探究性实验-NaOH和Na3PO4混合溶液中各组分含量的测定

张叶臻，孙瑞雪，苏凤云，杨 妍，邢小静，张廉奉，包晓玉

(南阳师范学院化学与制药工程学院，河南 南阳 473061)

探究性实验-NaOH和Na3PO4混合溶液中各组分含量的测定

张叶臻，孙瑞雪，苏凤云，杨 妍，邢小静，张廉奉，包晓玉

(南阳师范学院化学与制药工程学院，河南 南阳 473061)

分析化学实验可以加深学生对分析化学理论课的理解，同时可以培养学生综合运用分析化学知识的能力。本文介绍探究性实验-NaOH和Na3PO4混合液中各组分含量测定的实验教学过程和取得的效果。该尝试为分析化学实验教学改革提供了一定的借鉴与参考。

分析化学实验；教学改革；探究性实验

分析化学实验课程是化学相关专业的一门重要的基础实验课程。常规的实验教学存在实验内容单一、创新性不强等问题，急需对分析化学实验课程改革进行探索[1-2]。为了巩固理论教学中学生学到的知识和考察学生对分析化学知识掌握的程度，同时给学生留有充分展示自我的空间，规避现有实验课程的种种问题，安排学生进行探究性实验。让学生自己动手设计实验，在实验课堂上感受创造的喜悦、经受失败的磨练和体会成功的喜悦，从而激发学生学习的主动性，挖掘学生的创造力以及提高学生分析问题和解决问题的能力[3-6]。

在探究性实验教学过程中，学生是实验设计的主体，教师的主要任务是创设探究性的问题情景，引导学生构建共同学习、交流的平台，协助学生完善实验方案，并在实验实施过程中给学生一些辅助性的帮助，最后在实验结束后对学生进行全方位的整体评价。整个过程中，教师要定位好自己和学生的角色，切忌大包大揽，要充分调动和发挥学生的主动性。

1 探究性实验的实施环节和注意事项

探究性实验教学过程是对未知事物进行探究的科学活动。首先，提出有针对性并且有研究意义的问题或课题，以现有的知识和资料为依据，对问题可能的答案进行解释，做出合理假设，然后设计有可行性和可操作性的实验方案，并对实验结果做出一定的预期判断，接着按照设计方案实施实验，最后对实验结果进行解释说明，总结结论。

每个环节都有要注意的方面，比如：探究性问题的提出阶段，问题要有一定的启发性，要有利于调动学生的探究兴趣；实验设计阶段要发现学生发言中的独特见解，允许学生有不同的思路和想法；实验实施阶段遇到学生操作中的不恰当之处要适当给予点拨或纠正，并和学生一起应对一些突发情况；实验结束后要对学生进行全方位的整体评价，包括学生参与程度、创新能力、沟通能力等方面，不能只看实验数据，评价要全面、客观。同时引导学生总结经验和教训，充分发挥探究性教学的优势。

2 探究性实验实例

笔者在分析实验课上进行探究性实验设计教学模式的尝试，将探究性化学实验引入实验教学课堂。有针对性地选择一些课题，让学生在查阅论文、资料和共同交流讨论等基础上设计实验方案，并在实验课堂上进行实施和验证。这对培养学生的实际动手能力、综合分析能力和解决问题的能力十分有利。在学习酸碱滴定这章节内容时，为了强化学生对酸碱质子理论、酸碱溶液中氢离子浓度的计算、酸碱缓冲溶液、酸碱指示剂和酸碱的滴定等知识的理解和运用，让学生根据所学酸碱滴定法的知识，设计合理的实验方案，实现对NaOH和Na3PO4混合物中各组分的分别滴定。通过本实验让学生进一步加深酸碱滴定的理论知识，同时强化学生文献检索、实验设计和团队协作等能力。学生设计的实验方案如下：

2.1 实验目的

强化酸碱滴定的理论，掌握由弱酸和强酸组成的混合酸的分析方法；提高文献资料的检索能力，掌握设计实验的基本方法。

2.2 实验原理

NaOH和Na3PO4分别为强碱和多元碱。已知：H3PO4的pKa1=2.12、pKa2=7.20、pKa3=12.36，故：Na3PO4的pKb1=1.64、pKb2=6.80、pKb3=11.88，且：Kb1/ Kb2gt;105、Kb2/ Kb3gt;105，所以Na3PO4的第一、二两级碱可以被强酸分别滴定，但第一元碱和NaOH无法分开，应同时被滴定。

2.3 试剂和仪器

NaOH-Na3PO4混合溶液(含NaOH、Na3PO4约为1.0 mol/L和2.5 mol/L)，HCl(密度：1.179 g/cm3)，酚酞指示剂(2 g/L)，甲基红指示剂(2 g/L)，无水碳酸钠基准物质，酸式滴定管，锥形瓶，烧杯，容量瓶，量筒，分析天平，称量瓶，玻璃棒，试剂瓶，洗瓶

2.4 实验内容

2.4.1 HCl标准溶液的配制和标定

(1) 500 mL 0.1 mol/L HCl 溶液的配制：在通风橱中用洁净的小量筒量取浓盐酸4.2 mL，倒入烧杯中(预先装入一定体积的水)，水洗量筒2～3次，洗涤液均转入烧杯中，最后加水稀释至500 mL左右，搅拌均匀，转入试剂瓶，盖好玻璃塞，贴上标签。

