分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的“量”的概念

朱文遠(yuǎn)+杜甫佑+聶瑾芳+潘宏程+李建平

（桂林理工大學(xué) 化學(xué)與生物工程學(xué)院，廣西 桂林 541004）

摘要：定量分析是分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主要內(nèi)容，其結(jié)果的準(zhǔn)確性與學(xué)生對(duì)“量”的概念的認(rèn)識(shí)與理解息息相關(guān)。本文結(jié)合多年的實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，分析了“量”的概念的重要性，總結(jié)了學(xué)生普遍存在的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，最后提出了培養(yǎng)學(xué)生的“量”的概念的具體措施。

關(guān)鍵詞：定量分析；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；“量”的概念

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）26-0241-02

分析化學(xué)是理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的學(xué)科，分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生掌握正確的基本操作、實(shí)驗(yàn)技能以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理等。定量分析是分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主要內(nèi)容，其中對(duì)“量”的準(zhǔn)確度和精密度有嚴(yán)格要求。只有掌握了“量”的概念，才能真正了解誤差產(chǎn)生的原因，才能正確選擇實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)儀器，從而實(shí)施正確的實(shí)驗(yàn)操作，減少誤差，提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確度[1]。

一、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中“量”的概念的重要性及錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)

在學(xué)習(xí)分析化學(xué)課程之前，一般已先行修完無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)等課程。由于這些課程的特點(diǎn)，學(xué)生們普遍形成比較粗的“量”的概念，對(duì)于分析化學(xué)中“量”的概念往往認(rèn)識(shí)不夠，甚至形成錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。

一般而言，通過(guò)實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)及教師課堂上的講解，大部分學(xué)生都能掌握實(shí)驗(yàn)的基本原理及步驟。但也有一些學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的每一步都細(xì)致入微，稱(chēng)量質(zhì)量必用分析天平，量取體積必用移液管，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)時(shí)間拖得很長(zhǎng)；也有個(gè)別學(xué)生則相反，缺乏嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，抱著完成任務(wù)的心態(tài)，只求實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)過(guò)程敷衍了事，實(shí)驗(yàn)步驟能省就省，能略則略，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。以上兩種情況都是學(xué)生沒(méi)能正確理解和掌握“量”的概念所導(dǎo)致。

因此，必須在分析化學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中逐步糾正學(xué)生的“量”的錯(cuò)誤觀(guān)念，讓學(xué)生慢慢感受、逐漸領(lǐng)會(huì)分析化學(xué)中的“量”的概念。

二、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中“量”的概念的培養(yǎng)

（一）注重“細(xì)”的教學(xué)，做到該細(xì)則細(xì)，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度

分析實(shí)驗(yàn)中的很多操作會(huì)直接決定實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，必須培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，充分認(rèn)識(shí)到“細(xì)節(jié)決定成敗”，將“量”的“細(xì)”的概念滲透到實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到，每一個(gè)忽略或錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)操作所產(chǎn)生的誤差都會(huì)產(chǎn)生疊加效應(yīng)，并傳遞至下一步，繼而嚴(yán)重影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度。這可以從天平的稱(chēng)量練習(xí)、滴定管的潤(rùn)洗和使用、移液管與容量瓶的使用等基本操作來(lái)進(jìn)行培養(yǎng)[2]。

在天平的遞減稱(chēng)量練習(xí)時(shí)，我們通常會(huì)先提問(wèn)幾個(gè)問(wèn)題：如何將樣品從稱(chēng)量瓶中倒出？應(yīng)該用瓶蓋敲擊稱(chēng)量瓶的哪個(gè)部位？能否直接用手拿瓶蓋？這些問(wèn)題可以使學(xué)生意識(shí)到，哪怕一個(gè)錯(cuò)誤的操作，都有可能導(dǎo)致樣品灑落，從而造成稱(chēng)量結(jié)果的不準(zhǔn)確。在滴定管的使用中，我們通常會(huì)給出以下問(wèn)題：為什么要潤(rùn)洗？如果不把尖端的氣泡排出會(huì)有什么影響？是不是每一次滴定都要把溶液裝至零刻度？接近滴定終點(diǎn)時(shí)，一滴變色與半滴變色對(duì)結(jié)果的影響有多大？能不能計(jì)算出大致誤差？學(xué)生們通過(guò)思考這些問(wèn)題，會(huì)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中格外注意這些細(xì)節(jié)，從而養(yǎng)成嚴(yán)肅認(rèn)真的操作習(xí)慣。在容量瓶的使用中也涉及很多細(xì)節(jié)問(wèn)題。如在定量轉(zhuǎn)移溶液的操作中，針對(duì)學(xué)生難以掌握甚至容易忽視的一些細(xì)節(jié)操作，我們提出以下問(wèn)題：什么是定量轉(zhuǎn)移？使用玻棒的目的是什么？在進(jìn)行引流時(shí)有哪些細(xì)節(jié)需要注意？這些問(wèn)題不但使學(xué)生明白“定量轉(zhuǎn)移”的含義，還能使學(xué)生自覺(jué)重視所涉及到的細(xì)節(jié)操作。此外，在使用容量瓶配制溶液定容時(shí)，給學(xué)生提出以下問(wèn)題：加水至容積約2/3時(shí)，倒轉(zhuǎn)混勻，這樣做正確嗎？混勻時(shí)，兩手如何正確規(guī)范操作容量瓶？通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題的思考，學(xué)生在使用容量瓶時(shí)會(huì)格外注意那些易忽略的細(xì)節(jié)操作。在移液管的使用中，我們提出下列問(wèn)題：如何潤(rùn)洗？吸液時(shí)管尖插入液面太淺或太深會(huì)有什么影響？放液時(shí)管尖懸空還是輕靠器壁？這些問(wèn)題的提出可以引導(dǎo)學(xué)生正確使用移液管。

