Конспект урока
Аттестуемый педагог (ФИО)
Предмет Аналитическая химия Группа ОС-10-2
Тема урока Титриметрический анализ
№ | Этапы работы | Содержание этапа | ||||||||||||||||||||||||||
1 | Организационный этап Цель этапа: формирование положительной мотивации студентов к учебной деятельности. Задачи этапа: - проверить посещение, подготовленность группы и кабинета к уроку; - ознакомить студентов с темой урока, основными этапами урока; - настроить студентов на учебную деятельность. Цель этапа для студентов: развитие навыков организации учебной индивидуальной деятельности. Задачи этапа: - подготовиться к уроку; - настроиться на плодотворную индивидуальную работу. | Приветствие учащихся. Проверка готовности к уроку. Постановка целей и задач урока (Слайд 1, см. приложение 1). Тема нашего урока: Титриметрический анализ. Сегодня вы познакомитесь с классификацией титриметрических методов анализа по различным признакам, с лабораторным обеспечением титриметрического анализа, с основными видами расчетов применяемых в титриметрии. Этот вид количественного анализа является важным, широко и повсеместно используемым в химических лабораториях разного уровня. Поэтому, для дальнейшей успешной работы необходимо усвоить теоретический и практический материал по титриметрии. На ваших столах имеются инструкционные карты, в которых даны 5 задач. Первая задача на закрепление изученного материала и 4 задачи по новому материалу. Первая задача оценивается 1 баллом, остальные оцениваются по 0.5 балла, если задания выполнены правильно. Основными этапами нашего занятия являются: проверка домашнего задания, куда входит решение задач по гравиметрии. Затем мы начнем изучение нового материала, в процессе которого будем закреплять изученное решением задач. В завершение вам будет предложен тест по основным разделам новой темы. Тест оценивается 1 баллом. Поэтому когда мы с вами подведем итоги, то сумма баллов будет вашей оценкой работы на уроке. | ||||||||||||||||||||||||||
2 | Опрос студентов по заданному на дом материалу Цель этапа: развитие познавательных навыков, полученных при изучении гравиметрического метода анализа. Задачи этапа: - проверить теоретические знания студентов полученных при изучении гравиметрического метода анализа; - проверить практические знания, которые были получены студентами при выполнении соответствующих лабораторных работ. Цель этапа для студентов: закрепление изученного теоретического и практического материала. Задачи этапа: - дать правильные ответы на предложенные вопросы; - объяснить свой ответ при выявлении разногласий; - провести взаимоконтроль. | Перед изучением новой темы вспомним теоретический и практический материал по гравиметрическому анализу. С помощью мультимедийного сопровождения проводится диктант по теме: Гравиметрический анализ (Слайд 2). 1. Совокупность химических, физико-химических и физических методов определения количественного соотношения компонентов, входящих в состав определяемого вещества - 2. Анализ основанный на точном измерении массы определяемого вещества - 3. Основными операциями гравиметрического метода анализа являются - 4. Малорастворимый осадок соединения, содержащего определяемое вещество в гравиметрии- 5. Вещество после высушивания или прокаливания - 6. Основными операциями при определении кристаллизационной воды являются - 7. Отвесить на аналитических весах определенное количество вещества значит - 8. Отделение осадка от раствора называется - 9. Лабораторная посуда применяемая в гравиметрическом анализе - 10. Проба, проводимая добавлением в фильтрат осадителя, называется - А теперь проведем взаимоконтроль (Слайд 3). На экране вы видите правильные ответы. 