Методическая разработка лабораторной работы по теме "Определение общей жесткости воды комплексонометрическим методом"

Т.И. Филиппова, преподаватель химии центра-колледжа прикладных квалификаций. ФГБОУ ВО Мичуринский ГАУ

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ: «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕЙ ЖЕСТКОСТИ ВОДЫ КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ»

Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты сама жизнь. Ты самое большое богатство на свете.  (Антуан де Сент-Экзюпери)

Цель занятия:

Образовательная - обобщение и закрепление знаний, умений и навыков титриметрического анализа, совершенствование техники лабораторной деятельности.

Развивающая - развитие самостоятельности, логического мышления, профессиональной грамотности, культуры речи, способности анализировать; развитие профессиональных способностей: химика-лаборанта, технолога.

Воспитательная - воспитание аккуратности, дисциплинированности, внимательности, формирование навыков работы в команде.

Тип занятия: формирования умений и навыков.

Форма занятия: лабораторная работа.

Оборудование: компьютер, мультимедийная установка, демонстрационный столик.

Химическое оборудование и посуда: аналитические весы ВК-300, технохимические весы, разновесы, химические стаканы на 500 мл, мерные колбы на 200мл., конические колбы на 250мл., штатив с бюреткой, пипетки на 10 мл., мерные цилиндры на 10мл., бюксы, воронки, шпатель. УМКС.

Реактивы: дистиллированная вода, кипяченая вода, водопроводная вода, снеговая, вода реки Лесной Воронеж; родниковая, трилон Б, аммонийная буферная смесь, индикатор – хромоген черный специальный ЕТ - 00, сухая смесь. раствор гипса, мыла.

Таблицы: виды жесткости; характеристика жесткости природной воды; «Питьевая вода» - СанПиН 2.1.4. 1074-01; выставка справочной литературы для лаборантов-химиков бродильного производства.

Методы и приемы обучения: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, частично-поисковый, исследовательский, самостоятельная работа с учебной и дополнительной литературой, Internet-ресурсами, самопроверка, работа в микрогруппе, прием социально-ориентированного воздействия.

Эмоциональное погружение в тему: Создание на занятии условий для эмоционального погружения в тему - весьма важный момент. Для этого можно использовать экспозицию «Вода в живописи» - репродукции картин известных художников, изображающих эмоционально и романтично воду в природе, например ”Девятый вал” и “Море” К. И. Айвазовского, “Весна – большая вода” И., Левитана, и др., а также фотоэтюды аналогичного содержания, газета «Тайны воды», выполненная студентами.

Информационное обеспечение: Компьютерная презентация всех этапов занятия. Презентации по темам «Применение трилона Б» и «Преимущества комплексонометрического метода» подготовлены учащимися в качестве краткосрочного проекта.

Ход занятия.

I. Организационный момент - 2 мин.

II. Актуализация знаний - уровневый входной контроль с рейтинговой оценкой – 20 баллов - 15 мин.

III. Формирование умений и навыков - 52 мин.

3.1. Мотивация. Сообщение темы занятия, уточнение цели обучения, профессиональное ориентирование изучаемого материала, психологическая подготовка к выполнению лабораторной работы:

а). Для чего используется вода в пищевой промышленности?

б). Какова её роль для технологических процессов? Какие при этом требования к ней предъявляются?

в). Дайте определение понятия жесткости воды.

Демонстрация опыта по определению жесткости воды.

г). Виды жесткости воды. Единицы измерения и характеристика жесткости природной воды.

д). Влияние солей на качество выпускаемой продукции.

3.2. Активизация мыслительной деятельности студентов:

а). На чем основан комплексонометрический метод?

б). Какие соединения называются комплексонами? Приведите примеры комплексонов.

в). В чем особенности строения комплексона III?

д). Назовите основное условие комплексонометрического титрования.

е). Каким образом создадим слабощелочную среду?

ж). Как определяется точка эквивалентности (момент окончания реакции)?

з). Какие индикаторы применяются при титровании трилоном Б?

и). Механизм действия индикатора.

к). Применение трилона Б (сообщения студентов).

л). Преимущества комплексонометрического метода (сообщения студентов).

3.3. Лабораторная работа

Группа делится на микрогруппы, каждая из которых проводит анализ жесткости водопроводной воды и одной из трёх других: родниковой, снеговой, дождевой. Результаты исследования заносятся в таблицу.

Алгоритм выполнения работы

1. Приготовление 200 мл 0,05 н раствора трилона Б.