因此，只有使學(xué)生懂得“細(xì)節(jié)決定成敗”，實(shí)驗(yàn)中的細(xì)節(jié)操作不是可有可無(wú)，它們都關(guān)乎“量”，錯(cuò)誤的細(xì)節(jié)操作會(huì)產(chǎn)生誤差，并傳遞到下一步操作，產(chǎn)生疊加效應(yīng)，甚至造成錯(cuò)誤的結(jié)果?！霸摷?xì)則細(xì)”是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一部分，是分析化學(xué)中理解“量”的概念的一個(gè)重要方面。

（二）做好“粗”的教學(xué)，做到該粗就粗，提高實(shí)驗(yàn)操作效率

在分析化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，老師經(jīng)常強(qiáng)調(diào)細(xì)節(jié)操作，可能會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤印象，認(rèn)為分析實(shí)驗(yàn)的所有操作都要“細(xì)”，配制溶液必用容量瓶和移液管，稱(chēng)量試劑必用分析天平，這顯然是走向了另外一個(gè)極端。因此，很多學(xué)生選擇儀器時(shí)會(huì)不知所措，胡亂選用。

首先，儀器的選用要與方法的準(zhǔn)確度相對(duì)應(yīng)。一般定量分析法的相對(duì)誤差為0.1%-0.2%。臺(tái)秤可稱(chēng)量至0.1g，萬(wàn)分之一的分析天平能稱(chēng)量至0.0001g。學(xué)生通過(guò)計(jì)算相對(duì)誤差，了解到：稱(chēng)量的質(zhì)量很小時(shí)，比如0.2g，就必須使用分析天平才能滿(mǎn)足誤差要求，如用臺(tái)秤稱(chēng)量，誤差就很大，無(wú)法達(dá)到要求；如果稱(chēng)量200g，那么臺(tái)秤就可滿(mǎn)足稱(chēng)量誤差要求了。在量取溶液時(shí)，對(duì)于量筒、移液管與容量瓶的選用也是同樣的道理。對(duì)于一些輔助試劑的配制與使用，通常準(zhǔn)確度要求不高，用臺(tái)秤與量筒即可滿(mǎn)足要求。

其次，儀器的選用還與實(shí)驗(yàn)試劑的性質(zhì)有關(guān)。如在配制標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，我們事先提問(wèn)：HCl、NaOH和碳酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制方法有什么不同？通過(guò)思考與討論，學(xué)生會(huì)明白，對(duì)于HCl和NaOH等試劑，其純度不高，且HCl易揮發(fā)，而NaOH易吸收空氣中的水分和CO2，即使用移液管量取或分析天平稱(chēng)量，也無(wú)法得到其準(zhǔn)確的量，因此可以用量筒量取HCl，用臺(tái)秤稱(chēng)量NaOH，先用量筒加水配制大概濃度，然后用基準(zhǔn)物質(zhì)或標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定，計(jì)算出其準(zhǔn)確濃度即可，這就是標(biāo)準(zhǔn)溶液的間接配制法。而對(duì)無(wú)水碳酸鈉等基準(zhǔn)物質(zhì)來(lái)說(shuō)，因其純度非常高，性質(zhì)穩(wěn)定，可用分析天平直接稱(chēng)量出準(zhǔn)確質(zhì)量，溶解后稀釋至容量瓶刻度線(xiàn)，即可計(jì)算出其準(zhǔn)確濃度，這就是所謂的直接配制法[3]。

因此，在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要時(shí)時(shí)處處注意“量”的概念的培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生正確理解“量”的概念，不斷積累、領(lǐng)會(huì)、完善和提高，選擇實(shí)驗(yàn)條件和儀器時(shí)就能做到心中有數(shù)，實(shí)驗(yàn)操作時(shí)就能游刃有余，真正做到該細(xì)則細(xì)，該粗則粗，養(yǎng)成細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，為以后的課程學(xué)習(xí)及工作實(shí)踐打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]華中師范大學(xué)，東北師范大學(xué)，陜西師范大學(xué)等.分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)第4版[M].北京：高等教育出版社，2015.

[2]張卓旻，鄒小勇，李攻科.基礎(chǔ)分析化學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與“量”的概念[J].分析測(cè)試學(xué)報(bào)，2010，29（增刊）：32-35.

[3]梁勇，金輝杰.分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中如何樹(shù)立準(zhǔn)確的“量”的概念[J].2001，16（04）：19-21.