“一定物質(zhì)的量濃度溶液配制”教學(xué)中需關(guān)注的幾個問題

徐 惠

（江蘇省蘇州中學(xué) 江蘇 蘇州 215007）

“配制一定物質(zhì)的量濃度溶液”是高中化學(xué)課程的基本實驗技能，也是定量研究方法的基礎(chǔ)。而定量實驗對于培養(yǎng)學(xué)生的嚴謹科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法尤為重要。正是因為如此，“物質(zhì)的量濃度溶液配制”的教學(xué)一直是高中化學(xué)的重點之一。盡管教師們十分重視該部分內(nèi)容的教授，在實際教學(xué)過程中卻難免有些關(guān)注不夠的細節(jié)?，F(xiàn)討論實踐教學(xué)中所注意與思考的幾個問題。

一、配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液是否一定需要容量瓶

在現(xiàn)實教學(xué)中，很多老師一提到“配制一定物質(zhì)的量濃度溶液”的儀器，立即就提到容量瓶，那容量瓶是否為配制一定物質(zhì)的量濃度溶液的必要儀器呢?2003年江蘇省高考化學(xué)試題第19題給了我們很多啟發(fā)。

該題原文為：要配制濃度約為2mol·L-1NaOH溶液100mL，下面的操作正確的____。

A.稱取8g NaOH固體，放入250mL燒杯中，用100mL量筒量取100mL蒸餾水，加入燒杯中，同時不斷攪拌至固體溶解

B.稱取8g NaOH固體，放入100mL量筒中，邊攪拌，邊慢慢加入蒸餾水，待固體完全溶解后用蒸餾水稀釋至100mL

C.稱取8g NaOH固體，放入100mL容量瓶中，加入適量蒸餾水，振蕩容量瓶使固體溶解，再加入水到刻度，蓋好瓶塞，反復(fù)搖勻

D.用100mL量筒量取40mL 5mol·L-1NaOH溶液，倒入250mL燒杯中，再用同一量筒取60mL蒸餾水，不斷攪拌下，慢慢倒入燒杯中

該題的正確答案為AD，此題AD兩個選項中溶液的配制均未使用到容量瓶，也就是說配制一定物質(zhì)的量濃度溶液未必一定需要使用容量瓶。

事實上根據(jù)化學(xué)實驗準確度要求的不同，所需要溶液的精度也不同。溶液的配制也分為粗略配制與精確配制兩大類。在上述江蘇高考題中，題干明確說明配制約為2mol·L-1NaOH溶液。從有效數(shù)字看，該配制精度要求只需1位有效數(shù)字，且為大約的濃度，利用AD兩題支中的方法完全可以粗配到符合要求的溶液。

容量瓶作為一種較為精密的化學(xué)定量儀器，50mL的容量瓶量，其量取溶液的精密度為50.00mL。該儀器一般只適用于溶液的精配，粗略配制溶液時使用容量瓶有殺雞用牛刀之嫌疑。

因而，筆者認為教師在教授一定物質(zhì)的量濃度溶液配制時需明確配制的要求與目標，而不應(yīng)將溶液的配制一味“精確化”，根據(jù)實際要求，按需配制才是最符合科學(xué)研究需要的。且一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制的教學(xué)也應(yīng)圍繞物質(zhì)的量濃度的基本定義，從c=n/V的基本公式出發(fā)，讓學(xué)生理解物質(zhì)的量濃度概念的核心是單位體積溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量，配制時能確定溶液的體積與溶質(zhì)的物質(zhì)的量是確定溶液濃度的關(guān)鍵。確定溶液體積的儀器并非僅有容量瓶一種，容量瓶作為一種重要的定量實驗儀器，應(yīng)讓學(xué)生從本質(zhì)理解容量瓶使用的范圍。

二、是否什么物質(zhì)都能精確配制

2008年江蘇高考化學(xué)試題第9題為“下列操作不能達到目的的是”，其中B選項為 “準確稱取0.4000g的NaOH固體配成1000mL濃度為 0.01000 mol·L-1的溶液”。該選項的出現(xiàn)曾經(jīng)引起很多爭議，僅從字面看，電光分析天平可以準確稱量0.4000g的固體，若配制成1000mL溶液，其濃度為0.01000 mol·L-1。但此選項卻為符合題意的“不能達到目的”的實驗操作。究其原因，并非所有物質(zhì)都能精確配制，只有符合“基準物質(zhì)”要求的物質(zhì)才能準確配制。所謂基準物質(zhì)必須“（1）在空氣中穩(wěn)定：不吸濕、不揮發(fā)、不與空氣中物質(zhì)反應(yīng)、受熱不易分解；（2）純度較高；（3）實際組成與化學(xué)式完全符含；（4）具有較大的摩爾質(zhì)量便于減少稱量誤差”［1］。對照上述要求，NaOH由于其在空氣中易于吸收CO2和水分等，應(yīng)不適合用作基準物，因而不能精配。在中學(xué)，與NaOH類似不適合用作基準物的還有濃硫酸、鹽酸等，而NaCl、Na2CO3卻可用作基準物選用。

