Аналитические методы контроля окружающей среды (стр. 37 )

Тема	Виды самостоятельной деятельности	Форма контроля
Роль аналитической химии  в развитии промышленности, сельском хозяйстве, медицине, охране окружающей среды.	Составление конспекта по теме	Проверка конспекта
Кривые титрования	Построение кривых титрования по индивидуальным заданиям	Проверка графиков
Окислительно-восстановительные реакции в аналитической химии	Изучение материала темы по предложенным вопросам	Самостоятельная работа
Определение карбоноатной жесткости воды	Решение расчетных  задач	Проверка расчетных задач
Активность. Ионная сила раствора	Самоподготовка по предложенным вопросам	Самостоятельная работа
Обратимость химических реакций	Изучение материала по предложенным вопросам	Коллоквиум
Комплексообразование	Изучение материала темы по предложенным вопросам. Составление опорного конспекта.	Проверка опорного конспекта
Гидролиз солей	Самоподготовка по предложенным вопросам	Проведение контрольной работы.
История развития аналитической химии	Самостоятельное конспектирование	Проверка конспекта
Физические методы анализа	Составление обобщающей таблицы	Проверка таблицы

Тема «Комплексообразование».

Строение и номенклатура комплексных соединений (КС). Диссоциация КС. Константа нестойкости. КС в анализе. Расчет константы устойчивости КС, концентрации ионов лиганда и комплексообразователя.

Тема «Гетерогенные процессы»

Понятие о произведении растворимости. Влияние одноименных и разноименных ионов на растворимость. Солевой эффект.

Тема «Окислительно-восстановительные реакции»

Понятие ОВР и степени окисления. Составление уравнений ОВР:

метод электронного баланса, ионно-электронный метод.

Стандартные электродные и окислительно-восстановительные потенциалы. Направление ОВР. Уравнение Нернста.

Тема «Активность. Ионная сила раствора».

Понятие об активности. Понятие о коэффициенте активности. Ионная сила раствора.

Тема «Гидролиз».

Понятие гидролиза, его механизм. Виды реакций гидролиза:

гидролиз солей по аниону;

гидролиз солей по катиону; гидролиз солей по аниону и катиону.

Константа и степень гидролиза. Вычисление константы и степени гидролиза:

солей, образованных анионами слабой кислоты и катионами сильного основания; солей, образованных анионами сильной кислоты и катионами слабого основания; солей, образованных анионами слабой кислоты и катионами слабого основания.

Вычисление рН и рОН в растворах солей трех типов (см. вопр. 4) Значение гидролиза в качественном анализе.

Тема «Методы редоксиметрии»

Определение силы окислителей и восстановителей по величинам стандартных окислительно-восстановительных потенциалов пар. Изменение величины окислительно-восстановительного потенциала в процессе титрования. Зависимость редокс-потенциалов от характера реакции, среды, концентрации. Окислительно-восстановительный эквивалент. Кривые окислительно-восстановительного титрования. Основные окислительно-восстановительные методы. Используемые рабочие растворы. Зависимость течения реакции окисления перманганатом от концентрации ионов в растворе. Определить эквивалент перманганата калия в кислой, нейтральной и щелочной среде. Вещества, используемые для установки титра перманганата калия. Какие определения проводят методом перманганатометрии? Примеры.

Тема « Определение карбонатной жесткости воды»

В чем отличия титриметрического анализа от гравиметрического? Что такое точка эквивалентности, как ее определяют? Методы титриметрического анализа. Способы выражения концентрации растворов: молярная, нормальная, процентная, титр. Что показывает каждый способ выражения концентрации? Жесткость воды: карбонатная, некарбонантная, общая; ее выражение.

Тема «Расчетные задачи».

Вычислите объем раствора хлороводородной кислоты, содержащей 36,31 % НС1 ( ρ=1,185 г/см3), необходимый для приготовления 500 мл 0,1 н раствора ее. 500 мл раствора содержит 3,15 г НС1. Каков титр этого раствора? Титр раствора НС1 равен 0,003592 г/мл. вычислите его нормальную концентрацию. Имеется 0,1205 н раствор НС1. Определите его титр. Какова нормальная концентрация раствора хлороводородной кислоты, если на полное титрование 20 мл его израсходовано 17,50 мл 0,1 н раствора гидроксида натрия? Определите карбонатную жесткость воды, если на 200 мл ее при титровании израсходовано 5,50 мл 0,1015 н раствора кислоты НС1.

Приложение 6. Глоссарий

Абиотическая среда - силы, явления и объекты природы, окружающие организмы и напрямую не связанные с ними своим происхождением.

Абиотические факторы - факторы, связанные с силами, явлениями, объектами неорганического мира.

Аварийный выброс – непреднамеренный выброс загрязняющих веществ в окружающую среду.

Аккумуляция загрязняющих веществ - накопление в живых организмах и экосистемах химических веществ, загрязняющих среду обитания.

Антропогенные факторы - факторы, обязанные своим происхождением деятельности человека.

Биогенные элементы - химические элементы, непременно входящие в состав живых организмов.

Биоиндикатор - группа особей одного вида или сообщество, по наличию, состоянию или поведению которых судят об изменениях в окружающей среде, в том числе о присутствии и концентрации загрязнителей.

