引導文教學法在《分析化學》教學中的應用案例

吳剛

摘 要：“我校生活飲用水的硬度是否符合國家標準？”這一問題涉及《分析化學》中的配位滴定法等知識點。教師要嘗試在教學中運用引導文教學法引導學生解決問題，旨在使學生在一系列層層遞進的問題引導下，利用已學知識，通過自身鉆研、團隊合作等方式逐漸深入最終解決問題。

關鍵詞：引導文教學法；分析化學；應用

案例：我校生活飲用水的硬度是否符合國家標準？

一、第一部分教學設計

1. 學情分析

（1）學生已完成對配位滴定法知識點的學習，具備一定的理論基礎。

（2）學生已熟悉滴定操作技術，具備一定的實踐操作能力。

2. 教學目標

（1）熟悉水硬度的相關知識，掌握EDTA標準溶液的配制和標定方法以及金屬指示劑的應用條件和終點顏色變化。

（2）學生親自動手設計、實施方案，檢驗學生對專業知識的掌握情況，培養學生對專業知識的綜合運用能力以及實踐動手操作能力。

3. 教學內容

見引導文。

4. 教學過程

引導、呈現、解決引導問題（1、2、3、4、5）→學生討論制定測定水硬度的簡

案→課后學生通過查閱書籍收集資料制定測定水硬度的詳案→學生根據方案進行實施 → 師生共同評價。

5.引導文

引言：（北京房山逾千戶居民飲用水硬度超標）多年來，北京市房山區拱辰街道東羊莊村居民一直反映自來水硬度過高，燒出的水水垢特別多。抽取水樣并由北京市自來水集團水質監測中心進行檢測，結果顯示，該水樣的硬度為每升含碳酸鈣524毫克（超標），屬硬水，不符合飲用水標準，不宜飲用。

6. 確定主題

我校生活飲用水的硬度是否符合國家標準。

7. 學習目標

通過本次內容的學習，使學生學會借助媒介獨立自主地獲取信息，以小組的形式進行研討、解決問題，培養學生的團隊協作精神，鍛煉學生的專業技能、語言表達能力以及分析、解決問題的能力。

分組：結合學生的實際情況，我把全班學生分成5組，每組4人～6人。

8. 引導問題

（1）什么是水的硬度？（2）水的硬度分為哪幾類？（3）什么是硬水、軟水？（4）水的硬度如何表示？（5）我國現行生活飲用水硬度的國家標準是什么？（6）請制訂一個測定我校水硬度的方案？（7）討論修改方案。（8）實施方案。（9）我校生活飲用水的硬度是多少？（10）我校生活飲用水的硬度是否符合國家標準？

9. 信息來源

（1）《分析化學》教材。（2）網站。

二、第二部分 教學實施

1. 獲取信息

師：在房山居民飲用水硬度超標事件中，我們看到飲用水硬度超標給日常生活帶來不便。那么，什么是水的硬度？

生：水的硬度，最初是指水沉淀肥皂的能力，水中所含的鈣、鎂離子是使肥皂沉淀的主要原因。由鈣離子形成的硬度叫做鈣硬度；由鎂離子形成的硬度叫做鎂硬度。全部水的硬度是指水中除堿金屬以外的金屬離子濃度的總和。

師：水的硬度分為哪幾類？

生：水的硬度有暫時硬度和永久硬度之分，暫時硬度是指通過加熱能以碳酸鹽形式沉淀下來的鈣、鎂離子，即指在水中以碳酸氫鹽形式存在的鈣、鎂離子。通過加熱煮沸，暫時硬水變成了軟水。永久硬度指加熱后不能沉淀下來的鈣、鎂離子，如在水中以硫酸鹽、氯化物等形式存在的鈣鎂離子。

師：什么是硬水、軟水？

生：天然水中常溶有各種鈣鹽和鎂鹽，因此含有Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、Cl-、SO42-等，通常把只含有少量或不含Ca2+、Mg2+的水稱為軟水，把含Ca2+、Mg2+較多的水稱為硬水。

師：水的硬度如何表示？

生1：水的硬度以Ca2+、Mg2+總量表示。

生2：水的硬度是把Ca2+、Mg2+總量折合成CaO或CaCO3的量來表示，我國以每升水中含CaO或CaCO3的毫克數（mg/L）表示。

生3：用含CaCO3的物質的量濃度來表示，單位為mmol/L。

生4：用“度”表示，即每升水中含10mgCaO為10。

師：我國現行生活飲用水硬度的國家標準是什么？是哪年修訂的？

生：我國現行生活飲用水的國家標準是由2006年制定并于2007年7月1日實施的GB5749—2006《生活飲用水衛生標準》，其中，規定飲用水硬度的指標及限值為450mg/L（以碳酸鈣計）。

2. 制訂計劃

師：我校生活飲用水的硬度是多少？請制訂一個測定水硬度的方案。

生1：用EDTA作為標準溶液。

生2：用鉻黑T作為指示劑。

生3：溶液由酒紅色變成純藍色為終點。

……

現以第一組為例，呈現他們的方案。

準確秤取100mL水樣，加入氨性緩沖溶液，調節pH為10，以鉻黑T為指示劑，用EDTA標準溶液滴定至溶液由酒紅色變成純藍色為終點，記下消耗EDTA的體積。根據公式計算水的總硬度。

