分析化學實驗教學中培養(yǎng)學生的“量”的概念

朱文遠+杜甫佑+聶瑾芳+潘宏程+李建平

（桂林理工大學 化學與生物工程學院，廣西 桂林 541004）

摘要：定量分析是分析化學實驗教學中的主要內(nèi)容，其結果的準確性與學生對“量”的概念的認識與理解息息相關。本文結合多年的實踐教學經(jīng)驗，分析了“量”的概念的重要性，總結了學生普遍存在的錯誤認識，最后提出了培養(yǎng)學生的“量”的概念的具體措施。

關鍵詞：定量分析；實驗教學；“量”的概念

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）26-0241-02

分析化學是理論性和實踐性都很強的學科，分析化學實驗要求學生掌握正確的基本操作、實驗技能以及實驗數(shù)據(jù)的分析處理等。定量分析是分析化學實驗教學中的主要內(nèi)容，其中對“量”的準確度和精密度有嚴格要求。只有掌握了“量”的概念，才能真正了解誤差產(chǎn)生的原因，才能正確選擇實驗條件和實驗儀器，從而實施正確的實驗操作，減少誤差，提高分析結果的準確度[1]。

一、分析化學實驗教學中“量”的概念的重要性及錯誤認識

在學習分析化學課程之前，一般已先行修完無機化學、有機化學等課程。由于這些課程的特點，學生們普遍形成比較粗的“量”的概念，對于分析化學中“量”的概念往往認識不夠，甚至形成錯誤的認識。

一般而言，通過實驗前的預習及教師課堂上的講解，大部分學生都能掌握實驗的基本原理及步驟。但也有一些學生在實驗中的每一步都細致入微，稱量質(zhì)量必用分析天平，量取體積必用移液管，導致實驗時間拖得很長；也有個別學生則相反，缺乏嚴謹認真的科學態(tài)度，抱著完成任務的心態(tài)，只求實驗結果，實驗過程敷衍了事，實驗步驟能省就省，能略則略，導致實驗結果不準確。以上兩種情況都是學生沒能正確理解和掌握“量”的概念所導致。

因此，必須在分析化學理論和實驗教學過程中逐步糾正學生的“量”的錯誤觀念，讓學生慢慢感受、逐漸領會分析化學中的“量”的概念。

二、分析化學實驗教學中“量”的概念的培養(yǎng)

（一）注重“細”的教學，做到該細則細，提高實驗結果的準確度

分析實驗中的很多操作會直接決定實驗結果的準確性。因此，必須培養(yǎng)學生嚴謹認真的科學態(tài)度，充分認識到“細節(jié)決定成敗”，將“量”的“細”的概念滲透到實驗的每一個環(huán)節(jié)，讓學生充分認識到，每一個忽略或錯誤的實驗操作所產(chǎn)生的誤差都會產(chǎn)生疊加效應，并傳遞至下一步，繼而嚴重影響到實驗結果的準確度。這可以從天平的稱量練習、滴定管的潤洗和使用、移液管與容量瓶的使用等基本操作來進行培養(yǎng)[2]。

在天平的遞減稱量練習時，我們通常會先提問幾個問題：如何將樣品從稱量瓶中倒出？應該用瓶蓋敲擊稱量瓶的哪個部位？能否直接用手拿瓶蓋？這些問題可以使學生意識到，哪怕一個錯誤的操作，都有可能導致樣品灑落，從而造成稱量結果的不準確。在滴定管的使用中，我們通常會給出以下問題：為什么要潤洗？如果不把尖端的氣泡排出會有什么影響？是不是每一次滴定都要把溶液裝至零刻度？接近滴定終點時，一滴變色與半滴變色對結果的影響有多大？能不能計算出大致誤差？學生們通過思考這些問題，會在實驗過程中格外注意這些細節(jié)，從而養(yǎng)成嚴肅認真的操作習慣。在容量瓶的使用中也涉及很多細節(jié)問題。如在定量轉移溶液的操作中，針對學生難以掌握甚至容易忽視的一些細節(jié)操作，我們提出以下問題：什么是定量轉移？使用玻棒的目的是什么？在進行引流時有哪些細節(jié)需要注意？這些問題不但使學生明白“定量轉移”的含義，還能使學生自覺重視所涉及到的細節(jié)操作。此外，在使用容量瓶配制溶液定容時，給學生提出以下問題：加水至容積約2/3時，倒轉混勻，這樣做正確嗎？混勻時，兩手如何正確規(guī)范操作容量瓶？通過對這些問題的思考，學生在使用容量瓶時會格外注意那些易忽略的細節(jié)操作。在移液管的使用中，我們提出下列問題：如何潤洗？吸液時管尖插入液面太淺或太深會有什么影響？放液時管尖懸空還是輕靠器壁？這些問題的提出可以引導學生正確使用移液管。

