無機化學實驗教學準備工作思考與探討

0 引言

實驗教學是培養理工科高素質人才的重要環節。無機化學實驗是化學、化工、生物、制藥等化學類和近化學類本科專業開設的第一門專業基礎實驗課，通過該課程的學習，學生應掌握無機化學實驗的基本方法和操作技能，培養科學嚴謹的學習態度和實驗能力。同時，該課程也是后續其他實驗課程的先導課程，其教學質量直接影響后續課程的教學效果[。無機化學實驗能否達到預期的教學效果，取決于教學設計、實驗條件、師資力量、實驗準備和學生狀態等諸多因素。在師生條件與硬件條件相對穩定的情況下，實驗準備工作成為影響實驗教學質量的重要因素。實驗準備工作不僅直接關系到實驗教學能否正常進行，也關系到預期實驗教學目標能否實現，并最終影響學生實驗技能與實驗素養的培養效果。

本文從實驗相關用品的準備、預實驗、實驗安全、實驗收尾和提升實驗技術人員綜合素質等五個方面對實驗準備工作進行探討。

1 實驗用品的準備

1.1實驗儀器的準備

無機化學實驗常用的器材有玻璃器皿（如量筒、玻璃棒、燒杯、試管、漏斗等）、鐵架臺、鐵圈、三腳架等，實驗耗材有pH試紙、濾紙、稱量紙等。每學期開課前，實驗技術人員應全面清點器材、耗材，根據本學期的實驗教學需求量及時補充。以江蘇第二師范學院為例，無機化學實驗室可容納24名學生同時開展教學實驗，一般每學期安排12周實驗。實驗技術人員給每位學生配備一套該學期常用的小型實驗器材（表1），放置于實驗臺下方的對應柜子中；其他較大的與不易擺放的器材，如鐵架臺、三腳架、坩堝鉗、熱濾漏斗、抽濾瓶、布氏漏斗等，放置在實驗室的公共區域，學生根據需要自行取用。這樣可以避免每次實驗前與實驗中學生領取器材出現的擁擠無序狀況，保證實驗臺的規范整潔和實驗運行的井然有序。

另外，學期開始前應對實驗室的所有儀器設備（如pH計、離心機、真空水泵、干燥箱、紫外可見分光光度計等）進行例行檢查，確保儀器能正常運行，并核驗儀器所附操作教程的準確性。其中，pH試紙是實驗室的常用耗材，也是學生最常使用的判斷物質酸堿性的重要工具，若直接放在實驗臺上，學生取用中易造成試紙污染（如一滴試劑不慎滴在試紙上，下層試紙容易被浸透）。此外，直接取用也容易造成試紙浪費。而且pH試紙的比色卡長期暴露在空氣中也會褪色，從而導致實驗誤差。學生反復取用比色卡也不方便。因此，實驗技術人員將長條試紙截成幾段（圖1右），連同比色卡一起放置于無色廣口試劑瓶中（圖1左），學生每次取用時用鑷子夾起一小片即可，比色時直接透過試劑瓶即可對照，減少了污染和浪費。

表1無機化學實驗常用儀器清單

圖1pH試紙存放情況

1.2實驗藥品與試劑的準備

無機化學實驗課程主要涉及制備實驗、元素性質實驗和綜合設計性實驗，所用試劑種類繁多，總數在100種以上，部分實驗一次就需要30多種試劑。因此，做好實驗藥品和試劑的準備、規范藥品和試劑的存放與使用登記，對無機化學實驗的開展非常重要。每次實驗開始前不僅要按照實驗要求準備藥品和試劑，還需要根據每次實驗的具體情況對相關的器材、耗材等進行科學合理的布置。

對于制備實驗，如轉化法制備硝酸鉀，該實驗所需藥品和試劑有 NaN0₃ 、KCl、 0.1mol/LAgNO₃ 和5 mol/L HNO₃ ，固體藥品原料用量較多（ NaN0₃ 、KC1），液體試劑用量較少 （0.1mol/LAgNO₃ 和5mo1/LHNO₃） 。若實驗室只準備 NaN0₃ 和KC1原裝藥品各一瓶，實驗過程中會出現所有學生排隊取用這兩種藥品的情況，難免浪費時間，降低效率。若在實驗室不同位置放置多瓶原裝藥品，又會出現每瓶都被開封取用，導致大量藥品變質和浪費的情況。因此，實驗技術人員可以根據實驗人數精確計算藥品總用量，乘以1.2倍后，將 NaN0₃ 和KC1原裝藥品分裝于多個廣口試劑瓶中，貼上標簽分散放置于實驗室內不同公共位置。這樣既方便學生取用，又能盡可能地減少藥品的變質和浪費。

