关于高中化学实验操作能力及科研精神培养

论文导读：是一种非常典型的分析实验，这个分析实验经过化学实验课程的简化，既能让学生熟练掌握操作要领，又不乏化学分析实验的探索性。因此，本实验在培养高中学生实验操作能力和科研精神方面，有着非常直接的帮助作用。1实验目的通过酸碱双向滴定的方式来测试一瓶未知浓度的稀盐酸溶液的浓度。因为滴定实验是一种操作精细度要求原文出自:中报教育网论文中心 www.zbjy.cn
滴定法是高中化学课标中的一个重要组成部分，使用滴定法测量未知盐酸溶液浓度的实验，是每个高中生都必须完成的课程实验。但是在本实验中通过对课程的深入挖掘，发现本实验是一个可以提高学生实验操作能力和培养科研精神的非常好的素材。本文对该实验的实验任务书做了补充，体现出教改工作中较新的思维。
在化学上，分析实验是一项非常重要的实验，通过一些简单的分析实验来掌握化学分析实验的实验策略、实验思路、研究思路等，是高中化学课标中非常重要的一个组成部分，也是高中化学课程中给予学生最大帮助的课程部分之一。用滴定法测试未知盐酸溶液浓度的实验，是一种非常典型的分析实验，这个分析实验经过化学实验课程的简化，既能让学生熟练掌握操作要领，又不乏化学分析实验的探索性。因此，本实验在培养高中学生实验操作能力和科研精神方面，有着非常直接的帮助作用。
1 实验目的
通过酸碱双向滴定的方式来测试一瓶未知浓度的稀盐酸溶液的浓度。因为滴定实验是一种操作精细度要求很高的化学分析实验，所以希望通过本实验来锻炼学生的实验操作能力，并培养学生的科研精神。因为高中化学中的滴定实验以强酸滴定实验最为简单，所以选择一种未知浓度的盐酸溶液，让学生使用酚酞作为指示剂，来用滴定法较为精确地测试出溶液的浓度。
由于滴定实验的特殊性，该实验对于学生的操作要求非常精确，可以很好地锻炼学生的动手操作能力。而因为滴定实验本身的重复性和枯燥性，也可以考验学生在科研实验中的耐心和责任心，对于培养学生的科研精神有着较大的帮助。
2 实验原理
利用化学中的强酸强碱完全反应原理，假设KHP中的KHC8H4O4完全与NaOH发生反应，进而生成中性的KNaC8H4O4，也就导致了在使用NaOH溶液滴定标准的KHP溶液时，初期的pH值会恒等于7，而直到KHP完全反应后pH值才开始升高。那么，在酚酞溶液开始变红时，就表明KHP在这一滴的过程中发生完全反应。也就是说，这一滴定误差小于0.036 ml（按照28滴计算）。与6 ml左右的低定量计算，0.036 ml的误差率约为0.45%，完全符合高中分析实验的要求。
同样道理，假设在酸性溶液中滴入已知浓度的NaOH溶液，酸性溶液中完全电离的H+离子，遇到NaOH中的OH-离子会完全反应，因为滴入的OH-数量在初期不足以反应掉酸性溶液中的全部H+离子，所以在滴定初期溶液继续呈现酸性。在滴定过程中对溶液要反复晃动，使其得到充分反应，避开因为反应不充分出现局部碱性的现象。
实验中先用KHP标定NaOH的浓度，再用NaOH标定HCl的浓度。方程式如下：
KHC8H4O4+NaOH===KNaC8H4O4+H2O（1）
HCl+NaOH===NaCl+H2O（2）
首先使用精准配置的KPO3溶液对NaOH做出标定，使用碱性滴定管滴定法滴定至KPO3高中化学实验操作能力及科研精神培养论文资料由论文网www.7ctime.com提供,转载请保留地址.溶液中的酚酞指示剂不再变色。然后使用碱性滴定管滴定未知浓度HCl溶液，至酚酞指示剂在溶液中恰好变红不再褪色为准。
3 仪器、试剂
主要仪器：分析天平1台；250 ml锥形瓶3个；50 ml量筒1个；50 ml碱性滴定管1支；滴定铁架台1台；玻璃棒1根；100 ml小烧杯一个；250 ml容量瓶1个；25 ml移液管1个；胶头滴管1支；
主要试剂：分析纯KHP 3.0 g；分析纯NaOH 5.0 g；1 mol/L HCl 150 ml；分析纯蒸馏水300 ml；分析纯酚酞5.0 g。
4 实验过程
1）用减量法称取0.4～0.6 g的KHP 3份，分别置于250 ml的锥形瓶中，加入30～40 ml蒸馏水，搅拌，使之完全溶解。该步实验的关键就是制作3份浓度完全不同的KHP溶液。因为实际与NaOH发生反应的是溶液中的KHP，而不是溶液本身，所以，溶液的浓度并不重要，只需要用分析天平测量溶液中的KHP质量就可以了。因为KHP的mol重为20

