龍 威, 陳志龍

(廣東石油化工學(xué)院化學(xué)學(xué)院,525000,廣東省茂名市)

0 引 言

無(wú)機(jī)化學(xué)課程教學(xué)中,電解質(zhì)與酸堿理論知識(shí)是高中化學(xué)與大學(xué)化學(xué)的知識(shí)橋梁[1].絕大多數(shù)學(xué)生在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中接觸了化學(xué)平衡常數(shù)K與酸的解離常數(shù)Ka,但解離常數(shù)Ka的測(cè)定與運(yùn)用并未深入掌握,而這部分知識(shí)正是無(wú)機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)等課程的核心,因此,國(guó)內(nèi)眾多高校的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)均開(kāi)設(shè)醋酸的解離常數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，掌握解離常數(shù)Ka的存在與意義[2].

弱電解質(zhì)中,弱酸和弱堿是指酸、堿的基本存在形式為中性分子,大部分以分子形式存在于水溶液中,很少一部分解離為陽(yáng)、陰離子.溶于水的鹽在水中完全解離成陽(yáng)、陰離子,某些離子又與水發(fā)生質(zhì)子轉(zhuǎn)移,從而給出質(zhì)子或接受質(zhì)子,稱之為離子酸或離子堿[3].從給出(接受)質(zhì)子數(shù)來(lái)劃分:給出1個(gè)質(zhì)子的為一元弱酸,解離常數(shù)為Ka1；給出多個(gè)質(zhì)子的為多元弱酸,分步解離常數(shù)為K1，K2，K3等.弱酸(堿)在水溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移符合化學(xué)平衡移動(dòng)規(guī)律,溫度為25 ℃時(shí),醋酸的解離常數(shù)Ka=1.8×10-5.

一元弱酸HA的水溶液中存在著下列質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng),同時(shí)水也會(huì)有自身的解離平衡[4]:

HA(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+A-(aq)，

H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH-(aq).

解離平衡(或電離平衡)時(shí),稀溶液中水的濃度為無(wú)窮大,c(HA),c(H3O+)和c(A-)之間遵循下列關(guān)系

Ka(HA)=c(H3O+) ×c(A-) /c(HA).

Ka(HA)稱為弱酸HA的解離常數(shù),體現(xiàn)了酸的相對(duì)強(qiáng)弱.在相同溫度下,解離常數(shù)大的酸給出質(zhì)子的能力強(qiáng),酸性較強(qiáng).不僅在水溶液,在非水溶液體系中也可用Ka的相對(duì)大小來(lái)判斷酸的相對(duì)強(qiáng)弱.Ka受溫度的影響且變化明顯,不受濃度的影響.實(shí)驗(yàn)中,可以借助酸度計(jì)測(cè)定溶液的pH值,通過(guò)計(jì)算來(lái)確定Ka值,進(jìn)而計(jì)算出弱酸(堿)的溶液組成[5].因此,解離常數(shù)Ka是非常重要的參數(shù),方便計(jì)算溶液中各組分濃度.

1 實(shí)驗(yàn)原理

1.1 直接pH測(cè)定法

醋酸的解離平衡可以表達(dá)為

HAc+H2OH3O++Ac-,

根據(jù)化學(xué)平衡原理

Ka(HAc)=c(H3O+)×c(Ac-)/c(HAc),

式中各物種的濃度為平衡濃度.Ka(HAc)為醋酸在此溫度下的解離常數(shù),單位無(wú)量綱.將HAc配成一定濃度的醋酸溶液中,忽略水的解離,就存在有關(guān)系

c(H3O+)=c(Ac-),

c(HAc)=c0(HAc)-c(H3O+),

可導(dǎo)出公式

因?yàn)閜H = -lgc(H3O+),所以只要測(cè)得溶液的pH值,即可算出c(H3O+),而式中c0(HAc)是醋酸的初始濃度,進(jìn)而求得Ka(HAc).又因醋酸屬于弱酸,電離程度很少,即c(H3O+) ?c0(HAc),所以有c0(HAc)-c(H3O+)≈c0(HAc).

實(shí)際操作中,我們先使用已知濃度的NaOH溶液滴定算出醋酸的準(zhǔn)確濃度,再利用不斷稀釋的方法,配出5種不同濃度的醋酸溶液(稀釋時(shí)候直接計(jì)算出濃度),平行測(cè)定5種溶液的pH值,計(jì)算Ka取平均值.