而對于需要用到大量溶液的實驗，如堿式碳酸銅的制備，每位學生需要取用 100mL 0.5mol/L Na₂C0₃ 和 0.5mol/LCuS0₄ 溶液，若實驗技術人員僅是將這兩種溶液存儲于2.5L試劑瓶中供學生直接取用，則學生在傾倒溶液過程中容易發生外溢。因此，可在每個2.5L試劑瓶前放置多個 500mL 燒杯并貼上簡易標簽（注明溶液名稱即可），并配相應的滴管。學生在取用時可以先將溶液由2.5L試劑瓶傾倒至 500mL 燒杯中，再由 500mL 燒杯轉移至小燒杯或量筒中，有效避免溶液外溢和浪費。

對于元素性質實驗，需要用到各類液體試劑，包括酸、堿、鹽等，實驗技術人員應按照實際用量的1.3倍左右配制，將配制好的試劑分裝在試劑瓶中存放。一般選取滴瓶保存配制好的液體試劑，瓶蓋部分用滴管代替，取試劑時應做到專管專用，避免出現滴管混用、誤拿導致污染試劑等情況。存放不同試劑的滴瓶，按照其性質（酸堿性、氧化還原性等）分類分區域擺放在實驗臺的試劑架上，試劑瓶身的兩面都需貼上標簽，注明試劑的名稱、濃度、存儲條件、配制日期和配制人員（圖2）。

圖2試劑瓶標簽示意圖

試劑的存儲要求還取決于試劑的具體性質和實驗的具體要求，以P區非金屬元素（鹵素、氧、硫）實驗為例，該實驗需要用到20多種液體試劑，試劑種類多、性質差異大、用量不一致，試劑瓶的合理選擇會很大程度上影響實驗的進程和效果。對于實驗中用量較大且性質穩定的試劑，可選擇125mL 滴瓶，如 CuSO₄ 溶液、 H₂S0₄ 溶液、 MnS0₄ 溶液等；對于實驗中用量小、易揮發、易分解的試劑，可選擇 30mL 或 60mL 滴瓶，如乙醚、濃鹽酸、 H₂0₂ 溶液等；對于見光易分解的試劑，應選擇棕色滴瓶存放，如 KMnO₄ 溶液、濃硝酸、 AgNO₃ 溶液、KI溶液等；對于會與玻璃中含有的 SiO₂ 發生反應的試劑，如NaOH溶液，需要選用橡膠塞。

對于實驗藥品與試劑的存放和使用登記，實驗技術人員可以借助專門的藥品記錄本或信息管理系統輔助管理，防止藥品和試劑的異常流出，尤其是易制毒、易制爆的藥品試劑。圖3為江蘇第二師范學院藥品管理系統，借助該系統，實驗技術人員可對每次藥品的購入和使用進行詳細記錄，包括藥品名稱、使用人、使用數量等，規范藥品的準入、取用、準出等管理環節。

圖3藥品管理系統

2 做好預實驗

在上述實驗所需儀器、耗材、藥品與試劑等分項準備完畢后，開展預實驗既是檢驗上述分項準備是否充分的必要步驟，也是確保實驗教學質量和安全的關鍵環節。盡管實驗教材中的實驗設計相對完善，但實驗過程中的操作方法、重難點和注意事項等還需要實驗教學人員與實驗技術人員親自實踐才能切實掌握。開展預實驗可以檢查實驗設計的合理性并優化實驗條件，只有以充分的預實驗為基礎，教師才能在講授實驗時做到心中有數、條理清楚，才能在學生實驗遇到問題時給予準確的分析和指導，幫助學生達到更好的實驗效果[3]。開展預實驗時須完全按照規定步驟操作，切不可省略步驟、改變用量或條件等，確保實驗過程的完整和實驗結果的達成。同時，嚴格按照規定步驟開展預實驗，還可以排除實驗藥品的采購批次、試劑存儲時間、試劑配制人員等不確定因素導致的異常情況。

以元素性質實驗為例，實驗涉及的試劑種類多，實驗工作量大，涉及各種試劑的互相混合，試劑滴加順序的不同會明顯影響實驗結果，甚至出現顛覆性的現象。例如，向 Na₂S 溶液中滴加 FeCl₃ 溶液與向 FeCl₃ 溶液中滴加 Na₂S 溶液，會出現明顯不同的實現現象，前者會直接生成黑色沉淀，后者則出現溶液由黃色變為淺綠色并最終產生渾濁。試劑的滴加用量和速度也會導致實驗現象的差異，如向AlCl₃ 溶液中滴加適量NaOH溶液會產生白色 A1（OH）₃ 沉淀，而滴加過量NaOH溶液會導致 A1（OH）₃ 沉淀溶解生成 NaAl0₂ 。

3 實驗安全準備

3.1實驗條件的安全維護與管理是確保無機化學實驗安全的首要因素

1）無機化學實驗會用到煤氣燈等明火裝置，實驗技術人員須在實驗開始前和結束后檢查燃氣總閥和分閥閥門的開關狀態及有無泄漏。實驗室內必須配備消防器材，如滅火器、消防沙箱、滅火毯等。學生的書包、衣物等物品須在實驗室外的置物架上擺放，禁止易燃物品帶入實驗室。

