分析化学实验教学中强化三个意识的实践

文辉忠，王益林，舒 馨，梁信源

(广西大学 化学化工学院，广西 南宁 530004)

分析化学实验是化学及其相关专业的基础课。分析化学实验不是简单的对分析化学理论知识的验证，而是对无机及有机化学等相关课程理论知识的综合运用与实践。分析化学实验教学，不仅可培养学生严谨的科学作风和实事求是、严肃认真的科学态度；更是培养学生创新意识、创新思维和创新能力的重要途径和手段。目前，国内许多高校都在进行分析化学实验教学改革[1-5]。我校每年有2000余名不同专业的学生学习分析化学及分析化学实验课程。实验过程中，学生会接触到强酸、强碱及强氧化性物质，稍不注意就会引起安全事故。此外，每次实验都会不可避免地产生各种废液，随意排放将会造成环境污染。近年来，国内高校就实验教学“绿色化”进行了有益探索，并取得了较好的效果[6-8]。为确保实验安全，减轻因学生实验而引起的环境污染，提高教学质量，实验教学中，我们特别注重“三个意识”的强化，并取得了良好的教学效果。

1 安全与环保意识

我院分析化学实验室承担全校化学及非化学类23个专业的分析化学实验课程教学工作。因学生专业不一样，入校成绩差别较大；学生来自不同地区，各中学化学实验条件不一样，学生实验水平参差不齐。实验中使用的部分药品有毒、易燃或具有腐蚀性；实验用具多为易破碎的玻璃仪器；有些实验还需通电加热，若违反药品取用规定或操作规程，极易引发实验事故。为此，我们在教学中设置了“安全教育”这一预备教学环节，用于强化学生的实验安全意识，要求学生通过安全知识考核后，才能进入实验室。

分析化学实验中，剩余溶液及废液不可避免地存在，随意倒入下水道会造成环境污染。因此，分析化学实验必须对学生进行环保教育。我们的做法是，对实验中剩余的稀酸和稀碱废液，让学生分别倒入指定的废液桶内，实验结束后，由值日生将两种废液进行中和并将pH值调至7左右后再排放；铅、铋混合液中铅和铋的连续滴定，将滴定后的废液集中起来用硫化钠处理，使其转化成硫化物沉淀，用稀硝酸溶解并调节其pH值可实现重复使用[9]；过氧化氢含量的测定中，将试剂瓶及滴定管中剩余的高锰酸钾溶液统一回收，标定其浓度，用于水中化学耗氧量测定的滴定剂；铁矿中铁含量的测定和碘量法测定铜合金中铜含量实验中剩余的Cr(VI)试液统一收集，一部分经稀释后用作水样中六价铬测定的待测液，另一部分用硫酸亚铁石灰法处理，即在酸性条件下用硫酸亚铁使Cr(VI)转化为Cr(OH)3沉淀，静置后分离出来，再将废液的pH值调至7左右后排放[10]。废弃物的资源化利用，即减轻了对环境的污染，节约了实验经费，又加强了学生的环保意识。

结合自来水总硬度的测定、铅和铋的连续测定、水中化学耗氧量的测定及水样中六价铬的测定等实验，要求学生课后利用网络资源，就水体污染、水质检测及污水排放标准等问题进行深入了解，增强环保意识。

2 准确度意识

分析化学实验对量的准确度和精密度有严格要求。只有树立了量的概念，才能认识误差产生的原因，正确选择实验条件和实验仪器，从而实施正确的操作，提高分析结果的准确度。而学生从无机化学实验进入分析化学实验时，往往没有量的概念，缺泛准确度意识。具体表现可概括如下：(1)凡是称量都用分析天平；(2)液体量取都用移液管；(3)滴定管装满溶液后不排汽泡或滴定前后尖嘴部分悬挂溶液；(4)指示剂滴加过多；(5)临近终点时，滴定速度没有慢下来，导致滴定过量；(6)有效数字概念不清，数据记录错误。

