Министерство Здравоохранения Республики Узбекистан

Министерство Высшего и специального образования Республики Узбекистан

Рецензенты:

Профессор кафедры биоорганической и биологической химии II ТашГосМИ Касымова С.С.

Доц. кафедры общей химии ТашПМИ Арифджанов С.З.

А.Д.Джураев, Н.Т.Алимходжаева и др.

Практикум по общей химии: Учебное пособие для студентов медицинских ВУЗов

ПРЕДИСЛОВИЕ

Скачать:

Предварительный просмотр:

Предварительный просмотр:

Предварительный просмотр:

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

ПРАКТИКУМ ПО ОБЩЕЙ ХИМИИ

Ташкент - 2004

Подобные документы

Предварительный просмотр:

Основные термины и единицы измерения концентрации растворов в системе CИ.

Растворами называют однородные системы, состоящие из двух и более компонентов и продуктов их взаимодействия. Наиболее значимы - растворы твердых, жидких и газообразных веществ в жидких растворителях, обычно в воде.

Определенное количество растворенного вещества, содержащегося в определенном весовом количестве или определенном объеме раствора или растворителя, называют концентрацией раствора.

Тестовые вопросы

Рассчитайте фактор эквивалентности Н2S04 в данной реакции

Н2S04+KOH = KHS04 + H2O

а) 1б) 2в) 1/2г) 1/3д) 3

Титр раствора NaOН 0,03600 г/мл. Найдите молярную концентрацию данного раствора.

а) 9 моль/л б) 0,9 моль/л в) 0,09 моль/л г) 0,014 моль/л д) 1,14 моль/л

Какому раствору относится значение Vрастворимость < V кристаллизация.

а) насыщенный растворв) пересыщенный раствор

б) ненасыщенный растворг) разбавленный раствор

д) концентрированный раствор

Найдите массовую долю (%) глюкозы в растворе, содержащем 280 г воды и 40 г глюкозы

а) 24,6% б) 12,5% в) 40% г) 8% д) 15%

Определите фактор эквивалентности H2SO4 в данной реакции

Mg(OH)2+2H2SO4=Mg(HSO4)2+2H2O

а) 2 б) 1 в) 1/2 г) 4 д) 3

Моляльная концентрация вещества в растворе определяется:

а) мольным числом вещества в 1 л раствора

б) мольным числом вещества в 1 мл раствора

в) мольным числом вещества в 1 кг раствора

г) мольным числом вещества в 1 г раствора

Сколько видов агрегатных состояний раствора бывает?

а) 2б) 3в) 1 г) 4

9. Укажите концентрированный раствор NaOН:

а) 0,36% б) 0,20% в) 0,40% г) 36%

Найдите молярную концентрацию физиологического раствора NaCl.

щ% (NaCl)=0,85%

а) 1 моль/л б) 0,14 моль/л в) 1,5 моль/л д) 9,31 моль/л г) 10 моль/л

4. Лабораторная работа

Блок информации

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

В руководстве приводятся содержания лабораторных занятий по курсу общей химии для студентов медицинских институтов. Для каждого занятия приводятся цели и задачи данной темы, вопросы, рассматриваемые на занятии, значимость изучаемой темы, блок информации по данной теме, обучающие задачи с эталонами их решения, ситуационные задачи, вопросы, задачи и тесты для выявления усвоения данной темы, методика проведения лабораторных работ и задачи для самостоятельного решения.

Практикум составлен в соответствии с новой программой преподавания курса «Общая химия» для студентов медицинских институтов.

Химия принадлежит к числу фундаментальных общетеоретических дисциплин. Она тесно связана с другими естественными науками: биологией, географией, физикой. Многие разделы современной химической науки возникли на стыке физической химии, биохимии, геохимии и др. В современной химии выделилось много самостоятельных разделов, наиболее важные из которых неорганическая химия, органическая химия, аналитическая химия, химия полимеров, физическая химия и др.. Общая химия рассматривает основные химические понятия, а также важнейшие закономерности, связанные с химическими превращениями. Общая химия включает основы из различных разделов современной науки: физической химии, химической кинетики, электрохимии, структурной химии др.. К важнейшим функциям общей химии относится, во-первых, создание теоретической базы для успешного овладения специальными дисциплинами, во вторых, развитие у студентов в процессе обучения современных форм теоретического мышления, что является чрезвычайно актуальным, поскольку среди требований, предъявляемых к современному специалисту, на первое место выдвигается необходимость как теоретического взгляда на изучаемые объекты и явления, так и способность к самостоятельному мышлению, умению мыслить с позиции науки, выходить за рамки узкой специальности в решении комплексных проблем и приобретение практических навыков при выполнении анализов биологических объектов.

Роль химии в системе медицинского образования достаточно велика. Изучение таких важных направлений в медицине, как молекулярная биология, генетика, фармакология, квантовая биохимия и др. невозможно без знания теории строения вещества и образования химической связи, химической термодинамики, механизма протекания химических реакций и других вопросов.

Одним из разделов общей химии согласно программе для медицинских институтов является бионеорганическая химия, которая возникла на основе неорганической химии, биохимии, биологии, биогеохимии.

Бионеорганическая химия изучает состав, строение, превращение биомолекул, содержащих ионы металлов, их моделирование. Эта наука исследует механизмы участия неорганических ионов в протекании биохимических процессов.

Используя достижения бионеорганической химии, можно объяснить поведение химических элементов в биологических системах.

И сегодня весьма справедливо высказывание великого русского ученого М.В.Ломоносова: "Медик без довольного познания химии совершен быть не может".

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее учебное пособие составлено в помощь студентам медицинских институтов, изучающим общую химию. Оно необходимо для самостоятельной подготовки студентов к лабораторно- практическим занятиям.

Цель данного пособия заключается в том, чтобы на основе современных достижений сформировать у студентов навыки качественного и количественного прогнозирования продуктов превращения веществ в живом организме на основе изучения типичных химических реакций, а также систематизировать знание важнейших теоретических обобщений химии; научить применять эти знания для явлений, происходящих в живом организме в норме и патологии.

В результате усвоения курса бионеорганической химии:

Студент должен знать :

Учение о растворах, на основании которого оценивать свойства не электролитов и электролитов для предсказания влияния среды на течение биохимических реакций (процессов); способы выражения составов растворов; руководствоваться протолитической теорией кислот и оснований, как основой для рассмотрения кислотно-основных взаимодействий в живых организмах;

Основные понятия и законы, относящиеся к термодинамике химических процессов, определяющих направления и глубину протекания биохимических реакций;

Основные законы химической кинетики в применении к биологическим системам;

Основные закономерности протекания окислительно-восстановительных процессов и процессов осаждения для предсказания вероятных продуктов превращения веществ в биохимических системах и применяемых в медицине лекарственных препаратов;

Основные положения теории строения и реакционной способности комплексных соединений для предсказания образования наиболее вероятных продуктов в живых организмах между ионами металлов и биолигандами для использования их в медицине;

Типичные свойства соединений s, р, d элементов в связи с их расположением в периодической системе элементов Д.И.Менделеева для прогнозирования превращения химических элементов в биологических системах.

Типы химических реакций. Экзотермические и эндотермические реакции

В результате усвоения курса бионеорганической химии

Студент должен уметь :

самостоятельно работать с учебной и справочной литературой, использовать их данные для решения типовых задач в применении к биологическим системам;

выбирать условия проведения реакций для получения конкретных соединений;

прогнозировать возможность осуществления химических реакций и составлять уравнения реакций их протекания;

владеть современной техникой лабораторных химических работ для проведения качественного и количественного анализа медицинских препаратов и биологических объектов;

Составлять рефераты к проводимым анализам и научно обосновывать полученные экспериментальные данные в применении к медицинской практике.

В руководстве приводятся цели и задачи данной темы, вопросы, рассматриваемые на занятии, значимость изучаемой темы, блок информации по данной теме, обучающие задачи с эталонами их решения, которые являются ориентировочной основой действия при применении теоретических положений к конкретным задачам, а также ситуационные задачи, вопросы, задачи и тесты для выявления усвоения данной темы, методика проведения лабораторных работ и задачи для самостоятельного решения.

В основу данного руководства вошли работы, которые в течение ряда лет используются в учебном процессе в I ТашГосМИ и ТашПМИ при изучении курса общей химии. Практикум составлен в соответствии с программой преподавания курса, «общая химия» для студентов медицинских институтов.

При составлении руководства особое внимание уделено медицинскому уклону преподавания общей химии.

Правила работы в химической лаборатории

Техника современных химических исследований сложна и разнообразна. Начальным этапом их проведения является лабораторно-практические занятия по общей химии, на которых приобретаются элементарные навыки работы в химической лаборатории с химической аппаратурой, посудой и т.д., к выполнению несложных экспериментов.

Каждый студент, работающий в химической лаборатории, должен строго соблюдать следующие правила работы:

I. За каждым работающим в лаборатории закрепляется рабочее место, которое нельзя загромождать ненужными предметами, класть на стол портфели, книги, свертки и т.д. На рабочем месте следует поддерживать порядок и чистоту.

2. Перед каждой лабораторной работой следует изучить относящийся к ней теоретический материал, опыты начинать только после внимательного ознакомления с инструкцией (руководством) и выяснением всех непонятных вопросов. Все лабораторные работы выполнять индивидуально.

3. Бережно расходовать реактивы, газ, воду, электроэнергию. Для опытов брать минимальные количества вещества. Неизрасходованные или взятые в избытке реактивы нельзя возвращать обратно в склянки. Остатки редких, дорогих и ядовитых соединений сливать в специальные сосуды, находящиеся у лаборанта.

4. Все склянки с реактивами и растворами после употребления сразу закрывать пробками, которые нельзя путать. Запрещается уносить реактивы общего пользования на свое место. Не рекомендуется ставить склянки с реактивами на книги и тетради.

5. В лаборатории следует работать в халатах, категорически запрещается принимать пищу, не разрешается курить и громко разговаривать.

6. По окончании работы необходимо использованную посуду вымыть, тщательно убрать рабочее место, выключить газ, воду, электричество.

7.Все данные проведенных лабораторных работ следует записывать в лабораторный журнал. В него заносятся: теоретический материал, необходимый для выполнения данной работы, методика выполнения лабораторной работы, наблюдения, уравнения реакций, вычисления, ответы на вопросы, решения задач, научно обоснованные результаты анализа, заключения, сделанные на основании проведенного исследования. Запись в журнале должна быть аккуратной и составленной таким образом, чтобы химик, не знакомый с данной работой, прочитав ее, мог ясно представить себе, как проводились опыты, что в них наблюдалось, к каким выводам пришел экспериментатор. Лабораторный журнал надо заполнять в ходе проведения анализа по мере его выполнения. Пользоваться какими-либо черновиками не разрешается. Категорически запрещается замазывание или переделывание цифр в протоколе опытов.

Правила по технике безопасности при работе в химической лаборатории

При выполнении лабораторных работ в химической лаборатории необходимо соблюдать правила техники безопасности

Лабораторные работы обычно проводятся за химическим столом. Стол должен быть чистым. Перед началом проведения лабораторной работы необходимо убедиться в наличии всех реактивов и посуды.

Проводить опыт следует строго в той последовательности, которая указана в его описании. При нагревании нельзя держать пробирки и колбы отверстием к себе или работающему рядом; нельзя наклоняться над отверстием сосуда, в котором протекает реакция.

Работу с воспламеняющимися веществами проводить вдали от огня.

При воспламенении бензола, эфира, бензина нельзя тушить огонь водой, необходимо засыпать огонь песком.

Работать с едкими, ядовитыми и пахучими веществами в вытяжном шкафу. Под тягой наливать концентрированные кислоты и щелочи. Их остатки ни в коем случае не выливать в раковину, а в специально отведенные склянки. Под тягой выполнять все реакции, сопровождающиеся выделением ядовитых газов или паров.