4.2 g所以，根据KHP的重量，可以很容易得到KHP的mol数。

2）往锥形瓶中加酚酞指示剂2～3滴，用NaOH标准溶液滴定至溶液呈微红色30 s不褪色即为终点，记录NaOH的终读数。平行做3次，计算NaOH的浓度。酚酞的作用是在碱性溶液中呈现红色，而在酸性和中性溶液中呈现无色。使用碱性溶液滴定中性和酸性溶液时，当溶液呈现微弱碱性时，酚酞指示剂就会变色，提示溶液pH值大于7的瞬间。只备酚酞指示剂时，对于指示剂的浓度并没有太多要求，一般每毫升指示剂中添加0.05 g左右的酚酞即可。一般情况下，都是取大约5毫升蒸馏水，然后用药匙的小匙添加2～3药匙即可。
3）用移液管移取25.00 ml未知浓度的HCl溶液，置于250 ml容量瓶中，用蒸馏水稀释到刻度，摇匀。定比例稀释未知浓度液体的实验策略，是化学分析实验中的常用策略，这样可以得到更多的实验试剂，而且通过一定的反算策略，还不影响对化学试剂的分析。
4）洗涤移液管和锥形瓶。用移液管移取25.00 ml容量瓶中的试剂于250 ml锥形瓶中，加2～3滴酚酞指示剂，用已知浓度的NaOH标准溶液滴定至溶液呈微红色30 s不褪色即为终点，记录NaOH的终读数。平行做3次，计算HCl的浓度。
5 相关计算
如表1所示，采用酚酞作指示剂，溶液颜色由无色滴至微红色计算公式：
C（NaOH）=（m×1000）/（20

4.2×V）（3）

如表2所示，采用酚酞作指示剂，颜色由无色滴到微红色计算公式：
C（HCl）=10×（C（NaOH）×V）/25（4）
6 实验分析
实验难点 因为通过滴定法测定未知浓度盐酸溶液浓度的实验属于化学分析实验，化学分析实验对于操作精度的要求特别高，这对本来很少有机会接触化学实验的学生的操作能力的考验也就比较严格。很多学生在实验过程中出现了跳步和漏步的现象，最终不得不返工重新开始。也有大约一成左右的学生直到下课也没有做完整个实验流程，最终不得不放弃。
另外，因为本实验采取了两次滴定论文导读：式两边物质的消耗量。今后走上工作或者科研岗位，在自行设计滴定实验的时候，应该充分考虑到滴定实验的这一本质，可以帮求出两组溶液之间的V/V关系。本实验通过平均值法得到最后的实验结果，这也告诉学生通过收集足够多次实验的实验数据，可以帮助摆脱因为操作误差造成的实验结果误差。这也让学生在今后走上科研岗位之后，在进原文出自:中报教育网论文中心 www.zbjy.cn
法，实验原理比较难以理解，导致一部分学生不理解实验的过程，只是照着实验计划一步一步地做流程，这就失去了实验本身的作用。
实验重点 本实验重点是通过已知mol量，通过滴定的方式和已知的强酸强碱进行中和反应实验来求测未知的mol量，这个过程正是反应了滴定法的本质，也就是V/V的本质。通过滴定实验实际上是得到了滴定用的溶液体积的比例，然后通过这一比例来推算发生了完全反应的方程式两边物质的消耗量。今后走上工作或者科研岗位，在自行设计滴定实验的时候，应该充分考虑到滴定实验的这一本质，可以帮求出两组溶液之间的V/V关系。
本实验通过平均值法得到最后的实验结果，这也告诉学生通过收集足够多次实验的实验数据，可以帮助摆脱因为操作误差造成的实验结果误差。这也让学生在今后走上科研岗位之后，在进行自行实验设计时，可以通过大量重复实验的策略使自己的实验结果更加具有客观性和真实性。
实验心得 在本次实验中，笔者知道了精细操作和实验责任心对于一个实验成败的关键作用，虽然这次实验仅仅是一次普通的课程实验，但是这次实验使笔者对自己的责任心进行了一次重新的审视。可能在今后走上科研岗位之后，很多实验是非常枯燥的重复工作，但是这些实验的实验数据的重要性可能是非同小可的，因为有了足够多次数的平行实验数据，科研工作才可以更加接近真相。
参考文献
[1]于荣华.普通高中化学实验教学实施目前状况及改善策略的研究[D].辽宁：辽宁师范大学，2012.
[2]左嘉平.高中化学实验教学的实践研究[D].天津：天津师范大学，2012.