因此，只有使學生懂得“細節(jié)決定成敗”，實驗中的細節(jié)操作不是可有可無，它們都關乎“量”，錯誤的細節(jié)操作會產(chǎn)生誤差，并傳遞到下一步操作，產(chǎn)生疊加效應，甚至造成錯誤的結果。“該細則細”是實驗教學的一部分，是分析化學中理解“量”的概念的一個重要方面。

（二）做好“粗”的教學，做到該粗就粗，提高實驗操作效率

在分析化學教學過程中，老師經(jīng)常強調(diào)細節(jié)操作，可能會使學生產(chǎn)生一個錯誤印象，認為分析實驗的所有操作都要“細”，配制溶液必用容量瓶和移液管，稱量試劑必用分析天平，這顯然是走向了另外一個極端。因此，很多學生選擇儀器時會不知所措，胡亂選用。

首先，儀器的選用要與方法的準確度相對應。一般定量分析法的相對誤差為0.1%-0.2%。臺秤可稱量至0.1g，萬分之一的分析天平能稱量至0.0001g。學生通過計算相對誤差，了解到：稱量的質(zhì)量很小時，比如0.2g，就必須使用分析天平才能滿足誤差要求，如用臺秤稱量，誤差就很大，無法達到要求；如果稱量200g，那么臺秤就可滿足稱量誤差要求了。在量取溶液時，對于量筒、移液管與容量瓶的選用也是同樣的道理。對于一些輔助試劑的配制與使用，通常準確度要求不高，用臺秤與量筒即可滿足要求。

其次，儀器的選用還與實驗試劑的性質(zhì)有關。如在配制標準溶液時，我們事先提問：HCl、NaOH和碳酸鈉標準溶液的配制方法有什么不同？通過思考與討論，學生會明白，對于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量，也無法得到其準確的量，因此可以用量筒量取HCl，用臺秤稱量NaOH，先用量筒加水配制大概濃度，然后用基準物質(zhì)或標準溶液標定，計算出其準確濃度即可，這就是標準溶液的間接配制法。而對無水碳酸鈉等基準物質(zhì)來說，因其純度非常高，性質(zhì)穩(wěn)定，可用分析天平直接稱量出準確質(zhì)量，溶解后稀釋至容量瓶刻度線，即可計算出其準確濃度，這就是所謂的直接配制法[3]。

因此，在分析化學實驗教學中，要時時處處注意“量”的概念的培養(yǎng)，引導學生正確理解“量”的概念，不斷積累、領會、完善和提高，選擇實驗條件和儀器時就能做到心中有數(shù)，實驗操作時就能游刃有余，真正做到該細則細，該粗則粗，養(yǎng)成細致嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，為以后的課程學習及工作實踐打下扎實的基礎。

參考文獻：

[1]華中師范大學，東北師范大學，陜西師范大學等.分析化學實驗第4版[M].北京：高等教育出版社，2015.

[2]張卓旻，鄒小勇，李攻科.基礎分析化學設計實驗與“量”的概念[J].分析測試學報，2010，29（增刊）：32-35.

[3]梁勇，金輝杰.分析化學實驗中如何樹立準確的“量”的概念[J].2001，16（04）：19-21.