1. – количественный анализ; 2. – гравиметрический анализ; 3. – взвешивание, растворение, осаждение, фильтрование, прокаливание; 4. – осаждаемая форма; 5. – гравиметрическая форма; 6. – высушивание, взвешивание; 7. – взять навеску; 8. – фильтрованием; 9. – коническая колба, аналитические пипетки, воронка, стакан, стеклянная палочка, тигель; 10. – проба на полноту осаждения. Отметьте каждый правильный ответ баллом 0.1. И поставьте общий балл. Какие ошибки обнаружились в ходе проверки? Сейчас продолжим нашу работу решением задач по гравиметрическому методу анализа. Далее у доски студент выполняет индивидуальное задание по карточке. На местах студенты по инструкционным картам – решают задачи. Задача № 1 вариант 1 Определите массу железа в осадке, если навеской является 0,5 г сульфата железа (III), который прореагировал с избытком гидроксида калия? Какая гравиметрическая форма образуется при прокаливании осадка? Задача № 1 вариант 2 Необходимо определить содержание никеля в растворе по массе. Известно, что при реакции раствора хлорида никеля со щелочью выпал осадок, массой 1,5 г. Задача № 1 решение у доски Каково процентное содержание кристаллизационной воды в кристаллогидрате сульфата меди? Какая масса воды содержится в 2,3 г. этого вещества? Проверяется решение задачи студента у доски. | ||||||||||||||||||||||||||
3 | Изучение нового учебного материала Цель этапа: формирование интереса к дисциплине и к титриметрическому анализу на информационной основе, расширение возможности использования полученных знаний на практике. Задачи этапа: - научить выделять титриметрический метод анализа из других количественных методов; - объяснить требования к реакциям и применяемым растворам; - научить применять необходимое для анализа оборудование и лабораторную посуду; - научить применять необходимые расчеты; - объяснить классификацию титриметрических методов анализа. Цель этапа для студентов: освоение основных понятий титриметрического метода анализа. Задачи этапа: - изучить основные понятия титриметрического метода анализа; - изучить виды растворов применяемые в титриметрии; - изучить технику титрования и лабораторное обеспечение анализа; - изучить виды расчетов в титриметрии; - изучить классификацию титриметрических методов анализа. | 3.1 Сущность титриметрического анализа. Основные понятия. ( Слайд 4) Титриметрический (объёмный) анализ является одним из важнейших и старейших видов количественного анализа (его возраст более 150 лет). Определение содержания вещества в титриметрическом анализе осуществляется в результате проведения реакции точно известного количества одного вещества с неизвестным количеством другого, с последующим расчётом количества определяемого вещества по уравнению реакции (Слайд 5). Основными достоинствами титриметрического анализа являются точность, быстрота исполнения и возможность применения для определения самых разнообразных веществ. 3.2 Основной операцией титриметрического анализа является титрование (Слайд 6) – постепенное смешивание веществ до полного окончания реакции. Обычно в титриметрическом анализе используются растворы веществ. В ходе титрования раствор одного вещества постепенно приливается к раствору другого вещества до тех пор, пока вещества полностью не прореагируют. (Слайд 7) Раствор, который приливают, называется титрантом, раствор, к которому приливается титрант, называется титруемым раствором. Объём титруемого раствора, который подвергается титрованию, называется аликвотной частью или аликвотным объёмом. Требования к реакциям: (Слайд 8) Реакции, которые используются в титриметрическом анализе, должны быть строго стехиометрическими, т. е. вещества должны реагировать строго количественно, согласно коэффициентам в уравнении, протекать достаточно быстро и по возможности при комнатной температуре. Только при соблюдении этих условий реакция может быть использована для количественного анализа. (Слайд 9) Для титрования (чаще в качестве титранта) применяются растворы с точно известной концентрацией, которые называются стандартными или титрованными. Различают несколько типов стандартных растворов (Слайд 10). Первичным стандартом называется раствор с точно известной концентрацией, приготовленный по точной навеске вещества. Вещество для приготовления первичного стандарта должно иметь определённый состав и быть определённой степени чистоты. Содержание в нём примесей не должно превышать установленных норм. Навеску взвешивают на аналитических весах и растворяют в определённом объёме растворителя. Полученный стандартный раствор не должен изменять своих свойств при хранении. Стандартные растворы хранят в плотно закрытой посуде. При необходимости их предохраняют от попадания прямых солнечных лучей и воздействия высокой