田長(zhǎng)明

摘要：在“溶液濃度的表示”的教學(xué)過(guò)程中，初中教師常常只注重質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算和一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液的配制，對(duì)一些看似不起眼的問(wèn)題常常忽視。本文就學(xué)生的知識(shí)盲區(qū)、測(cè)量過(guò)程中的精確度、配制溶液時(shí)的操作細(xì)節(jié)和儀器的誤差等幾個(gè)問(wèn)題展開(kāi)闡述，希望能引起初中化學(xué)教師的關(guān)注。

關(guān)鍵詞：質(zhì)量分?jǐn)?shù)；溶液的配制；知識(shí)盲區(qū)；化學(xué)教學(xué)

文章編號(hào)：1005–6629（2015）4–0040–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2013版）對(duì)“溶液濃度的表示”一節(jié)的要求是“能進(jìn)行溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的簡(jiǎn)單計(jì)算，能配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液”。教師基本能圍繞這一要求展開(kāi)教學(xué)，但在教學(xué)過(guò)程中，對(duì)一些看起來(lái)不太起眼的問(wèn)題常常忽視，筆者列舉以下幾點(diǎn)：

1 重視情境創(chuàng)設(shè)，忽視學(xué)生知識(shí)的盲區(qū)

“學(xué)起于思，思源于疑”，思維總是在一定的問(wèn)題情境中產(chǎn)生的，通過(guò)情境，提出問(wèn)題，使教學(xué)信息具有新奇性，從而使學(xué)生產(chǎn)生好奇心和求知欲，極大地激發(fā)了學(xué)生探究動(dòng)機(jī)和興趣，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新所需要的思維素質(zhì)和探究能力。但我們?cè)趧?chuàng)設(shè)問(wèn)題情境的時(shí)候，對(duì)學(xué)生的知識(shí)盲區(qū)不能視而不見(jiàn)。

案例1 如圖1所示為市售的濃鹽酸的相關(guān)信息，實(shí)驗(yàn)室要利用該濃鹽酸配制50g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的稀鹽酸，需要濃鹽酸多少毫升？水多少毫升？

教師利用濃鹽酸試劑瓶上標(biāo)簽的部分內(nèi)容設(shè)置問(wèn)題情境，這是一個(gè)很好的想法，但我們有些老師對(duì)問(wèn)題的分析，只是局限于這道題怎么作答，對(duì)情境中一些學(xué)生的知識(shí)盲點(diǎn)則輕易放過(guò)，例如該題情境中的“化學(xué)純”就是學(xué)生的知識(shí)盲區(qū)。初中學(xué)生對(duì)物質(zhì)分類的認(rèn)識(shí)還比較淺顯，學(xué)生不知道化學(xué)純和純凈物的概念區(qū)別，化學(xué)純是否就是純凈物？如果不是純凈物，那化學(xué)純又代表什么？

學(xué)生可以通過(guò)標(biāo)簽上的“含HCl 37%”，分析出化學(xué)純不是純凈物，但化學(xué)純是什么？教師應(yīng)該給學(xué)生提供資料卡。

通過(guò)資料卡，學(xué)生對(duì)藥品按純度分類的知識(shí)有所了解，對(duì)物質(zhì)分類的認(rèn)識(shí)會(huì)更加深刻。

2 重視計(jì)算方法，忽視精確程度的思考

自然科學(xué)的研究就是實(shí)驗(yàn)、測(cè)量并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析、認(rèn)識(shí)的過(guò)程，測(cè)量是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要手段之一，而精確度和有效數(shù)字是測(cè)量的重要基礎(chǔ)內(nèi)容。但初中教師在教學(xué)中通常重視計(jì)算的方法，對(duì)于計(jì)算過(guò)程中數(shù)據(jù)的精確度和有效數(shù)字問(wèn)題通常是忽略的。

案例2 你能計(jì)算A、B、C三杯糖水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)嗎？

答：A杯糖水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.6%

計(jì)算的過(guò)程好像沒(méi)有問(wèn)題，但筆者覺(jué)得這是一道偽命題。一勺糖的質(zhì)量約3g，一杯水的體積約200mL，看圖2A中的水的體積約是杯體積的二分之一，三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)都是一個(gè)大約的數(shù)值，如何求溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？計(jì)算的結(jié)果居然可以精確到5.6%，真是有點(diǎn)不可思議。

案例3 t℃時(shí)，向一支盛有0.15g熟石灰的燒杯中加入50g水，充分振蕩后靜置，燒杯底部仍有未溶解的白色固體。下列相關(guān)敘述正確的是（ ）

A.升高溫度上層清液變?yōu)椴伙柡腿芤?/p>

B. t℃時(shí)，熟石灰的溶解度為0.3g

C.燒杯中溶液的質(zhì)量小于50.15g

D.上層清液中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.3%

教師分析：這道題的正確選項(xiàng)是“C”，因?yàn)闅溲趸}沒(méi)有完全溶解，所以上層清液是飽和溶液，在該溫度下的溶解度小于0.3g。

答案沒(méi)有問(wèn)題，教師的分析過(guò)程也沒(méi)有問(wèn)題，筆者疑惑的是試題的數(shù)據(jù)。熟石灰是0.15g，水是50g，熟石灰的溶解度為0.3g，質(zhì)量分別精確到0.01g、1g、0.1g，同一試題，質(zhì)量有3種精度，顯然是不合適的。我們?cè)谑褂锰炱綍r(shí)，必須考慮天平分度值的選擇，其依據(jù)是稱量結(jié)果精確度的要求，一方面要防止用精度不夠的天平來(lái)稱量，以免準(zhǔn)確度不符合要求，另一方面也要防止濫用過(guò)高精度的天平來(lái)稱量，以免造成浪費(fèi)。另外應(yīng)該注意的是同一實(shí)驗(yàn)應(yīng)使用同一臺(tái)天平和砝碼。