1.2 半中和測(cè)定法

考慮到解離常數(shù)中的數(shù)據(jù)比例關(guān)系,濃度均為平衡濃度,如果某種情況下有c(Ac-) =c(HAc),計(jì)算公式就可精簡(jiǎn)化為Ka(HAc)=c(H3O+).此時(shí),正是一定濃度的醋酸被中和一半的時(shí)候,因此設(shè)想通過(guò)實(shí)驗(yàn)使用NaOH溶液進(jìn)行中和剛好到達(dá)一半.

具體操作為:將一定體積的已知濃度的醋酸溶液注入錐形瓶?jī)?nèi),加入2滴酚酞做指示劑,用一定標(biāo)準(zhǔn)濃度的NaOH溶液進(jìn)行滴定至微紅色且穩(wěn)定在30 s 內(nèi)不褪色,記錄消耗NaOH溶液的體積為V,另取相同體積和濃度的醋酸溶液注入錐形瓶,用堿式滴定管移取V/2體積的相同濃度的NaOH溶液注入錐形瓶?jī)?nèi),充分搖勻反應(yīng)消耗掉一半醋酸,形成濃度均勻的溶液,使用酸度計(jì)測(cè)定此混合液的pH值.

因此,c(H3O+)=10-pH,利用關(guān)系Ka(HAc)=c(H3O+)=10-pH.又因pKa(HAc)=-lgKa(HAc),存在著關(guān)系:pKa(HAc)=pH.必須注意的是,兩種方法均使用到酸度計(jì),而測(cè)定的溶液對(duì)象是不同的,前者是直接測(cè)定未經(jīng)過(guò)任何反應(yīng)的醋酸溶液,后者需要加入一定體積的NaOH溶液形成的混合液.

2 數(shù)據(jù)處理分析

根據(jù)教材[5]上的提示,數(shù)據(jù)示例如下:實(shí)驗(yàn)中選擇的NaOH的標(biāo)準(zhǔn)濃度為0.1024 mol/L,醋酸的初始濃度約為0.10 mol/L,通過(guò)反復(fù)滴定推算出醋酸的初始濃度為0.1011 mol/L,使用直接pH測(cè)定法和半中和測(cè)定法得到的示例數(shù)據(jù)列于表1中.

表1 直接pH法測(cè)定及分析的數(shù)據(jù)

表2 半中和測(cè)定法的數(shù)據(jù)及分析

表1的直接pH法測(cè)定分析數(shù)據(jù)中體現(xiàn)了一個(gè)非常奇特的現(xiàn)象,計(jì)算出來(lái)的Ka(HAc)隨濃度的變化而變化,這與教材的理論解釋相違背.解離常數(shù)為化學(xué)平衡常數(shù)的一種,它只與溫度有關(guān),與濃度無(wú)關(guān),而這里為何又出現(xiàn)了不同初始濃度下的不同Ka(HAc)呢？數(shù)據(jù)變化上明顯體現(xiàn)出醋酸的Ka(HAc)隨初始濃度的降低而呈明顯下降的趨勢(shì),且與標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)值(1.8×10-5)相差較遠(yuǎn).表2的半中和測(cè)定法的數(shù)據(jù)也出現(xiàn)疑問(wèn):明明2次滴定消耗的NaOH體積誤差只有0.03 mL,后續(xù)測(cè)出來(lái)的pH數(shù)值卻相差了0.15,導(dǎo)致的兩次測(cè)定的結(jié)果中第2次的相對(duì)誤差較大,相對(duì)誤差高達(dá)26.67 %.許多學(xué)生看到數(shù)據(jù)后分析推出結(jié)論:半中和法做的數(shù)據(jù)更貼近于文獻(xiàn)數(shù)值,準(zhǔn)確度高.

3 誤差分析

許多學(xué)生面對(duì)表1和表2部分?jǐn)?shù)據(jù)百思不得其解,為何直接pH法測(cè)定的數(shù)據(jù)如此奇怪?半中和測(cè)定法的數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)值靠近,它在方法上完美嗎？我們組織了學(xué)生進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研與分析,摸索到如下幾類情況所產(chǎn)生的誤差[6]列于表3中.