Горячие приборы и посуду ставить на специальные подставки.

При попадании на лицо и руки кислоты смыть ее сильной струей воды из крана, а затем промыть пораженное место разбавленным раствором чайной соды; при попадании на кожу щелочи тщательно промыть место водой, а затем -- разбавленным раствором уксусной кислоты.

При ожоге горячими предметами обожженное место закрыть марлей, пропитанной слабым раствором перманганата калия. При порезах стеклом кровь следует промыть слабым раствором перманганата калия или спиртом, рану смазать раствором йода, забинтовать.

Помнить, что соли содержащие ртуть, мышьяк, барий, свинец ядовиты; после их употребление тщательно мыть руки.

При испытании газа по запаху пробирку держать в левой руке так, чтобы отверстие находилось ниже уровня носа, правой рукой направлять к себе слабый ток воздуха.

Надо хорошо помнить, что в химической лаборатории требуется особая внимательность, добросовестность и аккуратность при выполнении лабораторных работ. Это обеспечит успех в работе.

Каждый студент допускается к проведению лабораторных работ только после изучения правил по технике безопасности при работе в химической лаборатории.

С пособы выражения концентрации растворов в системе СИ .

Цель занятия . Научиться проводить количественные расчеты для приготовления растворов различных концентраций, необходимых для анализа биологических объектов. Научиться экспериментально, готовить растворы заданной концентрации, используемые в медицинской практике.

Значимость изучаемой темы . Жидкие растворы, в первую очередь водные растворы, имеют большое значение в биологии и медицине. Они являются внутренней средой живых организмов, где протекают жизненно важные процессы, в первую очередь, обмен веществ. Биологические жидкости: плазма крови, лимфа, желудочный сок, моча и др.- представляют собой сложные смеси белков, липидов, углеводов, солей, растворенных в воде. Растворимость лекарственных препаратов в воде учитывается при использовании их для лечения. Растворы лекарственных препаратов в медицинской практике используются всегда с численным выражением их состава. Поэтому знание единиц измерения концентрации растворов необходимо для врача. Проведение количественных расчетов по приготовлению растворов заданной концентрации очень важно в медицинской практике, так как в клиническом, санитарно-гигиеническом и других анализах лекарственные препараты применяются в виде растворов известной концентрации.

Исходный уровень знаний:

1.Растворимость веществ в воде;

2.Понятия: растворенное вещество, растворитель, раствор;

3.Химическая теория образования растворов Д.И.Менделеева;

4.Концентрация растворов;

5.Растворы насыщенные, ненасыщенные, пересыщенные, концентрированные, разбавленные.

Н.Л.Глинка. Общая химия. Л. , 1976, стр. 213.

С.С.Оленин, Г.Н.Фадеев. Неорганическая химия. М. ,1979, стр. 107.

А.В.Бабков, Г.Н.Горшкова, А.М.Кононов. Практикум по общей химии с элементами количественного анализа. М. ,1978, стр. 32.

На занятии будут рассмотрены следующие вопросы :

Способы выражения концентрации растворов:

I.1. массовая доля компонента- щ(X), щ(X)%:

I.2. молярная доля -N(X); объемная доля- f(X);

I.3. молярная концентрация-с(Х);

I.4. моляльная концентрация-в(Х);

I.5. молярная концентрация эквивалента c(fэкв(x)x) = c(

I. 6. фактор эквивалентности fэкв(x) = (

I.7. эквивалент f экв(x)х = (

I.8. молярная масса эквивалента М f экв(x)х = М(

I.9. количество вещества эквивалента n (f экв(x)х) = n(

I.10.титр раствора - t(x)

Решение задач по теме.

3. Лабораторная работа

Б лок информации

В связи с введением международной системы единиц (СИ) произошли некоторые изменения в способах выражения состава раствора. В этой системе основной единицей массы, как известно, является килограмм (кг) , грамм(г), единицей объема - литр(л), миллилитр (мл), единицей количества вещества- моль.

Количество вещества системы- n (X ) - размерная физическая величина, характеризуемая численностью содержащихся в системе структурных частиц - атомов, молекул, ионов, электронов и др. Единицей измерения количества вещества является моль. Это количество вещества, содержащее столько реальных или условных частиц, сколько атомов содержится в 0,012 кг изотопа углерода с массой 12.Например: n(HCl) = 2моль или 2000 ммоль; n(H+)= 3?10-3 моль; n(Mg2+) = 0,03 моль или 30 ммоль

Молярная масса М(Х) - масса одного моля вещества системы, есть отношение массы вещества к его количеству. Единицы измерения - кг/моль, г/моль.

М(Х)= , г/моль

М(Х) - молярная масса вещества Х системы;

m (Х) - масса вещества Х системы;

n (Х) - количество вещества Х системы.

Например:

M(Cl2)=70,916 г/моль; M(Ca2+)=40,08 г/моль; M (NaCl)=58,50 г/моль.

Массовая доля компонента - щ(Х), щ%(Х) - относительная величина, представляющая отношение массы данного компонента, содержащегося в системе (растворе), к общей массе этой системы (раствора) (вместо понятия процентная концентрация). Выражается в долях единицы и в процентах (%).

; ;

Например: щ %(NaCl )=20%; щ %(HCl )=37%.

Молярная (мольная) доля компонента- N ( X ) - относительная величина, равная отношению количества вещества компонента, содержащегося в данной системе (растворе), к общему количеству вещества системы (раствора).

Молярная доля часто обозначается буквой N (X ).

Объемная доля компонента - f (Х) - относительная величина, равная отношению объема компонента, содержащегося в системе (растворе), к общему объему системы (раствора).

Молярная концентрация - с (Х) отношение количества вещества (Х) в системе (растворе), к объему этой системы (раствора).

с(Х) = =, моль/л

с(НС l )= 0,1 моль/л; с(С u 2+)= 0,2378 моль/л

Моляльная концентрация - b (x ) - отношение количества вещества (Х), содержащегося в системе (растворе), к массе растворителя.

в(x ) = моль/кг

Например

в(НС l )= 0,1 моль/кг.

Фактор эквивалентности - f экв(Х)= - безразмерная величина, обозначающая, какая доля реальной частицы вещества (Х) эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основной реакции или одному электрону в окислительно-восстановительной реакции. Фактор эквивалентности рассчитывается на основании стехиометрии данной реакции. Например:

NaOH+H2SO4=Na2SO4+H2O ; f экв(NaOH)=1, f экв(Н2 SO 4 )=

Эквивалент - f экв(Х) - безразмерная величина- реальная или условная частица вещества (Х), которая в данной кислотно - основной реакции соединяется с одним молем водорода или каким-либо образом эквивалентна ему или эквивалентна одному электрону в окислительно - восстановительных реакциях.

Молярная масса эквивалента- М( f экв (х)) = M масса одного моля эквивалента вещества, равная произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества:

М(f экв(х)х) = М() = f экв(х)ММ(х), г/моль

М(Н2SO4) = M(Н2SO4) = 49,0 г/моль

К оличество вещества эквивалента

n ( f экв( x ) x ) = n (

- количество вещества, в котором частицами являются эквиваленты:

n (= , моль ; n (Ca 2+)= 0,5 моль

Молярная концентрация эквивалента

с( f экв(х)х)=с(

- отношение количества вещества эквивалента в системе (растворе) к объему этой системы(раствора):

с(f экв(х)х)= с = =моль/л = 0,1 моль/л

Титр раствора- t ( x )- масса вещества (Х), содержащегося в I мл раствора:

t (x ) = - ,г/мл

t (HCl )= 0,003278 г/мл

Обучающие задачи и эталоны их решения.

m (H 2 O )=200,00г

m (CuSO 4·5Н2О) =50,00г

М(CuSO 4)=342,16г/моль

М(CuSO 4·5Н2О)=25000 г/моль

щ %(CuSO 4·5Н2О)=?

щ% (CuSO 4)=?

Эталон решения

Находим массу получаемого раствора:

m (p - p )= m (в-во)+ m (H 2 O )=50,00 г+200,С г=250,00г.

m (p-p)=250,00 г.

Находим массовую долю CuSO4·5Н2О в растворе:

щ% (CuSO 4·5Н2О) =

щ%( CuSO 4·5Н2О)=

Находим массу безводной соли в 50,00г медного купороса. Молярная масса CuSO4·5Н2О равна 250,00 г/моль, Молярная масса CuSO4 равна 160,00г/моль. В I моль CuSO4·5Н2О содержится I моль CuSO4. Таким образом, в I моль х 250,00 г/моль =250,00 г CuSO4·5Н2О содержится I моль х 160,00 г/моль = 342,16 г CuSO4:

в 250,00 г CuSO4·5Н2О -160,00 г CuSO4

Составляем пропорцию: 250,00: 160,00=50,00:х.

Решая ее, находим массу безводного сульфата меди:

Находим массовую долю безводной соли:

щ%( CuSO 4)=

щ%( CuSO 4·5Н2О)=20% ; щ%( CuSO 4) = 25,60%

Задача №2 Сколько мл 96% (масс) раствора Н2SO4(с=1,84г/мл) следует взять для приготовления 2л 0,1000 моль/л раствора Н2SO4 ?

щ%(Н2 SO 4)=96%;

с =1,84г/мл

V (p - p )=2,00л

с(H 2 SO 4)=0,1000 моль/л

М(Н2 SO 4)=98,0г/моль

V (Н2 SO 4)=?

Эталон решения

1.Находим массу Н2SO4, содержащую в 2л раствора молярной концентрации 0,1000 моль/л. Известно, что

с(H 2 SO 4)= , тогда

m (Н2 SO 4)= с(H 2 SO 4) М(Н2 SO 4) V (p - p )

m (Н2 SO 4)=0,1000 М 98 М 2,00 г

m (Н2 SO 4)=19,60г.

2.Находим массу 96% (масс) раствора Н2SO4, содержащего 19,60г Н2SO4

щ%(Н2 SO 4)=

m (p - p )=

3.Находим объем раствора Н2SO4, зная его плотность.

m (p - p )= V (p - p ) М с (p - p ); тогда V (p - p )=

V (p - p )= 20,42/1,84=11,10мл

V (H 2 SO 4)= 11,10мл

Задача №3. Определите молярную концентрацию 200г антисептического средства 2,0% (масс.) спиртового раствора брилиантового зеленого («зеленка»). М(брил. зел.) = 492г/моль; (с=0,80г/мл).

щ%(в-ва)=2,0%

с(р-р)=0,80г/мл

М(в-во)=492,0г/моль

с(в-во)=?

Эталон решения.

Находим массу вещества в 200,00 г раствора бриллиантового зеленого.

Находим объем спиртового раствора:

V(p-p)= V(p-p)=

Находим молярную концентрацию с(в-во) в растворе:

с(в-во)= с(в-во)=

с(в-во)=0,06500моль/л

Задача №4. Титр раствора NaOH, широко используемого в анализе лекарственных препаратов, равен 0,003600г/мл. При взаимодействии с серной кислотой, он образует кислую соль. Какова молярная концентрация эквивалента раствора в реакции его с серной кислотой; массовая доля NaOH(%) в растворе? Рассчитайте навеску NaOH, необходимую для приготовления 1л такого раствора.

t (NaOH ) =0,003800 г/мл

V (p - p )=1,00 л

М(NaOH )=40,0 г/моль

с (p - p )=1,0г/мл

с (NaOH)=?m(NaOH)=?

щ %(NaOH)=?

Эталон решения.

Уравнение происходящей реакции:

Н2SO4 +NaOH = Na НSO4+H2O

f экв (Н2SO4)=1; f экв (NaOH)=1.

Таким образом, в данном случае следует говорить о молярной концентрации раствора NaOH.