针对以上问题，为在实验中帮助学生建立量的概念，提高准确度意识，在“滴定分析基本操作练习”实验中，我们要求学生自己配制NaOH和HCl标准溶液，并事先提出如下问题：NaOH、HCl和K2Cr2O7标准溶液的配制方法有何不同？通过思考与讨论，学生会明白，NaOH和HCl等试剂，因纯度不高，且NaOH易吸收空气中的二氧化碳和水分，而HCl易挥发，即便用分析天平称量或移液管量取，也无法得到其准确的量。因此，可以用台秤称量NaOH，用量筒量取HCl，然后加水配制大概浓度，并用基准物质或标准溶液标定，计算出其准确浓度。而对K2Cr2O7等基准物质来说，因其纯度高，性质稳定，可用分析天平称量其准确质量，溶解后转入容量瓶并稀释至刻度，即可计算其准确浓度。这样做，既可强化学生对量筒、移液管、台秤、分析天平、烧杯及容量瓶等仪器准确度的认识，也能加深对标准溶液配制方法的理解。后续实验，绝大多数学生都能够根据准确度的要求，正确选择合适仪器，做到该精确就精确，该粗略就粗略。就实验中加入试剂的体积，学生甚至总结出“课本中凡没有小数点的试剂的体积都可用量筒量取”的经验。此外，在实验教学过程中，常问学生如下问题：为什么滴定管要用待装溶液润洗而锥形瓶却不应？如果滴定管不排汽泡或滴定前后尖嘴部分悬挂溶液会有什么影响？指示剂用量为什么不宜过多或过少？临近终点时，滴加一滴变色与半滴变色对结果的影响有多大？滴定剂体积应记录到小数点后的第几位？等。通过对这些细节问题的反复强化及教师的课堂巡视，可让学生操作规范，习惯良好，培养其细致、严谨的工作作风，为提高测定结果的准确度奠定基础。

3 问题意识

传统的实验教学过程，教师习惯于通过详细讲解，将实验原理、实验步骤、操作细节及注意事项等灌输给学生，整个过程中，学生处于被动、从属地位，学生只需照方抓药就能顺利完成实验。这种重接受、轻理解，重结果、轻过程的做法难以达到通过实验巩固和深化理论知识及提高学生分析和解决问题的能力的目的。

学起于思，源于疑。在指导学生实验的过程中不断提出问题，一方面可培养学生的问题意识，另一方面通过对问题的分析和解决可加深对理论知识的理解。例如有机酸摩尔质量的测定实验中，可提问学生：(1)标定NaOH溶液时，称取基准物质邻苯二甲酸氢钾的质量为什么不能过少也不能过多？(2)用NaOH滴定有机酸时是否可以使用甲基橙作为指示剂？为什么？(3)可否用酸碱滴定法测定阿司匹林药片中乙酰水杨酸及食品中防腐剂苯甲酸的含量？如果可以，应设计怎样的实验方案？(4)滴定过程中为什么会出现无色→浅红色→无色的颜色变化，褪色后是否需要补加NaOH溶液，如果补加对测定结果有何影响[11]？引导学生从仪器误差、指示剂的选择原则、准确滴定条件及周围环境影响等角度予以分析，使学生由被动接授知识变为主动汲取知识，培养其运用知识解决实际问题的能力，从而提高教学效果。在自来水总硬度的测定实验中，可提出如下问题：(1)本实验为什么用碳酸钙而不用金属锌为基准物标定EDTA？(2)为什么标定和测定时所用指示剂不同？(3)水的硬度还可以用什么方法测定？(4)补钙制剂中钙的含量能否用该方法进行测定？怎样测定胃舒平药片中Al(OH)3和MgO

的含量？通过对这些问题的思考和回答，可加深对配位滴定的原理及应用的认识；此外，将分析方法的应用拓展到学生熟悉的日常用品，可提高学生做好分析化学实验的积极性。老师在课堂上的提问多了，学生思考问题的积极性调动起来了，受老师的感染，学生也经常会提出各种各样的问题。对学生提出的问题，能当堂解决的就当堂解决，暂时不能解决的留到课后，也可引导学生自己查阅相关文献解决。学生思考的问题多了，思维能力增强了，教学效果也就上去了。

4 结束语

通过三个意识的强化，既可保证实验室的安全，让学生养成关心环境、爱护环境的良好习惯，也能调动学生学习的积极性，加深对分析化学知识的理解，为培养学生的创新思维和创新能力打下良好的基础，有利于提高学生分析和解决问题的综合能力。