值得注意的是,水的pH值不符合要求,會(huì)使得測(cè)定值產(chǎn)生誤差.市售蒸餾水及自制去離子水的pH值不穩(wěn)定,應(yīng)在實(shí)驗(yàn)前對(duì)所用的水進(jìn)行測(cè)定.使用pH=7.0的蒸餾水或去離子水配制稀醋酸溶液,測(cè)定結(jié)果最佳.水的pH<7時(shí),水電離的H3O+會(huì)影響醋酸的電離,導(dǎo)致測(cè)得的解離常數(shù)偏小；若pH>7時(shí),水中微弱的OH-促使了醋酸的解離平衡移動(dòng),有利于醋酸進(jìn)一步電離,導(dǎo)致解離常數(shù)偏大.醋酸和水都能電離出H3O+,互相競(jìng)爭(zhēng)又互相影響,直接pH測(cè)定法中忽視了水的電離,且認(rèn)為c0(HAc)-c(H3O+)≈c0(HAc),但事實(shí)上隨著水的不斷加入,醋酸的初始濃度不斷減少,水的電離影響程度也相對(duì)增強(qiáng).半中和測(cè)定法操作中,隨著NaOH的注入,醋酸的濃度減少,水的電離影響程度相對(duì)增強(qiáng),沒(méi)有充分考慮水自身的電離,會(huì)讓稀醋酸的解離常數(shù)偏小,未充分搖勻也會(huì)對(duì)結(jié)果有明顯影響.

表3 誤差種類、內(nèi)容及影響

酸度計(jì)作為靈敏儀器用于直接測(cè)定溶液的pH值,其關(guān)鍵檢測(cè)部位—電極的使用很容易產(chǎn)生誤差,電極的感應(yīng)區(qū)域洗滌不干凈、電極被老化等因素使測(cè)定速度過(guò)慢,均會(huì)給酸度計(jì)讀數(shù)帶來(lái)影響.學(xué)生在測(cè)定待測(cè)溶液的pH值時(shí),不充分搖勻就直接讀數(shù),由于液體中H3O+在電極附近交換不均勻,出現(xiàn)讀數(shù)不準(zhǔn)確,電極被濾紙片吸干未完全等.酸度計(jì)使用頻率太高,存在不同程度的老化,測(cè)定上會(huì)存在儀器誤差.

兩種方法的原理和數(shù)據(jù)模型也有不同,主要體現(xiàn)在初始濃度和平衡濃度的限定與運(yùn)用上,醋酸在稀釋前的濃度就包含了醋酸分子和醋酸根離子的總濃度,稀釋后醋酸溶液就是平衡濃度了,而表1及計(jì)算過(guò)程中的c0并不是完全未電離的理想模型下的初始濃度,計(jì)算上引起誤差.半中和法中引入一定體積的NaOH溶液發(fā)生中和,采用酚酞做為指示劑,由于酚酞的變色范圍導(dǎo)致滴定終點(diǎn)的pH值并非等于7.0,計(jì)算出醋酸的濃度也有一定誤差；加入一半體積的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液后,剩余的醋酸分子實(shí)質(zhì)上還會(huì)發(fā)生電離,只不過(guò)受同離子效應(yīng)導(dǎo)致電離程度大大減少,而計(jì)算模型中近似看成溶液體系中醋酸分子的濃度與醋酸根濃度相等,實(shí)質(zhì)上兩者不等且前者小于后者,這樣計(jì)算出來(lái)的醋酸解離常數(shù)偏小.

本實(shí)驗(yàn)除了滴定以外,還涉及了溶液的配制、移液、滴定等操作,這些操作可能帶來(lái)手動(dòng)的操作誤差.如酸堿滴定時(shí),滴定終點(diǎn)附近pH值會(huì)明顯變化,如不能準(zhǔn)確判斷滴定的終點(diǎn),就很可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)明顯誤差；配制溶液時(shí),不正視凹液面最低處與刻度線相切易導(dǎo)致配制的溶液的濃度不準(zhǔn)確,溶液混合不均勻可能導(dǎo)致測(cè)定的pH值與真實(shí)值相差較大.綜上所述,醋酸的解離常數(shù)測(cè)定的誤差因素很多,既存在著系統(tǒng)誤差,又存在眾多偶然誤差,為了提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性,鼓勵(lì)學(xué)生的自主探究能力,需要盡可能多地消除這些誤差的干擾,需要在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)來(lái)彌補(bǔ).

4 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)措施

如何進(jìn)一步將醋酸的解離常數(shù)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)質(zhì)量提升,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中主要有如下幾個(gè)方面的改進(jìn)措施.