Находим массу NaOH, необходимую для приготовления 1000мл раствора:

t(NaOH)=

m(NaOH)= t(NaOH)V(p-p)

m (NaOH)=0,003800 ·1000 гмл/мл=3,8г

Находим молярную концентрацию раствора:

с (NaOH)=

с (NaOH)= =0,0950моль/л

Находим массу 1 литра раствора:

m (р-р)=1000мл ·1 г/мл=1000г

4. Находим массовую долю NaOH (%) в растворе:

щ%(NaOH )=

Ответ: с(NaOH )=0,0950моль /л

щ%(NaOH )= 0,38%

m (NaOH )=3,8г

Ситуационные задачи.

1. Сколько мл 30% (масс.) раствора НСl (с=1,152 г/мл) следует взять для приготовления 1л 3% (масс.) ее раствора, используемого внутрь при недостаточной кислотности желудочного сока? Какова молярная концентрация и титр полученного раствора. (Стандартизация раствора производится по NaOH).

Ответ: V(HCl)=84,60мл; с(НСl)=0,8219моль/л.

2. Рассчитайте молярную концентрацию физиологического раствора NaCl. Сколько воды следует добавить к 200 мл 20% раствора NaCl (=1,012 г/мл) для приготовления 5 л физиологического раствора?

Ответ: c (NaCl) = 0,000147 моль/л

V(H2О) = 4504 мл

3. Никотиновая кислота - витамин РР - играет существенную роль в жизнедеятельности организма, являясь простатической группой ряда ферментов. Её недостаточность приводит к развитию пеллагры у человека. Ампулы для лечебных целей содержат 1 мл 0,1% (масс.) никотиновой кислоты. Определите молярную концентрацию эквивалента и титр этого раствора

Стандартизация производится по раствору NaOH.

Ответ: t(H-R)=0,00100г/мл

с(Н-R)=0,08130 моль/л

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1

1.1 Приготовление растворов заданной концентрации

Имеется три метода приготовления раствора заданной концентрации:

разбавление более концентрированного раствора

использование определенной навески твердого вещества.

метод использования фиксанала.

1. Приготовление 0,1 молярного раствора серной кислоты разбавлением более концентрированного раствора:

В мензурку налить раствор серной кислоты и ареометром определить плотность данного раствора. Затем по таблице определить массовую долю серной кислоты в этом растворе.

Измерить необходимый объём серной кислоты в маленькой мензурке и осторожно при помощи воронки налить её в 100 мл мерную колбу, наполовину заполненную дистиллированной водой. Смесь в мерной колбе охладить до комнатной температуры и осторожно долить воду до мерной метки. Мерную колбу плотно закрыть крышкой и после тщательного перемешивания сдать лаборанту.

Приготовление раствора методом растворения определённой навески твердого вещества:

Узнать у преподавателя раствор какой концентрации необходимо приготовить. Затем провести расчёт: сколько грамм соли нужно растворить для получения раствора с данной концентрацией и с точностью до 0,01г взвесить необходимое количество соли.

Размешать раствор стеклянной палочкой с резиновым наконечником до полного растворения соли. Если в процессе растворения наблюдается повышение или понижение температуры, подождать, пока температура раствора не достигнет комнатной.

Налить полученный раствор в сухой цилиндр и ареометром измерить плотность полученного раствора. По таблице определить массовую долю растворенного вещества, соответствующую плотности.

% ошибка = (щтеор- щпрактич) · 100 / щтеор

В ве дение в титриметрический анализ

Цель занятия : Ознакомиться с основами титриметрического анализа, как одного из методов количественного исследования, применяемого в медицинской практике для анализа биологических объектов и лекарственных препаратов, а также для санитарной оценки окружающей среды.

Значимость изучаемой темы. Метод титриметрического (объемного) анализа имеет широкое применение в медико-биологических исследованиях для установления количественного состава биологических объектов, лекарственных и фармакологических препаратов.

Без знания состава различных сред живых организмов не возможны ни понимание сущности протекающих в них процессов, ни разработка научно - обоснованных методов лечения. Диагностика множества заболеваний основана на сравнении результатов анализов для данного больного с нормальным содержанием определенных компонентов в крови, моче, желудочном соке, других жидкостях и тканях организма. Поэтому медицинским работникам, особенно врачам, необходимо знать основные принципы и методы титриметрического анализа.

Исходный уровень знаний.

Основы теории электролитической диссоциации кислот, оснований, солей;

Типы химических реакций (в молекулярной и ионной форме);

Способы выражения концентрации растворов.

Учебный материал для самоподготовки.

1. В.Н.Алексеев. Количественный анализ. М.,1972, стр.193.

2. А.А.Селезнев. Аналитическая химия. М., 1973, стр. 164.

И.К.Цитович. Курс аналитической химии. М., 1985 .стр.212.

На занятии будут рассмотрены следующие вопросы:

1. Задачи аналитической химии

2. Сущность методов титриметрического анализа

2.1. Основные понятия: растворы, применяемые в титриметрическом анализе

2.2. Точка эквивалентности

2.3. Требования к реакциям, применяемым в титриметрическом анализе

2.4. Измерительная посуда: бюретки, пипетки, мерные колбы, мерные цилиндры.

2.5. Методика титрования.

2.6. Расчеты в титриметрическом методе

2.7. Классификация методов титриметрического анализа

Применение методов титриметрического анализа в медицинской практике.

Аналитическая химия - наука, изучающая методы определения качественного и количественного химического состава веществ или их смесей. Она делится на качественный и количественный анализ. Методами качественного анализа устанавливают, из каких химических элементов, атомов, ионов или молекул состоит анализируемое вещество. Методами количественного анализа устанавливают количественные соотношения составных компонентов данного исследуемого соединения.

Количественный анализ проводится различными методами. Широко распространены химические способы, при которых количество вещества определяется по количеству реагента, затраченного на титрование, по количеству осадка и т.д. Наиболее важными являются три метода: весовой, титриметрический (объёмный) и колориметрический.

Сущность весового анализа заключается в том, что составную часть анализируемого вещества полностью выделяют из раствора в виде осадка, последний собирают на фильтре, высушивают, прокаливают в тигле и взвешивают. Зная вес полученного осадка, по химической формуле последнего определяют содержание искомой составной части.

В титриметрическом (объёмном) анализе количественное определение составных компонентов анализируемого вещества проводится точным измерением объёма реактива известной концентрации, вступающего в химическую реакцию с определяемым веществом.

Колориметрический метод анализа основан на сравнении интенсивности окраски исследуемого раствора с окраской раствора, концентрация которого точно известна.

В клиническом анализе наиболее широко применяются методы титриметрического анализа, так как они не требуют больших затрат времени, просты в выполнении и с их помощью можно получить довольно точные результаты.

Метод титриметрического анализа основан на точном измерении объема реагента, израсходованного на реакцию с определяемым веществом Х. Процесс приливания одного раствора, находящегося в бюретке, к другому раствору для определения концентрации одного из них (при известной концентрации другого) называется титрованием. Термин титрование образован от слова титр, что означает содержание реагента в граммах в 1 мл раствора.

Раствор реактива точно известной концентрации называется рабочим титрованным или стандартным раствором. Раствор с точно известной концентрацией может быть получен растворением точной навески вещества в известном объёме раствора или установлением концентрации по другому раствору, концентрация которого заранее известна. В первом случае получается раствор с приготовленным титром, во втором - с установленным титром.

Для приготовления раствора с заданной концентрацией пригодны лишь такие вещества, которые могут быть получены в очень чистом виде, имеют постоянный состав, не изменяются на воздухе и при хранении. К таким веществам относятся многие соли (тетраборат натрия Na2B4O7·10H2O, оксалат натрия Na2C2O4, бихромат калия К2Cr2O7, хлорид натрия NaCl); щавелевая кислота H2C2O4·2H2O и некоторые другие. Вещества, удовлетворяющие перечисленным требованиям, называются исходными или стандартными.

Точное определение концентрации рабочих растворов является одной из главных предпосылок получения хороших результатов объёмного анализа. Тщательно приготовленные и проверенные рабочие растворы хранятся в условиях, исключающих изменение концентрации раствора за счет испарения, разложения вещества или попадания загрязнений из окружающей среды. Концентрацию рабочих растворов периодически проверяют по стандартным растворам.

Для приготовления титрованных растворов можно также пользоваться имеющимися в продаже фиксаналами. Это стеклянные ампулы, содержащие точно отвешенные количества различных твердых веществ или точно отмеренные объемы жидкостей, необходимые для приготовления 1л раствора с точной молярной концентрацией эквивалента. Для приготовления раствора из фиксанала содержимое ампулы переносят в мерную колбу на 1л, после чего растворяют вещество и доводят объем до метки.

В ходе титрования необходимо установить момент окончания реакции, т.е. точку эквивалентности, когда количества реагирующих веществ в смеси становятся эквивалентными. Для этой цели в титриметрическом анализе используются индикаторы. Индикаторами называются вещества, добавляемые в малом количестве в растворы при титровании и меняющие окраску в точке эквивалентности.

Для определения момента эквивалентности помимо окраски можно использовать изменение и других свойств раствора, но при этом необходимы физико-химические измерения. Последние находят все более широкое применение в объемном анализе.

В титриметрическом анализе применяются только такие реакции, которые удовлетворяют следующим условиям:

взаимодействие между определяемым веществом и реактивом должно идти в определенных стехиометрических соотношениях;

реакция между определяемым веществом и реактивом должна идти с большой скоростью;

химическая реакция между определяемым веществом и реактивом должна протекать полностью, т.е. не допускается обратимость реакции;

реакция между определяемым веществом и реактивом не должна сопровождаться никакими побочными реакциями.

Для точного измерения объемов используется измерительная посуда: бюретки, пипетки, мерные колбы и мерные цилиндры.

Бюретки предназначены для титрования и точного отмеривания объема израсходованного реактива. Это градуированные стеклянные трубки, нижний конец которых сужен и снабжен либо пришлифованным стеклянным краном, либо резиновой трубкой с затвором шарикового типа, соединенной с пипеткой. Бюретки изготовляют емкостью от 10 до 100 мл. Для особо точных анализов применяют микробюретки на 1 и 2 мл. Наиболее часто применяют бюретки емкостью от 10 до 50 мл. Градуировка бюретки начинается сверху, от нее книзу идут большие деления по 1 мл до нижней метки. Целые миллилитры разделены на десятые доли. Объем вылитой из бюретки жидкости определяется по разности уровней до и после титрования. Отсчеты уровня жидкости необходимо проводить очень точно. Точность отсчетов затрудняется тем, что в бюретке имеется вогнутый мениск. Видимая форма мениска зависит от условий освещения, поэтому при отсчете позади бюретки нужно вплотную поместить белую бумагу. Глаза при отсчете должны находиться на уровне мениска. Заполнение бюреток производят с помощью воронки. Сверху бюретку закрывают колпачком для того, чтобы в нее не попала пыль. Перед наполнением раствором бюретку необходимо трижды ополоснуть этим же раствором.

Пипетки применяются в тех случаях, когда нужно из приготовленного раствора отмерить некоторый точный объем жидкости и перенести его в другой сосуд. Пипетки представляют собой стеклянные трубки с расширением в середине и небольшим сужением на нижнем конце. На верхней части указана емкость пипетки. Пипетки изготовляют емкостью от 1мл до 100 мл. Градуированные пипетки имеют деления на 25, 10, 5, 2, 1мл. Для измерения тысячной доли миллилитра применяют также микропипетки на 0,2 и 0,1 мл. Пипетки хранят в специальных штативах в вертикальном положении. Заполняют пипетку раствором с помощью резиновой груши или втягивают раствор в пипетку ртом через верхнюю часть трубки. Последний способ не рекомендуется ввиду возможного попадания жидкости в рот. При заполнении пипетки раствором, последний всасывают несколько выше метки и затем быстро зажимают верхнее отверстие указательным пальцем, чтобы жидкость из пипетки не вылилась. Наполненную пипетку несколько приподнимают так, чтобы кончик вышел только из раствора, но не из сосуда, из которого берут раствор. Затем, держа глаз на уровне метки, осторожно ослабляют давление пальца, слегка приподнимая его конец, и жидкость вытекает по каплям. Как только нижняя часть мениска достигнет линии метки, отверстие пипетки плотно закрывают пальцем и отмеренную жидкость выливают в другой сосуд. Сливание раствора из пипетки производят, касаясь кончиком пипетки стенки сосуда, куда сливают раствор. Обычно дают раствору сливаться свободно или замедляют скорость сливания, закрывая часть верхнего отверстия пипетки пальцем. Когда вся жидкость выльется, нужно подождать 20 - 30 секунд, после чего вынуть пипетку из сосуда. Капельку жидкости, оставшуюся на кончике пипетки не следует выдувать, так как она была принята во внимание при калибровании пипетки. При работе с пипеткой перед заполнением последней раствором, необходимо несколько раз ополоснуть пипетку этим же раствором.

