水體堿度組成測定及其應用的教學探討

張澤志， 王 瑾， 高 霞

(河南財政金融學院 環(huán)境經(jīng)濟學院，河南 鄭州 450046)

0 引言

堿度是判斷水質(zhì)和廢水處理控制的重要指標[3-4]，亦常用于評價水體的緩沖能力及金屬在其中的溶解性和毒性等。堿度的測定多以酸堿滴定法[5-6]，即以水中所含能與強酸定量作用的物質(zhì)總量測定，有連續(xù)滴定和分別滴定兩類方式。教材[6]中分別滴定方式中因采用兩種混合指示劑分別確定終點，且用符號pH8.3和pH4.8表示堿度組成，結論較為抽象且給出較為突兀，教材和其他資料對此鮮有解釋，在教學中發(fā)現(xiàn)學生對此理解困難，甚至產(chǎn)生厭學情緒。因此，基于多年教學實踐的積累，筆者采用圖示和推理相結合的方法將抽象的結論演變通俗易懂結論，調(diào)動了學生的學習積極性，取得較好的教學效果。

1 實驗用品及組成測定

1.1 實驗用品

含堿水樣、鹽酸標準溶液(0.050 00 mol/L)、百里酚藍-甲酚紅混合指示劑、溴甲酚綠-甲基紅混合指示劑、錐形瓶、酸式滴定管等。

1.2 組成測定

取兩份同體積含堿水樣，第一份加入百里酚藍-甲酚紅混合指示劑(簡寫為百-甲指示劑)，用鹽酸標準溶液滴定至指示劑由紫色變?yōu)辄S色，終點的pH=8.3，消耗標準鹽酸溶液體積記為VpH8.3；第二份加入溴甲酚綠-甲基紅混合指示劑(簡寫為溴-甲指示劑)，用鹽酸標準溶液滴定至指示劑由綠色變?yōu)闇\灰綠色，終點的pH=4.8，消耗標準溶液體積記為VpH4.8，由表1數(shù)據(jù)可判斷水中堿度組成和表示[6]。

表1 水中堿度組成和濃度

2 教學探討

2.1 堿度組成測定的推導

為方便學生理解，筆者將實驗過程采用框圖形式表述，如圖1所示。

圖1 水中堿度的分別滴定過程Fig.1 Titration of alkalinity using different indicators in water

以下按表1所述分5種情況討論。

將2×①-②得，OH-=2VpH8.3-VpH4.8，即水體中的OH-消耗鹽酸標準液的體積為V=2VpH8.3-VpH4.8。

圖1和以上討論清晰明了地解釋了表1中各項的來由，使學生聽得懂、理得清、記得住、用得好，激發(fā)了同學們的積極性，避免了死記硬背。

2.2 堿度組成測定的應用

理解了表中內(nèi)容，在做題時就能得心應手。

例1取水樣100 mL，用0.050 00 mol/L的HCl溶液滴定至pH為8.3，混合指示劑由紫紅色變?yōu)辄S色用去2.00 mL；另取同樣水樣用前述HCl溶液滴定至pH為4.8，混合指示劑由綠色變?yōu)闇\紫色用去3.00 mL，求該水樣的堿度組成(以CaO計)。(重慶大學考研習題)

3 結論

采用圖示和推導的教學方法，對水體堿度組成測定及應用進行了探討，將抽象的結論通過代數(shù)關系演變成通俗易懂的推理結果，過程清楚易懂，結論一目了然。通過示例讓同學們真正理解如何進行水體堿度組成判斷和相關計算，激發(fā)了學生的學習積極性，取得很好的教學效果，同時亦克服了同學們原有的對從事水質(zhì)分析工作的畏懼心理。