医学院校分析化学实验“HCl标准溶液的标定”的改进

徐丹 李海霞 周丹 邱军强

摘  要：分析化学实验是一门定量分析物质含量的实践学科。滴定终点误差的计算是分析化学的重要内容，也是判断滴定准确度的依据。鉴于目前分析化学实验教材中仅设置精密度的计算，而没有准确度的计算。因此，该文通过改进“HCl标准溶液的标定”实验，增加滴定终点误差的计算，以便于学生掌握滴定结果的准确性，提高学生对科学研究的探索精神。

关键词：分析化学实验   滴定   终点误差   准确性

中图分类号：G64                             文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）08（b）-0193-03

Improvement of Analytical Chemistry Experiment "Titration of HCl Standard Solution" in Medical College

XU Dan  LI Haixia  ZHOU Dan  QIU Junqiang*

（College of Pharmacy， Hainan Medical University， Haikou， Hainan Province， 571199  China）

Abstract： Analytical chemistry experiment is a practical subject of quantitative analysis of material content. The calculation of titration end-point error is not only an important content of analytical chemistry， but also the basis for judging titration accuracy. In view of the fact that only the precision calculation is set in the current analytical chemistry experiment textbooks， there is no accuracy calculation. Therefore， this paper improves the experiment of "calibration of HCl standard solution" and increases the calculation of titration end-point error， so that students can master the accuracy of titration results and improve their exploration spirit of scientific research.

Key Words： Analytical chemistry experiment; Titration; End error; Accuracy

分析化學实验是医学院校的一门必修基础课，包括化学分析和仪器分析[1-2]。其中，化学分析是通过四大基本化学反应的计量关系研究被测物质的组成及其含量，具有很强的实践性，这就要求学生十分重视分析化学实验[3]。在规范的实验操作下，不仅能够掌握滴定结果的精密度，也能控制结果的准确度。

分析化学实验是有“颜色”的实验，学生需要通过指示剂的颜色的变化判断滴定终点。每届学生在进行滴定实验时，都会对指示剂终点的颜色变化感兴趣。例如：酸碱滴定过程中，使用甲基橙作为指示剂时，终点颜色由黄色变为橙色;自来水的硬度测定时，使用铬黑T为指示 剂，终点颜色由紫红色变为蓝色。对于计算成分偏重的一门实验课，指示剂颜色的变化可以唤起学生积极参与实验。但对于刚开始接触滴定实验的大一学生，仅从指示剂的颜色判断终点，终点误差往往过大。特别是一些对“颜色”执着的学生，会质疑终点颜色有偏差，与自己的认知颜色不符。大多数学生无法知晓自己实验结果是否准确。

目前，分析化学实验教材中，滴定分析实验仅要求学生掌握精密度的计算，却没有关于准确度的计算。即使学生在熟练掌握滴定操作的前提下，如果在滴定终点颜色判断上存在一定的误差，也会导致测定结果的不准确[4-5]。在笔者学校开设的分析化学实验中，容量分析仪器的操作练习实验中“HCl标准溶液的标定”，该实验使用甲基橙指示剂，终点颜色由黄色到橙色。每届学生使用甲基橙时，都会出现终点颜色难以判断的情况。因此，该文通过优化“HCl标准溶液的标定”，增加终点溶液pH的测定和滴定终点误差的计算，让学生可视化地掌握滴定终点的准确性，提高学生对科学研究的探索精神。

1  原实验内容

笔者以HCl标准溶液的标定为例来说明滴定误差的计算，未改动之前实验内容如下：移取20.00 mL NaOH溶液于锥形瓶中，加入2滴甲基橙指示剂，用HCl标准溶液滴定至溶液颜色由黄色变为橙色，30 s不褪色，即为滴定终点。记录HCl标准溶液的初读数和终读数。平行测定3份，实验数据记录在表1中，根据公式（1）和公式（2）计算HCl标准溶液的浓度和平均偏差[6]。以上实验设计，在正确掌握滴定操作前提下，学生难于判断终点颜色的变化，经常询问任课教师“老师，这个颜色是橙色吗？”，滴定到橙色终点时，学生也会疑问“这个是橙色吗？”，学生无法滴定终点的准确性。整个实验过程中，学生只是在教师的判断下完成实验，缺少独立探索的科学素质，不利于培养学生自主解决问题的能力。

HCl标准溶液浓度的计算公式：

（1）

相对平均偏差计算公式：

（2）

2  实验的改进

在原实验内容滴定终点后，优化和增加“使用pH酸度计测定滴定终点溶液的pH值，根据公式（3）计算终点误差。平行测定3份，终点误差的数据记录在表2中”。

强酸滴定强碱的终点误差计算公式：

（3）

图1中给出了HCl标准溶液标定终点的颜色和pH值，滴定开始前，NaOH溶液滴入2滴甲基橙指示剂后显示黄色，滴定开始后，随着HCl标准溶液滴入到NaOH溶液中，发生酸碱中和反应，pH值减小，到达化学计量点时，HCl和NaOH完全反应，pH=7，溶液仍是黄色，继续滴入HCl标准溶液，当出现图1（b）的颜色时，测定溶液的pH=4.24，TE=0.11%。标定第二份HCl标准溶液，终点颜色为图1（c）的颜色时，pH=3.93，TE=0.23%。標定第三份HCl标准溶液，终点颜色为图1（d）的颜色时，pH=3.68，TE=0.40%。根据滴定分析误差要求，滴定终点误差≤0.2%，而第二份和第三份的误差过大，不符合滴定分析的准确度要求。

3  结语

通过改进HCl标准溶液的标定实验，增加滴定终点溶液pH的测定和终点误差的计算，使医学院校学生能够更准确地判断滴定终点，从而增加实验结果的准确性，在实验之余，也能鼓励学生提升自我的探索精神。

参考文献

[1] 李凤，荣先国，郭会蕊，等.医学院校化学实验课程的思考与实践[J].中国高等医学教育，2019（2）：121-122.

[2] 杨文书.医学检验专业医用分析化学教学现状及教学改革探索[J].科技资讯，2019（16）：120，122.

[3] 徐思鸿.智能化学滴定系统的研究与设计[D].鞍山：辽宁科技大学，2019.

[4] 陈程.初中生化学实验观察现状的探查[D].扬州：扬州大学，2019.

[5] 申燕妃.初中化学与中职无机化学教学衔接研究[D].桂林：广西师范大学，2019.

[6] 郭文婷.Salamo型荧光化学传感器和配合物的合成、表征及其在环境检测与抗癌活性中的应用研究[D].兰州：兰州交通大学，2020.