(1)理論知識(shí)的完善. 理論上,醋酸的解離常數(shù)Ka不受濃度的影響,而溫度的影響較為明顯,我們每次實(shí)驗(yàn)所處的室溫并非25.0 ℃,有時(shí)偏高有時(shí)偏低.由于醋酸的解離過(guò)程是吸熱的,根據(jù)勒夏特列原理可知,當(dāng)溫度升高時(shí),該反應(yīng)正向移動(dòng),所以解離常數(shù)Ka變大,當(dāng)溫度降低時(shí),該反應(yīng)逆向移動(dòng),所以解離常數(shù)Ka變小.由于室溫與文獻(xiàn)值25 ℃不同,應(yīng)引入不同溫度下的平衡常數(shù)計(jì)算方法,根據(jù)van’ Hoff 方程來(lái)計(jì)算

K2為實(shí)際室溫T2下的解離常數(shù),K1=1.8×10-5為文獻(xiàn)指定溫度T1=298.15 K時(shí)的解離常數(shù),R為常數(shù)取8.314 J·mol-1·K-1,ΔH為醋酸的電離焓取3.73 kJ·mol-1(298.15 K).這樣計(jì)算出來(lái)的K2為實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作溫度T2時(shí)的基準(zhǔn)數(shù)值,計(jì)算的相對(duì)誤差才有意義[7].計(jì)算出來(lái)的不同溫度下的醋酸解離常數(shù)基準(zhǔn)值列于表4中.

表4 不同溫度下的醋酸解離常數(shù)*

醋酸分子之間容易通過(guò)氫鍵(25～40 kJ·mol-1)形成穩(wěn)定性較高的二聚分子,醋酸本身的電離焓較低,在水溶液中電離過(guò)程中還應(yīng)考慮醋酸分子之間的氫鍵作用.溫度較低且濃度較大時(shí),醋酸受到加水稀釋先要吸熱用來(lái)破壞作用力較強(qiáng)的氫鍵,整個(gè)電離過(guò)程的焓變?chǔ)>0；溫度較高且濃度較低時(shí),二聚醋酸分子含量大大降低了,分子間的氫鍵作用不占主導(dǎo)地位,自由離子的水合過(guò)程釋放出大量熱量,使得電離過(guò)程的焓變?chǔ)<0.所以,醋酸的解離常數(shù)隨溫度的升高并不是一味增大,而是先增大后減少,在25 ℃時(shí)達(dá)到最大值,因此,選擇25 ℃時(shí)解離常數(shù)做基準(zhǔn)值來(lái)計(jì)算相對(duì)誤差是不準(zhǔn)確的.

(2)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的完善. 為了消除蒸餾水帶來(lái)的誤差,我們將蒸餾水進(jìn)行二次純化處理,不僅對(duì)盛裝蒸餾水的容器進(jìn)行全面消毒和干燥,還對(duì)蒸餾水的二次純化進(jìn)行分批處理,使用高精密度的酸度計(jì)測(cè)定蒸餾水的酸堿性,同時(shí)在實(shí)驗(yàn)臺(tái)面上準(zhǔn)備電爐,要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)前先將即將使用的蒸餾水進(jìn)行再次煮沸,趕盡溶解在水中的CO2氣體.酸度計(jì)的活化與校準(zhǔn)也被安排在實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)前進(jìn)行,許多學(xué)生使用不當(dāng)導(dǎo)致電極保護(hù)套中液體丟失,我們提前一周將所有電極進(jìn)行充分活化,并通過(guò)參比液進(jìn)行測(cè)試校正至準(zhǔn)確.

(4)課堂組織的完善. 對(duì)于醋酸解離常數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn),由于細(xì)微的操作誤差將會(huì)產(chǎn)生較大的結(jié)果偏差,我們將學(xué)生分為2人一組,分工合作,對(duì)數(shù)據(jù)的重復(fù)再現(xiàn)性,引入標(biāo)準(zhǔn)方差讓學(xué)生自行計(jì)算驗(yàn)證,必須控制結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)方差在5%以內(nèi).對(duì)于相對(duì)誤差計(jì)算結(jié)果超過(guò)10%的數(shù)據(jù),要求學(xué)生利用業(yè)余時(shí)間重做,以加強(qiáng)和提高實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確度.

5 實(shí)驗(yàn)教學(xué)反思

(1)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)效果分析. 對(duì)醋酸解離常數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)后,學(xué)生普遍反映數(shù)據(jù)較為理想,認(rèn)識(shí)原理更加清晰,實(shí)驗(yàn)熟練度得到提升,數(shù)據(jù)處理上也變得合理嚴(yán)謹(jǐn),較易發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的誤差和分析原因,典型的直接pH法測(cè)定的數(shù)據(jù)結(jié)果列于表5.

