ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Сибирский государственный медицинский университет
Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»
ПРАКТИКУМ ПО ОБЩЕЙ ХИМИИ
ДЛЯ СТУДЕНТОВ ВРАЧЕБНЫХ ФАКУЛЬТЕТОВ
Учебное пособие
Под редакцией профессора, д.х.н. М.С. Юсубова
«Рекомендуется Учебно-методическим объединением по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальности 060101 (040100) – “Лечебное дело”, 060103 (040200) – “Педиатрия”»
Томск Сибирский государственный медицинский университет
УДК 54 (075) ББК Гя 7 П 691
Практикум по общей химии для студентов врачебных факультетов: Учебное пособие / авторы Передерина И. А., Дьякова А. С., Тверякова Е. Н.,
Быстрова М. О. ; под редакцией профессора, д.х.н. Юсубова М. С. – 4-е изд., стереотип. – Томск: СибГМУ, 2010 – 92 с.
Учебное пособие (практикум) написано в соответствии с новой учебной программой по общей химии (2000 г.) для студентов лечебных, педиатрических и медико-профилактических факультетов медицинских вузов. Оно содержит материал о классических и современных методах получения химической информации. В пособии представлен большой банк практических и ситуационных задач, что поможет студентам самостоятельно готовиться к экспериментальной работе.
Рецензенты:
заведующая кафедрой общей и биоорганической химии Новосибирского государственного университета, д. м. н., профессор – С. Ф. Некрасова;
заведующая кафедрой общей и биоорганической химии Кемеровской государственной медицинской Академии, к. х. н., доцент – Н. Г. Демидова.
«Рекомендуется Учебно-методическим объединением по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальности 060101 (040100) – “Лечебное дело”, 060103 (040200) – “Педиатрия”» (УМО-608 от 30.10.2006 г.)
1. ВВЕДЕНИЕ В ПРАКТИКУМ ПО ОБЩЕЙ ХИМИИ
1. Техника безопасности и правила работы в химической лаборатории медицинского университета.
2. Первая медицинская помощь в химической лаборатории.
3. Правила работы со стеклянной посудой.
4. Правила оформления лабораторного отчета.
5. Методы получения химической информации.
1.1. Инструкция по технике безопасности для
предотвращения несчастных случаев
1. Каждый студент должен знать, где находятся водопроводные краны,
средства пожаротушения и медицинская аптечка.
2. Работы с токсичными соединениями проводят в вытяжных шкафах.
3. Необходимо поддерживать порядок на рабочем месте. Не допускается большое скопление работающих в лаборатории.
4. Особую осторожность следует соблюдать при работе с концентрированными кислотами и щелочами.
Запрещается отбирать пипеткой едкие и токсичные жидкости ртом.
5. При разбавлении концентрированных кислот необходимо вливать кислоту в воду, а не наоборот.
6. Следует соблюдать осторожность при обращении со стеклянными приборами.
7. Лабораторную работу следует начинать после подробного изучения методики работы.
8. Во время занятия дежурный должен следить за соблюдением студентами правил работы в химической лаборатории.
1.2. Медицинская помощь
Студенты обязаны знать меры оказания первой помощи при несчастных
1. При слабых термических ожогах – охладить пораженный участок под струей водопроводной воды. При больших термических ожогах – закрыть стерильной марлей. Не вскрывать пузыри.
2. При химических ожогах кислотами следует промыть пораженный участок большим количеством проточной воды, а затем 1–2 % раствором NaHCO3
(питьевой соды).
3. При попадании капель кислоты в глаза промыть их проточной водой в течение 15–20 мин, а затем 1 % раствором NaHCO3 .
4. При ожогах щелочами промыть пораженный участок большим количеством проточной водой, а затем 1 % раствором уксусной или лимонной кислот.
5. При поражении глаз щелочами необходимо в течение 15 – 20 мин промывать их проточной водой, а затем ополоснуть 2 %-м раствором борной кислоты.
6. При ожогах рта, желудка выпить большое количество воды. При попадании кислот пить взвесь мела, щелочей – разбавленный раствор пищевого уксуса или лимонной кислоты.
7. Небольшие травмы и порезы для остановки кровотечения обработать раствором пероксида водорода и стеклянной палочкой нанести тонкий слой клея БФ - 6 или коллодия с антибиотиками. Через 1–2 минуты образуется прочная эластичная пленка, предохраняющая рану от проникновения инфекций.