3 重視配制流程，忽視實(shí)驗(yàn)操作的細(xì)節(jié)

一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液的配制通常有兩種途徑，一種是一定質(zhì)量固體溶于一定體積的溶劑中，一種途徑是濃溶液的稀釋。配制的流程可用以下示意圖表示：

教師在教學(xué)過(guò)程中往往重視實(shí)驗(yàn)的流程，對(duì)操作過(guò)程的細(xì)節(jié)問(wèn)題沒(méi)有引起高度的關(guān)注，致使學(xué)生在操作時(shí)出現(xiàn)諸多不規(guī)范的地方。以配制50g 10%的氯化鈉溶液為例：

稱取過(guò)程中的細(xì)節(jié)：用托盤天平稱取一定量氯化鈉固體，學(xué)生操作過(guò)程中突出的問(wèn)題表現(xiàn)在兩方面，一是在托盤上加藥品。當(dāng)藥品很少量時(shí)，不會(huì)用右手輕拍拿藥匙手的手腕來(lái)填足藥量；二是藥品過(guò)量的處理。當(dāng)在托盤上添加的藥品過(guò)量時(shí)，學(xué)生習(xí)慣性的用藥匙將多余藥品放回原試劑瓶。

溶解過(guò)程中的細(xì)節(jié)：學(xué)生會(huì)將量筒量取的40mL蒸餾水一下子全部倒入小燒杯中進(jìn)行溶解，溶解后裝瓶。而不是先倒入部分蒸餾水進(jìn)行溶解，將溶解后的食鹽水倒入試劑瓶里，然后用剩余的蒸餾水洗滌小燒杯2～3次，將洗滌液也倒入試劑瓶，塞緊試劑瓶塞，將溶液混合均勻。

4 重視理論分析，忽視實(shí)驗(yàn)儀器的誤差

在定量分析中，由于受分析方法、測(cè)量?jī)x器和分析工作者主觀條件等方面的限制，使測(cè)量的結(jié)果不可能和真實(shí)含量完全一致，客觀上存在著難以避免的誤差。誤差又分系統(tǒng)誤差和偶然誤差，其中系統(tǒng)誤差是由分析過(guò)程中某些確定的、經(jīng)常性的因素引起的，主要包括：儀器誤差、方法誤差、試劑誤差、操作誤差等。系統(tǒng)誤差可以通過(guò)校正的方法予以減小或消除；偶然誤差又稱隨機(jī)誤差，偶然誤差是由一些隨機(jī)因素引起的，大小和正負(fù)都難以預(yù)測(cè)，且不可以被校正[1]。

在教學(xué)過(guò)程中，對(duì)所配溶液進(jìn)行誤差分析也是教學(xué)中一個(gè)重要內(nèi)容，但筆者認(rèn)為不是所有的分析都具有價(jià)值。

案例4 要配制50g 20%的KNO3溶液，需要量取水的體積 ▲ mL。若其他操作都正確，在用量筒量取水時(shí)，仰視讀數(shù)，則所配制的溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)將 ▲ 。（填“偏大”，“偏小”，“不變”）

教師分析：溶質(zhì)質(zhì)量=溶液質(zhì)量×溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，配制50g 20%的KNO3溶液，需KNO3的質(zhì)量=50g×20%=10g；溶劑質(zhì)量=溶液質(zhì)量-溶質(zhì)質(zhì)量，則所需蒸餾水的質(zhì)量=50g-10g=40g；水的密度為1 g·mL-1，則需要量取水的體積為40mL。用量筒量取水的體積時(shí)，仰視讀數(shù)，讀數(shù)比實(shí)際偏小，則會(huì)導(dǎo)致所量取水的實(shí)際體積大于所量的值，即所量取的水的實(shí)際體積偏大，溶劑的質(zhì)量偏大，故所得溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小。

教師的分析似乎很有道理，但初中教材中一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液的配制只是粗略的配制，因此對(duì)儀器的精度要求不是很高，如稱量固體用的是托盤天平，量取液體用的是量筒。量筒本身就存在著較大的誤差，如50mL量筒的誤差是±1mL，為了研究量筒的實(shí)驗(yàn)誤差，筆者做了如下實(shí)驗(yàn)：

課題：配制50g 10%的氯化鈉溶液

實(shí)驗(yàn)：用電子天平稱5.00g氯化鈉，再用50mL的量筒量取45mL的水，將兩者在燒杯中混合（不用玻璃棒攪拌），用電子天平稱混合后的總質(zhì)量（去皮），記錄數(shù)據(jù)。重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次。

再選用另外2只50mL的量筒，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1～3所示。

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，有些量筒是正誤差，有些量筒是負(fù)誤差。因此仰視和俯視造成的誤差和量筒本身的誤差綜合在一起，究竟溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是偏大還是偏小就不能確定了。筆者認(rèn)為量筒讀數(shù)時(shí)，仰視和俯視，讀數(shù)偏大還是偏小是可以討論的，但對(duì)于粗配一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液，這樣的誤差分析沒(méi)有什么實(shí)際的意義。

教學(xué)是自由的，但教學(xué)又是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹３踔薪處熑绾卧诎盐战虒W(xué)重點(diǎn)的同時(shí)，對(duì)我們一些常忽視的問(wèn)題也要引起高度的關(guān)注。

參考文獻(xiàn)：

[1]華中師范大學(xué)等.分析化學(xué)（上冊(cè)第三版）[M].北京：高等教育出版社，2002：42～43.