После окончания работы пипетку нужно промыть дистиллированной водой.

Мерные колбы применяют в основном для приготовления растворов определенной концентрации. Это плоскодонные сосуды с узкой и длинной шейкой. На шейке имеется метка в виде кольца, до которого нужно заполнять колбу (по нижнему краю мениска жидкости), чтобы получить указанный на широкой части колбы объем. Мерные колбы рассчитаны на объемы 50, 100, 200, 500, 1000, 5000 мл. Емкость колбы указана в надписи на колбе. Колбу закрывают стеклянной пришлифованной пробкой. Наполняют колбу сначала через вставленную в нее воронку, а затем из пипетки так, чтобы нижний мениск был напротив черты.

Мерные цилиндры применяются для отмеривания определенных объемов растворов, когда точность не имеет большого значения. Они удобны для смешивания и разбавления растворов определенного объема. По высоте цилиндра имеются деления. При отмеривании глаз всегда должен находиться на одном уровне с нижним мениском. Для точного измерения объемов мерные цилиндры не используют.

Посуда, предназначенная для выполнения химических анализов, должна быть тщательно вымыта. Это относится к числу важнейших элементов работы, обеспечивающих получение точных результатов. Критерием чистоты стеклянной посуды является стекаемость капель воды с внутренних стенок. Если капли появляются на стенках при ополаскивании, то, приступая к работе, необходимо вымыть посуду заново. Можно применять специальные ерши. После этого посуду наполняют хромовой смесью, которая окисляет следы органических веществ на стекле, и выдерживают некоторое время (до получаса). После мытья посуды хромовая смесь собирается для повторного использования. Вылив хромовую смесь в сборную склянку, посуду ополаскивают сначала водопроводной водой, а затем дистиллированной. Если посуда должна применяться сухой, её сушат в специальных сушильных шкафах.

Титрование проводят следующим образом:

Чистую бюретку ополаскивают 2-3 раза небольшим количеством рабочего раствора для удаления остатков воды.

Укрепляют бюретку вертикально в лапке штатива и заполняют титрованным раствором до уровня немного выше нуля.

Часть раствора спускают в поставленный стакан для вытеснения воздуха из резиновой трубочки и пипетки.

Доводят уровень жидкости до нулевой черты. На кончике бюретки не должно оставаться ни капли раствора (её снимают прикосновением стакана).

В колбу для титрования отмеривают пипеткой исследуемый раствор.

Постепенно выливают жидкость из бюретки в колбу до установления точки эквивалентности.

При отсчете жидкости глаз держат точно на уровне мениска. У окрашенных растворов отсчет производят по верхнему мениску, у неокрашенных - по нижнему.

По окончании работы бюретку заполняют водой выше нулевого деления и закрывают сверху пробиркой.

При химических анализах могут допускаться ошибки, поэтому проводится несколько параллельных измерений. Систематические ошибки в титриметрическом анализе могут возникнуть из-за неправильного определения концентрации рабочих растворов, изменения концентрации при хранении, неточности мерной посуды, неправильного выбора индикатора и.т.д.

Источником случайных ошибок являются: неточность заполнения бюретки до нулевого деления, неточность отсчета объёма по шкале бюретки, неопределенность избытка регента после добавления последней капли рабочего раствора при титровании.

Расчеты в титриметрическом анализе проводят согласно закону эквивалентов : при одинаковых молярных концентрациях эквивалента растворы взаимодействуют между собой в равных объемах. При различных концентрациях объемы растворов взаимодействующих веществ обратно пропорциональны их концентрациям:

V 1·с(1/ z X 1) = V 2·с(1/ z X 2) (1)

Для обоих реагирующих веществ произведение молярной концентрации эквивалента его раствора на объем есть величина постоянная. На основании закона эквивалентов можно проводить разнообразные количественные расчеты.

Так, например, зная молярную концентрацию эквивалента одного раствора, а также объемы растворов, затраченные на титрование, можно определить молярную концентрацию и титр другого раствора. Например:

На нейтрализацию 20,00 мл раствора серной кислоты израсходовано 12,00 мл раствора щелочи с молярной концентрацией эквивалента 0,2000 моль/л. Вычислить молярную концентрацию эквивалента и титр серной кислоты в этом растворе.

2 NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2 H2O

NaOH + Ѕ H2SO4 = Ѕ Na2SO4 + H2O

Из уравнения видно, что фактор эквивалентности H2SO4 равен Ѕ, а фактор эквивалентности NaOH равен 1. Подставляя значения в формулу (1) получим:

с(Ѕ H2SO4) = 0,2000 моль/л · 12,00 мл / 20,00 мл = 0,1200 моль/л

t(Н2SO4) = с(1/2 H2SO4) · M(1/2 H2SO4) / 1000, г/мл

Отсюда t(Н2SO4) = 0,1200 моль/л·49 г/м/1000 = 0,005880г/моль

Расчеты в титриметрическом анализе следует проводить с высокой степенью точности.

Объемы растворов измеряют с точностью до сотых долей миллилитра, например: V (НСI)=10,27 мл или V (NaOH)=22,82 мл. Концентрацию растворов рассчитывают до четвертой значащей цифры, например:

c(НС I )=0,1025 моль/л

c (NaOH )=0,09328 моль/л

t (НС I ) = 0,003600 г/мл

В зависимости от реакции, которая лежит в основе определения, методы объёмного анализа можно разделить на следующие группы:

Методы кислотно-основного титрования или метод нейтрализации

Методы окисления - восстановления или оксидиметрии

Метод комлексонометрии

Методы осаждения

Обучающие задачи и эталоны и их решения

Задача №1. В медицине перманганат калия применяется как антисептическое средство наружно для промывания ран и горла - 0,1-0,5% раствор, для полоскания горла - 001 - 01% раствор, для промывания желудка - 0, 02 - 0,1% раствор. Каким из методов титриметрического анализа можно воспользоваться для расчета концентрации раствора перманганата калия, если имеется титрованный раствор щавелевой кислоты?

Эталон решения

Перманганат калия является окислителем, щавелевая кислота - восстановитель. Так как реакция между этими компонентами - окислительно-восстановительная, то для определения концентрации перманганата калия можно использовать метод перманганатометрии.

Задача№2. Определите молярную концентрацию эквивалента, и титр хлорида водорода, если на титрование 20,00 мл этого раствора затрачено 19,87 мл 0,1 моль/л раствора NaОН.

V(HCl)= 20,00 мл

V(NaOH)= 19,87 мл

c(NaOH)= 0,1000 моль/л

М(НСl)= 36,5 г/моль

c (НСl) = ? t (НСl) = ?

Эталон решения.

Уравнение происходящей реакции:

NaOH + НСl = NaСl + Н2О

Таким образом: f экв (NaОН) = 1, f экв (НСl) = 1.

По закону эквивалентов находим молярную концентрацию раствора НСl:

c(NaOH)· V(NaOH) = c(НС l) · V(HCl)

c (НСl) = моль/л

Исходя из значения с(НСl), вычислим титр этого раствора:

t(НСl) =

t (НСl) = 0,003627г/мл

Ответ: c(НСl) = 0,09935 моль/л

t(НСl) = 0,003627 г/мл

Ситуационные задачи.

Ответ: V(NaOH)=12,33 мл.

2. В каких случаях точка эквивалентности лежит при рН=7, при рН<7, при рН>7?

Ответ: При титровании сильной кислоты щелочью эквивалентная точка совпадает с нейтральной точкой; при титровании слабой кислоты щелочью эквивалентная точка лежит при значениях рН<7, при титровании слабого основания сильной кислотой эквивалентная точка лежит выше нейтральной точки.

3. Ацетат свинца - Pb(CH3COO)2 - является вяжущим средством при воспалительных заболеваниях кожи. Применяется 0,5% раствор. Рассчитайте массу этого вещества для приготовления 100 мл 0,5% (масс) раствора. Какова массовая доля свинца (%) в этом растворе? p =1 г/мл.

Ответ: m(Pb(CH3COO)2 = 0,5 г. щ%=(Pb) = 0,32%.

Тестовые вопросы.

1. Какое значение титра раствора t(HCl) отражает необходимую степень точности определений в титриметрическом анализе

а) 0,03 г/мл б) 0,003715 г/мл в)0,0037578 г/млд) 3,7 г/мл г) 0,0037 г/мл

2. Какие значения объемов являются сходящими в титриметрическом анализе?

а) 2,51 мл; 10,52 мл; 8,78 мл г) 15,27 мл; 15,22 мл; 15,31 мл

б) 5,73 мл; 7,02 мл; 15,76 мл в) 1,07 мл; 5,34 мл; 0,78 мл.

3. Какой измерительной посудой определяют объем титрованного раствора

а) пипеткав) мерная колба б) бюреткаг) колба

4. Какая реакция лежит в основе кислотно-основного титрования?

а) окислительно-восстановительная реакция

б) реакция нейтрализации

в) реакция образования комплексных соединений

г) реакция, протекающая с выделением тепла

5. Какой раствор называется титрованным?

а) раствор неизвестной концентрации

б) свежеприготовленный раствор

в) раствор реактива точно известной концентрации

г) раствор, концентрацию которого нужно определить

6.Что такое точка эквивалентности?

а) это точка конца реакции б) это точка начала реакции

в) взаимодействие двух веществ г) точка, где объемы равны

7.На каком законе основаны расчеты в титриметрическом анализе?

а) закон сохранения массы вещества б) закон эквивалентов

в) закон разведения Оствальда г) закон Рауля

8. Для какой цели применяются пипетки?

а) для отмеривания точного объема раствора б) для титрования

в) для приготовления растворов г) для разбавления раствора

9. Что такое титр раствора?

а) это количеcтво граммов растворенного вещества в 1 л раствора

б) это количеcтво молей растворенного вещества в 1 л раствора

в) это количество молей растворенного вещества в 1 кг раствора

г) это количество граммов растворенного вещества в 1 мл раствора

10.Какие вещества применяются для определения точки эквивалентности?

а) индикаторы б) ингибиторы в) промоторы г) катализаторы

Л АБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2

2.1 Техника работы лабораторной мерной посудой, используемой в тит риметрическом анализе (на воде)

...

Основные понятия химической термодинамики. Стандартная энтальпия сгорания вещества. Следствия из закона Гесса. Роль химии в развитии медицинской науки и практического здравоохранения. Элементы химической термодинамики и биоэнергетики. Термохимия.

презентация , добавлен 07.01.2014

Сущность и предмет аналитической химии как науки. Задачи и методы качественного и количественного анализа химических веществ. Примеры качественных реакций на катионы. Характеристика явлений, сопровождающих реакции мокрым (в растворах) и сухим путями.

презентация , добавлен 27.04.2013

Применение качественного анализа в фармации. Определение подлинности, испытания на чистоту фармацевтических препаратов. Способы выполнения аналитических реакций. Работа с химическими реактивами. Реакции катионов и анионов. Систематический анализ вещества.

учебное пособие , добавлен 19.03.2012

Происхождение термина "химия". Основные периоды развития химической науки. Типы наивысшего развития алхимии. Период зарождения научной химии. Открытие основных законов химии. Системный подход в химии. Современный период развития химической науки.

