引导文教学法在《分析化学》教学中的应用案例

吴刚

摘 要：“我校生活饮用水的硬度是否符合国家标准？”这一问题涉及《分析化学》中的配位滴定法等知识点。教师要尝试在教学中运用引导文教学法引导学生解决问题，旨在使学生在一系列层层递进的问题引导下，利用已学知识，通过自身钻研、团队合作等方式逐渐深入最终解决问题。

关键词：引导文教学法；分析化学；应用

案例：我校生活饮用水的硬度是否符合国家标准？

一、第一部分教学设计

1. 学情分析

（1）学生已完成对配位滴定法知识点的学习，具备一定的理论基础。

（2）学生已熟悉滴定操作技术，具备一定的实践操作能力。

2. 教学目标

（1）熟悉水硬度的相关知识，掌握EDTA标准溶液的配制和标定方法以及金属指示剂的应用条件和终点颜色变化。

（2）学生亲自动手设计、实施方案，检验学生对专业知识的掌握情况，培养学生对专业知识的综合运用能力以及实践动手操作能力。

3. 教学内容

见引导文。

4. 教学过程

引导、呈现、解决引导问题（1、2、3、4、5）→学生讨论制定测定水硬度的简

案→课后学生通过查阅书籍收集资料制定测定水硬度的详案→学生根据方案进行实施 → 师生共同评价。

5.引导文

引言：（北京房山逾千户居民饮用水硬度超标）多年来，北京市房山区拱辰街道东羊庄村居民一直反映自來水硬度过高，烧出的水水垢特别多。抽取水样并由北京市自来水集团水质监测中心进行检测，结果显示，该水样的硬度为每升含碳酸钙524毫克（超标），属硬水，不符合饮用水标准，不宜饮用。

6. 确定主题

我校生活饮用水的硬度是否符合国家标准。

7. 学习目标

通过本次内容的学习，使学生学会借助媒介独立自主地获取信息，以小组的形式进行研讨、解决问题，培养学生的团队协作精神，锻炼学生的专业技能、语言表达能力以及分析、解决问题的能力。

分组：结合学生的实际情况，我把全班学生分成5组，每组4人～6人。

8. 引导问题

（1）什么是水的硬度？（2）水的硬度分为哪几类？（3）什么是硬水、软水？（4）水的硬度如何表示？（5）我国现行生活饮用水硬度的国家标准是什么？（6）请制订一个测定我校水硬度的方案？（7）讨论修改方案。（8）实施方案。（9）我校生活饮用水的硬度是多少？（10）我校生活饮用水的硬度是否符合国家标准？

9. 信息来源

（1）《分析化学》教材。（2）网站。

二、第二部分 教学实施

1. 获取信息

师：在房山居民饮用水硬度超标事件中，我们看到饮用水硬度超标给日常生活带来不便。那么，什么是水的硬度？

生：水的硬度，最初是指水沉淀肥皂的能力，水中所含的钙、镁离子是使肥皂沉淀的主要原因。由钙离子形成的硬度叫做钙硬度；由镁离子形成的硬度叫做镁硬度。全部水的硬度是指水中除碱金属以外的金属离子浓度的总和。

师：水的硬度分为哪几类？

生：水的硬度有暂时硬度和永久硬度之分，暂时硬度是指通过加热能以碳酸盐形式沉淀下来的钙、镁离子，即指在水中以碳酸氢盐形式存在的钙、镁离子。通过加热煮沸，暂时硬水变成了软水。永久硬度指加热后不能沉淀下来的钙、镁离子，如在水中以硫酸盐、氯化物等形式存在的钙镁离子。

师：什么是硬水、软水？

生：天然水中常溶有各种钙盐和镁盐，因此含有Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、Cl-、SO42-等，通常把只含有少量或不含Ca2+、Mg2+的水称为软水，把含Ca2+、Mg2+较多的水称为硬水。

师：水的硬度如何表示？

生1：水的硬度以Ca2+、Mg2+总量表示。

生2：水的硬度是把Ca2+、Mg2+总量折合成CaO或CaCO3的量来表示，我国以每升水中含CaO或CaCO3的毫克数（mg/L）表示。

生3：用含CaCO3的物质的量浓度来表示，单位为mmol/L。

生4：用“度”表示，即每升水中含10mgCaO为10。

师：我国现行生活饮用水硬度的国家标准是什么？是哪年修订的？

生：我国现行生活饮用水的国家标准是由2006年制定并于2007年7月1日实施的GB5749—2006《生活饮用水卫生标准》，其中，规定饮用水硬度的指标及限值为450mg/L（以碳酸钙计）。

2. 制订计划

师：我校生活饮用水的硬度是多少？请制订一个测定水硬度的方案。

生1：用EDTA作为标准溶液。

生2：用铬黑T作为指示剂。

生3：溶液由酒红色变成纯蓝色为终点。

……

现以第一组为例，呈现他们的方案。

准确秤取100mL水样，加入氨性缓冲溶液，调节pH为10，以铬黑T为指示剂，用EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色变成纯蓝色为终点，记下消耗EDTA的体积。根据公式计算水的总硬度。