температуры. Стандартные растворы многих веществ (HCl, H2SO4, Na2B4O7 и др.) могут храниться годами без изменения концентрации. Ввиду того, что подготовка вещества для приготовления стандартного раствора является длительным и трудоёмким процессом, химической промышленностью выпускаются т. наз. стандарт-титры (фиксаналы). Показать стандарт – титр. Фиксанал представляет собой стеклянную ампулу, в которой запаяна определённая навеска вещества. Ампулу разбивают, и вещество количественно переносят в мерную колбу, доводя затем объём жидкости до метки. Применение стандарт - титров значительно облегчает процесс и сокращает время приготовления стандартного раствора. Некоторые вещества трудно получить в химически чистом виде (например, KMnO4). Из-за содержания примесей взять точную навеску вещества часто бывает невозможно. Кроме этого, растворы многих веществ, при хранении, изменяют свои свойства. Например, растворы щелочей способны поглощать углекислый газ из воздуха, в результате чего их концентрация со временем меняется. В этих случаях используют вторичные стандарты. Вторичным стандартом называется раствор вещества с точно известной концентрацией, которая устанавливается по первичному стандарту. Вторичные стандарты (например, растворы KMnO4, NaOH и т. д.) хранятся при тех же условиях, что и первичные стандарты, но их концентрацию периодически проверяют по стандартным растворам так называемых установочных веществ. Сейчас закрепим информацию решением задач на приготовление растворов. У доски студент выполняет индивидуальное задание по карточке. На местах студенты по инструкционным картам – решают задачи. Задача № 2 Как приготовить первичный стандарт 0,1 М раствора NaCl? Задача № 2 Как приготовить первичный стандарт 0,1 н раствора ZnSO4? Задача решение у доски: Как приготовить первичный стандарт 0,05 н раствора Na2B4O7? Проверяется решение задачи студента у доски. 3.3 Техника титрования и лабораторная посуда Перейдем к изучению лабораторного обеспечения титриметрии (Слайд 11). В современной аналитической химии используют множество приборов для быстрого и качественного определения веществ. Например, для проведения множественных определений в лабораториях и на производстве, используют автоматические титраторы. Конечно, чтобы работать на таких приборах необходимо владеть навыками работы с растворами и навыками титрования. Большинство аналитических лабораторий применяют классические приборы для титрования, которыми мы будем пользоваться при выполнении лабораторного практикума. (Слайд 12) Скажите, как называется лабораторная посуда, изображенная на слайде? Лабораторная посуда и оборудование для титрования: штатив с лапкой, воронка, колба коническая, для точного измерения объемов растворов используют бюретку, мерные колбы, аналитические пипетки различной вместимости. Классический прибор для титрования (Слайд 13) состоит из лабораторного штатива, к которому крепится бюретка. Перед титрованием бюретка промывается дистиллированной водой и титрантом. Затем она заполняется титрантом до нулевой отметки. Под бюретку ставится коническая колба с аликвотной частью титруемого раствора. (Слайд 14) В процессе титрования в колбу из бюретки малыми порциями приливается раствор титранта, до достижения точки эквивалентности. В точке эквивалентности измеряется объём титранта, израсходовавшийся на титрование раствора. 3.4 Точкой эквивалентности (Слайд 15) называется момент, наступающий в ходе титрования, когда реагирующие вещества полностью прореагировали. В этот момент они находятся в эквивалентных количествах, т. е. достаточных для полного, без остатка, протекания реакции. Индикаторы. (Слайд 16) Определение точки эквивалентности в зависимости от метода производят инструментальным методом или чаще для этих целей используют индикаторы - вещества, меняющие окраску в определенных условиях среды. Например, в кислотно – основном титровании используют индикаторы, которые меняют свою окраску в зависимости от рН раствора: фенолфталеин, метиловый оранжевый, лакмус и др.. Во многих случаях окислительно – восстановительного титрования фиксирование точки эквивалентности возможно без применения индикаторов, поскольку применяемые растворы титрантов окрашены (KMnO4, K2Cr2O7) и в точке эквивалентности окраска титруемого раствора изменяется от одной капли титранта. В комплексонометрическом титровании применяют специальные металл-индикаторы. Металл-индикаторы образуют с определяемым ионом комплексы. Индикатор и его комплекс с металлом имеют различную окраску: ксиленоловый оранжевый (переход от красной окраски к желтой), эриохром чёрный Т (переход синий-оранжевый), мурексид (переход вино – красный – фиолетовый) и другие. 