師：如何制備EDTA標準溶液？

生1：用金屬鋅進行標定。

生2：還可以用銅、氧化鋅、和純碳酸鈣等物質進行標定。

師： 制備好的EDTA標準溶液一般貯存在玻璃瓶中還是塑料瓶中呢？

生：塑料瓶中，若貯存在玻璃瓶中，則可能溶解玻璃中的鈣生成CaY而使濃度逐漸降低。

師：EDTA標準溶液的濃度一般配置成是多少呢？

生：0.02 mol/L或0.05mol/L。

師：各組設計的方案思路是正確的，但是太籠統，不夠具體，有待進一步細化，課后請同學們查找相關分析化學教材或者上網等方式收集資料，把方案進一步完善。

3. 作出決定

師生共同對第一組的方案進行了修改，現以第一組為例，呈現他們修改、完善后的方案。

（1）配制250mL0.02mol/L EDTA溶液。計算配制250mL0.02mol/L EDTA溶液所需的EDTA的質量。按量秤取倒入400 mL燒杯中，加入200 mL蒸餾水，加熱溶解，待溶液冷卻后轉移至塑料瓶中，稀釋至250mL，充分搖勻。

（2）配制100mL 0.02mol/L Zn2+標準溶液。準確秤取配制100mL 0.02 mol/L Zn2+標準溶液所需的金屬鋅。放入150 mL燒杯中，蓋上表面皿沿著燒杯嘴逐滴加入1：2HCl，待Zn完全溶解后，以少量蒸餾水沖洗表面皿，然后定量轉移至100mL容量瓶中，加水稀釋到刻度，搖勻。

（3）EDTA溶液的標定及濃度計算。用移液管準確移取10.00 mL Zn2+標準溶液于250 mL錐形瓶中，用約20 mL蒸餾水稀釋，逐滴加入1∶1氨水至剛出現渾濁，再加入10 mLNH3-NH4Cl緩沖溶液和兩滴鉻黑T指示劑，用待標定的EDTA溶液滴定至溶液由酒紅色變為純藍色，記下消耗EDTA的體積VEDTA。平行測定兩次，根據公式1計算出EDTA的實際濃度。

CEDTA==（公式1）

（4）水的總硬度的測定。用滴定管準確移取50.00 mL水樣于250 mL錐形瓶中，加入5mLpH=10的NH3-NH4Cl緩沖溶液，加入兩滴鉻黑T指示劑，用已知濃度的EDTA標準溶液滴定到溶液由酒紅色變成純藍色為終點，記下消耗EDTA的體積（V1）。平行測定兩次，根據公式2計算水的總硬度。

總硬度（ppm）=×10（公式2）

4. 實施計劃

（1）配制250mL0.02mol/L EDTA溶液。用百分之一電子天平稱取1.81gEDTA倒入400 mL燒杯中，加入200 mL蒸餾水，加熱溶解，待溶液冷卻后轉移至塑料瓶中，稀釋至250mL，充分搖勻，

（2）配制100mL 0.02mol/L Zn2+標準溶液。用全自動電光分析天平稱取0.1366g金屬鋅放入150 mL燒杯中，蓋上表面皿沿著燒杯嘴逐滴加入1∶2HCl，待Zn完全溶解后，以少量蒸餾水沖洗表面皿，然后定量轉移至100 mL容量瓶中，加水稀釋到刻度，搖勻。

（3）EDTA溶液的標定及濃度計算。用移液管準確移取10.00 mL Zn2+標準溶液于250 mL錐形瓶中，用約20 mL蒸餾水稀釋，逐滴加入1∶1氨水至剛出現渾濁，再加入10 mLNH3-NH4Cl緩沖溶液和兩滴鉻黑T指示劑，用待標定的EDTA溶液滴定至溶液由酒紅色變成純藍色，消耗EDTA的體積為10.02mL（兩次測定的平均值）。根據公式1計算出EDTA的實際濃度為0.01895 mol/L。

（4）水的總硬度的測定。用滴定管準確移取50.00 mL水樣于250 mL錐形瓶中，加入5mLpH=10的NH3-NH4Cl緩沖溶液，加入2滴鉻黑T指示劑，用濃度為0.01895mol/L EDTA標準溶液滴定到溶液由酒紅色變為純藍色，消耗EDTA的體積（V1）為5.36mL（兩次測定的平均值）。根據公式2計算出水的總硬度值為203.32mg/L。

師：我校生活飲用水的硬度是多少？

生1（第1組）：經測定，我校生活引用水的總硬度為203.32mg/L（以碳酸鈣計）。

生2（第2組）：經測定，我校生活引用水的總硬度為208.45mg/L（以碳酸鈣計），小于國家標準450mg/L（以碳酸鈣計），故符合國家標準。

……

師：我校生活飲用水的硬度是否符合國家標準？

生1（第1組）：我校生活引用水的總硬度（203.32mg/L）符合國家標準。

生2（第2組）：我校生活引用水的總硬度（208.45mg/L）符合國家標準。

……

5. 檢查與評價

教師和學員之間以互動式交流的方式評估學員的學習效果。

（安徽科技貿易學校糧食工程系）