реферат , добавлен 11.03.2009

Теоретическая основа аналитической химии. Спектральные методы анализа. Взаимосвязь аналитической химии с науками и отраслями промышленности. Значение аналитической химии. Применение точных методов химического анализа. Комплексные соединения металлов.

реферат , добавлен 24.07.2008

Основные этапы развития химии. Алхимия как феномен средневековой культуры. Возникновение и развитие научной химии. Истоки химии. Лавуазье: революция в химии. Победа атомно-молекулярного учения. Зарождение современной химии и ее проблемы в XXI веке.

реферат , добавлен 20.11.2006

Понятие рефракции как меры электронной поляризуемости атомов, молекул, ионов. Оценка показателя преломления для идентификации органических соединений, минералов и лекарственных веществ, их химических параметров, количественного и структурного анализа.

курсовая работа , добавлен 05.06.2011

Потенциометрический метод - метод качественного и количественного анализа, основанный на измерении потенциалов, возникающих между испытуемым раствором и погруженным в него электродом. Кривые потенциометрического титрования.

контрольная работа , добавлен 06.09.2006

"Пробирное искусство" и история возникновение лабораторий. Творческое освоение западноевропейской химической науки. Ломоносов М.В. как химик-аналитик. Российские достижения в области химического анализа в XVIII-XIX вв. Развитие отечественной химии в XX в.

курсовая работа , добавлен 26.10.2013

От алхимии - к научной химии: путь действительной науки о превращениях вещества. Революция в химии и атомно-молекулярное учение как концептуальное основание современной химии.Экологические проблемы химической компоненты современной цивилизации.

Папка содержит материалы, которые помогут организовать практическую часть по химии для детей с ограниченными возможностями здоровья и при дистанционной форме обучения

Чтобы пользоваться предварительным просмотром создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

МОНИТОРИНГ ДОСТИЖЕНИЯ ПЛАНИРУЕМЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ В КУРСЕ ХИМИИ (ИЗ ОПЫТА РАБОТЫ)

Душак Ольга Михайловна

Краевое бюджетное общеобразовательное учреждение «Школа дистанционного образования», г. Железногорск,

Ключевые слова: новый ФГОС, планируемые результаты, химия, текущий контроль, микроумения

Аннотация: В статье описан опыт использования таких форм контроля как Лист обратной связи и Лист достижений планируемых результатов в курсе Химия 8-9 класс.

Деятельность учителя в рамках нового образовательного стандарта ориентирована на результат. Планируемый результат образования, прописанный в Федеральном государственном образовательном стандарте, является дифференцированным. Планируемые результаты освоения учебных программ приводятся в двух блоках: «Выпускник научится» (базовый уровень) и «Выпускник получит возможность научиться» (повышенный уровень). На сайте ФИПИ учитель и ученик может ознакомиться с измерительными материалами для итоговой аттестации обучающихся. Для качественного прохождения итоговой аттестации ученик должен овладеть системой понятий, предметных знаний и умений. Перед учителем встает задача по формированию этих знаний и умений, созданию системы оценивания достижения планируемых результатов в ходе текущего контроля. Изучив материалы нового ФГОС, методическую литературу, опыт коллег, я приступила к созданию собственной системы отслеживания результативности достижения планируемых результатов при изучении тем курса Химии 8-9 классов. За основу классификации я взяла систему, рассмотренную А.А.Кавериной с.н.с. Центра естественнонаучного образования Института стратегии развития образования РАО, к.п.н..

Для оценки достижения планируемых результатов необходимо разработать критерии. Критерии должны быть разработаны корректно, доступно и отражать поэтапное усвоение знаний и умений для создания комфортных условий приобретения ребенком познавательного опыта, его продвижения из зоны актуального развития в зону ближайшего развития и далее. В течение последнего учебного года мною были разработаны и апробированы алгоритмы выполнения заданий, листы обратной связи, листы достижений по некоторым раздела курса Химии в 8-9 классах.

В ходе учебного процесса, в начале изучения каждой темы, учащимся предлагается список понятий для итогового зачёта и критерии оценивания их учебных результатов в виде умений и микроумений, отраженные в Листах обратной связи и задания к ним. В ходе изучения темы результаты отмечаются в Листе достижений. Задания можно использовать и при изучении новой темы, и при закреплении, обобщении учебного материала. Например, в Разделе Многообразие химических реакций отрабатываются умения: составлять уравнения электролитической диссоциации кислот, щелочей, солей; составлять полные и сокращенные ионные уравнения реакций обмена. Лист обратной связи, который получает ученик, содержит микроумения для поэтапного выполнения задания, которое тоже прилагается. Для оценки собственных результатов я предлагаю ученикам простую шкалу: Умею + Не умею -.

Задание №1 Составить формулы солей, используя значение валентности для металла и кислотного остатка; назвать вещества, написать уравнение диссоциации (текст задания приведен в виде фрагмента).

Критерии оценивания : Умею + Не умею -

Задание №2 Составить формулы предложенных веществ, определить класс, написать уравнения диссоциации этих веществ: хлорид калия, нитрат серебра, карбонат натрия, сульфат магния, нитрат свинца, сульфид калия, фосфат калия (текст задания приведен в виде фрагмента).

Лист обратной связи_________________________________________Ф.И.

Тема: Ионные уравнения БАЗОВЫЙ УРОВЕНЬ!

Я умею: ДАТЫ:				Зачет
Составлять формулы сложных веществ по валентности
Определять класс
Называть вещество
Писать уравнение диссоциации вещества

Критерии оценивания: Умею + Не умею -

Задание №3 Написать уравнения реакций обмена между предложенными парами веществ. Уравнять, составить полное и сокращенное ионные уравнения (текст задания приведен в виде фрагмента).

Лист обратной связи________________________________________Ф.И.

Тема: Ионные уравнения БАЗОВЫЙ УРОВЕНЬ!

Я умею: ДАТЫ:				Зачет
Писать продукты реакции обмена
Расставлять коэффициенты
Определять вещества, не подвергающиеся диссоциации
Записывать полное ионное уравнение
Записывать сокращенное ионное уравнение

Критерии оценивания: Умею + Не умею -

После успешного выполнения заданий базового уровня ученик получает возможность выполнить задания повышенного уровня, который свидетельствует о сформированности умений применять полученные знания для решения учебных и учебно-практических задач в изменённой, нестандартной ситуации, а также умении систематизировать и обобщать полученные знания.

Например, при выполнении задания №3 на повышенном уровне , ученик может сформулировать вывод о том, в каком случае реакции ионного обмена протекают до конца. Используя Таблицу растворимости кислот, оснований и солей составить примеры молекулярных уравнений для данных сокращенных ионных: Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ; CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2 и т.п.

Такая организация учебного процесса показала ряд преимуществ: возможность индивидуальной траектории при усвоении темы, понятные ребенку и его родителям критерии оценивания результатов работы. В дальнейшем планируется продолжить работу над разработкой заданий и по другим разделам курса.

Библиографический список:

1. Каверина А.А. Химия. Планируемые результаты. Система заданий. 8-9 классы: пособие для учителей общеобразовательных учреждений / А.А.Каверина, Р.Г.Иванова, Д.Ю,Добротин; под ред. Г.С.Ковалёвой, О.Б.Логиновой. – М.: Просвещение, 2013. – 128 с. – (Работаем по новым стандартам)

8 класс Практическая работа по теме: Анализ почвы и воды

Опыт 1

Механический анализ почвы

В пробирку (или пузырек) поместите почву (столбик почвы должен быть 2-3 см). Прилейте дистиллированную воду (кипяченую), объем которой должен быть в 3 раза больше объема почвы.

Закройте пробирку пробкой и тщательно встряхивайте 1-2 мин, а затем вооружитесь лупой и наблюдайте за осаждением частиц почвы и структурой осадков. Опишите и объясните свои наблюдения.

Опыт 2

Получение почвенного раствора и опыты с ним

Приготовьте бумажный фильтр (или из ваты, бинта ), вставьте его в воронку, закрепленную в кольце штатива. Подставьте под воронку чистую сухую пробирку и профильтруйте полученную в первом опыте смесь почвы и воды. Перед фильтрованием смесь не следует встряхивать. Почва останется на фильтре, а собранный в пробирке фильтрат представляет собой почвенную вытяжку (почвенный раствор).

Несколько капель этого раствора поместите на стеклянную пластинку и с помощью пинцета подержите ее над горелкой до выпаривания воды (просто оставить на батарее). Что наблюдаете? Объясните.

Возьмите две лакмусовые бумажки (красную и синюю) (если есть!), нанесите на них стеклянной палочкой почвенный раствор. Сделайте вывод по результатам своих наблюдений:

1. После испарения воды на стекле ………..

2. Универсальная лакмусовая бумажка не изменит свой цвет если раствор нейтральный, станет красной, если он кислый, и синей если он щелочной.

Опыт 3

Определение прозрачности воды

Для опыта нужен прозрачный плоскодонный стеклянный цилиндр (высокий стакан) диаметром 2-2,5 см, высотой 30-35 см Можно использовать мерный цилиндр на 250 мл без пластмассовой подставки. УКАЖИТЕ РАЗМЕРЫ СВОЕГО СТАКАНА

Мы рекомендуем провести опыт сначала с дистиллированной водой, а затем с водой из водоема и сравнить результаты. Установите цилиндр на печатный текст и вливайте исследуемую воду, следя за тем, чтобы можно было читать через воду текст. Отметьте, на какой высоте вы не будете видеть шрифт. Измерьте высоты столбов воды линейкой. Сделайте выводы:

Измеренная высота называется уровнем видимости.

Если уровень видимости мал, значит водоем сильно загрязнён.

Опыт 4

Определение интенсивности запаха воды

Коническую колбу (баночку) наполните на 2 / 3 объема исследуемой водой, плотно закройте пробкой (желательно стеклянной) и сильно встряхните. Затем откройте колбу и отметьте характер и интенсивность запаха. Дайте оценку интенсивности запаха воды в баллах, пользуясь таблицей 8.

Воспользуйся таблицей 8 (стр. 183).

СДЕЛАЙТЕ ОБЩИЙ ВЫВОД

Уравнение диссоциации одной соли

Уравнение диссоциации одной соли

Раздел V Экспериментальная химия

Выявлять при выполнении химического опыта признаки, свидетельствующие о протекании химической реакции
Проводить опыты по распознаванию водных растворов кислот и щелочей с помощью индикаторов

Понятия по теме:

Химическое явление (реакция), эксперимент, кислота, щелочь, признаки химической реакции, раствор, индикаторы

Признаки химической реакции:

Изменение цвета, появление запаха, выпадение или растворение осадка, выделение газа, выделение или поглощение тепла и света

Задание №1

Лист обратной связи__________________________________________Ф.И.

Тема: Экспериментальная химия. Признаки химических реакций

Я умею: ДАТЫ:				Зачет
Следовать правилам работы с веществами
Фиксировать изменения, происходящие с веществами в ходе опыта
Выявлять признаки химической реакции
Фиксировать наблюдения
Писать уравнение реакции в молекулярном виде
Формулировать вывод

Критерии оценивания : Умею + Не умею -

Название опыта	Длительность ролика, электронный адрес	Признаки реакции	Уравнение реакции
Взаимодействие кислот с металлами	37 сек
Взаимодействие оксида меди и серной кислоты	41 сек

№ п/п

Разделы, темы

Количество часов

Рабочая программа по классам

10 кл.

11 кл.

Введение

1. Растворы и способы их приготовления

2. Вычисления по химическим уравнениям

3. Определение состава смесей

4. Определение формулы вещества

5. Закономерности протекания химических реакций

6. Комбинированные задачи

7. Качественные реакции

Введение в химический анализ.

Химические процессы.

Химия элементов.

Коррозия металлов.

Пищевая химия.

