廣東省佛山市教育局教學研究室(528000) 潘 紅

廣東省佛山市高明區(qū)教師發(fā)展中心(528500) 雷范軍

滴定法是將一種標準溶液滴加到待測物質溶液中，直到與待測物質按化學計量關系定量反應為止，然后根據標準溶液的濃度和消耗的體積，計算待測物質含量的方法。滴定法作為一種化學分析方法，具有便捷、快速、準確度高等優(yōu)點，在工業(yè)分析和日常生活中有廣泛應用，如食醋中乙酸含量的測定、碘量法測水中溶解氧、EDTA法測Mg2+含量等。根據滴定反應原理的不同，可以將滴定法分為四大類型：酸堿中和滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定和配位滴定。

本文通過對全國卷高考真題中常見滴定實驗考查角度的分析，聚焦各類滴定分析對于計算的考查。以兩例氧化還原滴定試題為例，梳理出解答滴定計算的一般思路，建構了基于“要素拼裝”的解題思維模型。應用模型對涉及酸堿中和滴定和配位滴定的高考真題進行快速解答，驗證了該解題模型的廣泛適用性，并反思了建構基于“要素拼裝”的解題模型的意義。

1 考題分析

從高考命題來看，氧化還原滴定、沉淀滴定和配位滴定均是建立在酸堿中和滴定原理的基礎之上進行考查，試題情境一般是從化工生產或生活中取材，綜合考查元素化合物知識、滴定實驗基本操作、滴定終點判斷以及滴定計算。

其實，各類滴定分析方法在歷年高考真題中都有涉及，筆者通過對近4年高考真題中滴定方法的考查進行了統(tǒng)計，發(fā)現氧化還原滴定的考查最為常見，僅近三年全國卷中的考查就達6次之多。酸堿中和滴定和沉淀滴定考查較少，在2020年全國II卷27題有涉及。配位滴定由于反應原理和實驗藥品對于學生有較大陌生度，僅在浙江、江蘇卷中曾經出現過。

近三年高考全國卷試題中滴定實驗考查內容見表1。從表中不難發(fā)現，滴定分析考查角度主要集中在以下三個方面：①滴定終點的現象描述；②定量計算；③滴定誤差分析。

表1 近三年全國卷高考滴定實驗考查統(tǒng)計

2 突破滴定計算的一般思路

高考試題中區(qū)分度高的題目一般都會涉及相關定量計算，而滴定計算每年都會涉及，是名副其實的高頻考點。2017年全國II卷甚至考查了兩道滴定計算，但學生解題情況卻實在不盡人意，甚至大多數學生在此題留空?？焖?、準確答對定量計算題目，是學生奪取高分考上名校的現實需要。

課堂教學中，教師如果能幫助學生將復雜的思維過程進行梳理，去偽存真、去粗取精，并從中提取能準確描述該過程的核心元素或核心參數，找出它們之間的正確關系，就可以幫助學生形成思考這一類問題的思維路徑或模型。

筆者基于對學生面對化學計算的畏難心理及解題困難點的分析，構建了基于“要素拼裝”的解題思維模型，幫助學生有序思維快速破題，以求快速準確地突破各類滴定計算。

例1(2018年全國I卷27題)：Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時，取50.00 mL葡萄酒樣品，用0.01 000 mol·L-1的碘標準液滴定至終點，消耗10.00 mL。滴定反應離子方程式為________該樣品中Na2S2O5的殘留量為________g·L-1(以SO2計)。

解析：

(2)尋找“待測液”與“標準液”反應的定量關系。

(3)由標準液的定量，結合定量關系換算待測液的定量。

(4)結合題目要求，得出結果。

例2(2019年10月浙江十校聯(lián)考):保險粉樣品中Na2S2O3·5H2O的純度(質量分數)可通過氧化還原滴定法測定，相關反應方程式為2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6。準確稱取W g樣品于錐形瓶中，用適量蒸餾水溶解，并滴加淀粉溶液作指示劑，用0.1 000 mol/L碘標準溶液進行滴定。到達終點時測得消耗碘標準溶液體積為18.10 mL，產品的純度為：____(設Na2S2O3·5H2O相對分子質量為M)。

解析：

(1)明確“待測液”為Na2S2O3，“標準液”為I2。

(2)由反應方程式2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6得到“待測液”與“標準液”反應的定量關系為2Na2S2O3～I2，用數字表示為2。

(3)由標準液的定量，結合定量關系換算待測液的定量。

(4)結合題目要求，得出結果。

保險粉樣品中Na2S2O3·5H2O的純度為:

