1. Программа элективного курса
Данный курс разработан для 10 класса с профильным изучением химии и является логическим дополнением и обобщением основного изученного ранее материала.
Целью курса является систематизация, расширение и углубление знаний об основах качественного анализа и его применении на практике. Для реализации этой цели необходимо добиться решения следующих задач:
· Систематизировать имеющиеся у учащихся знания о качественных реакциях.
· Ознакомить учащихся с основными методами качественного анализа.
· Рассмотреть различные аналитические группы катионов и анионов, а также способы их определения.
· Ознакомить учащихся с основами анализа природных объектов.
Курс рассчитан на 32 ч, 1 ч в неделю. В основу изучения материала положена кислотно-основная классификация катионов и анионов на отдельные аналитические группы. Это позволяет более четко проводить характерные качественные реакции, использовать те или иные групповые реагенты для определения качественного состава смеси ионов. Для формирования практических навыков и наиболее глубокого и осознанного понимания учащимися учебного материала предусмотрены практические работы.
При изучении элективного курса учащиеся привлекаются к самостоятельному поиску и самостоятельному изучению свойств различных веществ. Организация уроков в форме практической, лабораторной и исследовательской работы предоставляет учащимся максимальную самостоятельность, возможность выдвинуть свою гипотезу, обосновать и проверить её.
Итоги реализации данной программы могут быть подведены на защите учащимися исследовательских работ.
Учебно-тематическое планирование.
№ пп | Тема | Часы | Форма проведения |
Тема 1. Теоретические основы качественного анализа. | 4 | ||
1 | Предмет и задачи качественного анализа. Методы анализа. | 1 | Лекция |
2 | Теоретические основы анализа. | 2 | Лекция, решение задач и написание ионных уравнений |
3 | Приемы работы в аналитической лаборатории. | 1 | Лекция |
Тема 2. Анализ катионов. | 13 | ||
4 | Аналитические группы катионов. | 2 | Лекция |
5 | Анализ катионов первой аналитической группы. | 1 | Лабораторная работа |
6 | Анализ катионов второй аналитической группы. | 1 | Лабораторная работа |
7 | Анализ катионов третьей аналитической группы. | 1 | Лабораторная работа |
8 | Анализ смеси катионов 1 – 3 аналитических групп. | 1 | Практическая работа |
9 | Анализ катионов четвертой аналитической группы. | 1 | Лабораторная работа |
10 | Анализ катионов пятой аналитической группы. | 1 | Лабораторная работа |
11 | Анализ катионов шестой аналитической группы. | 1 | Лабораторная работа |
12 | Анализ смеси катионов 4 – 6 аналитической групп. | 1 | Практическая работа |
13 | Анализ смеси катионов 1 – 6 аналитической групп. | 2 | Практическая работа |
Тема 3. Анализ анионов. | 7 | ||
14 | Аналитические группы анионов. | 1 | Лекция |
15 | Анализ анионов первой аналитической группы. | 1 | Лабораторная работа |
16 | Анализ анионов второй аналитической группы. | 1 | Лабораторная работа |
17 | Анализ анионов третьей аналитической группы. | 1 | Лабораторная работа |
18 | Анализ смеси анионов 1 – 3 аналитических групп. | 1 | Практическая работа |
19 | Анализ смеси катионов и анионов. | 2 | Практическая работа |
Тема 4. Анализ природных объектов. | 7 | ||
20 | Химические элементы в природе. Микроэлементы. Методы концентрирования. | 3 | Лекция |
21 | Анализ природных объектов. | 4 | Исследовательская работа |
Итоговое занятие | 1 | Конференция |
Содержание программы.
Тема 1. Теоретические основы качественного анализа.