(2) HCl溶液的标定：准确称取1.0～1.2 g无水Na2CO3于小烧杯中溶解，定量转移入250 mL容量瓶中，定容。用25.00 mL移液管移取三份，分别置于三个锥形瓶中，加入1～2滴甲基橙，用HCl溶液滴至由黄色变为橙色，计算HCl溶液的浓度，其相对标准偏差应不大于0.2%。

2.4.2 NaOH-Na3PO4混合溶液中各组分的含量测定

(1)混合碱稀释：用吸量管移取混合碱样10.00 mL于250.0 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀备用。

(2)测定：移取25.00 mL稀释后的试样于250 mL锥形瓶中，加入2滴酚酞指示剂，用HCl标准溶液滴定至红色变无色为终点。记下滴下消耗HCl体积为V1，继加入甲基橙指示剂1～2滴，再用HCl标准溶液滴定至溶液由黄色变橙色为终点。记下第二次消耗HCl体积为V2。平行测定三次。分别计算出NaOH和Na3PO4的含量，用物质的量浓度(mol/L)表示。

3 教学效果总结

本文介绍了一个学生设计的探究性实验-NaOH和Na3PO4混合溶液中各组分的含量测定。

整个实验从讨论、设计到实施，充分感受到学生学习的热情。有一些学生在理论课没有弄懂的知识点，由于在设计实验过程中要用到，积极主动的请教老师和同学，把这些知识点一一攻破。实验方案讨论过程中，同学们各抒己见，本文中利用的是酸碱滴定的方法实现对NaOH和Na3PO4的分别滴定，部分同学突破这个限制框架，设计出吸光光度法和沉淀法进行测定的方案，学生思维之开阔、想法之新颖，让人为之惊喜与欣慰。在实验过程中，学生一扫以往的消极被动、无精打采的状态，有些学生的实验结果没有达到预期值，除了小组讨论找原因外，还申请重做实验，学生的求知欲彻底被调动起来。在实验总结的讨论会上，学生对自己的实验进行了总结，觉得不仅对理论知识理解的更透彻了，还学到了很多课本上没有的东西。

总之，通过探究性实验的实施，充分调动了学生学习的主动性和积极性，培养了学生严肃认真、一丝不苟的科学态度，提高了学生的创新意识和创新能力，取得了很好的教学效果。探究性实验教学的广泛推广是进行教学改革和探索、提升教学质量的有效手段之一，相信通过教师和学生的共同努力，可以实现学生由知识到能力的转变，大幅度提高学生在社会上的竞争力。

[1] 崔凤灵,谢建平,靳建华,等.分析化学实验教学与改革的初步探讨[J].周口师范学院学报.2007,24(2),69-72.

[2] 许 晶,徐宝荣.分析化学实验教学的改革与实践[J].实验室科学.2010,13(1),33-35.

[3] 盛 丽,赵志惠,米莹,等.催化荧光法测定痕量铜的探究性实验设计与实践[J].大学化学,2017, 32 (1): 58-61.

[4] 王芙蓉,刘宝安,张 震,等.物理化学研究性教学改革与探索[J].广州化工,2017,45(5):141-142.

[5] 周祖新,王爱民,肖秀珍,等.无机化学实验中探究性教学的探索[J].大学化学,2016,31(6):40- 43.

[6] 吴晗清,韩 蓉,赵冬青.化学探究性实验教学的困境与突破[J].教学与管理,2016,12,74-76.

(本文文献格式：张叶臻，孙瑞雪，苏凤云，等.探究性实验-NaOH和Na3PO4混合溶液中各组分含量的测定[J].山东化工，2017，46(20)：73-74.)

ExploratoryExperiment-determinationoftheContentofEachComponentintheNaOHandNa3PO4MixtureSolution*

ZhangYezhen,SunRuixue,YangYan,XingXiaojing,ZhangLianfeng,BaoXiaoyu

(College of Chemistry and Pharmacy Engineering, Nanyang Normal University, Nanyang 473061，China)

Analytical chemistry experiment can deepen the understanding of analytical chemistry theory and cultivate students' comprehensive ability of utilizing the learned knowledge on analytical chemistry. This paper introduces the experimental teaching process and the teaching effect of the exploratory experiment-determination of the content of each component in the NaOH and Na3PO4mixture solution. It provides some reference for the analysis of the teaching reform of chemical experiment.

analytical chemistry experiment; teaching reform; exploratory experiment

2017-08-04

南阳师范学院项目(No:2016-KTJX-16，2016-JXYJYB-02，2016-KTJX-17，SYKF2016014，QN2016021)；分析化学2015年度河南省高等学校精品资源共享课；分析化学实验2016年南阳师范学院实践教学精品课程；河南省高等学校重点科研项目(No:15A150022)；河南省科技厅项目(No:162102310115)。

张叶臻(1984—)，女，主要从事微生物燃料电池和电分析化学方面的研究。

O651

B

1008-021X(2017)20-0073-02