結合例1和例2的分析，可以總結得出解答滴定計算的一般思路如圖1所示。

圖1 解答滴定計算的一般思路

3 基于“要素拼裝”的解題思維模型的建構

對比觀察例1和例2中滴定計算的表達式，就可以發(fā)現它們都有5個要素，分別用①②③④⑤表示。

例1：

例2：

下面筆者就“5要素”分別作解讀：

①中式子由3個數相乘，即c標×V標×10-3，表示標準液的用量n標，單位mol。

②是一個分數或整數，表示“待測液”與“標準液”反應的定量關系。

找準此“定量關系”是整個計算表達式中是核心而關鍵的一個要素，直接影響到最終計算結果的正確表達。對于氧化還原滴定反應來說，有時候題目未給出具體的滴定反應，那么此時就需按照氧化還原反應的原理從元素價態(tài)入手進行分析，找準待測液、標準液與氧化劑、還原劑的對應關系，再分析清楚“氧化劑→還原產物”和“還原劑→氧化產物”的物質變化，最后根據得失電子守恒和原子守恒等原則書寫出正確的反應方程式，從而快速準確地突破“待測液”與“標準液”反應的定量關系。對于沉淀滴定、酸堿中和滴定和配位滴定，此“定量關系”一般來說較為簡單。

③表示取量關系。如例1中由①×②求得了待測樣品中Na2S2O5的物質的量，而題目要求樣品中Na2S2O5的殘留量以SO2計。由于n(SO2)=2n(Na2S2O5)，所以定“取量關系”為2。

④是待測物的摩爾質量，單位g·mol-1。有些題目會在題干給出(如例2)，沒有直接給出(如例1)就需要根據試卷中“可能用到的相對原子質量”計算。

⑤表示樣品用量，一般是取樣的體積或質量。如例1中要求樣品中Na2S2O5的殘留量單位為g·L-1，所以表達式的分母上就要將葡萄酒樣品50.00 mL換算成50.00×10-3L。

至此，可將滴定計算中出現最多的樣品純度計算表達式，基于“要素拼裝”，用一個模型表示如下：

從確定各要素的復雜性和重要性角度，用一句口訣可以概括如下：n標表達很簡單，定量關系最關鍵，取量倍數憑口算，摩爾質量看題干，樣品用量最簡單，直接照搬分母攤。

4 基于“要素拼裝”的解題思維模型的應用

有了以上基于“要素拼裝”的滴定計算解題模型，就可以迅速地幫助學生快速破解各類滴定計算的奧秘。現再舉酸堿中和滴定和配位滴定兩類常見的滴定情境，體現此模型的適用性。

例3(2017年全國I卷26題):取某甘氨酸(C2H5NO2)樣品m g進行測定，滴定裝置中吸收時消耗濃度為c mol·L-1的鹽酸V mL，則樣品中氮的質量分數為___%，樣品的純度≤___%(已知：NH3+H3BO3=NH3·H3BO3；NH3·H3BO3+HCl=NH4Cl+H3BO3)。

解析:此滴定情境為酸堿中和滴定。由題意知，甘氨酸(C2H5NO2)樣品中的N元素在濃硫酸作用下轉化為NH3，NH3被H3BO3吸收，反應方程式為NH3+H3BO3=NH3·H3BO3，再用鹽酸對NH3·H3BO3進行滴定，滴定反應方程式為NH3·H3BO3+HCl=NH4Cl+H3BO3。

①n標=cV×10-3mol；

②由滴定反應方程式可以看出待測液與標準液的“定量關系”為1；

③樣品“全量”進行反應，所以“取量關系”為1；

④氮的摩爾質量為14 g·mol-1；樣品的摩爾質量為75 g·mol-1；

⑤“樣品用量”為m g。

例4(2012年天津卷):探究小組用滴定法測定CuSO4·5H2O(Mr=250)含量。取a g試樣配成100 mL溶液，每次取20.00 mL，消除干擾離子后，用c mol·L-1EDTA(H2Y2-)標準溶液滴定至終點，平均消耗EDTA溶液b mL。滴定反應如下：Cu2++H2Y2-= CuY2-+ 2H+，寫出計算CuSO4·5H2O質量分數的表達式ω=________。

解析:此滴定情境為配位(絡合)滴定。

①n標=cb×10-3mol；

②由滴定反應方程式可以看出待測液與標準液的“定量關系”為1；

④摩爾質量為250 g·mol-1；

⑤“樣品用量”為a g。

5 建構解題思維模型的意義

“模型認知”是高中學生在系統(tǒng)學習了化學、數學、物理等科學課程后所應具備的核心素養(yǎng)。課堂教學應促進學生通過分析、推理等方法認識研究對象的本質特征、構成要素及其相互關系，建立認知模型，并能運用模型解釋化學現象，揭示現象的本質和規(guī)律。思維建模是將學習者內在的思維過程顯現化、模式化，這一過程就是，經過篩選理清主線，并簡化為具有廣泛意義的思維模型。

在二輪復習備考過程中，教師針對高考高頻考點的穩(wěn)定題型進行解題思維模型建構，可以幫助學生精準篩選有用信息，快速排除干擾因素，迅速準確地入題、破題、解題，也利于培養(yǎng)學生學習化學的“模型認知”意識和素養(yǎng)，提高篩選整合信息的能力、分析和解決化學問題的能力。

理科綜合考試題量大、思維跳躍性強，學生大多感覺時間不夠用，遇到計算相關題目更是或“望而卻步”，或“望風而逃”或“望洋興嘆”，考場之上必須果斷入題、快速破題。教師如能幫助學生解構計算過程，進行要素分析，再反向將要素拼裝，建立解題模型，這樣就能消除學生對于化學計算的畏懼心理，增強奪分意識，在高考選拔性上占據主動。