2. Определение общей жесткости воды.

3. Выводы.

Ход работы

ЭДТА (трилон Б) – белый мелкокристаллический порошок, хорошо растворимый в воде. Его формула Na₂C₁₀H₁₄O₈N₂*2H₂O. Для определения общей жесткости воды используют 0,05 н раствор. Раствор приготавливают из точной навески химически чистого препарата. Обычная дистиллированная вода для приготовления раствора, особенно малых концентраций, непригодна. Следует брать бидистиллят, дистиллированную воду необходимо еще прокипятить.

Э_ТrБ =1/2 М                    Э _{Na2C10H14O8N2*2H2O} = 372/2 = 186 г/моль

Иногда нормальность трилона Б устанавливают по 0,05 н. раствору сульфата магния MgSO₄*7Н₂О приготовленному из фиксанала (или по хлориду кальция), вследствие гигроскопичности препарата.

В основе метода определения лежит реакция взаимодействия ЭДТА (трилоном Б) с солями кальция и магния

CaInd^- +Na₂[H₂Y] + ОН^- = Na₂[CaY] + HInd^2- + H₂О

Вино-красный   бесцветный           бесцветный        синий                     

MgInd^- + Na₂[H₂Y] + ОН^- = Na₂[Mg Y] + HInd^2- + H₂О    

Вино-красный  бесцветный               бесцветный           синий

1. Методика приготовления 200 мл. 0,05 н. раствора трилона Б

Рассчитайте навеску трилона Б

m =  =

Отвесьте на аналитических весах навеску трилона Б примерно равную расчетной.

Запишите в тетрадях результаты взвешивания

m_{пустого бюкса} =               m_{бюкса с навеской} =                m_{навески}=

Навеску трилона Б перенесите в мерную колбу на 200 мл и растворите в дистиллированной воде.

Вычислите титр и нормальность полученного раствора

Т_Tr =              N_Tr =

2. Методика определения жесткости воды

Подготовьте бюретку для титрования: заполните ее трилоном Б.

Для титрования отбирают мерной колбой вместимостью 100 мл.(мерным цилиндром) исследуемой воды (водопроводной, родниковой, снеговой, колодезной или речной) и переносят в коническую колбу. Прибавляют 5-10 мл аммиачной буферной смеси и индикатор хромоген черный специальный (7-8 капель спиртового раствора или 20-30 мг сухой смеси его с хлоридом натрия) и перемешивают. Раствор окрашивается в вино-красный цвет.

Титруйте воду рабочим раствором трилона Б до перехода вино-красной окраски в синюю. В конце титрования раствор комплексона прибавляйте по одной капле, добейтесь, чтобы красноватый оттенок совершенно исчез.

Повторите титрование 2-3 раза.

Запишите результаты титрования в таблицу и сделайте расчет жесткости воды в мг-экв/л, используя формулу:

Ж = 1000 =

где N_Tr – нормальность трилона Б, н.

V_Tr – средний объем трилона Б, затраченного на титрование, мл

 – объем воды, взятый для титрования, мл.

Микрогруппа I

Результаты анализа запишите в таблицу

Расчет

V_{cp Тr(водпроводной воды)} = =                 V_{cp Тr (родниковой воды)} = =

Результаты сравните с нормативными документами СанПиН и сделайте вывод о возможном использовании данной воды в промышленности.

IV. Контроль усвоения нового материала (выходной тестовый контроль трехуровневой сложности с рейтинговой оценкой - 20 баллов) - 10 минут.

V. Задание на дом - 1 мин.

VI. Эсперимент – определение общей жесткости лечебно-столовой воды -4мин.

Результаты всех исследований заносятся в таблицу:

VII. Подведение итогов проведенного занятия, анализ отдельных элементов - преподаватель называет рейтинг и оценки, учитывая все виды деятельности – 5 мин.

VIII. Резервное время - 1 мин.

Список литературы

1. Ищенко А.А. Аналитическая химия: учеб. для студентов учреждений СПО. М.: Издательский центр «Академия», 2013. – 320с.

2.    Коренман Я.И. Практикум по аналитической химии. Анализ пищевых продуктов:Учеб.пособие /Я.И. Коренман, Р.П.Лисицкая; Воронеж.гос.технол.акад.Воронеж, 2003.-408с

3.    Цитович И.К. Курс аналитической химии. – М.: Высшая школа, 1988.

4.