對幾種量取儀器精確性的探究

舒常青

（龍門中學(xué) 廣東 惠州 516800）

量筒是初中化學(xué)就已經(jīng)用到量取液體的儀器，在以前教學(xué)過程中使用量筒的時候，不少學(xué)生曾質(zhì)疑：“如果用10mL 的量筒來量取9mL 的濃硫酸，待量筒內(nèi)所裝9mL 的硫酸倒出以后，是否需要用水沖洗量筒？ ”關(guān)于這點，從百科中量筒的使用方法來看，沒有必要用水沖洗量筒的內(nèi)壁，因為制造量筒時已經(jīng)考慮到有殘留液體這一點。仔細(xì)分析，其實不難發(fā)現(xiàn)，最后一句話，制造量筒時已經(jīng)考慮到有殘留液體這一點，是有待商榷的。

不同的液體粘稠性是不同的。同一量筒裝9mL 的溶液，若量筒中倒出的是濃硫酸，假設(shè)殘留在內(nèi)壁是0．2mL；那么用同樣的量筒倒出稀硫酸，殘留在內(nèi)壁的稀硫酸就還是0．2mL 嗎？ 如果不是0．2mL 的話，那豈不是量筒裝同樣多的液體倒出來的液體體積并不相同？

為找出事情的真相，我在實驗室用10mL 的量筒分別裝了9．0mL8%濃硫酸、9．0mL 的稀硫酸、9．0mL 的純水，然后將三種液體分別倒入另一個量筒。結(jié)果用另一個量筒所收集到三種液體的體積并不相同，倒出的濃硫酸在另外一個量筒中體積顯示約為8．7mL，而稀硫酸和純水在量筒的體積也都約為8．9mL 左右。

一般而言，用量筒量取液體一般是用來做一些定性實驗，對用量的精確性要求并不高，因此量筒量取液體不精確也不成問題。那么其他幾種量取液體的儀器如，滴定管、移液管是否就一定精確呢？

一、移液管使用的探究與發(fā)現(xiàn)

移液管讀數(shù)是到小數(shù)點后的2 位，它是用來準(zhǔn)確移取一定體積溶液的儀器。使用移液管有三個步驟：吸取溶液、調(diào)節(jié)液面、放液。放液的最后一步操作是，移液管垂直，準(zhǔn)備盛待吸溶液的錐形瓶（或其他容器）傾斜，管尖靠錐形瓶內(nèi)壁，待溶液完全放出后停留15s 再移開移液管［1］。從移液管使用的三個步驟來看，似乎也未考慮到液體殘留在移液管內(nèi)壁量有多有少這個問題。

［猜想］ 如果不考慮殘留在移液管內(nèi)壁液體的量與液體粘稠性有關(guān)，那么用移液管移取相同體積的液體時，從移液管中流出的液體的體積同樣可能由于在移液管內(nèi)殘留的量不同而導(dǎo)致移出來的液體量也不相同。

為了驗證這一猜想，我用25mL 的移液管移取了不同溶液25mL，并且將移取的液體直接轉(zhuǎn)移到另一支50mL 的酸式滴定管中，結(jié)果酸式滴定管顯示收集到液體體積如下：

移取液體25mL 酸式滴定管顯示所得液體體積（mL）濃硫酸 24.74稀硫酸 24.97純水 25.00

考慮到實驗存在誤差，上述的實驗我反復(fù)做過了10 次，盡管每次收集到液體的體積略有不同，但用同樣的儀器移取同樣的液體相差并不大。以移液管移取稀硫酸為例，最多的一次收集到24．98mL，最少的也是24．96mL。但是，無論哪次測試，用移液管移取濃硫酸時和用移液管移取純水時收集到的液體體積相差都比較遠(yuǎn)。

這說明移液管在移取液體的準(zhǔn)確性是有選擇性的，如果用移液管移取的液體比較粘稠，從移液管中實際流出的液體體積會少于移液管相應(yīng)的規(guī)格，而且液體越粘稠，從移液體管中實際流出的液體會越少。因此，用移液管移取液體的時候，讀數(shù)到小數(shù)點后2位這一說法并不嚴(yán)謹(jǐn)。