Предмет и задачи качественного анализа. Понятие качественной реакции, аналитический эффект. Растворы. Растворимость веществ. Основные положения теории электролитической диссоциации (ТЭД). Роль ТЭД в качественном анализе. Понятие о дробном анализе. Правила техники безопасности. Основные приёмы работы в аналитической лаборатории (нагревание и выпаривание, осаждение, фильтрование через бумажный фильтр и через вату, промывание и растворение осадка). Капельные реакции. Правила оформления лабораторного журнала.
Тема 2. Анализ катионов.
Аналитические группы катионов и периодическая система химических элементов . Кислотно-основная классификация катионов. Реакции и ход анализа смеси катионов первой аналитической группы (К+, Na+, NH4+). Реакции и ход анализа смеси катионов второй аналитической группы (Ag+, Pb2+). Реакции и ход анализа смеси катионов третьей аналитической группы (Ва2+, Са2+). Контрольная задача «Анализ смеси катионов первой, второй и третьей групп». Реакции и ход анализа смеси катионов четвёртой группы (Al3+, Cr3+, Zn2+). Реакции и ход анализа смеси катионов пятой аналитической группы (Mg2+, Fe2+, Fe3+, Mn2+). Реакции и ход анализа смеси катионов шестой аналитической группы (Cu2+, Cd2+, Со2+, Ni2+). 8. Контрольная задача «Анализ смеси катионов четвёртой, пятой и шестой групп».
Тема 3. Анализ анионов.
Аналитические группы анионов. Классификация анионов. Реакции и ход анализа смеси анионов первой аналитической группы (SO42-, SO32-, СO32-, РO43-). Реакции и ход анализа смеси анионов второй аналитической группы (Сl - , Вr - , I-, S2-). Реакции и ход анализа смеси анионов третьей аналитической группы (NO3-, NO2-, CH3COO-). Контрольная задача «Анализ смеси анионов первой, второй и третьей групп». Контрольная задача «Анализ смеси катионов и анионов».
Тема 4. Анализ природных объектов.
Распространение химических элементов на Земле. Макро и микроэлементы. Особенности анализа твёрдого вещества. Методы концентрирования и разделения (хроматография, экстракция, выпаривание). Выполнение учащимися исследовательской работы по анализу природных объектов (по выбору учащихся).
Подведение итогов курса в форме конференции с защитой исследовательских работ.
Перечень рекомендуемой литературы.
1. Основы аналитической химии. В 2 кн. Кн. 1. Общие вопросы. Методы разделения: Учеб. для вузов / , , и др. Под ред. . – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1999.
2. Основы аналитической химии. В 2 кн. Кн. 2. Методы химического анализа: Учеб. для вузов / , , и др. Под ред. . – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1999.
3. Суворов мир химических превращений. Оригинальные задачи по химии с решениями / – СПб.: Химия, 1998.
4. Михалева по качественному химическому полумикроанализу / , . – М.: Дрофа, 2007. – 236 с.
5. Логинов химия: Учеб. пособие для студентов химико-биол. и биолого-хим. специальностей пед. ин-тов / . – М.: Просвещение, 1975.
2. Исследовательская работа «Качественный анализ почв»
Методика проведения анализа основана на материалах рекомендуемой литературы.
Для проведения работы необходимо взять несколько проб почвы из различных мест (например, огород, сад, придорожная полоса, берег водоема и др.). Пробы берутся с глубины 10 – 15 см и просушиваются. Из них отбираются посторонние включения (камни, корни и т. д.). Образцы почв, доведенные до воздушно-сухого состояния, измельчают, пропускают через сито с круглыми отверстиями диаметром 1 – 2 мм. Масса пробы – 30 г.
Приготовление солевой вытяжки и измерение рН.
Готовят экстрагирующий раствор из расчета 75 г хлористого калия, на 1000 см3 раствора. Пробы почвы пересыпают в конические колбы. К пробам цилиндром приливают по 75 см3 экстрагирующего раствора. Почву с раствором перемешивают в течение 1 мин. После чего измеряют рН при помощи универсальной индикаторной бумаги.
Фильтрование суспензий.