Фармакология.

Итоговая конференция: «Значение эксперимента в естественных науках».

Итого:

Пояснительная записка

Данный элективный курс предназначен для учащихся 10 - 11 классов выбирающих естественнонаучное направление, рассчитан на 68 часов.

Актуальность курса состоит в том, что его изучение позволит научиться решать основные типы расчетных задач, которые предусмотрены курсом химии средней школы и программой вступительных экзаменов в ВУЗы, то есть успешно подготовиться к ЕГЭ по химии. Кроме того, компенсируется недостаток практических занятий. Это делает занятия увлекательными и прививает навыки работы с химическими реактивами и оборудованием, развивает наблюдательность и умение логически мыслить. В данном курсе предпринята попытка максимально использовать наглядность химического эксперимента, дать возможность учащимся не только увидеть как взаимодействуют вещества, но и измерить, в каких соотношениях они вступают в реакции и получаются в результате реакции.

Цель курса: расширение представлений учащихся о химическом эксперименте.

Задачи курса:

· Повторение материала, рассмотренного на уроках химии;

· Расширение представлений учащихся о свойствах веществ;

· Совершенствование практических навыков и навыков решения расчетных задач на разные типы;

· Преодоление формального представления некоторых школьников о химических процессах.

На занятиях курса ученики совершенствуют умения в решении расчетных задач, выполняют качественные задачи на идентификацию веществ, находящихся в разных склянках без этикеток, экспериментально осуществляют цепочки превращений.

В ходе выполнения эксперимента на занятиях формируются пять типов умений и навыков.

1. Организационные умения и навыки:

составление плана эксперимента по инструкции;

определение перечня реактивов и оборудования по инструкции;

подготовка формы отчета по инструкции;

выполнение эксперимента в заданное время, использование знакомых средств, методов и приемов в работе;

осуществление самоконтроля по инструкции;

знание требований к письменному оформлению результатов эксперимента.

2. Технические умения и навыки:

правильное обращение с известными реактивами и оборудованием;

сборка приборов и установок из готовых деталей по инструкции;

выполнение химических операций по инструкции;

соблюдение правил безопасности труда.

3. Измерительные умения и навыки:

работа с измерительными приборами в соответствии с инструкцией;

знание и использование методов измерений;

обработка результатов измерений.

4. Интеллектуальные умения и навыки:

уточнение цели и определение задач эксперимента;

выдвижение гипотезы эксперимента;

отбор и использование теоретических знаний;

наблюдение и установление характерных признаков явлений и процессов по инструкции;

сравнение, анализ, установление причинно-следственных связей,

обобщение полученных результатов и - формулировка выводов.

5. Конструкторские умения и навыки:

исправление простейших неполадок в оборудовании, приборах и установках под контролем учителя;

пользование готовым оборудованием, приборами и установками;

изготовление простейшего оборудования, приборов и установок под руководством учителя;

изображение оборудования, приборов и установок в виде рисунка.

Контроль знаний осуществляется при решении расчетных и экспериментальных задач.

Итогом работы по элективному курсу станет выполнение зачетной работы, включающей составление, решение и экспериментальное выполнение расчетной задачи или качественного задания: определение состава вещества или осуществления цепочки превращений.

Введение (1 час)

Планирование, подготовка и проведение химического эксперимента. Техника безопасности при проведении лабораторных и практических работ. Правила оказания первой медицинской помощи при ожогах и отравлениях химическими реактивами.

Тема 1. Растворы и способы их приготовления (4 часа)

Значение растворов в химическом эксперименте. Понятие истинного раствора. Правила приготовления растворов. Технохимические весы и правила взвешивания твердых веществ.

Массовая доля растворенного вещества в растворе. Расчет и приготовление раствора с определенной массовой долей растворенного вещества.

Определение объемов растворов с помощью мерной посуды и плотности растворов неорганических веществ с помощью ареометра. Таблицы плотностей растворов кислот и щелочей. Расчеты массы растворенного вещества по известной плотности, объему и массовой доле растворенного вещества.

Изменение концентрации растворенного вещества в растворе. Смешивание двух растворов одного вещества с целью получения раствора новой концентрации. Расчеты концентрации раствора, полученного при смешивании, правило «креста».

Демонстрации. Химическая посуда для приготовления растворов (стаканы, конические и плоскодонные колбы, мерные цилиндры, мерные колбы, стеклянные палочки, стеклянные воронки и т. д.). Приготовление раствора хлорида натрия и раствора серной кислоты. Технохимические весы, разновесы. Определение объема растворов кислот и щелочей с помощью мерного цилиндра. Ареометр. Определение плотности растворов с помощью ареометра. Увеличение концентрации раствора гидроксида натрия с помощью частичного испарения воды и при добавлении дополнительного количества щелочи в раствор, проверка изменения концентрации с помощью ареометра. Уменьшение концентрации гидроксида натрия в растворе за счет его разбавления, проверка изменения концентрации с помощью ареометра.

Практические работы. Взвешивание на технохимических весах хлорида натрия. Приготовление раствора хлорида натрия с заданной массовой долей соли в растворе. Определение объема раствора хлорида натрия с помощью мерного цилиндра и определение его плотности с помощью ареометра. Определение концентрации растворов кислот и щелочей по значениям их плотностей в таблице «Массовая доля растворенного вещества (в %) и плотность растворов кислот и оснований при 20 °С». Смешивание растворов хлорида натрия различной концентрации и расчет массовой доли соли, и определение плотности полученного раствора.

Тема 2. Вычисления по химическим уравнениям (10 часов)

Практическое определение массы одного из реагирующих веществ с помощью взвешивания или по объему, плотности и массовой доле растворенного вещества в растворе. Проведение химической реакции и расчет по уран- нению этой реакции. Взвешивание продукта реакции и объяснение отличия полученного практического результата от расчетного.

Практические работы. Определение массы оксида магния, полученного при сжигании известной массы магния. Определение массы хлорида натрия, полученного при взаимодействии раствора, содержащего известную массу гидроксида натрия, с избытком соляной кислоты.

Практическое определение массы одного из реагирующих веществ с помощью взвешивания, проведение химической реакции и расчет по химическому уравнению этой реакции, определение массы или объема продукта реакции и его выхода в процентах от теоретически возможного.

Практические работы. Растворение цинка в соляной кислоте и определение объема водорода. Прокаливание перманганата калия и определение объема кислорода.

Проведение реакций для веществ, содержащих примеси, наблюдение результатов эксперимента. Расчеты с определением массовой доли примесей в веществе по результатам химической реакции.

Демонстрационный эксперимент. Растворение в воде натрия, кальция и наблюдение результатов эксперимента с целью обнаружения примесей в этих металлах.

Практическая работа. Растворение в растворе азот ной кислоты порошка мела, загрязненного речным песком.

Определение масс реагирующих веществ, проведение химической реакции между ними, исследование продуктов реакции и практическое определение вещества, находящегося в избытке. Решение задач на определение массы одного из продуктов реакции по известным массам реагирующих веществ, одно из которых дано в избытке.

Демонстрационный эксперимент. Горение серы и фосфора, определение вещества, находящегося в избытке в этих реакциях.

Практические работы. Проведение реакции между растворами азотной кислоты и гидроксида натрия, содержащими известные массы реагирующих веществ, определение избытка реагента с помощью индикатора.

Тема 3. Определение состава смесей (2 часа)

Проведение реакции смеси двух веществ с реактивом, взаимодействующим только с одним компонентом смеси. Проведение реакции смеси двух веществ с реактивом, взаимодействующим со всеми компонентами смеси. Обсуждение результатов эксперимента. Решение задач на определение состава смесей.

Демонстрационный эксперимент. Взаимодействие смеси цинковой пыли и медных опилок с соляной кислотой. Взаимодействие смеси порошка магния и цинковой пыли с соляной кислотой.

Тема 4. Определение формулы вещества (6 часов)

Понятие о качественном и количественном составе вещества. Вычисление молекулярной массы вещества на основе его плотности по водороду и т.д. и массовой доли элемента. Определение формулы вещества исходя из количественных данных продуктов реакции. Определение формулы органических веществ на основе общей формулы гомологического ряда.

Тема 5. Закономерности протекания химических реакций (5 часов)

Понятие о тепловых процессах при химических реакциях. Экзо- и эндотермические реакции. Вычисления по термохимическим уравнениям.

Демонстрация. Реакция разбавления концентрированной серной кислоты и приготовление хлорида аммония.

Понятие скорости реакции. Факторы, влияющие на скорость реакции. Определение скорости реакции.

Демонстрация. Влияние условий протекания реакции на ее скорость.

Понятие химического равновесия. Способы смещения химического равновесия. Применение данных знаний в химическом производстве.

Тема 6. Комбинированные задачи (3 часа)

Решение комбинированных задач на разные типы блока С ЕГЭ по химии.

Тема 7. Качественные реакции (3 часа)

Понятие качественной реакции. Определение веществ с помощью таблицы растворимости кислот, оснований и солей, характеристика видимых изменений процессов. Определение неорганических веществ, находящихся в разных склянках без этикеток, без использования дополнительных реактивов. Осуществление превращений неорганических и органических веществ.

Демонстрационный эксперимент. Идентификация растворов сульфата железа (II), сульфата меди (II), хлорида алюминия, нитрата серебра с помощью раствора гидроксида натрия. Идентификация растворов хлорида натрия, иодида калия, фосфата натрия, нитрата кальция с помощью раствора нитрата серебра и азотной кислоты.

Осуществление цепочки превращений.

Практические работы. Определение в пронумерованных склянках без этикеток растворов нитрата серебра, гидроксида натрия, хлорида магния, нитрата цинка без использования дополнительных реактивов.

Тема 8. Введение в химический анализ (6 часов)

Введение. Химия, человек и современное общество. Введение в химический анализ. Основы качественного анализа. Основы аналитической химии. Решение типовых расчетных задач.

Практические работы. Проведение анализа по обнаружению следов крови и слюны в выданных пробах. Анализ чипсов и прохладительных напитков.

Тема 9. Химические процессы (6 часов)

Характеристика химических процессов. Химический процесс, его признаки. Кристаллы в природе. Кристаллизация веществ и ее зависимость от различных факторов. Химические процессы в организме человека. Биохимия и физиология.

Практические работы. Кристаллизация вещества. Выращивание кристаллов в лаборатории. Разложение пероксида водорода ферментами крови.

Тема 10. Химия элементов (5 часов)

Сущность химической реакции. Решение задач с участием веществ различных классов и определение типа химической реакции. Химические реакции, идущие без изменения степени окисления химических элементов. Реакции, идущие с изменением степени окисления химических элементов. Реакции ионного обмена.

Практическая работа. Осаждение солей.

Тема 11. Коррозия металлов (3 часа)

Понятие о коррозии. Признаки корродирующей поверхности. Химическая и электрохимическая коррозия. Защита от коррозии.

Практическая работа. Приемы для защиты металлической поверхности от коррозии.

Тема 12. Пищевая химия (7 часов)

Химия и питание. Значение белков, жиров и углеводов для полноценного питания. Факторы, влияющие на усвоение важнейших компонентов пищи. Химические характеристики процессов, происходящих в пищеварительном тракте. «Живая» и «мертвая» пища. Химизм вегетарианства и мясоедения. Ароматизаторы, консерванты, красители и усилители вкуса.

Практические работы. Определение искусственных красителей в пище. Выделение белков из биологических объектов.

Тема 13. Фармакология (4 часа)

Понятие о фармакологии. Рецепт и назначения. Гомеопатия, ее химические основы. Противопоказания и побочность эффекта, химизм.

Практические работы. Действие антибиотиков и нитратов на почвенную микрофлору.

Тема 14. Итоговая конференция: «Значение эксперимента в естественных науках» (3 часа)

От натрохтимии до химиотерапии (лекарственная химия). Химизм биологии питания. Решение типовых химических задач для выхода на ЕГЭ.

