在分析化学实验教学中渗透“量”的概念*

张素斌 赵建芬

(肇庆学院化学化工学院 广东肇庆526061)

分析化学的基础实验教学内容主要是定量分析。定量分析的结果是否准确与是否正确地理解了“量”的概念有关。掌握了“量”的概念，才能合理地选择实验条件和实验仪器，主动去了解产生误差的原因，从而在实验过程中尽量减少误差，以获得准确的“量”。因此，“量”的概念在分析化学实验教学中非常重要。

1 分析化学实验教学中存在的问题

基础定量分析实验一般包括称量练习、溶液的配制与标定、滴定分析(包括酸碱、配位、氧化还原及沉淀滴定)及分光光度分析等内容。在实验过程中，通过预习及教师的简单讲解，大多数学生对实验的方法、原理及步骤等都能掌握。但也有些学生对实验缺乏严谨认真的态度，抱着完成任务的心态，只求完成实验过程与得出结果，甚至省略那些他们认为繁琐的步骤，导致定量结果不够准确，甚至不可用;也有学生认为分析实验的每一步都要细致入微，以致实验时间拖延得很长。这两种情况都是由于学生对“量”的概念不清晰所致。

在前期的有机化学、无机化学等课程的实验中，涉及的“量”相对比较粗，而分析化学实验对“量”的要求就严格得多，学生的学习存在适应的过程。因此在分析化学实验教学过程中，要将“量”的概念渗透到实验的各个环节，让学生逐渐领会和感受，最终能做到该细则细、该粗则粗，这对学生的分析化学实验操作技能训练尤其重要。

2 在分析化学实验教学中渗透“量”的概念

(1)该细则细，注重细节教学，采用问题法将“量”的概念渗入实验的每一环节。

在定量分析实验中，许多操作影响实验结果的准确度，可以说是“细节决定成败”。因此，要求学生必须要有严谨认真的态度。在实验过程中，每一环节都可能产生误差，而误差的叠加与传递效应，会严重影响定量的准确度。因此，将“量”的概念渗入实验的每一环节，让学生领悟到这些看似繁琐的操作与定量的准确性息息相关，引导学生在实验过程中主动地将实验操作的严谨细致与“量”的准确紧密联系起来。

分析化学实验的基本操作技能包括称量、滴定管的使用、容量瓶与移液管的使用等几大部分内容［1-2］。我们通常采用问题法引导学生进行正确操作。

在称量操作练习中，递减称样法是重点练习的方法。我们发现敲击称量瓶倾样时的某些细节最易被学生忽视。据此，我们给学生提出了以下问题:应该用称量瓶盖的哪个部位敲击?敲击称量瓶身的哪个部位?停止倾样后如何回倾样品?通过这些问题引导学生，任何一步看似不起眼的操作，稍有不慎，都可能导致微量的样品洒落在接受容器之外而导致结果的误差。

在滴定管的使用中，包括滴定管的检漏、洗涤、润洗、装液、排气、滴定操作以及读数等诸多实验环节。有的学生在滴定时，第一次滴定的初读数会调为零或稍下，而第二次滴定时往往不装入溶液就继续滴定。这时，我们引导学生思考:为什么每次滴定都应调节液面至零或稍下处?通过思考，学生会明白，这样做的目的是消除滴定管刻度不匀所产生的误差，在以后的滴定操作中，就不会再省略装液这一步。有的学生为快速完成实验，临近终点时仍采用一滴法加液，而未采用较难操作的半滴加液。我们让学生思考:一滴变色与半滴变色对“量”有何影响?并让学生分别滴出半滴溶液与一滴溶液并读数，比较二者的体积及其对结果的影响。通过问题与实践，使学生明白虽然半滴溶液很少，但对结果的影响却可能很大。这样就能使学生在滴定临近终点时，操作更加谨慎。终点颜色的突变也是实验教学的一个难点，教材中有对终点颜色的描述，但在实际操作中，学生往往感到没有把握，总会拿着滴定的溶液询问教师这种颜色是否已到终点。对此，我们并不直接作答，而是让学生回答:终点颜色为什么会突变?引导学生将颜色突变与理论课所学的滴定突跃联系起来，然后让学生做一个滴定实验，不考虑是否滴过量，只观察溶液滴入后颜色是如何变化的，通过实验去直观地感受颜色突变，从而学会判断滴定终点时不只是观察颜色，还要找准颜色的突变点。

容量瓶的使用包括检漏、洗涤、定量转移溶液、定容及混匀等操作，移液操作包括清洗、润洗、吸液以及放液等。学生最不易掌握定量转移溶液的一些细节操作。我们提出问题:什么是定量转移?引流的玻棒要如何放置?倾完溶液后，烧杯嘴为何要有沿玻棒上提的动作?第一个问题使学生明白“定量转移”的含义，而后两个问题的提出，会使学生自觉规范所涉及到的细节操作。因此，“怎样才能保证将烧杯中的溶液完全地转移到容量瓶中”，就顺理成章地成为学生首要考虑的事情。此外，给学生提出一些问题:“加水至容积约2/3时，有学生将瓶塞盖上，倒转混匀，这样做对吗?”“混匀时，两手的正确姿势是怎样的?”这些问题可以令学生关注那些在定容时易犯错的细节操作。对于移液管的使用，我们设计了以下问题:润洗过程要注意哪些问题?吸液时管尖为何不能插入液面太浅或太深?调整液面至标线时以及放液时移液管尖悬空对吗?是否要用洗耳球将残留在管尖的溶液吹入承接的容器中?通过这些问题引导学生进行正确的实验操作。