鑒于以上分析，教師在教授一定物質(zhì)的量溶液配制時，應(yīng)講授清楚“精配”適用的范圍，正確選擇精配基準物，以免給學(xué)生造成什么物質(zhì)都能精配的錯誤印象。事實上，在實際生產(chǎn)與研究中，諸如NaOH、硫酸等不能精確配制的物質(zhì)，即使采用精密的儀器，要配制所謂的0.0001 mol·L-1等精確濃度也是完全達不到的，這些物質(zhì)一般均采用先粗略配制，再采用基準物進行滴定標定的方法獲得其準確濃度。

三、配制一定物質(zhì)的量溶度溶液對儀器精度有怎樣的要求

前文論述中已知溶液的配制分精配與粗配，因而不同的配制精度要求應(yīng)采用不同的儀器。

在蘇教版必修1教材“溶液配制與分析”一節(jié)中所舉配制案例為“配制 100mL 0.100mol·L-1Na2CO3”［3］。 按照精度要求以及有效數(shù)字法則，所需要的Na2CO3的質(zhì)量應(yīng)為 0.100L×0.100 mol·L-1×106g/mol=1.06g。 普通托盤天平只能達到0.1g的精度，此處應(yīng)選用電子天平才能達到要求。同樣人教版必修1的教材中所選用案例為“配制100mL 1.00 mol·L-1NaCl溶液”，此處若符合精度要求則所需NaCl質(zhì)量為5.85g，一般學(xué)校采用的托盤天平不能選用。人教版教材在此處加標注說明“考慮到學(xué)校實際情況可采用托盤天平代替”。筆者認為，采用托盤天平近似稱量藥品實際上是完全失去了精確配制的意義，同時也會對學(xué)生的“精度”概念產(chǎn)生不利影響。教師在教授此處內(nèi)容時可采取適當(dāng)變通的做法，如將配制濃度改為2.00 mol·L-1，則此時所需要的 NaCl質(zhì)量為 0.100 L×2.00 mol·L-1×58.5 g/mol=11.7g［4］此刻托盤天盤完全能達到精度要求，且教師在講授配制精度時也絲毫不會被動。

與精度相關(guān)的儀器還有量筒、滴定管和移液管，量筒的精度為0.1mL，滴定管、移液管的精度為0.01mL。若遇到稀釋濃溶液配制稀溶液的情況，采用容量瓶精確配制時考慮到精度的匹配問題，量筒不宜作為量取濃溶液的儀器，而應(yīng)采用移液管或滴定管。

當(dāng)然，我們也需避免另一種傾向，即過度追求儀器精度，只有按配制要求合理選取適合要求的稱量儀器才是科學(xué)可取的。

四、精確配制溶液時不能忽視溶液定容前的“振蕩”

很多教師在描述溶液配制的基本步驟時基本均包括“計算、稱量、溶解、轉(zhuǎn)移、洗滌、轉(zhuǎn)移、定容、搖勻”。 該“標準”流程中忽略了一個對所配制溶液濃度有很大影響的步驟——溶液在定容前的“振蕩”。為何此步驟不能忽視？

以配制 100mL 1.00 mol·L-1NaCl溶液為例，按照“標準”程序，定容前容量瓶中溶液從下往上應(yīng)為最濃的NaCl溶液、洗滌后稍稀的NaCl溶液、后加的水。由于不同濃度溶液的分子間隙不同，盡管此刻溶液中總體積為100mL當(dāng)容量瓶中溶液均勻混合后其體積會小于100mL。

筆者以如下實驗說明情況：首先將20mL mol·L-1NaCl溶液與80mL水按順序注入容量瓶振蕩搖勻后靜置，記下液面標記線1。洗凈該容瓶將50mL 2 mol·L-1NaCl與50mL水按順序注入容量瓶，搖勻溶液后靜置記下標記線2。可以發(fā)現(xiàn)5mol/L NaCl與水混合的溶液液面下降較多，兩條標記線相差約1cm左右，即體積約1mL左右，體積相對誤差率達到1%。因而筆者認為在定容前將容量瓶內(nèi)溶液振蕩混合后再定容可以大大減小配制誤差率。實驗室精確配置一定物質(zhì)的量濃度溶液的標準流程應(yīng)修訂為“計算、稱量、溶解、轉(zhuǎn)移、洗滌、轉(zhuǎn)移、振蕩、定容、搖勻”。其實關(guān)于“振蕩”的操作蘇教版教材有所提及［3］，未能引起教師的關(guān)注確實是一個遺憾。

以上四個問題，是“一定物質(zhì)的量濃度溶液配制”教學(xué)中常被忽視的幾個小問題。但科學(xué)向來嚴謹，教師在教授看似簡單的基本內(nèi)容時，應(yīng)盡量做到細致到位，以呈現(xiàn)知識應(yīng)有的嚴密與精確。

［1］ 華東師范大學(xué)等編.分析化學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2004：78

［2］ 文慶城，高譽，岑春月.“配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液”在三版本新課程教科書中的編排比較［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2009，（4）：42-43

［3］ 王祖浩.化學(xué)必修 1［M］.南京：江蘇教育出版社，2006：23

［4］ 謝丹敏，吳振華.對比創(chuàng)新整合—對“一定物質(zhì)的量濃度溶液配制”的研究［J］.中小學(xué)教學(xué)研究，2007，（12） ：22-23