二、滴定管精確性同樣存在問題

用滴定管量取液體時，是根據(jù)滴定管內(nèi)液面下降的讀數(shù)來確定流出液體體積的。若滴定管液面下降了10．00mL，是否從滴定管流出來的液體體積也是10．00mL？

以對量筒、移液管量取液體原理分析來看，滴定管量取液體同樣面臨著液體殘留在滴定管內(nèi)壁這種無法避免的情況。為此，我用25 mL 酸式滴定管分別裝了不同的溶液，并且將液體直接流入另外一支50mL 酸式滴定管中，其具體實驗數(shù)據(jù)如下：

選擇液體 從酸式滴定管中流出液體的體積（mL）另一支酸式滴定管收集到液體的體積(mL)濃硫酸 25.00 24.70稀硫酸 25.00 24.95純水 25.00 24.98

從數(shù)據(jù)分析來看，用滴定管來量取液體的精確性和移液管一樣，同樣存在忽略了殘留在滴定管內(nèi)壁這種情況。也就是說，液面下降的讀數(shù)的值相比實際流出的液體體積要更大一些。

不僅如此，用滴定管量液體時，實際上得到液體的體積甚至比用移液管移取液體的體積還要少。例如：用移液管移取濃硫酸液體25．00mL，實際收集的酸式滴定管顯示液體是24．72mL，可用酸式滴定管量取液體25．00mL 時，另外一支酸式滴定管得到液體的體積卻為24．70mL。也就是說用酸式滴定管和移液管量取同樣多的液體時，實際上從移液管中流出來的液體會更多一些，量取濃硫酸如此，從表中數(shù)據(jù)看，量取稀硫酸和純水時也是如此。液體似乎更容易殘留在滴定管的內(nèi)壁，這又是為什么？

仔細(xì)研究后發(fā)現(xiàn)，用移液管移取液體的時候，最后有一個操作，待溶液完全放出后，停留15s 再移開移液管。而用滴定管量取液體并沒有這停留15s 的操作。

會不會是因為這15 秒的時間里，導(dǎo)致了用移液管量取液體的時候，液體停留在內(nèi)壁更少了一些？ 還是因為移液管內(nèi)壁的面積和酸式滴定管內(nèi)壁面積不同導(dǎo)致了殘留在內(nèi)壁液體體積不同？ 鑒于實驗室的條件有限，這個問題我并沒有繼續(xù)研究，但不管是什么原因，起碼可以得出，用移液管或者滴定管來量取液體的時候是存在設(shè)計上的缺陷的。

遺憾的是，用移液管量取液也好，用酸式滴定管量取液體也好，由于條件的限制，最終不得不將流出的液體裝入酸式滴定管并用它來測量流出液體的體積。雖然酸式滴定管的刻度可能存在問題，但都用同樣一支酸式滴定管來測量流出液體體積的話，測得數(shù)據(jù)不同依然可以說明流出液體體積是不同的。

三、探究質(zhì)疑不應(yīng)該只局限于教材

量筒、移液管、滴定管這些都是化學(xué)實驗中用到的常規(guī)儀器，它們的準(zhǔn)確性幾乎是不容置疑的。以往提到探究，很多人就會想到是探究某個實驗或者某個結(jié)論的科學(xué)性方面，幾乎沒有多少人會質(zhì)疑經(jīng)常用到的儀器也有可能存在問題，但不可能并非不能。

經(jīng)常閱讀的習(xí)慣，尤其是經(jīng)常讀《化學(xué)教育》、《化學(xué)教學(xué)》和《中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考》這些刊物后發(fā)現(xiàn)權(quán)威并非不可能出現(xiàn)錯誤。就算是教材中的某些結(jié)論也不一定都正確［2］，正是這種理念對自己的指導(dǎo)，才促使我對這些量取儀器的原理和精確性產(chǎn)生了懷疑并敢于通過實驗來驗證自己的想法。

由于很多實驗對精密性要求比較高，重復(fù)的次數(shù)也比較多，因此，在所有的實驗都是和幾個學(xué)生一起完來成的。通過這些實驗，也極大擴(kuò)展了學(xué)生的視野，讓他們對自然科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)有了更深刻的認(rèn)識。

［1］ 王磊．普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書： 實驗化學(xué) （選修）［M］．濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2011

［2］ 夏立先．對中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)與研究的幾點認(rèn)識和實踐［J］．中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2011，（4）