酸碱滴定实验的改革与实践*

杜忠文，蒙淑翠，李晓林，侯双印

(1 中国地质大学长城学院地球科学与资源系，河北 保定 071000；2 中国地质大学长城学院工程技术系，河北 保定 071000)



酸碱滴定实验的改革与实践*

杜忠文1，蒙淑翠1，李晓林1，侯双印2

(1 中国地质大学长城学院地球科学与资源系，河北 保定 071000；2 中国地质大学长城学院工程技术系，河北 保定 071000)

对《酸碱标准溶液的配制与标定》实验方法进行了改革。学生先用基准物标定自己配制的盐酸溶液浓度，再用比较滴定测定出公用氢氧化钠溶液浓度，其中氢氧化钠浓度以多名教师的测定数据作为参考值，使学生所标定的酸碱溶液浓度有了较为可靠的准确值参照。并制定相应的评分标准，使学生实验成绩客观公正且符合正态分布。此方案在中国地质大学长城学院实施10年的经验表明，这样改革加强了该实验对学生实验结果准确度的考核，调动了学生的实验积极性，促进了学生科学素养的养成。

酸碱标准溶液；标定；教学改革

《酸碱标准溶液的配制与标定》是大学化学课程中最经典的实验之一，该实验能够提高学生滴定分析的操作技能，是化学分析的基础实验。该实验的传统做法是学生自行配制酸碱，然后分别用基准物标定酸和碱，从而获得酸碱的准确浓度，并对操作技能进行锻炼[1-5]。但是由于各位同学所配制的酸碱溶液浓度不一致，且可能存在配制过程中的失误，教师难以把握每一位同学所配酸碱的准确浓度，从而难以确定学生实验结果的准确性，该方法只能通过精密度进行考核，难以考核学生数据的准确度。本文通过对该方法的改进解决了上述难题，并在中国地质大学长城学院化学实验室实践多年，且获得了良好的效果。

1 实验改革方案

在传统《酸碱标准溶液的配制与标定》实验原理的基础上，对酸碱配制环节和标定环节做了一些改动，使得实验完成以后，能够更有效地考核学生实验情况，也能让实验完成情况好的同学享受成功的乐趣。

配制环节提前一周以上完成(由于实验班级较多，每周每班只能安排一次实验)，要求每个学生配置500 mL 0.10 mol/L的HCl溶液，盛放到500 mL试剂瓶中贴好标签备用；另配制250 mL 0.10 mol/L的NaOH溶液，按教师要求把所有同学配制的NaOH溶液统一倒入同一指定容器中，混匀后得到公共碱溶液备用。

标定环节，由分别用基准物标定酸碱，改为用无水Na2CO3标定出自配HCl溶液浓度后，用该酸对公共碱溶液进行比较滴定，从而确定碱液的浓度。

成绩评定环节，各教师需要事先预做实验，用自配的标准HCl溶液标定公共碱溶液，用各老师标定结果的统计平均值(共6位教师，每人测试5组平行，要求教师数据相对标准偏差小于0.3%，舍弃不合要求数据)作为该碱液浓度的“准确值”，以便评判学生标定结果的准确性。在学生做完实验后，教师留下学生做出的原始数据进行处理，评定学生实验数据的准确度和精密度。待学生完成实验报告后，教师用预留的原始数据处理结果与学生实验报告数据处理进行比对，从而考核学生实验数据的处理能力，同时可以避免学生篡改原始数据的行为。

2 改革方案实施效果

改革方案在中国地质大学长城学院化学实验室《大学化学实验》课程中实施，主要面向宝石材料与加工工艺、地质学、资源勘查工程等非化学专业。方案实施10年以来，效果较为满意。主要效果体现在以下几方面：

2.1 更好地把握学生的实验效果

传统实验，鉴于每个同学所配制的酸碱溶液浓度均不相同，教师无法把握每一个同学的准确度。只能通过对学生实验精密度的要求，来考核实验技能。而当被考核客体对实验原理有清晰的认知的情况下，他可以通过计算调整平行数据，甚至通过计算直接报出其他平行数据。此外，如果平行操作基准物称取质量非常接近的情况下，也容易形成主观猜测结果的情况。学生这样做可以节省实验时间，也可以达到提高考核成绩的目的。显而易见，这既不符合科学实验的精神，也不利于培养学生的诚信精神。

通过实验改革，让学生先标定自己酸溶液，然后再用该酸溶液标定公用的碱溶液。教师可以通过测定碱溶液浓度的方法来把握学生实验的准确度。在这样的实验流程中，学生在任何环节拼凑或篡改数据都可能使最终的准确度较差。教师通过两次标定的精密度和最终实验的准确度来考核学生的实验技能，比传统的方法更科学更有效。

抽取2011级杜老师班级70名学生的实验数据，统计发现，盐酸标定数据精密度小于1%， NaOH浓度准确度小于3%的同学有31名，总占比44.29%，其中准确度小于1%的同学有27名，占上述学生的87.10%。盐酸标定浓度精密度小于1%，而准确度大于3%的同学有4名，其中比较滴定也小于1%的有两名。上述数据说明，该考核方法能够较为科学地表征同学实验操作技能，绝大多数认真操作的同学都能获得较好的数据。间接说明了，由于不同同学所配制的盐酸浓度不同，相互之间的数据没有可比性，有利于学生客观认真对待自己的实验数据。同时，也能看到，虽然绝大多数同学能客观对待实验数据，但也有两名同学出现了滴定精密度很好，但准确度相差较大的情况。总的来说，这种考核方法，可以让老师能利用学生实验结果从多维对学生情况进行分析，具有很强的可实施性和一定的科学性。