3.5 Конкретное титрование в титриметрии принято изображать схемой (Слайд 17) в виде вертикальной стрелки (бюретки), справа вверху от которой указывают химическую формулу и концентрацию титранта, в середине - индикатор, а внизу - определяемое вещество, например,
фенолфталеин Н2С2О4*2H2O Сейчас предлагаю вам решить задачу № 3 в инструкционной карте. На местах студенты по инструкционным картам – решают задачи. Задача № 3: Записать схему титрования, где определяем концентрацию серной кислоты 0,1 н раствором гидроксида натрия в присутствии метилового оранжевого. Задача № 3: Записать схему титрования, где определяем содержание ионов кальция в виде хлорида 0,05 М раствором ЭДТА в присутствии мурексида. 3.6 Расчеты в титриметрии Перейдем к следующему очень важному разделу – расчетам в титриметрическом методе анализа. (Слайд 18) Основным законом, применяемым в титриметрических расчетах является закон эквивалентов. Химические элементы и их соединения реагируют между собой в строго определенных массовых количествах, соответствующих их химическим эквивалентам. Для двух стехиометрически реагирующих веществ справедливо соотношение:
V(В) Приведенные формулы представляют собой следствие закона эквивалентов и являются основными расчетными уравнениями титриметрического анализа. Т. к. при проведении титриметрических определений проводят минимум 3 параллельных определения, то результаты измерения объема титранта получают как среднеарифметическое 3-5 сходимых (расхождение не более 0,1-0,2 мл) результатов повторных (параллельных) титрований. Вопрос: Что означает среднеарифметическое 3-5 сходимых результатов повторных титрований? Студенты отвечают на вопрос. У доски студент выполняет индивидуальное задание по карточке. На местах студенты по инструкционным картам – решают задачи. Задача № 4 Какой объем 0,1 М раствора H2SO4 понадобится для нейтрализации 10 мл 0,15 М раствора КОН? Задача № 4 Какой объем 0,05 М раствора Na2S2O3 потребуется для нейтрализации 15 мл 0,02 М раствора K2Cr2O7? Задача № 4 решение у доски: Какой объем 0,1 М раствора H2SO4 понадобится для нейтрализации 10 мл 0,15 М раствора КОН? Задача № 5 Рассчитать молярную концентрацию раствора перманганата калия, если на титрование 10 мл 0,1 М раствора Na2C2O4 в кислой среде затрачено 18,2 мл, 18,0 мл, 17,9 мл, 18,1 мл раствора KMnO4. Задача № 5 Рассчитать молярную концентрацию раствора бихромата калия, если на титрование 10 мл 0,1 М раствора Na2S2O3 в кислой среде затрачено 15,2 мл, 15,0 мл, 15,1 мл, 15,3 мл раствора K2Cr2O7. Задача № 5 решение у доски: При титровании 4 проб по 10 мл. раствора соляной кислоты 0,1 н раствором гидроксида натрия были получены следующие результаты: 9,9 мл., 10,1 мл., 10,0 мл., 9,8 мл.. Найти концентрацию соляной кислоты. Студенты сдают инструкционные карты с выполненными заданиями. Проверяется решение задач студентов у доски. 3.7 Классификация титриметрических методов (Слайд 19) Рассмотрим классификацию титриметрических методов анализа. Прошу вас оформить таблицу в тетради.
| ||||||||||||||||||||||||||
4 | Закрепление учебного материала Цель этапа: определение степени усвоения основных понятий титриметрических методов анализа. Контроль усвоения титриметрического метода анализа каждым студентом. Задача этапа: - научить студентов самостоятельно анализировать и оценивать собственную деятельность; Цель этапа для студентов: формирование навыков анализа и оценки собственной деятельности на уроке. Задача этапа: - определить индивидуальный уровень усвоения темы урока. | Студентам предлагается ответить на вопросы теста (Слайд 20). Для этого отводится 5 мин. Тест по теме: Общая характеристика титриметрических методов анализа 1. Правильное положение глаз при определении объема раствора в бюретке...