8. При отравлении газами пострадавшего вывести на свежий воздух.
Искусственное дыхание делают только в случае необходимости.
9. При отравлении ядами следует выпить насыщенный раствор поваренной соли, вызвать сильную рвоту.
При отравлении уксусной кислотой дать внутрь жженую магнезию,
молоко. Вызвать врача. При стесненном дыхании применять искусственное дыхание. Вызывать рвоту противопоказано.
При отравлении хловодородной кислотой применять те же средства,
что и при отравлении уксусной.
При отравлении щавелевой кислотой немедленно дать чистый мел и карбонат магния, взболтанные с водой.
При отравлении соединениями ртути немедленно вызвать рвоту. До прибытия врача пострадавшему дать молоко, яичный белок. Хорошо также дать активированный уголь.
При отравлениях растворами соединений свинца немедленно дать внутрь 10 % - й раствор сульфатов натрия или магния, а также молоко,
яичный белок, большое количество активированного угля.
При отравлении соединениями хрома немедленно вызвать рвоту и промыть желудок, затем дать выпить белок сырого яйца.
При попадании йода или его растворов вызвать рвоту, а затем дать
1 %-й раствор тиосульфата натрия (сначала 100 мл, а затем через
10 минут по столовой ложке).
Соединения бария . Первая помощь – промыть желудок 1 %-м
раствором сульфатов натрия или магния для связывания ионов бария в виде малорастворимого сульфата бария. После этого давать внутрь
10 %-й раствор сульфата натрия или магния по одной столовой ложке через 5 мин. Через 30 мин вызвать рвоту для удаления сульфата бария.
Гексацианоферраты калия . Дать рвотное и немедленно вызвать врача.
Поить концентрированными растворами глюкозы или сахара. При необходимости – делать искусственное дыхание.
1.3. Правила работы с посудой, применяемой в объемном анализе
При проведении лабораторных работ используют измерительную посуду:
мерные колбы, пипетки (градуированные и пипетки Мора), бюретки, мерные цилиндры и мерные пробирки.
рассчитаны на различные объемы. На горле колбы есть кольцевая метка, а на самой колбе указана ее емкость в миллилитрах при определенной температуре.
Заполнение мерных колб производят через воронку. Последние порции растворителя приливают медленно до совмещения нижнего края мениска раствора с меткой на колбе.
Пипетки Мора (I) предназначены для отмеривания определенного объема раствора, указанного на расширенной части пипетки. Градуированными пипетками (II) можно отмеривать заданные количества раствора. Для наполнения пипетки нижний конец ее опускают в жидкость (на дно сосуда) и
втягивают раствор при помощи груши. Жидкость набирают так, чтобы она поднялась на 2–3 см выше метки и закрывают верхнее отверстие указательным пальцем. Затем ослабляют нажим и жидкость начинает вытекать из пипетки.
Когда нижний мениск жидкости окажется на уровне с меткой, указательный
палец снова прижимают. Затем пипетку вводят в колбу для титрования и дают
жидкости стечь.
ее применяют для титрования и отмеривания точных объемов растворов. Она укрепляется вертикально в штативе и отсчет делений ведут сверху вниз. Перед работой бюретку промывают титрантом и заполняют ее раствором выше нулевого деления. Затем наполняют раствором нижнюю часть бюретки и устанавливают нижний мениск раствора на нулевую отметку.
Мерные цилиндры
используют для приблизительного измерения объемов растворов.
Для отмеривания необходимого объема жидкости ее наливают в мерный цилиндр до тех пор, пока нижний мениск не достигнет уровня нужного деления.
1.4. Правила оформления лабораторного отчета
Результаты лабораторного эксперимента оформляют в лабораторном журнале. Протокол каждой работы начинают с новой страницы, указывая дату и название работы. Далее излагают цель работы, задание, теоретические основы применяемого метода, предварительные расчеты, ход работы, результаты измерений, расчеты, выводы. В отчет могут быть внесены рисунки приборов,
таблицы данных, графики полученных зависимостей. Если результаты измерений оказались ошибочными, преподаватель может потребовать
повторения работы или её части. При этом сделанные ранее записи остаются в
1.5. Методы получения химической информации
Рассматриваемый учебный материал необходимо использовать для формирования теоретических и практических представлений об основах химических и физико-химичеких методов анализа, применяющихся в клиническом биохимическом анализе для диагностики нормальных и патологических состояний.
