学科交叉视域下高锰酸钾法测定水样中化学需氧量实验的设计与实践

doi:10.3866/PKU.DXHX202303036

摘要/Abstract

摘要：

新工科背景下的复合型人才培养需要学科的交叉融合。以学科交叉为切入点，对无机及分析化学实验课程实验教学进行了改革和实践。以校内自来水和生活污水作为测试对象，采用高锰酸钾法测定了水样的化学需氧量。通过实验旨在提高学生的实践动手能力、跨学科思维能力、数据收集计算能力以及解决实际问题能力，增强学生环境保护意识，适合为化学、环境工程和资源循环科学与工程等专业学生开课。问卷调查发现，学生和教师对该实验内容都给予了高度评价，教学实践效果良好。

关键词: 化学需氧量, 高锰酸钾法, 无机及分析化学实验, 学科交叉融合, 实验教学改革

Abstract:

The cultivation of comprehensive talents in the field of modern engineering requires interdisciplinary integration. Using interdisciplinary integration as the starting point, reform and practice of experimental teaching was conducted in the inorganic and analytical chemistry experiment course. Using the tap water and domestic sewage in the campus as the object of this study, the chemical oxygen demand was measured using the potassium permanganate method. The experimental aims were to improve the interdisciplinary thinking, data calculation, and practical problem-solving abilities of the students and to enhance their awareness of environmental protection, which is desirable for students majoring in chemistry, environmental engineering, and resource cycle science and engineering. The questionnaire revealed that students and teachers gave a high evaluation to the experimental content, and the experiment achieved good teaching practice results.

Key words: Chemical oxygen demand, Potassium permanganate method, Inorganic and analytical chemistry experiment, Interdisciplinary integration, Experimental teaching reform

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链接本文: https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.DXHX202303036

https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/Y2023/V38/I11/148

图/表 5

表1

表2

表3

表4

图1

参考文献 21

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实验序号	无机化学实验	实验序号	分析化学实验
1	硫酸铝钾的制备	6	酸碱滴定操作练习
2	氯化钠的提纯	7	有机酸摩尔质量的测定
3	硫酸亚铁铵的制备	8	天然水总硬度的测定
4	碳酸钠的制备	9	返滴定法测未知物中的铝含量
5	三草酸合铁酸钾的制备	10	过氧化氢含量的测定
		11	重铬酸钾法测可溶性铁样品中的铁含量

m_KMnO4/g	m_{1, Na2C2O4}/g	V_KMnO4/mL	c_KMnO4 ^①/(mol∙L⁻¹)	$\bar{c}_{\mathrm{KMnO}_4} $/(mol∙L⁻¹)	相对平均偏差/%
0.8	0.1577	46.70	0.02520	0.02517	0.1457
	0.1548	45.86	0.02519
	0.1634	48.56	0.02511
1.6	0.1848	27.40	0.02013	0.02016	0.5126
	0.1818	27.10	0.02003
	0.1592	23.40	0.02031

$ {{\stackrel{\mathrm{-}}{{c}}}_{\text{KMnO}}}_{\text{4}}\text{/} $(mol∙L⁻¹)	$ {\text{m}}_{\text{2, }{\text{Na}}_{\text{2}}{\text{C}}_{\text{2}}{\text{O}}_{\text{4}}} $/g	$ {{c}}_{{\text{Na}}_{\text{2}}{\text{C}}_{\text{2}}{\text{O}}_{\text{4}}} $/(mol∙L⁻¹) ^②	V₁/mL	$ {V}_{{\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}} $/mL	V₂/mL	COD/(mg∙L⁻¹)	$ \stackrel{\mathrm{-}}{\text{COD}}\text{/} $(mg∙L⁻¹)	相对平均偏差
0.02016	0.3546	0.01059	1.00	25.00	4.40	4.742	4.850	2.962
					4.40	4.742
					4.41	5.065
	0.6294	0.01879	1.00	25.00	8.50	5.792	6.007	4.772
					8.52	6.437
					8.50	5.792
			5.00	25.00	4.51	6.115	6.975	8.220
					4.55	7.405
					4.55	7.405
			10.00	30.00	1.55	11.79	12.11	7.102
					1.60	13.40
					1.53	11.14
	1.8082	0.05398	10.00	25.00	16.90	4.006	3.791	7.562
					16.88	3.361
					16.90	4.006

题序	问卷内容	评价
Q1	通过本实验，您对环境监测水样污染程度重要指标之一的化学需氧量知识的理解程度	10分	9分	8分		7分	6分	5分		4分	3分	2分		1分	0分
Q2	本实验是否可以帮助您掌握高锰酸钾标准溶液的配制以及标定方法？	非常有帮助			有帮助				一般				没有帮助
Q3，Q’2	您认为本实验在培养具有环境与化学学科知识学生方面的作用进行打分	10分	9分	8分		7分	6分	5分		4分	3分	2分		1分	0分
Q4	请您结合实践情况，对进行了氧化还原滴定分析方法中的高锰酸钾法测定水样中化学需氧量实验后，自己对此实验原理和方法的掌握程度进行打分	10分	9分	8分		7分	6分	5分		4分	3分	2分		1分	0分
Q5	学习本实验后，请对您掌握基准物质的特性情况进行打分	10分	9分	8分		7分	6分	5分		4分	3分	2分		1分	0分
Q6，Q’4	结合本实验操作过程，请您对本实验提高学生分析与解决问题能力方面打分	10分	9分	8分		7分	6分	5分		4分	3分	2分		1分	0分
Q7，Q’5	本实验对学生动手操作能力以及对实验现象观察能力的提高是否有帮助？	非常有帮助			有帮助				一般				没有帮助
Q8	本实验是否有助于学生团队合作能力的提高？	非常有帮助			有帮助				一般				没有帮助
Q9，Q’3	本实验是否有助于学生提高对实验数据的记录、归纳、分析及处理能力？	非常有帮助			有帮助				一般				没有帮助
Q10，Q’1	请您对本实验的整体内容以及教学过程进行打分	10分	9分	8分		7分	6分	5分		4分	3分	2分		1分	0分

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