Требования к результатам обучения

На занятиях элективного курса «Экспериментальные задачи по химии» учащиеся должны строго выполнять требования техники безопасности при проведении лабораторных и практических работ, знать правила оказания первой медицинской помощи при ожогах и отравлениях химическими реактивами.

После изучения предлагаемого курса учащиеся должны:

уметь производить измерения (массы твердого вещества с помощью технохимических весов, объема раствора с помощью мерной посуды, плотности раствора с помощью ареометра); готовить растворы с заданной массовой долей растворенного вещества; определять процентную концентрацию растворов кислот и щелочей по табличным значениям их плотностей; планировать, подготавливать и проводить простейшие химические эксперименты, связанные с растворением, фильтрованием, выпариванием веществ, промыванием и сушкой осадков; получением и взаимодействием веществ, относящихся к основным классам неорганических соединений; определением неорганических веществ в индивидуальных растворах; осуществлением цепочки превращений неорганических соединений;

решать комбинированные задачи, включающие элементы типовых расчетных задач:

определение массы и массовой доли растворенного вещества в растворе, полученном разными способами (растворением вещества в воде, смешиванием растворов разной концентрации, разбавлением и концентрированием раствора);

определение массы продукта реакции или объема газа по известной массе одного из реагирующих веществ; определение выхода продукта реакции в процентах от теоретически возможного;

определение массы продукта реакции или объема газа по известной массе одного из реагирующих веществ, содержащего определенную долю примесей;

определение массы одного из продуктов реакции по известным массам реагирующих веществ, одно из которых дано в избытке.

Список литературы:

1. Габриелян О.С. Общая химия: задачи и упражнения. М.: Просвещение, 2006.

2. Гудкова А.С. 500 задач по химии. М.: Просвещение, 2001.

3. Задачи Всероссийских олимпиад по химии. М.: Экзамен, 2005.

4. Лабий Ю.М. Решение задач по химии с помощью уравнений и неравенств. М.: Просвещение, 2007

5. Магдесиева Н.Н., Кузьменко Н.Е. Учись решать задачи по химии. М.: Просвещение, 2006.

6. Новошинский И.И. Типы химических задач и способы их решения. М.: Оникс, 2006.

7. Окаев Е.Б. Олимпиады по химии. Мн.: ТетраСистемс, 2005.

8. КИМы ЕГЭ по химии за разные годы

Номер

урока

(разделы, темы)

Количество

часов

Даты проведения

Оборудование урока

Домашнее задание

1. Введение.

ПСХЭ Д.И.Менделеева, портреты ученых

Введение.

2. Растворы и способы их приготовления

Спиртовка, штатив для пробирок, пробирки, проволока для пламенного теста, фильтровальная бумага, чашка для выпаривания, универсальная индикаторная бумага, растворы азотной кислоты, хлорида бария, гидроксида натрия, известковая вода, нитрат серебра

Массовая доля растворенного вещества.

Молярная концентрация и молярная концентрация эквивалента.

Растворимость веществ.

Практическая работа № 1: «Приготовление раствора определенной концентрации смешиванием растворов различных концентраций».

3. Вычисления по химическим уравнениям

Спиртовка, штатив, щипцы, шпатель, стакан, пробирки, капельница, мерный цилиндр, фильтровальная воронка, фильтровальная бумага, растворы азотной кислоты, нитрата серебра, соляной кислоты, ПСХЭ Д.И.Менделеева, таблица растворимости, калькулятор

Определение массы продукта реакции по известной массе одного из реагирующих веществ.

Вычисление объемных отношений газов.

Задачи, связанные с определением массы раствора.

Вычисление массы, объема, количества вещества продукта реакции, если одно из реагирующих веществ дано в избытке.

Проведение реакции между веществами, содержащими известные массы реагирующих веществ, определение избытка с помощью индикатора.

Определение выхода продукта реакции в процентах от теоретически возможного.

Расчет примесей в реагирующих веществах.

4. Определение состава смесей

Спиртовка, штатив, стакан, мерный цилиндр, чашка для выпаривания, фильтровальная бумага, магний, серная кислота, оксид меди (II), карбонат магния, гидроксид натрия, соляная кислота

Определение состава смеси, все компоненты которой взаимодействуют с указанными реагентами.

Определение состава смеси, компоненты которой выборочно взаимодействуют с указанными реагентами.

5. Определение формулы вещества

Вывод формулы вещества на основе массовой доли элементов.

Вывод молекулярной формулы вещества на основе его плотности по водороду или по воздуху и массовой доли элемента.

Вывод молекулярной формулы вещества по относительной плотности его паров и массе, объему или количеству вещества продуктов сгорания.

Вывод формулы вещества на основе общей формулы гомологического ряда органических соединений.

6. Закономерности протекания химических реакций

ПСХЭ Д.И.Менделеева, таблица растворимости, карточки с заданиями

Расчеты по термохимическим уравнениям.

Скорость химических реакций.

Химическое равновесие.

7. Комбинированные задачи

ПСХЭ Д.И.Менделеева, таблица растворимости, карточки с заданиями

Комбинированные задачи.

8. Качественные реакции

Широкая пробирка с газоотводной трубкой, штатив, секундомер, газовый шприц, мерный цилиндр, цинковые гранулы и порошок, разбавленная соляная кислота, раствор пероксида водорода, оксид марганца (IV), оксид меди (II), оксид цинка, хлорид натрия, ломтики картофеля, кусочки печени.

Способы определения неорганических и органических веществ.

Экспериментальное определение неорганических веществ.

Экспериментальное определение органических веществ.

34 час

Федеральное агентство по образованию Томский государственный архитектурно-строительный университет

И.А. КУРЗИНА , Т.С. ШЕПЕЛЕНКО , Г.В. ЛЯМИНА , И.А. БОЖКО , Е.А. ВАЙТУЛЕВИЧ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ОБЩЕЙ И НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Учебное пособие

Издательство Томского государственного архитектурно-строительного университета

УДК 546 (076.5) Л 12

Лабораторный практикум по общей и неорганической химии [Текст] : учебное пособие / И.А. Курзина, Т.С. Шепеленко, Г.В. Лямина [и др.] ; под. ред. И.А. Курзиной.

Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2006. – 101 с. – ISBN 5–93057–172–4

В учебном пособии приводятся теоретические сведения по основным разделам курса общей

и неорганической химии (классы неорганических соединений, основные законы и понятия химии, энергетические эффекты химических реакций, химическая кинетика, растворы, электрохимия, основные свойства некоторых элементов I – VII групп периодической системы Д.И. Менделеева). В экспериментальной части описаны методики выполнения семнадцати лабораторных работ. Пособие позволит студентам эффективнее готовиться к практическим занятиям и экономить время при оформлении отчетов по лабораторным работам. Учебное пособие предназначено для всех специальностей всех форм обучения.

Илл. 14, табл. 49 , библиогр. 9 названий Печатается по решению редакционно-издательского совета ТГАСУ.

Рецензенты:

Доцент кафедры аналитической химии ХФ ТГУ, к.х.н. В.В. Шелковников Доцент кафедры общей химии ТПУ, к.х.н. Г.А. Воронова Доцент кафедры химии ТГАСУ, к.б.н. Т.М. Южакова

университет, 2006


Введение...............................
Правила работы в химической лаборатории................................................................
Лабораторная работа № 1. Классы неорганических соединений ...................................
Лабораторная работа № 2. Определение молекулярной массы кислорода ...................
Лабораторная работа № 3. Определение теплового эффекта химической реакции.....
Лабораторная работа № 4. Кинетика химических реакций ............................................
Лабораторная работа № 5. Определение концентрации раствора. Жесткость воды...
Лабораторная работа № 6. Реакции в растворах электролитов. Гидролиз солей.........
Лабораторная работа № 7. Электрохимические процессы .............................................
Лабораторная работа № 8. Химические свойства металлов. Коррозия ........................
Лабораторная работа № 9. Алюминий и его свойства ....................................................
Лабораторная работа № 10. Кремний. Гидравлические вяжущие .................................
Лабораторная работа № 11. Соединения азота и фосфора .............................................
Лабораторная работа № 12. Сера и ее свойства ...............................................................
Лабораторная работа № 13. Элементы подгруппы хрома ..............................................
Лабораторная работа № 14. Галогены ..............................................................................
Лабораторная работа № 15. Элементы подгруппы марганца .........................................
Лабораторная работа № 16. Подгруппа семейства железа .............................................
Заключение...........................................................................................................................

Приложение 1. Список важнейших кислот ........................................................................
Приложение 2. Характеристика кислотно-основных индикаторов .................................
Приложение 3. Важнейшие физико-химические величины .............................................
Приложение 4. Важнейшие физико-химические константы ...........................................
Приложение 5. Соотношение между единицами измерений ...........................................
Приложение 6. Приставки кратных и дольных единиц ....................................................
Приложение 7. Криоскопические и эбуллиоскопические константы некоторых рас-
творителей ..............................................................................................................................
Приложение 8.		электролитической диссоциации (α ) важнейших
электрлитов в 0,1 н растворах при 25 °С .............................................................................
Приложение 9.	Константы	диссоциации	некоторых электролитов в водных
растворах при 25 °С ...............................................................................................................
Приложение 10.		растворимости	неорганических соединений при
комнатной температуре .........................................................................................................
Приложение 11. Электрохимический ряд напряжений и стандартные электродные
потенциалы при 25 °С ...........................................................................................................
Приложение 12. Процессы, протекающие при электролизе водных растворов
солей ........................................................................................................................................
Приложение 13. Периодическая система элементов Д.И. Менделеева ..........................

ВВЕДЕНИЕ

Химия относится к естественным наукам, которые изучают окружающий нас материальный мир. Материальные объекты, составляющие предмет изучения химии, – это химические элементы и их разнообразные соединения. Все объекты материального мира находятся в непрерывном движении (изменении). Существуют различные формы движения материи, в том числе химическая форма движения, которая также является предметом изучения химии. К химической форме движения материи относятся разнообразные химические реакции (превращения веществ). Итак, химия – это наука о свойствах химических элементов и их соединений и о закономерностях превращений веществ.

Важнейшим прикладным аспектом современной химии является целенаправленный синтез соединений, обладающих необходимыми и заранее предсказанными свойствами, для последующего их применения в различных областях науки и техники, в частности для получения уникальных материалов. Необходимо отметить, что химия как наука прошла до наших дней короткий путь – приблизительно начиная с 60-х годов XIX века. За период, длившийся полтора века, разработана периодическая классификация химических элементов и учение о периодичности, созданы теория строения атома, теория химической связи и строения химических соединений, появились такие важные для описания химических процессов дисциплины, как химическая термодинамика и химическая кинетика, возникли квантовая химия, радиохимия, ядерная физика. Химические исследования расширились так, что отдельные ветви химии – неорганическая химия, органическая химия, аналитическая химия, физическая химия, химия полимеров, биохимия, агрохимия и др. – стали само-

стоятельными независимыми науками.

Данное учебно-методическое пособие включает два основных раздела современной химии: «Общая химия» и «Неорганическая химия». Теоретические основы для понимания многообразной и сложной картины химических явлений закладывает общая химия. Неорганическая химия вводит в конкретный мир веществ, образуемых химическими элементами. Авторы стремились в возможно более краткой форме осветить основные вопросы курса общей химии. Значительное внимание уделено теоретическим разделам общей химии: основные законы и понятия химии, химическая термодинамика, химическая кинетика, свойства растворов, электрохимия. В разделе «Неорганическая химия» рассмотрены основные свойства элементов I – VII групп периодической системы Д.И. Менделеева. В приложениях даны основные физико-химические свойства неорганических веществ. Данное учебнометодическое пособие призвано помочь студентам в освоении основных положений химии, приобретении навыков решения типовых задач и проведении экспериментов в химической лаборатории.

