醫學院校分析化學實驗“HCl標準溶液的標定”的改進

徐丹 李海霞 周丹 邱軍強

摘? 要：分析化學實驗是一門定量分析物質含量的實踐學科。滴定終點誤差的計算是分析化學的重要內容，也是判斷滴定準確度的依據。鑒于目前分析化學實驗教材中僅設置精密度的計算，而沒有準確度的計算。因此，該文通過改進“HCl標準溶液的標定”實驗，增加滴定終點誤差的計算，以便于學生掌握滴定結果的準確性，提高學生對科學研究的探索精神。

關鍵詞：分析化學實驗? ?滴定? ?終點誤差? ?準確性

中圖分類號：G64? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2021）08（b）-0193-03

Improvement of Analytical Chemistry Experiment "Titration of HCl Standard Solution" in Medical College

XU Dan? LI Haixia? ZHOU Dan? QIU Junqiang*

（College of Pharmacy， Hainan Medical University， Haikou， Hainan Province， 571199? China）

Abstract： Analytical chemistry experiment is a practical subject of quantitative analysis of material content. The calculation of titration end-point error is not only an important content of analytical chemistry， but also the basis for judging titration accuracy. In view of the fact that only the precision calculation is set in the current analytical chemistry experiment textbooks， there is no accuracy calculation. Therefore， this paper improves the experiment of "calibration of HCl standard solution" and increases the calculation of titration end-point error， so that students can master the accuracy of titration results and improve their exploration spirit of scientific research.

Key Words： Analytical chemistry experiment; Titration; End error; Accuracy

分析化學實驗是醫學院校的一門必修基礎課，包括化學分析和儀器分析[1-2]。其中，化學分析是通過四大基本化學反應的計量關系研究被測物質的組成及其含量，具有很強的實踐性，這就要求學生十分重視分析化學實驗[3]。在規范的實驗操作下，不僅能夠掌握滴定結果的精密度，也能控制結果的準確度。

分析化學實驗是有“顏色”的實驗，學生需要通過指示劑的顏色的變化判斷滴定終點。每屆學生在進行滴定實驗時，都會對指示劑終點的顏色變化感興趣。例如：酸堿滴定過程中，使用甲基橙作為指示劑時，終點顏色由黃色變為橙色;自來水的硬度測定時，使用鉻黑T為指示 劑，終點顏色由紫紅色變為藍色。對于計算成分偏重的一門實驗課，指示劑顏色的變化可以喚起學生積極參與實驗。但對于剛開始接觸滴定實驗的大一學生，僅從指示劑的顏色判斷終點，終點誤差往往過大。特別是一些對“顏色”執著的學生，會質疑終點顏色有偏差，與自己的認知顏色不符。大多數學生無法知曉自己實驗結果是否準確。

目前，分析化學實驗教材中，滴定分析實驗僅要求學生掌握精密度的計算，卻沒有關于準確度的計算。即使學生在熟練掌握滴定操作的前提下，如果在滴定終點顏色判斷上存在一定的誤差，也會導致測定結果的不準確[4-5]。在筆者學校開設的分析化學實驗中，容量分析儀器的操作練習實驗中“HCl標準溶液的標定”，該實驗使用甲基橙指示劑，終點顏色由黃色到橙色。每屆學生使用甲基橙時，都會出現終點顏色難以判斷的情況。因此，該文通過優化“HCl標準溶液的標定”，增加終點溶液pH的測定和滴定終點誤差的計算，讓學生可視化地掌握滴定終點的準確性，提高學生對科學研究的探索精神。

1? 原實驗內容

筆者以HCl標準溶液的標定為例來說明滴定誤差的計算，未改動之前實驗內容如下：移取20.00 mL NaOH溶液于錐形瓶中，加入2滴甲基橙指示劑，用HCl標準溶液滴定至溶液顏色由黃色變為橙色，30 s不褪色，即為滴定終點。記錄HCl標準溶液的初讀數和終讀數。平行測定3份，實驗數據記錄在表1中，根據公式（1）和公式（2）計算HCl標準溶液的濃度和平均偏差[6]。以上實驗設計，在正確掌握滴定操作前提下，學生難于判斷終點顏色的變化，經常詢問任課教師“老師，這個顏色是橙色嗎？”，滴定到橙色終點時，學生也會疑問“這個是橙色嗎？”，學生無法滴定終點的準確性。整個實驗過程中，學生只是在教師的判斷下完成實驗，缺少獨立探索的科學素質，不利于培養學生自主解決問題的能力。

HCl標準溶液濃度的計算公式：

（1）

相對平均偏差計算公式：

（2）

2? 實驗的改進

在原實驗內容滴定終點后，優化和增加“使用pH酸度計測定滴定終點溶液的pH值，根據公式（3）計算終點誤差。平行測定3份，終點誤差的數據記錄在表2中”。

強酸滴定強堿的終點誤差計算公式：

（3）

圖1中給出了HCl標準溶液標定終點的顏色和pH值，滴定開始前，NaOH溶液滴入2滴甲基橙指示劑后顯示黃色，滴定開始后，隨著HCl標準溶液滴入到NaOH溶液中，發生酸堿中和反應，pH值減小，到達化學計量點時，HCl和NaOH完全反應，pH=7，溶液仍是黃色，繼續滴入HCl標準溶液，當出現圖1（b）的顏色時，測定溶液的pH=4.24，TE=0.11%。標定第二份HCl標準溶液，終點顏色為圖1（c）的顏色時，pH=3.93，TE=0.23%。標定第三份HCl標準溶液，終點顏色為圖1（d）的顏色時，pH=3.68，TE=0.40%。根據滴定分析誤差要求，滴定終點誤差≤0.2%，而第二份和第三份的誤差過大，不符合滴定分析的準確度要求。

3? 結語

通過改進HCl標準溶液的標定實驗，增加滴定終點溶液pH的測定和終點誤差的計算，使醫學院校學生能夠更準確地判斷滴定終點，從而增加實驗結果的準確性，在實驗之余，也能鼓勵學生提升自我的探索精神。

參考文獻

[1] 李鳳，榮先國，郭會蕊，等.醫學院校化學實驗課程的思考與實踐[J].中國高等醫學教育，2019（2）：121-122.

[2] 楊文書.醫學檢驗專業醫用分析化學教學現狀及教學改革探索[J].科技資訊，2019（16）：120，122.

[3] 徐思鴻.智能化學滴定系統的研究與設計[D].鞍山：遼寧科技大學，2019.

[4] 陳程.初中生化學實驗觀察現狀的探查[D].揚州：揚州大學，2019.

[5] 申燕妃.初中化學與中職無機化學教學銜接研究[D].桂林：廣西師范大學，2019.

[6] 郭文婷.Salamo型熒光化學傳感器和配合物的合成、表征及其在環境檢測與抗癌活性中的應用研究[D].蘭州：蘭州交通大學，2020.