После измерения pH суспензии оставляют на 18 – 24 ч, затем отфильтровывают через бумажные фильтры. Фильтраты используют для последующего анализа. При определении всех показателей отбирают соответствующие пробы фильтрата холостого опыта и проводят их через все стадии анализов.
Фильтраты используют для последующего анализа и хранят в плотно закрытых емкостях в темном месте.
В дальнейшем предлагается выполнить анализ на содержание в вытяжках групп катионов и анионов, используя изученные ранее групповые реагенты. Установив групповой состав, необходимо провести определение отдельных катионов и анионов. (Не следует определять катион калия и анион хлора, т. к. они присутствуют в экстрагирующем растворе.)
Рекомендуемыми для определения являются катионы аммония, железа (II и III) и свинца, а также сульфат-, карбонат-, нитрит - и нитрат-анионов. Анализ других ионов проводится на усмотрение исследователя.
Методика определения рекомендуемых ионов
Определение NH4+.
В пробирку отобрать несколько миллилитров почвенной вытяжки, и добавить раствор щелочи. Пробирку нагреть и к отверстию поднести лакмусовую бумажку смоченную водой. Посинение свидетельствует о наличии ионов аммония.
Определение Fe2+ и Fe3+.
В две пробирки внести по 3 мл вытяжки. В первую пробирку прилить несколько капель раствора красной кровяной соли (K3[Fe(CN)6]), во вторую - несколько капель 10%-ного раствора тиоцианата аммония или калия (NH4SCN или KSCN). Появившееся синее окрашивание первой пробирке и красное во второй свидетельствует о наличии в почве соединений железа (II) и железа (Ш). По интенсивности окрашивания можно судить об их количестве.
Определение Pb2+.
К 2-3 каплям исследуемого раствора прибавляют 1 – 2 капли раствора KI. Выпадает жёлтый осадок. Смесь нагревают до кипения. После того как осадок растворится, раствор следует медленно охлаждать. Выпадение золотисто-жёлтого осадка свидетельствует об образовании PbI2.
Определение CO32-.
К пробе вытяжки приливают пипеткой несколько капель 10%-ного раствора соляной кислоты. Образующийся по реакции оксид углерода СО2 выделяется в виде пузырьков. По интенсивности их выделения судят о более или менее значительном содержании карбонатов. Почву, солевая вытяжка которой «вскипает» от 10%-ного раствора соляной кислоты, относят к группе карбонатных почв.
Определение SO42-.
К 5 мл фильтрата добавить несколько капель концентрированной соляной кислоты и 2 – 3 мл 20%-ного раствора хлорида бария. Если образующийся сульфат бария выпадает в виде белого мелкокристаллического осадка, это говорит о присутствии сульфатов в количестве нескольких десятых процента и более. Помутнение раствора также указывает на содержание сульфатов - сотые доли процента. Слабое помутнение, заметное лишь на черном фоне, бывает при незначительном содержании сульфатов – тысячные доли процента.
Определение NO2-.
К 5 – 6 каплям испытуемого раствора добавить 2 – 3 капли 1 М раствора H2S04, 4 – 5 капель 10%-ного раствора KI и несколько капель крахмального клейстера. Полученную смесь перемешать. В присутствии нитрит-иона появляется интенсивно-синее окрашивание раствора.
Определение NO3-.
При наличии нитрит-иона его необходимо, предварительно удалить. Для этого в пробирку поместить 5 – 6 капель анализируемого раствора, добавть несколько кристалликов NН4Cl и нагреть до прекращения выделения газа (N2). Затем, 2 – 3 капли раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте поместить на фарфоровую пластинку или предметное стекло. Туда же внести на кончике стеклянной палочки небольшое количество анализируемого раствора и перемешать. В присутствии нитрат-иона появляется интенсивно-синее окрашивание.
Дальнейшие определения проводятся по методикам, представленным в лабораторных работах.