表5 不同濃度和溫度下醋酸解離常數(shù)測(cè)定值(105·Ka)

半中和法計(jì)算的結(jié)果中,相對(duì)誤差也大大減少,由原來(lái)的11.67%降低至約1.50%,準(zhǔn)確度大大提升.這有利于學(xué)生總結(jié)和分析實(shí)驗(yàn)的規(guī)律,增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的興趣與動(dòng)力,也加深了學(xué)生對(duì)醋酸解離常數(shù)的測(cè)定的理解[9].

(2)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)不拘于教材而注重科學(xué)知識(shí)體系. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,許多學(xué)生喜歡把實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)簡(jiǎn)單化,直接仿照教材上內(nèi)容步驟簡(jiǎn)單操作,這可加快實(shí)驗(yàn)的速度但忽視了實(shí)驗(yàn)本身的作用.如果在教學(xué)中僅僅是滿足重復(fù)教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,得到預(yù)定已知的結(jié)果.這就容易使學(xué)生養(yǎng)成對(duì)教材的依賴,嚴(yán)重地束縛了學(xué)生的創(chuàng)新分析思維.學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程是對(duì)未知結(jié)果的一種探究式發(fā)現(xiàn),完全可以批判或改正教材上的不足之處,帶著發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題去查閱文獻(xiàn),完善具體的實(shí)驗(yàn)步驟,總結(jié)分析產(chǎn)生誤差的原因,形成科學(xué)的知識(shí)體系.一個(gè)完善的科學(xué)知識(shí)體系不是純理論的某個(gè)知識(shí)點(diǎn),而是更多地融合了前后的其他知識(shí),如包含了基礎(chǔ)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作、誤差的分析等.當(dāng)代大學(xué)生教育中,學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)工作,已進(jìn)一步得到強(qiáng)調(diào)優(yōu)化,大力提倡“學(xué)生問(wèn)”→“老師答”→“共同探討”的模式加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的理解與把握[10].缺乏一個(gè)完整的科學(xué)知識(shí)體系,往往當(dāng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯甚至實(shí)驗(yàn)結(jié)果與教材不一致的情況下,學(xué)生束手無(wú)措.正確認(rèn)識(shí)兩種方法的原理會(huì)發(fā)現(xiàn)兩種方法的結(jié)果都會(huì)有誤差,一部分在數(shù)據(jù)公式的處理上,另一部分在實(shí)驗(yàn)原理和操作上,半中和測(cè)定法因利用了同離子效應(yīng),誤差會(huì)適當(dāng)小一些.

(3)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生創(chuàng)造能力的培養(yǎng). 實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能敷衍于形式. 當(dāng)今社會(huì),畢業(yè)和就業(yè)崗位上越來(lái)越重視學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力.學(xué)生在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)時(shí)除要有充足的準(zhǔn)備,還應(yīng)保持一顆積極創(chuàng)造和勇于發(fā)現(xiàn)的心,否則實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容僅是機(jī)械性的重復(fù)、索然無(wú)味.激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、求知欲和自主參與意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力,均屬于教師授課的間接目的[11].教師可以從實(shí)例入手,如提問(wèn)學(xué)生酸度計(jì)電極上的液體不被濾紙片吸走會(huì)給結(jié)果帶來(lái)什么誤差？提示學(xué)生設(shè)計(jì)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析與探究,一個(gè)為未用濾紙吸干液體的電極,另一個(gè)則為濾紙吸干后的電極,創(chuàng)造性地實(shí)驗(yàn)比較兩者的最終測(cè)定結(jié)果.又如教師提出室溫并非25.0 ℃,不可以用已學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)值(1.8×10-5)做基準(zhǔn)計(jì)算相對(duì)誤差時(shí),引導(dǎo)學(xué)生們創(chuàng)造性使用van’ Hoff方程來(lái)計(jì)算不同溫度下的解離常數(shù)值作為參考基準(zhǔn),既鍛煉了學(xué)生的數(shù)學(xué)計(jì)算能力,又創(chuàng)造性地把不同溫度下的醋酸解離常數(shù)基準(zhǔn)值計(jì)算出來(lái).每一個(gè)小步驟的計(jì)算或操作,對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)均屬于珍貴的認(rèn)識(shí)和創(chuàng)造發(fā)展步伐,具有重要的意義.