Биологический мониторинг - отслеживание состояния окружающей среды с целью выявления, устранения, прогнозирования ипредупреждения ситуаций, опасных для человека и природы в целом.

Источник загрязнения - точка выброса, хозяйственный или природный объект, регион, откуда поступает загрязняющее вещество в окружающую среду.

Канцероген - вещество или физический агент, способствующий развитию злокачественныхновообразований или их возникновению.

Кислотные осадки - атмосферные осадки в виде дождя или снега, подкисленные из-за растворенных в них кислотообразующих выбросов (SO, NO, НС1 и др.); рН<5,6.

Ксенобиотики - вещества, которые получены в результате искусственного синтеза и не входят в число природных соединений.

Нитраты - соли азотной кислоты (HN03), представляют важнейшее звено в круговороте азота, при неправильном внесении удобрений могут накапливаться в почве и растениях, при попадании в организмчеловека

переходят в нитриты, образующие канцерогенные вещества (нитрозамины).

ПДВ (предельно допустимый выброс) - выброс вредных веществ в атмосферу, устанавливаемый для каждого источника загрязнения атмосферы при условии, что приземная концентрация этих веществ не превысит предельно допустимую концентрацию.

ПДК (предельно допустимая концентрация) - концентрация вредного вещества, которая не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруженных современными методами исследований.

Среда или окружающая среда - совокупность материальных тел, явлений и энергии, влияющих на живой организм.

Приложение 7. Дополнительные учебно-методические материалы

Дидактическая карточка-задание по теме «Буферные растворы»

Растворы слабых кислот или оснований в присутствии их солей проявляют буферное действие. Для буферного раствора, содержащего слабую кислоту и ее соль

       рН = рКа + lg Cсоли – lg Cкислоты,        (1)

а для смеси из слабого основания и его соли

       рН = 14 – рКв + lg Соснования – lg Cсоли.        (2)

Пример 1. К  15 мл 0,03 М раствора муравьиной кислоты добавили 12 мл 0,15 М формиата калия. Вычислить рН раствора (КHCOOH = 1,8 ∙ 10–4; рКHCOOH = 3,75).

Решение. Найдем концентрацию кислоты и ее соли после смешивания растворов.

Vобщ. = 12 + 15 = 27 мл;  Ссоли = 12 ∙ 0,15 / 27 = 0,066 M;

Cкислоты = 15 ∙ 0,03 / 27 = 0,017 M;  pH = 3,75 + lg 0,066 / 0,017 = 4,35.

Пример 2. Сколько грамм CH3COONa надо добавить к 200 см3 0,2 М раствора соляной кислоты, чтобы рН стала равной 4,5? рKукс. кисл. = 4,78.

Решение.  CH3COONa + HCl = CH3COOH + NaCl.

Концентрация уксусной кислоты, образовавшейся в результате этой реакции, равна концентрации соляной кислоты: С(HCl) = 0,2 M,

а С(CH3COO–) = (Х– 0,2) М;  рH = pKa + lgCсоли – lgCкислоты;

4,5 = 4,76 + lg (Х– 0,2) – lg 0,2;  Х= 0,3099 М.

Количество CH3COONa на 200 см3 воды (В) составит:

        (г).

Вычислить рН буферных растворов, полученных при сливании растворов:

50 см3 0,1%-ного C6H5OH  и 150 см3 0,3%-ного С6H5COONa. 30 см3 0,05 М H2CO3 и 70 см3 0,15 М Na2CO3. 40 см3 0,05%-ного С6H5COOH и 110 см3 0,1%-ного С6H5COOK. 10 см3 0,02 М HNO3 и 40 см3 0,05 М KNO2. 20 см3 0,15%-ного H2SO3 и 80 см3 0,1%-ного Na2SO3. 60 см3 0,01 М CH3COOH и 40 см3 0,05 М CH3COOK. 150 см3 0,02%-ного CH3CH2COOH и 50 см3 0,1%-ного CH3CH2COOK. 70 см3 0,01 М NH4Cl и 30 см3 0,05 М NH4OH. 170 см3 0,1 М KH2PO4 и 150 см3 0,05 М K2HPO4. 50 см3 0,05%-ного Na2CO3 и 150 см3 0,1%-ного NaHCO3.

Вычисление рН смеси:

Смешали равные объемы 0,2%-ных растворов бензойной кислоты и бензоата калия. В 1 дм3 воды содержится 1,7 г бензойной кислоты и 0,17 г бензоата калия. В 500 см3 воды растворено 0,45 г хлорбензойной кислоты и 4,5 г ее натриевой соли. Сколько твердого азида калия надо растворить в 100 см3 0,02 М раствора азидоводородной кислоты, чтобы рН раствора был равен 5,1? Сколько грамм дигидрофосфата натрия надо добавить к 150 см3 0,2 М раствора гидроксида натрия, чтобы получить раствор с рН = 7?

Дидактическая карточка-задание по теме  «Чувствительность аналитических реакций»

Количественно чувствительность реакции характеризуется следующими показателями: открываемый минимум, предельная (минимальная) концентрация и минимальный объем  предельно разбавленного раствора.