Методы и способы получения химической информации изучает аналитическая химия. В настоящее время большинство аналитических измерений проводится физико-химическими (инструментальными) методами:
оптическими, электрохимическими, хроматографическими. Однако, для определенных исследований используют классические химические методы.
Исследование любого объекта включает идентификацию веществ
(установление химической природы компонентов) и определение их количественного содержания (массы, массовой доли и т.д.). Поэтому в аналитической химии выделяют качественный и количественный анализы.
Современные физико-химические методы анализа позволяет одновременно определять качественный и количественный состав.
Принципы качественного анализа.
Идентификация органических соединений проводится с помощью реакций, характерных для определенных функциональных групп. Анализ неорганических веществ проводится раздельно по катионам и анионам с использованием реакций, сопровождающихся аналитическими эффектами – выделением газа или осадка, изменением цвета и т.д.. Например, образование комплексного соединения кроваво-красного цвета при взаимодействии тиоционат-иона с ионами железа (III):
Fe3+ + 6 NCS- → 3-
Принципы количественного анализа.
В количественном анализе различают химические, физико-химические и физические методы.
Химические методы основаны на проведении реакций между определяемым образцом и специально подобранным реагентом. По количеству затраченных реагентовов или по количеству полученных продуктов реакции рассчитывают содержание анализируемого вещества. Различают гравиметрический (весовой) и титриметрический (объемный) методы анализа.
Гравиметрический анализ основан на количественном выделении компонента из анализируемой пробы и его точном взвешивании. Этот анализ дает точные результаты, но трудоемок и вытесняется другими методами анализа.
Титриметрический анализ заключается в точном измерении объема раствора химического реагента, необходимого для завершения реакции с веществом, содержащимся в изучаемой пробе. Этот вид анализа широко применяется в клинических лабораториях для анализа крови, мочи,
желудочного сока и т.д..
Физико-химические методы анализа основаны на изучении количественной зависимости между составом и физическими свойствами объекта. В этих методах применяют сложную и чувствительную аппаратуру, их достоинствами являются объективность, возможность автоматизации и высокая скорость получения результатов.
Кроме того, химические и физико-химические методы анализа классифицируют в зависимости от массы анализируемых проб.
Например, в макрометоде проба составляет 0,1-10 г,
в полумикро – 0,01-0,1 г,
в микро - 0,001-0,01 г.
№ 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
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)=
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 )=
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.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ ГБОУ СПО "ШАХУНСКИЙ АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ ТЕХНИКУМ" ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ по дисциплине "Химия" Студента__________________________________________________________________ (Ф.И.О.) Специальность _____________________________________________________________ ______________________________________________________________ (код, наименование по ФГОС НиСПО) Группа _________ Курс_______ Период, за который представлены материалы с_______________________ 20_____ года по______________________20______ года Шахунья, 2014 Рекомендовано к печати методическим советом ГБОУ СПО ШАПТ Протокол №1 от 02.09.2013 г. Лабораторный практикум по курсу химии разработан для студентов средних специальных учебных заведений, обучающихся в группах технического профиля. Он включает в себя методические рекомендации для выполнения лабораторных работ по курсу "Химия", требования к технике безопасности на уроке и при выполнении лабораторных работ, критерии оценки успешности выполнения лабораторного практикума. Основная задача лабораторного практикума по общей, неорганической и органической химии - помочь студентам усвоить важнейшие положения программы курса общей химии, приобрести навыки проведения химического эксперимента с соблюдением всех правил техники безопасности. Разработчик:Софронова Наталья Васильевна, преподаватель ООД ГБОУ СПО ШАПТ Требования безопасности при работе в кабинете химии и экологических основ природопользования 1. Общие требования к поведению студентов в кабинете. 1.1. Входить в кабинет химии и лаборантскую только с разрешения учителя. 1.2. Входить в кабинет и выходить из кабинета спокойно, чтобы случайно не опрокинуть химическую посуду, оборудование либо находящиеся на столе реактивы. 