师：如何制备EDTA标准溶液？

生1：用金属锌进行标定。

生2：还可以用铜、氧化锌、和纯碳酸钙等物质进行标定。

师： 制备好的EDTA标准溶液一般贮存在玻璃瓶中还是塑料瓶中呢？

生：塑料瓶中，若贮存在玻璃瓶中，则可能溶解玻璃中的钙生成CaY而使浓度逐渐降低。

师：EDTA标准溶液的浓度一般配置成是多少呢？

生：0.02 mol/L或0.05mol/L。

师：各组设计的方案思路是正确的，但是太笼统，不够具体，有待进一步细化，课后请同学们查找相关分析化学教材或者上网等方式收集资料，把方案进一步完善。

3. 作出决定

师生共同对第一组的方案进行了修改，现以第一组为例，呈现他们修改、完善后的方案。

（1）配制250mL0.02mol/L EDTA溶液。计算配制250mL0.02mol/L EDTA溶液所需的EDTA的质量。按量秤取倒入400 mL烧杯中，加入200 mL蒸馏水，加热溶解，待溶液冷却后转移至塑料瓶中，稀释至250mL，充分摇匀。

（2）配制100mL 0.02mol/L Zn2+标准溶液。准确秤取配制100mL 0.02 mol/L Zn2+标准溶液所需的金属锌。放入150 mL烧杯中，盖上表面皿沿着烧杯嘴逐滴加入1：2HCl，待Zn完全溶解后，以少量蒸馏水冲洗表面皿，然后定量转移至100mL容量瓶中，加水稀释到刻度，摇匀。

（3）EDTA溶液的标定及浓度计算。用移液管准确移取10.00 mL Zn2+标准溶液于250 mL锥形瓶中，用约20 mL蒸馏水稀释，逐滴加入1∶1氨水至刚出现浑浊，再加入10 mLNH3-NH4Cl缓冲溶液和两滴铬黑T指示剂，用待标定的EDTA溶液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色，记下消耗EDTA的体积VEDTA。平行测定两次，根据公式1计算出EDTA的实际浓度。

CEDTA==（公式1）

（4）水的总硬度的测定。用滴定管准确移取50.00 mL水样于250 mL锥形瓶中，加入5mLpH=10的NH3-NH4Cl缓冲溶液，加入两滴铬黑T指示剂，用已知浓度的EDTA标准溶液滴定到溶液由酒红色变成纯蓝色为终点，记下消耗EDTA的体积（V1）。平行测定两次，根据公式2计算水的总硬度。

总硬度（ppm）=×10（公式2）

4. 实施计划

（1）配制250mL0.02mol/L EDTA溶液。用百分之一电子天平称取1.81gEDTA倒入400 mL烧杯中，加入200 mL蒸馏水，加热溶解，待溶液冷却后转移至塑料瓶中，稀释至250mL，充分摇匀，

（2）配制100mL 0.02mol/L Zn2+标准溶液。用全自动电光分析天平称取0.1366g金属锌放入150 mL烧杯中，盖上表面皿沿着烧杯嘴逐滴加入1∶2HCl，待Zn完全溶解后，以少量蒸馏水冲洗表面皿，然后定量转移至100 mL容量瓶中，加水稀释到刻度，摇匀。

（3）EDTA溶液的标定及浓度计算。用移液管准确移取10.00 mL Zn2+标准溶液于250 mL锥形瓶中，用约20 mL蒸馏水稀释，逐滴加入1∶1氨水至刚出现浑浊，再加入10 mLNH3-NH4Cl缓冲溶液和两滴铬黑T指示剂，用待标定的EDTA溶液滴定至溶液由酒红色变成纯蓝色，消耗EDTA的体积为10.02mL（两次测定的平均值）。根据公式1计算出EDTA的实际浓度为0.01895 mol/L。

（4）水的总硬度的测定。用滴定管准确移取50.00 mL水样于250 mL锥形瓶中，加入5mLpH=10的NH3-NH4Cl缓冲溶液，加入2滴铬黑T指示剂，用浓度为0.01895mol/L EDTA标准溶液滴定到溶液由酒红色变为纯蓝色，消耗EDTA的体积（V1）为5.36mL（两次测定的平均值）。根据公式2计算出水的总硬度值为203.32mg/L。

师：我校生活饮用水的硬度是多少？

生1（第1组）：经测定，我校生活引用水的总硬度为203.32mg/L（以碳酸钙计）。

生2（第2组）：经测定，我校生活引用水的总硬度为208.45mg/L（以碳酸钙计），小于国家标准450mg/L（以碳酸钙计），故符合国家标准。

……

師：我校生活饮用水的硬度是否符合国家标准？

生1（第1组）：我校生活引用水的总硬度（203.32mg/L）符合国家标准。

生2（第2组）：我校生活引用水的总硬度（208.45mg/L）符合国家标准。

……

5. 检查与评价

教师和学员之间以互动式交流的方式评估学员的学习效果。

（安徽科技贸易学校粮食工程系）