2）實驗技術人員須定期對實驗室的水、電進行檢查，在電箱旁張貼用電安全標識。

3）實驗教學中盡量減少毒性或危險性較大的藥品試劑的使用，在保證實驗教學效果達成的前提下，可以通過替換實驗、替換藥品或試劑等方式實現。若實在難以替換，則應在實驗過程中減少其用量，盡量實現微量化實驗[4]。

4）實驗室內還應常備急救藥箱（創可貼、紗布、碘伏、棉簽、燙傷膏等），以便于對實驗過程中發生的意外傷害及時進行應急處理。

3.2學生的安全教育是確保無機化學實驗安全的關鍵因素

無機化學實驗的開設對象為大一新生，他們在中學階段接觸實驗的機會較少，因此對大一新生進行系統的安全教育尤為必要。實驗技術人員和實驗教師應密切配合，在大一新生進入實驗室前，通過安全教育專題講座、集中學習安全須知、參觀講解、觀看視頻等形式，對大一新生進行實驗室安全教育[5。在集中完成安全教育之后，組織全體大一新生參加實驗安全知識考核，考核內容包括實驗室安全守則、實驗室事故的處理、實驗室廢液的處理、常規藥品的性質等，考核通過者（90分以上視為通過）方可進入實驗室。

4實驗收尾工作

做好實驗結束后的收尾工作，才能保證實驗室始終處于良好的運行狀態，也才能為下一個實驗的開展打好基礎。

首先，剩余的藥品和試劑要合理回收。例如：元素性質實驗中用到的試劑，在確認滴瓶與標簽完好無損的情況下，須及時回收并存放于試劑柜中；對于已經配制成溶液的易制毒、易制爆試劑，須存放于防爆柜中。

其次，實驗過程中產生的廢棄物（實驗垃圾、廢液、空試劑瓶等）要按照安全規定與環保要求進行回收處理，集中存放于學校危險品倉庫，由環保部門定期處理[]。

再次，每次實驗結束后，實驗教師須填寫實驗室運行記錄，記錄內容包括實驗名稱、人數、學時數、學生實驗總體情況、儀器損壞及處理、其他特殊情況等，做到有據可查、規范管理。

最后，在離開實驗室前，實驗技術人員應對門窗、水電、燃氣、衛生等狀況進行嚴格檢查，確保實驗室處于安全狀態。

5不斷提升實驗技術人員的綜合素質

實驗技術人員的專業水平和職業素養是做好無機化學實驗準備工作的基本人力資源保障。在開展實驗準備工作前，實驗技術人員應與實驗教師主動溝通，積極參加集體備課，仔細研讀實驗教材與相關材料，充分把握教學內容，準確掌握實驗所涉及的基本理論和實驗方案。在日常工作中，實驗技術人員應主動鉆研實驗室相關儀器的使用與維護、實驗所涉藥品試劑的性質與保管要求、常見實驗項目的難點與疑點等。例如，實驗技術人員應對不同類型的無機化學試劑性質與配制方法有全面深入的理解和掌握，特別是一些特殊試劑的配制方法，要在工作中有意識地強化責任心，培養嚴謹認真的科學態度，不斷積累工作經驗[]。實驗技術人員應積極爭取、主動創造各種進修培養培訓的機會，通過送出去、請進來等多種途徑，努力提升綜合素質與能力[8]。

6 結束語

盡管無機化學實驗準備是一項瑣碎、繁雜的工作，但它不僅僅是一項機械的重復性勞動，其中的每一個要素、每一個細節都對實驗教學質量和實驗室安全有序運行具有重要影響。實驗準備工作是人才培養全過程中的重要環節，實驗技術人員應充分認識到這項工作的重要性，不斷探索新的實驗項目、優化實驗方案、增強實驗教學效果，確保高質量地完成每一次無機化學實驗教學任務。

7參考文獻

[1]劉瑩，劉曉燕，周笑犁，等.大學無機化學實驗教學改革與學生創新能力培養［J].教育教學論壇，2019（11）：105-107.

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[3] 王一婷.論如何做好有機化學實驗課準備提高實驗教學質量[J].科技風，2019（34）：67.

[4] 陳利強，陳麗華，曲陽，等.地方本科院校無機化學實驗教學的思考與探討[J].現代鹽化工，2019，46（4）：86-87.

[5] 吳桂玲，馮定坤.無機化學實驗教學的一點體會[J].廣州化工，2020，48（11）：160-161，184.

[6] 付國瑞，南米娜，張媛.淺談農業院校基礎化學實驗準備工作[J].廣東化工，2018，45（6）：236，248.

[7] 閆淑蓮，徐艷霞，唐靜成，等.做好物理化學實驗準備工作提高實驗教學質量[J].繼續醫學教育，2016，30（7）：80-81.

[8] 徐彥芹，曹淵，張光輝，等.大學化學實驗準備工作的探索[J].教育教學論壇，2011（21）：145-147.