1.3. Занимать в кабинете всегда одно и то же рабочее место, не переходить на другое мест без разрешения учителя. 1.4. Поддерживать чистоту и порядок на своем рабочем месте. 1.5. Во время работы на лабораторном столе не должно быть ничего лишнего. На нем могут находиться учебник, тетрадь, письменные принадлежности, справочник. 1.6. Работать сидя, быстро, но без лишней поспешности, во время работы соблюдать тишину. 2. Требования безопасности перед началом работы. 2.1. Выполняйте только те химические опыты, которые согласованы с учителем, под его присмотром или наблюдением лаборанта. 2.2. Не начинать работу, пока не проверено, есть ли для опытов все необходимое, и не продумана последовательность выполнения каждого из них. 2.3. При нагревании растворов в пробирке пользуйтесь деревянным держателем. 2.4. Никакие вещества не пробуйте на вкус. 3. Требования безопасности во время работы. 3.1. Соблюдать правила обращения с реактивами, химической посудой, лабораторным оборудованием. Знать меры предосторожности при работе в кабинете химии. 3.2. Внимательно читайте этикетку на банке с веществом, которое берется для опыта. 3.3. Реактивы для опытов берите в количествах, которые указаны в инструкции. 3.4. Если в инструкции не указано, какую массу или объем вещества надо взять, то сухое вещество берите в таком количестве, чтобы оно только покрыло дно пробирки, раствор, чтобы занял не более 1/6 объема пробирки. 3.5. Остаток взятого реактива нельзя сливать (ссыпать) обратно в сосуд, где он хранился. Его следует сливать (ссыпать) в отдельную банку. 3.6. При наливании жидкостей сосуд с реактивами берите так, чтобы этикетка была направлена в сторону ладони, снимайте каплю с края горлышка сосуда, иначе жидкость будет стекать по стеклу, портить этикетку, может повредить кожу рук. 3.7. Сосуд, из которого взяли реактив, сразу же закройте пробкой и поставьте на место. 3.8. Не заглядывайте в пробирку, в которой нагревается жидкость, и не наклоняйтесь над сосудом, в который напивают какую-либо жидкость, потому что мельчайшие капли могут попасть глаз. 3.9. Нюхайте все вещества осторожно, не наклоняйтесь над пробиркой и не вдыхайте полной грудью, а направляйте к себе пар или газ движениями руки. 4. Требования безопасности после окончания работы. 4.1. Уберите свое рабочее место. 4.2. Проверьте, закрыты ли краны с водой. 4.3. Обязательно тщательно вымойте руки. 5. Требования безопасности в аварийных ситуациях. 5.1. При работе с кислотами следует проявлять осторожность. Особенно нужно беречь глаза. При попадании кислоты на руки следует немедленно смыть ее большим количеством воды. 5.2. Попадания даже разбавленного раствора щелочи в глаза может привести к необратимой потере зрения. При попадании раствора щелочи на руки немедленно смойте его большим количеством воды до исчезновения ощущения мылкости. 5.3. Будьте особенно осторожны при работе с нагревательными приборами. 5.4. Горючие предметы ставьте на керамическую или спиральную подставку. 5.5. Чтобы прекратить горение спиртовки нужно накрыть его колпачком (задувать нельзя!). С техникой безопасности при работе в кабинете химии и экологических основ природопользования ознакомлен _____________________________ Критерии оценки выполнения лабораторной работы по химии Лабораторные работы оцениваются педагогом как на уроке: навыки подготовки и проведения химического эксперимента, знание техники безопасности, владение базовыми теоретическими знаниями, необходимыми для грамотного проведения эксперимента и оформления отчета о лабораторной работе, - так и по результату работы, а именно по отчету в рабочей тетради. Для выставления оценки за работу используется рейтинговая система, которая предполагает оценивание в баллах различных умений и навыков студентов, подтвержденных ими в ходе лабораторной работы. 1. Работа выполнена по всем правилам техники безопасности (5 баллов) 2. Эксперимент выполнен верно: взяты нужные вещества, в правильных пропорциях, соблюдена методика выполнения (10 баллов) 3. Отчет оформлен в соответствии с требованиями, грамотно, аккуратно, записаны уравнения реакции, наблюдения, вывод (5 баллов). 