2. Расчеты результатов определений в титриметрии основаны на законе … A. кратных отношений B. действующих масс C. Авогадро D. эквивалентов 3. Аликвотная часть – это количество... A. миллилитров добавленного из бюретки раствора B. капель добавленного из капельницы индикатора C. миллилитров отобранного пипеткой раствора для анализа D. миллилитров отобранного мензуркой раствора для анализа 4. Мерную посуду используют в титриметрическом анализе для: A. приготовления растворов вторичных стандартов B. приготовления растворов первичных стандартов C. отбора аликвотных частей исследуемого раствора D. добавления растворов индикаторов E. подачи растворов титрантов 5. Формулы, используемые для расчетов в титриметрическом анализе: A. Cн(В) = Cн(А)* V(А) V(В) B. V(В) = m/ρ C. ρ=m/V(А) D. Cн(А)*V(А)=Cн(B)*V(B) 6. Бюретку перед титрованием необходимо промыть... A. титрантом B. титруемым раствором C. титруемым раствором и высушить D. дистиллированной водой 7. Раствор с точно известной концентрацией, приготовленный по точной навеске вещества - … A. вторичный стандарт B. стандарт – титр C. определяемый раствор D. первичный стандарт 8. Точка эквивалентности – это… A. раствор вещества с точно известной концентрацией B. постепенное смешивание веществ C. момент, наступающий в ходе титрования, когда реагирующие вещества полностью прореагировали D. вещество, меняющее окраску в определенных условиях 9. Установите соответствие между названием метода и определяемым этим методом веществом:
10. Установите соответствие между посудой, изображенной на рисунках и ее применением:
Пока студенты выполняют тест, преподаватель проверяет инструкционные карты с решенными задачами. Критерии оценки каждой задачи: 0,5 балла, если все выполнено правильно, замечаний нет; 0,3 балла, если выполнено правильно, но имеются незначительные ошибки, не повлиявшие на ответ; 0 баллов, если задание не выполнено или выполнено не правильно, со значительными ошибками. После выполнения теста проводим самоконтроль. (Слайд 21) На экране представлены правильные ответы. 1 задание – ответ 3 2 задание – ответ D 3 задание – ответ С 4 задание – ответ А, В,С, Е 5 задание – ответ А, D 6 задание – ответ А, D 7 задание – ответ D 8 задание – ответ С 9 задание – ответ 1- С, D; 2 – А; 3 - В 10 задание – ответ 1-В; 2- D; 3-А; 4-С Проставьте 0,1 балла за каждый правильный ответ. Посчитайте сумму. Сдайте свои работы. Сейчас подведем итоги. Преподаватель озвучивает количество баллов, полученных каждым студентом во время урока, и выставляет оценки в журнал. | ||||||||||||||||||||||||||
5 | Задание на дом Цель этапа: формирование навыков самостоятельной работы для закрепления изученного материала. Задача этапа: - разъяснить ход выполнения домашней работы; - озвучить критерии оценивания выполненных дома заданий. Цель этапа для студентов: развитие навыков самостоятельной работы. Задача этапа: - закрепить изученный на уроке материал. | Запишите домашнее задание в тетрадь (Слайд 22). Саенко химия: учебник для ССУЗ. - Ростов н/Д: Феникс, 2011. стр.199-213. Задачи на стр.215 № 15, 16, 18 Критерии оценивания домашней работы: по теоретическому материалу - фронтальный опрос, по практическим заданиям – 0,5 балла, если все выполнено правильно, замечаний нет; 0,3 балла, если выполнено правильно, но имеются незначительные ошибки, не повлиявшие на ответ; 0 баллов, если задание не выполнено или выполнено не правильно, со значительными ошибками. |
NaOH, c(NaOH) =0,05 моль/л
отсюда Cн(В) = Cн(А)* V(А) 
1
2
3
1
2
3
4