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分析化学实验教学中培养学生的“量”的概念 关键词:定量分析;实验教学;“量”的概念 :G642.4文献标志码:A:1674-9324(xx)26-0241-02 分析化学是理论性和实践性都很强的学科,分析化学实验要求学生掌握正确的基本操作、实验技能以及实验数据的分析处理等。定量分析是分析化学实验教学中的主要内容,其中对“量”的准确度和精密度有严格要求。只有掌握了“量”的概念,才能真正了解误差产生的原因,才能正确选择实验条件和实验仪器,从而实施正确的实验操作,减少误差,提高分析结果的准确度1。 一、分析化学实验教学中“量”的概念的重要性及错误认识 在学习分析化学课程之前,一般已先行修完无机化学、有机化学等课程。由于这些课程的特点,学生们普遍形成比较粗的“量”的概念,对于分析化学中“量”的概念往往认识不够,甚至形成错误的认识。 一般而言,通过实验前的预习及教师课堂上的讲解,大部分学生都能掌握实验的基本原理及步骤。但也有一些学生在实验中的每一步都细致入微,称量质量必用分析天平,量取体积必用移液管,导致实验时间拖得很长;也有个别学生则相反,缺乏严谨认真的科学态度,抱着完成任务的心态,只求实验结果,实验过程敷衍了事,实验步骤能省就省,能略则略,导致实验结果不准确。以上两种情况都是学生没能正确理解和掌握“量”的概念所导致。 因此,必须在分析化学理论和实验教学过程中逐步纠正学生的“量”的错误观念,让学生慢慢感受、逐渐领会分析化学中的“量”的概念。 二、分析化学实验教学中“量”的概念的培养 (一)注重“细”的教学,做到该细则细,提高实验结果的准确度 分析实验中的很多操作会直接决定实验结果的准确性。因此,必须培养学生严谨认真的科学态度,充分认识到“细节决定成败”,将“量”的“细”的概念渗透到实验的每一个环节,让学生充分认识到,每一个忽略或错误的实验操作所产生的误差都会产生叠加效应,并传递至下一步,继而严重影响到实验结果的准确度。这可以从天平的称量练习、滴定管的润洗和使用、移液管与容量瓶的使用等基本操作来进行培养2。 在天平的递减称量练习时,我们通常会先提问几个问题:如何将样品从称量瓶中倒出?应该用瓶盖敲击称量瓶的哪个部位?能否直接用手拿瓶盖?这些问题可以使学生意识到,哪怕一个错误的操作,都有可能导致样品洒落,从而造成称量结果的不准确。在滴定管的使用中,我们通常会给出以下问题:为什么要润洗?如果不把尖端的气泡排出会有什么影响?是不是每一次滴定都要把溶液装至零刻度?接近滴定终点时,一滴变色与半滴变色对结果的影响有多大?能不能计算出大致误差?学生们通过思考这些问题,会在实验过程中格外注意这些细节,从而养成严肃认真的操作习惯。在容量瓶的使用中也涉及很多细节问题。如在定量转移溶液的操作中,针对学生难以掌握甚至容易忽视的一些细节操作,我们提出以下问题:什么是定量转移?使用玻棒的目的是什么?在进行引流时有哪些细节需要注意?这些问题不但使学生明白“定量转移”的含义,还能使学生自觉重视所涉及到的细节操作。此外,在使用容量瓶配制溶液定容时,给学生提出以下问题:加水至容积约2/3时,倒转混匀,这样做正确吗?混匀时,两手如何正确规范操作容量瓶?通过对这些问题的思考,学生在使用容量瓶时会格外注意那些易忽略的细节操作。在移液管的使用中,我们提出下列问题:如何润洗?吸液时管尖插入液面太浅或太深会有什么影响?放液时管尖悬空还是轻靠器壁?这些问题的提出可以引导学生正确使用移液管。 因此,只有使学生懂得“细节决定成败”,实验中的细节操作不是可有可无,它们都关乎“量”,错误的细节操作会产生误差,并传递到下一步操作,产生叠加效应,甚至造成错误的结果。“该细则细”是实验教学的一部分,是分析化学中理解“量”的概念的一个重要方面。 (二)做好“粗”的教学,做到该粗就粗,提高实验操作效率 在分析化学教学过程中,老师经常强调细节操作,可能会使学生产生一个错误印象,认为分析实验的所有操作都要“细”,配制溶液必用容量瓶和移液管,称量试剂必用分析天平,这显然是走向了另外一个极端。因此,很多学生选择仪器时会不知所措,胡乱选用。 首先,仪器的选用要与方法的准确度相对应。一般定量分析法的相对误差为0.1%-0.2%。台秤可称量至0.1g,万分之一的分析天平能称量至0.0001g。学生通过计算相对误差,了解到:称量的质量很小时,比如0.2g,就必须使用分析天平才能满足误差要求,如用台秤称量,误差就很大,无法达到要求;如果称量200g,那么台秤就可满足称量误差要求了。在量取溶液时,对于量筒、移液管与容量瓶的选用也是同样的道理。对于一些辅助试剂的配制与使用,通常准确度要求不高,用台秤与量筒即可满足要求。 其次,仪器的选用还与实验试剂的性质有关。如在配制标准溶液时,我们事先提问:HCl、NaOH和碳酸钠标准溶液的配制方法有什么不同?通过思考与讨论,学生会明白,对于HCl和NaOH等试剂,其纯度不高,且HCl易挥发,而NaOH易吸收空气中的水分和CO2,即使用移液管量取或分析天平称量,也无法得到其准确的量,因此可以用量筒量取HCl,用台秤称量NaOH,先用量筒加水配制大概浓度,然后用基准物质或标准溶液标定,计算出其准确浓度即可,这就是标准溶液的间接配制法。而对无水碳酸钠等基准物质来说,因其纯度非常高,性质稳定,可用分析天平直接称量出准确质量,溶解后稀释至容量瓶刻度线,即可计算出其准确浓度,这就是所谓的直接配制法3。 因此,在分析化学实验教学中,要时时处处注
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