4. Получены ответы на контрольные вопросы, решены дополнительные задачи (5 баллов) 5. Повторное выполнение лабораторной работы (2 балла) Таким образом, максимальное количество баллов, которое студент может получить за выполнение лабораторной работы - 25 баллов. Оценка "5" выставляется за набранные 24-25 баллов "4" за 20-23 балла "3" за 15-19 баллов "2" менее, чем 15 баллов Форма отчета по лабораторному практикуму в рабочей тетради № л/рТемаДата сдачиДата контроляОценкаПодпись1. Испытание растворов солей индикаторами. Гидролиз солей.2. Общие свойства металлов. Свойства оксидов и гидроксидов железа и меди.3. Качественные реакции на хлорид-, сульфат-, фосфат-, карбонат - анионы.4. Решение экспериментальных задач по неорганической химии.5. Качественное определение углерода, водорода и хлора в органических веществах.6. Химические свойства карбоновых кислот.7. Распознавание пластмасс и химических волокон.8. Решение экспериментальных задач на идентификацию органических соединений. Лабораторная работа №1 Испытание растворов солей индикаторами. Гидролиз солей Цель работы: исследовать характер гидролиза солей в водных растворах при помощи индикаторов. Реактивы: лакмус, фенолфталеин, растворы хлорида натрия, карбоната калия и сульфата алюминия, сульфат натрия, хлорид бария, соляная кислота. Приборы и оборудование: пробирки, универсальная индикаторная бумага, штатив пробирочный, пипетки. Ход работы: I. Исследуйте характер гидролиза солей в водном растворе. Результат испытаний запишите в таблицу. Раствор солиФенолфталеинЛакмусУниверсальная индикаторная бумагаNaCl K2CO3 Al2(SO4)3 Составьте ионные уравнения гидролиза солей, указав характер (кислый, щелочной или нейтральный) растворов. 1. _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ II. Экспериментальная задача. В трех пробирках под номерами даны растворы веществ: сульфата натрия, карбоната калия, хлорида натрия. Установите, в какой пробирке какая соль при помощи двух реактивов. Ход решения задачи отразите в таблице: ВеществоРеактив №1НаблюдениеРеактив №2Наблюдение№ пробиркиK2CO3Na2SO4NaCl Контрольные вопросы: 1. Какими (сильными или слабыми) основаниями и кислотами образованы исследованные в опыте I соли? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. Какие соли не подвергаются гидролизу? Почему? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Оценка:Преподаватель: Лабораторная работа №2 Общие свойства металлов. Свойства оксидов и гидроксидов железа и меди Цель работы: Провести химические реакции, подтверждающие общие свойства металлов. Рассмотреть свойства оксидов и гидроксидов железа и меди. Реактивы: соляная кислота, магний (порошок), цинк (гранулы), медь, сульфат железа (II), гидроксид калия, пероксид водорода, серная кислота, хлорид меди (II). Приборы и оборудование: пробирки, спиртовка, спички, ложечка для твердых реактивов, пипетки, держатель, штатив пробирочный. Ход работы: I. Вытеснение металлами водорода из раствора кислоты. Название металлаОписание опытаНаблюдениеУравнение реакцииMg ________________________ ______________ ______________________Zn ________________________ ______________ ______________________Cu ________________________ ______________ ______________________ II. Получение и свойства гидроксидов железа. Название опытаОписание опытаНаблюдениеУравнение реакции1. Получение гидроксида железа (II) ___________________ ______________ ______________________2. Окисление гидроксида железа(II) до гидроксида железа (III) ___________________ ______________ ______________________3. Взаимодействие гидроксида железа (III) с кислотами ___________________ ______________ ____________________________________________ III. Получение и свойства оксидов и гидроксидов меди (II). Название опытаОписание опытаНаблюдениеУравнение реакции1. Получение гидроксида меди (II) ___________________ ______________ ______________________2. Получение оксида меди (II) ___________________ ______________ ______________________3. Взаимодействие гидроксида меди (II) с кислотами ___________________ ______________ ____________________________________________ Контрольный вопрос: Какой из перечисленных ниже металлов будет взаимодействовать с хлоридом железа (III): а) Al; б) Zn; в) Ag? Напишите уравнения соответствующих реакций. ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Вывод: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Оценка:Преподаватель: Лабораторная работа №3 Качественные реакции на хлорид-, сульфат-, фосфат-, карбонат - анионы. Цель работы: научиться при помощи качественных реакций распознавать различные неорганические соли. Реактивы: хлорид натрия, хлорид бария, ортофосфат калия, сульфат алюминия, сульфат калия, серная кислота, карбонат калия, нитрат серебра. Приборы и оборудование: штатив пробирочный, пробирки, пипетки. Ход работы: I. Провести качественные реакции на хлорид-, сульфат-, фосфат-, карбонат-анионы при помощи имеющихся реактивов. Результаты опытов занести в таблицу: № опытаОписание опытаНаблюденияУравнение реакции в молекулярном видеУравнение реакции в ионном виде1.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________3.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________4.