教师在指导分析化学实验的过程中，常常需要纠错，而有些学生过不了多久就重复犯错。陷入如此怪圈的原因是学生对“量”的概念不够重视，因此对很多细节操作敷衍了事。只有使学生懂得实验的很多细节都关乎“量”，错误细节操作的累加足以“毁掉”整个实验，学生才会明白，该细的地方一定要细。重视细节教学，通过问题法引导学生思考与讨论，这是将“量”的概念潜移默化地渗入实验的每一环节以及学生的思维方法中的有效办法。

(2)该粗则粗，通过讨论法引导学生正确理解量的概念。

在教学过程中，我们强调该细一定要细。有的学生会产生错误的理解，认为分析化学实验的所有步骤都要细，因此称量必用分析天平，配制溶液必用移液管和容量瓶，这显然是走入了误区。因此，我们采用讨论法让学生懂得哪些操作可以“粗”。

实验室的常用称量仪器一般有台秤和分析天平;量器有量筒、移液管与容量瓶。很多学生并不清楚该如何正确选择仪器。针对这种情况，我们首先让学生明白，仪器的选择要与方法的准确度相适应，而滴定分析法的误差一般为0.1% ～0.2%。再组织学生讨论:若要称量0.2g与200g样品，应该如何选择仪器?通过讨论，学生知道了称量首先要了解仪器的准确度。台秤的最小刻度为1g，能称准至0.1g，万分之一的分析天平能称准至0.0001g。若用减量法称0.2g样品，就要根据称量误差来选择称量仪器，此时，使用分析天平的称量误差可达0.1%，能满足滴定分析的要求;而用台秤的称量误差就很大，因此应选择分析天平。如果称样量达200g，那么选择台秤就可以了。量筒、移液管与容量瓶的选用是同样的道理。对于一些对准确度要求不高的辅助试剂的配制与使用，通常用台秤与量筒即可。

在滴定基本操作练习中，有的学生认为要配制的是标准溶液，因此NaOH和HCl的配制必须用天平、移液管与容量瓶。我们让学生讨论:NaOH和HCl标准溶液与K2Cr2O7标准溶液的配制方法有什么不同?通过讨论让学生明白，仪器的选择与实验用药品的性质有关。对K2Cr2O7这类纯度非常高且满足滴定分析要求的基准物质，可以用直接法配制标准溶液，称量时要使用分析天平;对于NaOH和HCl，其纯度不高，而且NaOH还容易吸收水分和CO2，HCl则易挥发，即使在操作时用分析天平和移液管，也无法得出它们准确的量，因此使用分析天平、移液管以及容量瓶配制这类物质的溶液是无意义的。正确的做法是粗配，即用台秤称NaOH，用量筒量HCl，再用量筒加水，然后用基准物质或相应的准确浓度的标准溶液标定所配制的溶液，才可得出其准确浓度，这就是所谓的间接法。对于待分析的样品，即使其有容易吸水等不稳定的性质，但由于其“量”与结果准确度直接相关，故应根据分析样品所需要的质量或体积的“量”，恰当选用与方法的准确度相适应的仪器。

当学生正确理解了“量”的概念，就能做到该细则细，该粗则粗，在分析化学的实验操作中就可以做到游刃有余。

(3)重视数据的读、写、算，将“量”的概念贯穿数据处理全过程。

数据的读、写、算也是分析化学实验教学中的重要一环。读、写、算的方法正确，“量”的结果才能准确。

“读”主要是指读滴定管和分析天平的刻度。常有学生将22.80mL、0.2130g读写成22.8mL、0.213g，舍弃了数据中最后一位0;也有学生不估读最后一位数，都进行四舍五入处理。这是由于学生没有理解有效数字的概念，不清楚数据末位多一个0与少一个0对结果的影响。针对学生在读数及数据处理过程中出现的这类错误，我们让学生讨论22.80mL与22.8mL这两个数据的相对误差分别是多少?讨论的结果是后者的相对误差是前者的10倍。通过讨论，学生明白了数据末位的0是不能随意舍弃的，它能说明该数据能准确到哪一位;而且数据的有效数字位数不同，表示的准确度也不一样。以同样道理，还使学生明白了随意增加有效数字位数也是不正确的。在随后进行数据处理时，对于如何取舍有效数字，由于有了之前的讨论做铺垫，学生的思路会更加清晰。因此，将“量”的概念渗透到数据处理过程中，有助于学生正确地理解有效数字的概念，掌握有效数字与“量”之间的关系，从而掌握正确的数据读、写、算的方法。

3 结论

相对于其他基础化学实验，分析化学实验更注重细节及数据处理。如果教师在教学中时时注意渗透“量”的概念，使学生正确掌握“量”的概念，有助于使学生变“被动要求”为“主动思考”，从而使分析化学实验教学得到更好的效果。

［1］华中师范大学，东北师范大学，陕西师范大学，等.分析化学实验.第3版.北京:高等教育出版社，2001

［2］四川大学化工学院，浙江大学化学系.分析化学实验.第3版.北京:高等教育出版社，2003