筒。量筒本身就存在著較大的誤差，如50mL量筒的誤差是±1mL，為了研究量筒的實驗誤差，筆者做了如下實驗：

課題：配制50g 10%的氯化鈉溶液

實驗：用電子天平稱5.00g氯化鈉，再用50mL的量筒量取45mL的水，將兩者在燒杯中混合（不用玻璃棒攪拌），用電子天平稱混合后的總質量（去皮），記錄數據。重復實驗3次。

再選用另外2只50mL的量筒，重復上述實驗。實驗數據如表1～3所示。

通過上述實驗數據可知，有些量筒是正誤差，有些量筒是負誤差。因此仰視和俯視造成的誤差和量筒本身的誤差綜合在一起，究竟溶質的質量分數是偏大還是偏小就不能確定了。筆者認為量筒讀數時，仰視和俯視，讀數偏大還是偏小是可以討論的，但對于粗配一定質量分數的溶液，這樣的誤差分析沒有什么實際的意義。

教學是自由的，但教學又是嚴謹的。初中教師如何在把握教學重點的同時，對我們一些常忽視的問題也要引起高度的關注。

參考文獻：

[1]華中師范大學等.分析化學（上冊第三版）[M].北京：高等教育出版社，2002：42～43.