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ II. Экспериментальная задача. При помощи имеющихся химических реактивов распознайте выданные соли: хлорид натрия, фосфат, сульфат, карбонат калия, - проведя минимальное количество операций. Ход эксперимента отразите в таблице. ВеществоРеактив №1НаблюдениеРеактив №2Наблюдение№ пробиркиK2CO3К2SO4К3PO4NaCl Решите контрольную задачу: Какую массу SiO2 можно восстановить коксом массой 7,5г. с примесями в 20%? Дано: Решение: Вывод: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Оценка:Преподаватель: Лабораторная работа №4 Решение экспериментальных задач по неорганической химии Цель работы: решить экспериментальные задачи по неорганической химии, применив знания о химических свойствах неорганических веществ. Реактивы: сульфат меди (II), гидроксид натрия, соляная кислота, магний, хлорид бария, карбонат калия, ортофосфат калия. Приборы и оборудование: штатив пробирочный, пробирки, пипетки, спиртовка, медная проволока, спички. Ход работы: I. Выданы вещества: сульфат меди (II), гидроксид натрия, соляная кислота, магний, хлорид бария, карбонат калия, ортофосфат калия. Пользуясь этими веществами, получите: А) оксид меди (II); Б) углекислый газ; В) гидроксид магния. Ход эксперимента отразите в таблице: Название опытаОписание опытаНаблюдениеУравнение реакции1. Получение оксида меди (II) ___________________ ______________ ______________________2. Получение углекислого газа ___________________ ______________ ______________________3. Получение гидроксида магния ___________________ ______________ ______________________ II. Докажите, что раствор сульфата меди (II) содержит ионы Сu+2 и SO-2 при помощи химического эксперимента. Опишите свои наблюдения и приведите уравнения соответствующих реакций. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Уравнение 1. ______________________________________________________________ Уравнение 2. ______________________________________________________________ Решите контрольную задачу: Вычислите массу железа, которую можно получить из магнитного железняка Fe3O4 при его взаимодействии с техническим алюминием массой 114г, с массовой долей примесей 10%. Дано: Решение: Вывод: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Оценка:Преподаватель: Лабораторная работа №5 Качественное определение углерода, водорода и хлора в органических веществах Цель работы: доказать, что в органическом веществе присутствуют атомы углерода, водорода и хлора. Реактивы: раствор гидроксида кальция, раствор монохлорамина. Приборы и оборудование: парафиновая свеча, химический стакан, химическое стекло, спички, штатив пробирочный, пробирки, медная проволока, резиновая пробка. Ход работы: Проведите химический эксперимент. Ход эксперимента и его результаты запишите в таблицу. № опытаНазвание опытаОписание опытаНаблюдения, рисунок прибора, уравнение реакции1.Качественное определение водорода в парафине. ___________________________________ ___________________________________ ______________________________ 2.Качественное определение углерода в парафине ___________________________________ ______________________________3.Качественное определение хлора в монохлорамине ___________________________________ ______________________________ Решите контрольную задачу. Вывести структурную формулу алкана, имеющего в своем составе 83,3% углерода и 16,6% водорода. Относительная плотность паров этого алкана по кислороду равна 2,25. Дано: Решение: Вывод: _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Оценка:Преподаватель: Лабораторная работа №6 Химические свойства карбоновых кислот Цель работы: Провести реакции, подтверждающие химические свойства карбоновых кислот. Реактивы: раствор уксусной кислоты, лакмус, фенолфталеин, магний (порошок), цинк (гранулы), гидроксид калия, карбонат кальция. Приборы и оборудование: штатив пробирочный, пробирки, держатель, спиртовка, спички, пипетки. Ход работы: Провести химический эксперимент. Результаты эксперимента занести в таблицу. № опытаНазвание опытаОписание опытаНаблюдения, уравнение реакции1.Действие индикатора на раствор уксусной кислоты 2.Взаимодействие уксусной кислоты с магнием ___________________________________ ______________________________3.Взаимодействие уксусной кислоты с цинком ___________________________________ ______________________________4.Взаимодействие уксусной кислоты со щелочами ___________________________________ ______________________________5.Взаимодействие уксусной кислоты с солями более слабых кислот ___________________________________ ______________________________ Контрольный вопрос: Какие свойства уксусной кислоты сходны со свойствами неорганических кислот? Какие специфические свойства проявляют карбоновые кислоты? Ответ подтвердите уравнениями реакции. ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Вывод: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Оценка:Преподаватель: Лабораторная работа №7 Распознавание пластмасс и химических волокон Цель работы: распознать выданные образцы пластмасс и волокон. Реактивы: набор пластмасс - полистирол, полиэтилен, полиметилметакрилат; набор волокон - хлопок, шерсть, лавсан; ацетон, азотная кислота, серная кислота, гидроксид натрия. Приборы и оборудование: тигельные щипцы, спиртовка, спички, штатив пробирочный, пробирки. Ход работы: № опытаИсследование пластмасс и волоконНаблюдениеВывод1. Распознавание пластмасс1.1.Внешний осмотр пластмасс ________________________________ _____________1.2.Исследование отношения образцов к горению ________________________________ _____________1.3.Исследование растворение образцов в ацетоне ________________________________ _____________2. Распознавание волокон2.1.Внешний осмотр волокон ________________________________ _____________2.2.Исследование отношения образцов к горению ________________________________ _____________2.3.Исследование растворение образцов в азотной кислоте ________________________________ _____________2.4.Исследование растворение образцов в серной кислоте ________________________________ _____________2.5.Исследование растворение образцов в гидроксиде натрия ________________________________ _____________Ответьте на контрольные вопросы: 1. Чем принципиально отличаются реакции полимеризации и поликонденсации? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. Запишите уравнение полимеризации бутадиен -1,3 и уравнение поликонденсации глюкозы. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Вывод: ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Оценка:Преподаватель: Лабораторная работа №8 Решение экспериментальных задач на идентификацию органических соединений Цель работы: при помощи характерных химических реакций решить экспериментальные задачи с использованием органических веществ. Реактивы: этиловый спирт, сульфат меди(II), гидроксид калия, изобутиловый спирт, глицерин, раствор фенола, уксусная кислота, раствор глюкозы, крахмальный клейстер, бромная вода, спиртовой раствор йода, карбонат кальция. Приборы и оборудование: штатив пробирочный, пробирки, спиртовка, держатель, спички, медная проволока, стеклянная палочка, пипетка. Ход работы. 1. Исходя из этилового спирта, получите: а) альдегид; б) карбоновую кислоту; в) сложный эфир. Результат эксперимента оформите в виде таблицы: № опытаНазвание опытаОписание опытаНаблюденияУравнение реакции1.Окисление этилового спирта до альдегида _________________________ ________________ ________________2.Окисление альдегида до карбоновой кислоты _________________________ ________________ ________________3.Синтез сложного эфира _________________________ ________________ ________________2. При помощи качественных реакций распознайте растворы следующих органических веществ: глицерин, раствор фенола, уксусная кислота, раствор глюкозы, крахмальный клейстер. Каждый химическое вещество разлито в 4 пробирки под номерами от 1 до 6. Проводя последовательные качественные реакции на тот или иной органический реактив, определите их порядковый номер. Ход эксперимента оформите в виде таблицы. Название реакцииОписание качественной реакцииНаблюденияУравнения реакции№ про-бирки1. Качественная реакция на фенол_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2. Качественная реакция на крахмальный клейстер_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________3. Распознавание глицерина и глюкозы_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________4. Подтверждение наличия уксусной кислоты в оставшейся пробирке.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Решите контрольную задачу: Массовая доля крахмала в картофеле составляет 20%. Рассчитайте массу глюкозы, которую можно получить из крахмала, выделенного из 891 кг картофеля. Дано: Решение: Вывод: _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Оценка:Преподаватель: Литература 1. Габриелян О.С. Практикум по общей, неорганической и органической химии: учеб. пособие для студ. сред. проф. учеб. Заведений / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов, Н.М. Дорофеева. - М.: Издательский центр "Академия", 2007. 2. Куприянова Н.С. Лабораторно-практические работы по химии 10-11 класс.- С-Пб.: Владос, 2011. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ по дисциплине "Химия" для студентов среднего профессионального образования очной формы обучения Издание печатается с авторского оригинал-макета по решению методического совета ГБОУ СПО ШАПТ Компьютерный набор, корректура и правка - авторские Верстка - методист ресурсного центра Подписано в печать 03.10.2014 г. Отпечатано в ресурсном центре ГБОУ СПО "Шахунский агропромышленный техникум" 606910, Россия, Нижегородская область, г. Шахунья, ул. Тургенева, д. 15 Ризография. Бумага для офисной техники. (тираж 100 экз.)