2.2 有利于培养学生严谨的科学精神

由于改革方案可以判定学生实验结果的准确性，对学生学习态度产生了较为明显的影响。一方面，实验技能较好以及操作认真的学生，在获得较好的实验结果后，真心感受成功的乐趣，并激励自己再接再厉，在以后的实验中更加认真地完成实验。另一方面，由于粗心或实验过程中失误，造成成绩不佳的学生，也能真心体会实验的严谨性，查找自己在实验过程中的问题，督促自己在以后的实验中更加细心地对待实验。在这样的基础上，后续的化学实验，多数同学都能遵守实验室要求，认真完成每一次化学实验。培养了学生认真严谨的科学精神。比如，所有同学在做到自来水总硬度测定实验时，虽然配位滴定要比酸碱滴定更难，但学生的实验数据可以看出准确度和精密度相对于之前的实验均有明显提高。

2.3 有利于实验与学生专业应用相结合

中国地质大学长城学院需要学习化学实验的专业主要是地质学和资源勘查工程专业，这些专业将来在找矿尤其是化探找矿的工作中，需要用到数理统计的方法对数据的可靠性进行把握。在实验教学中，教师可以结合化探工作，对该实验方法进行拓展讲解。比如，化探工作中需要对海量数据的精密度和准确度进行考察，以保证勘察数据的科学性。实际工作中，往往选用国家标准样对实验室的分析测试水平进行监测。国家标准样就相当于本实验的公用碱溶液，教师相当于更高级实验室，通过教师实验测定的碱溶液的浓度作为参考准确值，对学生的实验准确度进行表征。当然其他专业的学生，教师也可以根据其专业应用特征，针对本实验进行相关性讲解。这体现了公共基础课为专业服务的理念。

此外，由于教师对实验报告批改及时，能够在交上报告后一周反馈实验报告成绩和报告中出现的问题，给学生发现错误改正错误的机会，督促学生在以后的实验中把实验报告写好。锻炼学生分析总结的能力，进一步也可以为写科学论文奠定基础。同时，由于本次实验设计数据的计算与处理，提高了学生的数据处理能力，加深了对有效数字、准确度、精密度等概念的认识。

2.4 评价结果正态分布

同样以上述70名同学为样本，统计学生数据成绩情况。按准确度划分，绝对值小于3%为合格，不扣分，3%～5%扣五分，大于5%扣10分。精密度，每个数据与平均值的偏差小于1%为合格不扣分，1%～3%每个扣1分，3%～5%每个扣2分，大于5%每个扣3分。在此基础上，精密度均小于0.3%，准确度小于1%者加5分，精密度和准确度均小于0.3%者，加10分。统计情况为：加10同学有4名，加5分同学有1名，合格(不扣分)26名，扣分小于10分者26名，10～20分者11名，超过20分者2名。基本符合正态分布，能够有效区分学生的实验成绩，能够较为科学地评价学生实验效果。后期各届学生的成绩也都符合正态分布，但由于生源素质下降，正态分布的数据向低分偏移，数据另文讨论。

3 存在问题及解决方案

由于本实验面向非化学专业学生开设，学生实验基本技能参差不齐，多数学生没有滴定基础，造成许多学生在实验时因操作生疏而产生实验误差。考虑到这个实验以往都是用来练习基本操作的，所以实验顺序比较靠前。经过教研室讨论决定调整实验顺序，把这个实验从第一个滴定实验调到第三个，让学生在掌握一定滴定基础的条件下进行实验，从而使考核更加科学。改进效果会在后续文章中专题论述。

4 结 论

本次实验改革，基本上能够较为科学全面地考核学生的实验技能及科学素养，经过多年教学实践基本上达到了预期的改革效果。希望兄弟院校能推广利用该实验方案，并及时交流实验改革效果，为高等院校的素质教育改革提供经验。

[1] 张勇.现代化学基础实验[M].北京:科学出版社,2005:318.

[2] 陈焕光,李焕然,张大经,等.分析化学实验[M].广州:中山大学出版社,1998:234.

[3] 孙毓庆.分析化学实验[M].北京:科学出版社,2004:381.

[4] 北京师范大学化学教研室.无机化学实验[M].北京:高等教育出版社,1999:290.

[5] 孙约权,李贵深.实验化学(上册)[M].北京:高等教育出版社,2000:314.

Reform and Practice on Experimental Method of Calibration of the Acid-base Solution*

DUZhong-wen1，MENGShu-cui1，LIXiao-lin1，HOUShuang-yin2

(1 Department of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences Great Wall College, Hebei Baoding 071000; 2 Department of Engineering Technology,China University of Geosciences Great Wall College, Hebei Baoding 071000, China)

A new method for the preparation and calibration of standard solution of acid and alkali was introduced.Compared with the traditional methods, the new method can more effectively investigate the accuracy of the data measured by students.A student used the

ubstance to determine the concentration of the hydrochloric acid solution which was prepared by himself, and then used such a HCl solution to determine the concentration of NaOH solution which had been measured precisely by the teachers.What’s more, this program made the corresponding grading standards, so that the students’ experimental results were objective and fair and in line with the normal distribution.This program was implemented for 10 years in the China University of Geosciences Great Wall College, which showed that it had strengthened the experimental results of the students’ accuracy assessment, mobilized the enthusiasm of the students, and promoted the cultivation of students’ scientific literacy.

acid-base standard solution; calibration; educational innovate

河北省高等教育教学改革研究与实践项目(No: 2015GJJG302)。

杜忠文(1981-)，男，讲师，主要从事化学相关教学研究。

O6-33

B

1001-9677(2016)019-0168-03