(4)實(shí)驗(yàn)教學(xué)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)應(yīng)側(cè)重學(xué)生能力的體現(xiàn). 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展是大學(xué)生理論教學(xué)的良好輔助,又是專業(yè)素養(yǎng)及技能成長(zhǎng)的必經(jīng)之路,實(shí)驗(yàn)教學(xué)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)由于缺少統(tǒng)一組織的紙質(zhì)版考試,成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)往往更多依靠于實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成的質(zhì)量和教師對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成過(guò)程的印象.學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)往往在創(chuàng)造能力培養(yǎng)上失去衡量的標(biāo)準(zhǔn)或準(zhǔn)則.據(jù)調(diào)查往屆學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)成績(jī)的認(rèn)識(shí),學(xué)生回答也參差不齊,我們不難發(fā)現(xiàn)某些學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)很認(rèn)真工整,但實(shí)驗(yàn)過(guò)程懶散草率；有些同學(xué)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告很膚淺潦草,但實(shí)驗(yàn)過(guò)程卻十分認(rèn)真.實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成績(jī)應(yīng)著重體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的具體過(guò)程,著重區(qū)分學(xué)生的動(dòng)手能力高低,如教師在認(rèn)真觀察學(xué)生的滴定過(guò)程中,判斷滴定終點(diǎn)操作上根據(jù)實(shí)際情況酌情打分[12].在成績(jī)的組成中設(shè)置學(xué)生的互相評(píng)價(jià),用于判斷學(xué)生組內(nèi)的配合協(xié)作能力高低,有利于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)的理性公平判定.

(5)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)突出重點(diǎn)難點(diǎn). 醋酸的解離平衡實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)在于酸度計(jì)的使用,難點(diǎn)在于如何減少誤差.實(shí)驗(yàn)教學(xué)如果只讓學(xué)生依據(jù)教材上的內(nèi)容進(jìn)行“照抄式”操作,絲毫不會(huì)讓學(xué)生明白實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn).當(dāng)醋酸初始濃度得到較好的控制,正確把握方法的前提下,在不同的溫度下測(cè)得對(duì)應(yīng)的pH值,計(jì)算出來(lái)的Ka數(shù)值差別并不大,且與參照基準(zhǔn)數(shù)值的相對(duì)誤差也較少,數(shù)據(jù)的合理性和規(guī)范性得到了有效提高.教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)快結(jié)束時(shí)候,再組織學(xué)生進(jìn)行集中討論,總結(jié)本實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn),突出如何操作能減少誤差,更好地提高數(shù)據(jù)的有效性,將會(huì)使教學(xué)效果更佳.這與專業(yè)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)也是緊密相連的，專業(yè)上要求大學(xué)生從低年級(jí)就開(kāi)始養(yǎng)成做實(shí)驗(yàn)不慌不忙、細(xì)心謹(jǐn)慎、勇于創(chuàng)新的優(yōu)良作風(fēng),這也為高年級(jí)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)做鋪墊與準(zhǔn)備.

對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不可避免或逆轉(zhuǎn)的操作,教師應(yīng)做好必要的解釋和正確的引導(dǎo),如兩種方法中用到的初始濃度與平衡濃度的概念混淆,有沒(méi)有更好的辦法來(lái)避免這種設(shè)想和計(jì)算的近似處理呢？教師可以引入電導(dǎo)法[13]來(lái)測(cè)定醋酸的解離常數(shù)的方法,通過(guò)不同濃度、不同溫度下的電導(dǎo)率求某溫度下醋酸的解離常數(shù),數(shù)學(xué)模型上避免濃度的使用,這樣可使得結(jié)果更為精準(zhǔn).

6 結(jié) 論

就醋酸解離常數(shù)測(cè)定的實(shí)驗(yàn)教學(xué),我們列舉分析了實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果與醋酸解離常數(shù)Ka文獻(xiàn)值存在較大差異的原因,對(duì)直接pH測(cè)定法和半中和測(cè)定法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn),明顯減少了這些因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,客觀解釋了誤差的來(lái)源和如何減少誤差,并進(jìn)行了教學(xué)反思.實(shí)踐上,我們從理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、操作環(huán)節(jié)、課堂組織的完善強(qiáng)化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn). 通過(guò)教學(xué)反思提出了實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)不拘于教材而注重科學(xué)知識(shí)體系，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)應(yīng)側(cè)重學(xué)生能力的體現(xiàn)，教學(xué)應(yīng)突出重點(diǎn)難點(diǎn)等建議,這些讓醋酸的解離常數(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加充實(shí)與詳細(xì),有利于大學(xué)生更好地領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)操作,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并改進(jìn),夯實(shí)自身的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),也使良好的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和技能得到培養(yǎng).