При проведении лабораторных работ очень важно соблюдать технику безопасности. Работу с данным учебно-методическим пособием следует начинать со знакомства с основными правилами работы в химической лаборатории.

ПРАВИЛА РАБОТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ

Требования безопасности перед началом работы:

1. Перед выполнением лабораторной работы необходимо ознакомиться с физикотехническими свойствами применяемых и образующихся в процессе химической реакции веществ, а также с инструкциями и правилами по обращению с ними.

2. Содержать рабочее место в чистоте и порядке. На рабочем столе должны находиться только необходимые приборы и рабочая тетрадь.

Требования безопасности во время работы:

1. Приступать к выполнению опыта следует лишь тогда, когда отчетливо уяснены цель и задачи его, когда обдуманы отдельные этапы выполнения опыта.

2. Работы с ядовитыми, летучими и едкими веществами необходимо производить только в вытяжном шкафу.

3. При всех работах соблюдать максимальную осторожность, помня, что неаккуратность

и невнимательность могут повлечь несчастный случай.

4. Не следует наклоняться над сосудом с кипящей жидкостью. Нагреваемую пробирку необходимо держать отверстием от себя, так как может произойти выброс жидкости. Прогревать содержимое по всей пробирке, а не только снизу.

5. После использования реактива его необходимо сразу ставить на место, чтобы не создавать беспорядка на рабочем месте и не перепутать реактивы при расстановке их в конце занятий.

6. При разбавлении концентрированной серной кислоты необходимо кислоту вливать малыми порциями в воду, а не наоборот.

7. Воспрещается работать с огнеопасными веществами вблизи включенных электроприборов и горящих спиртовок или горелок.

8. Нюхать вещество следует, направляя пары к себе движением руки, а не вдыхая их полной грудью.

9. Нельзя употреблять для опытов вещество из банок, упаковок и капельниц без этикеток или с неразборчивыми надписями.

10. При попадании на кожу кислоты или щелочи необходимо промыть обожженное место большим количеством воды, а затем – при ожогах кислотой – 3%-ым раствором соды, а при ожогах щелочами – 1%-ым раствором борной кислоты.

11. При попадании реактива в глаза следует промыть их струей воды, а при отравлении газами обеспечить пострадавшему приток свежего воздуха.

12. Во избежание отравлений категорически запрещается хранить и принимать пищу, курить в рабочих комнатах химических лабораторий.

Требования безопасности по окончании работы:

Необходимо убирать со стола и пола все пролитое, разбитое и рассыпанное. После выполнения эксперимента, рабочее место необходимо привести в порядок. Гранулы и кусочки металла не бросать в раковину, а складывать в специальный сосуд и сдавать лаборанту. Никаких веществ из лаборатории нельзя брать домой. После окончания работы нужно обя-

зательно вымыть руки. Обо всех нарушениях правил техники безопасности и непредвиденных ситуациях немедленно сообщать преподавателю!

С правилами техники безопасности ознакомился и обязуюсь выполнять Подпись студента:

Инструктаж провел, знания правил техники безопасности проверил Подпись преподавателя:

Лабораторная работа № 1

КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Цель работы : изучить классы неорганических соединений, способы их получения и химические свойства.

Теоретическая часть

Все химические вещества делят на две группы: простые и сложные. Простые вещества состоят из атомов одного элемента (Cl2 , O2 , С и др.). В состав сложных входят два или более элемента (K2 SO4, NaOH, HNO3 и др.). Важнейшими классами неорганических соединений являются оксиды, гидроксиды и соли (рисунок).

Оксидами называются соединения, состоящие из двух элементов, один из которых кислород. По функциональным признакам оксиды подразделяются на солеобразующие и несолеобразующие (безразличные). Несолеобразующими называются оксиды, которые не образуют гидратных соединений и солей (CO, NO, N2 O). Солеобразующие оксиды по химическим свойствам подразделяют на основные , кислотные и амфотерные (рисунок). Химические свойства оксидов представлены в табл. 1.

Na2 O; MgO; CuO.

Кислотные оксиды образуют все неметаллы (кроме F) и металлы с высокой степенью окисления (+5, +6, +7), например SO3 ; P2 O5 ; Mn2 O7 ; CrO3 .

Амфотерные оксиды образуют некоторые металлы в степени окисления +2 (Be, Zn, Sn, Pb) и почти все металлы в степени окисления +3 и +4 (Al, Ga, Sc, Ge, Sn, Pb, Cr, Mn).

Таблица 1

Химические свойства оксидов

	Основные оксиды		Кислотные оксиды


	Основный оксид + H2 O → Основание		Кислотный оксид + H2 O → Кислота
	CaO+H2 O → Ca(OH)2		SO3 +H2 O → H2 SO4
	Осн. оксид + Кисл. оксид → Соль		Кисл. оксид + Основный оксид → Соль
	CaO+CO2 → CaCO3		SO3 + Na2 O → Na2 SO4
	Осн. оксид + Кислота → Соль + H2 O		Кисл. оксид + Основание → Соль + H2 O
	CaO+H2 SO4 → CaSO4 +H2 O		SO3 + 2NaOH → Na2 SO4 +H2 O

Амфотерные оксиды

1. Амфотерный оксид + H 2 O →

2. Амф. оксид + Кисл. оксид → Соль 2. Амф. оксид + Основный оксид → Соль

ZnO + N2 O5 → Zn(NO3 )2	ZnO2 + Na2 O → Na2 ZnO2 (в расплаве)
3. Амф. оксид+ Кислота → Соль + H2 O 3. Амф. оксид + Основание → Соль + H2 O
ZnO + H2 SO4 → ZnSO4 +H2 O	ZnO+2NaOH → Na2 ZnO2 +H2 O (в расплаве)

	ZnO+2NaOH 2 → Na2 (в растворе)

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

			Основные
IA: Li, Na, K, Rb, Cs			Me2 O (Me=Li, Na, K, Rb, Cs)
IIA: Mg, Ca, Sr, Ba			MeO (Me=Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Ni)
АМФОТЕРНЫЕ		Солеобразующие	Амфотерные
АМФОТЕРНЫЕ			EO (E=Be, Zn, Sn, Pb)
			E2 O3 (E=Al, Ga, Cr)
			EO2 (E=Ge, Pb)
			Кислотные
			Кислотные
			Cl2 O
			EO2 (E=S, Se, C, Si)
БЛАГОРОДНЫЕ			E2 O3 (E=N, As)
БЛАГОРОДНЫЕ			E2 O5 (E=N, P, As, I)
			EO3 (E = S, Se)
VIIIA: He, Ne, Ar
			Несолеобразующие
			CO, NO, N2 O, SiO, S2 O
НЕМЕТАЛЛЫ
			Основные (основания)
VA: N2 , P, As			Основные (основания)
VIA: O2 , S, Se			MeOH (Me=Li, Na, K, Rb, Cs)
VIIA: F2 , Cl2 , Br2 , I2			Me(OH)2 (Me=Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Ni)
			Амфотерные
			E(OH)2 (E=Be, Zn, Sn, Pb)
			E(OH)3 (E=Al, Cr)
	ГИДРОКСИДЫ		Кислотные (кислоты)
			Кислород-	Безкисло-


			HEO2 (E=N, As)	(E=F, Cl, Br, I)
			H3 AsO3
			H2 EO3 (E=Se, C)
			HEO3 (E=N, P, I)
			H3 EO4 (E=P, As)
			H2 EO4 (E=S, Se, Cr)
			HEO4 (E=Cl, Mn)
		Основныесоли(гидроксосоли)
			FeOH(NO3 )2 , (CaOH)2 SO4
		Средние соли (нормальные)
			Na2 СO3 , Mg(NO3 )2 , Ca3 (PO4 )2
			Na2 СO3 , Mg(NO3 )2 , Ca3 (PO4 )2
		Кислые соли (гидросоли)
			NaHSO4 , KHSO4 , CaH2 (PO4 )2
Классификация неорганических соединений

Гидроксидами называют химические соединения оксидов с водой. По химическим свойствам различают основные гидроксиды, кислотные гидроксиды и амфотерные гидроксиды (см. рисунок). Основные химические свойства гидроксидов приведены в табл. 2.

Основными гидроксидами или основаниями называют вещества, которые при электролитической диссоциации в водных растворах образуют отрицательно заряженные гидроксидионы (OH– ) и других отрицательных ионов не образуют. Хорошо растворимые в воде гидроксиды щелочных металлов, кроме LiOH, получили название щелочей . Названия основных гидроксидов образуются из слова «гидроксид» и названия элемента в родительном падеже, после которого, в случае необходимости, римскими цифрами в скобках указывается степень окисленности элемента. Например, Fe(OH)2 – гидроксид железа (II).

Кислотными гидроксидами или кислотами называют вещества, которые при диссоциации в водных растворах образуют положительно заряженные ионы водорода (H+ ) и других положительных ионов не образуют. Названия кислотных гидроксидов (кислот) образуются по правилам, установленным для кислот (см. прил. 1)

Амфотерные гидроксиды или амфолиты образованы элементами с амфотерными свойствами. Амфотерные гидроксиды называют подобно основным гидроксидам, например, Al(OH)3 – гидроксид алюминия. Амфолиты проявляют как кислотные, так и основные свойства (табл. 2).

Таблица 2

Химические свойства гидроксидов

Основания


to C
Основание → Основный оксид + H2 O
to C
Ba(OH)2 → BaO + H2 O
Основание + Кисл. оксид → Соль + H2 O	2. Кислота + Осн. оксид →Соль+ H2 O
Ba(OH)2 + CO2 → BaCO3 + H2 O		H2 SO4 + Na2 O → Na2 SO4 + H2 O
Ba(OH)2 + CO2 → BaCO3 + H2 O

3. Основание + Кислота → Соль + H 2 O

Ba(OH)2 + H2 SO4 → BaSO4 + 2H2 O

Амфотерные гидроксиды

1. Амф. гидроксид+Кисл. оксид→Соль+H2 O 1. Амф. гидроксид+Осн. оксид → Соль+H2 O

Соли – это вещества, молекулы которых состоят из катионов металла и кислотного остатка. Их можно рассматривать как продукты частичного или полного замещения водорода в кислоте на металл или гидроксидных групп в основании на кислотные остатки.

Различают средние, кислые и основные соли (см. рисунок). Средние или нормальные соли – продукты полного замещения атомов водорода в кислотах на металл или гидроксидных групп в основаниях на кислотный остаток. Кислые соли – продукты неполного замещения атомов водорода в молекулах кислот ионами металлов. Основные соли – продукты неполного замещения гидроксидных групп в основаниях на кислотные остатки.

Названия средних солей составляют из названия аниона кислоты в именительном падеже (прил. 1) и названия катиона в родительном падеже, например CuSO4 – сульфат меди. Название кислых солей образуют так же, как и средних, но при этом добавляют приставку гидро- , указывающую на наличие незамещенных атомов водорода, число которых обозначают греческими числительными, например, Ba(H2 PO4 )2 – дигидрофосфат бария. Названия основных солей также образуют подобно названиям средних солей, но при этом добавляют приставку гидроксо- , указывающую на наличие незамещенных гидроксогрупп, например, Al(OH)2 NO3 – дигидроксонитрат алюминия.

Порядок выполнения работы

Опыт 1. Установление характера оксидов

Опыт 1.1. Взаимодействие оксида кальция с водой (А), соляной кислотой (Б), едким натром (В). Среду полученного раствора в опыте (А) проверить с помощью индикатора

(прил. 2).

Наблюдения: А.

Уравнения реакций:

Опыт 1.2. Взаимодействие оксида бора с водой (А), соляной кислотой (Б), едким натром (В). Опыт (А) проводить при нагревании. Среду полученного раствора в опыте (А) проверить с помощью индикатора (прил. 2) .

Наблюдения: А.

Уравнения реакций:

Опыт 2 . Получение и свойства гидроксида алюминия

Опыт 2.1. Взаимодействие хлорида алюминия с недостатком гидроксида натрия