试误建构在分析化学的运用

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1试误，建构“量”的概念

在分析化学中“量”的认识、理解、建构非常重要。定量分析中的各种测量，如质量称量、溶液体积量取、吸光度读数等总存在误差。为了加深学生对“量”的认识与理解，先让学生在“量”的摸索中寻求正确的“量”，从而让学生建构关系到测量数据的准确性、实验操作的严谨性、计算结果的正确性等方面的理论知识、操作技能和科学态度等“量”的概念[2]。任务：在酸碱滴定中，要求移取25.00mLHCl，再加25mL水和两滴酚酞到锥形瓶中，准备滴定。试误：学生凭以往量取经验，两个体积均以量筒量取，并没有发现两个“量”的区别。建构：(1)有效数的概念。25.00mL与25mL的有效数分别是4位和2位，两个数据的意义完全不一样，关乎实验的准确度。(2)容器的准确度概念。要量取25.00mL溶液要用到移液管或滴定管，用量筒达不到准确度的要求，量筒只能量到0.1mL。不同的量具有不同的准确度。因此根据实验准确度要求，采用不同的量具。建立因需而取的概念，即该“粗”则“粗”，该“精”则“精”的适当准确“量”的概念，实现准确度与效率的结合。(3)误差的概念。两者相比，用移液管移的体积误差小，准确度高；用量筒量的体积误差大，准确度小。延伸：除了溶液体积的量取的“量”外，还有很多“量”，比如称量、滴定量、溶液定量转移等，均要让学生建立好量的概念，当然均可让学生在概念模糊中、操作错误中摸索形成正确的“量”。

2试误，建构“度”的意识

量变到一定程度引起质变，质变就是超过量的一定的“度”而产生的。在分析化学中存在很多这方面的例子，比如滴定时颜色突变、pH突跃、分光度法中的最大吸收波长、利用标准工作曲线测定样品含量时，要求吸光度在0.2~0.8范围内等等，均需要学生建立“度”的意识。当然学生在建立“度”的过程，也是从不理解到理解、错误操作到正确操作的不断螺旋上升，达到正确理解“度”的高度的过程。任务：以邻苯二甲酸氢钾作为基准物，酚酞为指示剂，对NaOH标准溶液的标定。考查学生的滴定操作及终点判断。试误：同学们滴定速度过快或过慢；终点颜色过深或刚到有粉红色，没有等待30秒是否褪色就判断到了终点；没有半滴操作；平行结果参差不齐。建构：(1)滴定速度及半滴操作。滴定开始时滴定速度“见滴成线”，接近终点时，逐滴滴加，即将到终点时半滴操作；(2)终点判断方法：一是在临近终点时溶液变得清亮，二是滴入的碱液会局部呈现红色，但振荡后红色消失，这时要半滴操作，直至浅粉红色出现，30s后不褪色，即为终点。(3)颜色突变是表征，pH“度”的突变是本质。滴定剂的加入量不足0.1%到过量0.1%，会引起溶液pH产生一个突跃，而0.1%往往只有半滴的试剂，因此不能认为一滴、半滴可忽略不计。

3试误，建构“理”的形成

在前面所说的半滴操作对滴定分析的重要性，学生在错误感知中，发现滴定终点有不同颜色变化，为什么有突变？学生自然而然想探究现象背后的本质，也就是终点颜色突变背后隐藏了什么道理。逐步培养学生形成分析化学中的“理”的内涵。任务：若以NaOH溶液加入量为横坐标，对应溶液的pH为纵坐标，绘制关系曲线，则如图1所示的滴定曲线，由图分析得出，滴定开始时溶液中存在较多的HCl，pH的升高逐渐加快。在化学计量点前后，NaOH溶液由不足0.02mL到过量0.02mL，总计不过0.04mL(约为一滴)，但溶液pH却从4.30增加到9.70，变化了5.4个pH单位，形成滴定曲线的“突跃”。根据滴定突跃曲线，选择指示剂及用量。试误：学生选择不同的指示剂，如酚酞、甲基橙、甲基红等，出现不同的终点颜色，读出不同的终点滴定读数，出现不同的标定结果和误差。有的学生以为指示剂加得越多颜色变化越明显，加了过量的指示剂等。建构：(1)滴定突变与pH的关系。如对于强碱与强酸的滴定，其突跃范围的大小随标准溶液和被测溶液浓度的变化而改变，溶液浓度越大，突跃范围越大，可供选择指示剂越多；溶液浓度越小，突跃范围越小，可供选择指示剂越小；(2)指示剂选择的依据。指示剂的选择是有据可依、有理可循的，不是随便选一种的，滴定突跃范围则是选择指示剂的依据。凡在突跃范围内能发生颜色改变的指示剂，都可用来指示滴定终点。从这一原则看，强碱滴定强酸可选用酚酞、甲基橙、甲基红等作指示剂，但还要兼顾指示剂的变色点尽量靠近化学计量点这个原则，以及考虑人的视觉对颜色的敏感性。因此，对强碱滴定强酸时，常选用酚酞作指示剂。(3)指示剂用量。指示剂的用量，直接影响滴定的准确度，在酸碱滴定中，指示剂本身是弱酸或弱碱，多加会消耗一些滴定剂，从而引起误差。通常被滴定试液为20~30mL时，指示剂用量为1~4滴，并不是加得越多越好。教学中有意识地引导学生“尝试错误”，让学生经受失误的教训，促使学生积极参与并探索出知识的构建过程，凝聚于分析化学中的“量”“度”“理”的知识与道理才能转化为学生个体的能力。正如科学家波普尔所说“错误中往往孕育着比正确更丰富的发现和创造因素，发现的方法就是主要的方法”[3]。因此，在“尝试错误”的过程中，引导学生全方位、多角度思考，使学生思考方法不断优化，学会合理地调整思维方向，提高分析思维的准确性和灵活性，从而成长为一名出色的分析工。

本文作者：庞永炎工作单位：李伟强职业技术学校