Приготовление растворов заданной концентрации
Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия
Кафедра химии
ХИМИЯ
Методическое пособие
для студентов факультета лесного хозяйства
Н. Новгород
2023 г.
Составитель: доц. Лелеков В.Е.
УДК 541.1:541.10 (075)
ХИМИЯ: Учебное пособие для студентов факультета лесного хозяйства/Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия. - Н. Новгород, 2018. 71 с.
Пособие является учебным комплексом для проведения лабораторно-практических занятий по курсу химии и организации самостоятельной работы студентов и содержит:
- описание лабораторных работ;
- вопросы для самоподготовки к занятиям и зачетные вопросы для оформления отчетов по лабораторным работам;
- программы ИРС (индивидуальной заботы студентов);
- программы коллоквиумов;
- методические рекомендации по написанию реферата.
Пособие предназначено для студентов факультета лесного хозяйства.
Печатается по решению редакционно-издательского совета НГСХА.
Рецензент: зав. кафедрой таксации НГСХА Логунов Д.В.
Ó Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия
Лелеков В.Е.
1. ВВЕДЕНИЕ
В учебном плане подготовки бакалавров по направлению «Лесное дело» дисциплина «Химия» является базовой и входит в состав математического и естественнонаучного цикла. Она является предшествующей и необходимой для освоения других базовых и вариативных дисциплин естественнонаучного цикла (почвоведение, физиология растений, экология), а также многих дисциплин профессионального цикла (лесное товароведение, древесиноведение, недревесная продукция леса, технология подсочки леса и др.)
Место дисциплины «Химия» в структуре ОПП ВО определяет содержание читаемого курса: он является интегрированным и включает в себя разделы общей, неорганической, органической, аналитической и физической химии. Целью и задачей читаемого курса является освоение системных знаний о свойствах, превращениях, анализе химических соединений, необходимых для формирования элементов общекультурных, общепрофессиональных и профессиональных компетенций в соответствии с ФГОС ВО и ООП ВО по направлению подготовки бакалавров 35.03.03. «Лесное дело», утвержденного приказом министерства образования и науки Российской Федерации от 1 октября 2015г № 1082.
При разработке содержания лабораторных работ, зачетных вопросов и программ ИРС авторы руководствовались следующими принципами:
- содержание опытов, вопросов и заданий должно быть по возможности профессионально ориентированным и иллюстрировать студенту значение изучения химии в его образовательном процессе;
- максимальная индивидуализация процесса обучения, выполнение лабораторных работ малыми группами и вариативность контрольных заданий;
- содержание заданий должно стимулировать способности к обобщению и анализу материала;
- типы заданий должны развивать навыки работы с учебной и научной литературой, обработки результатов исследования, оформления отчетов и рефератов по выполненной работе.
Пособие предназначено для студентов факультета лесного хозяйства при подготовке бакалавров по направлению «Лесное дело».
2. Принципы организации и проведения
лабораторного практикума
2.1 Домашняя подготовка
Осмысленное выполнение эксперимента требует тщательной домашней подготовки. Она включает:
- ознакомление с методикой эксперимента, беседу с преподавателем для определения цели лабораторной работы;
- обязательное письменное представление методики в тетради;
- письменные ответы на вопросы, заданные перед опытом.
2.2 Выполнение эксперимента
После допуска к лабораторной работе студент проводит опыты согласно описанной методике и варианту. Химический эксперимент служит углублению и закреплению теоретических знаний, способствует приобретению практических навыков выполнения эксперимента. Результаты выполненных опытов предъявляются преподавателю.
2.3 Составление отчета: требования к оформлению
Представление отчета строго контролируется преподавателем. Обязательно аккуратное оформление. Отчет подписывается преподавателем.
Порядок оформления отчета:
- формулирование цели работы;
- представление методики эксперимента;
- таблицы результатов опытов;
- уравнения протекающих реакций;
- выводы.
2.4 Выполнение контрольных работ
В систему контроля знаний студентов по курсу входит выполнение контрольных программ (ИРС), которые включают в себя комплексные задания по той или иной теме. Они могут содержать задания теоретического, практического и расчетного характера. Выполняются студентами в отдельной тетради по варианту, выданному преподавателем, в домашних условиях. Более мобильным видом контроля является выполнения программ ПК, также по вариантам в условиях аудиторного занятия по той или иной теме.
Каждый вопрос программы и программа в целом оценивается определенным числом баллов. Рубежным видом контроля предлагается коллоквиум по центральным темам курса.
Выполнение ИРС и ПК является обязательным для допуска к экзамену и формирует текущую успеваемость студента.
2.5 Общие правила работы в лаборатории
- Перед лабораторной работой изучить методику эксперимента.
- Все опыты выполнять индивидуально или малыми группами по указанию преподавателя.
- Не расходовать реактивы больше требуемого количества.
- Не загромождать рабочее место. Запрещается класть на стол портфели, свертки, книги.
- Не уносить приборы и реактивы общего пользования на свое рабочее место.
- Концентрированные кислоты и щелочи не выливать в раковину, а только в специальные склянки под тягой.
- Все работы с вредными веществами проводить только под тягой.
- Не путать пробки от склянок и пипетки для взятия реактивов.
- По окончании работы вымыть посуду, убрать рабочее место.
2.6 План лабораторных занятий для студентов 1 курса факультета лесного хозяйства
| № зан. | Содержание занятий Уровень требований к знаниям и умениям студента после изучения темы | Литература |
| 1 | Правила работы в лаборатории неорганической химии. Семинар: Основные понятия и законы химии. | |
| 2 | Семинар: Способы выражения концентраций растворов | |
| 3 | Лаб. работа: Приготовление растворов заданной концентрации из сухих солей. | МПК, стр. 8 |
| После изучения темы студент должен: - знать способы выражения концентрации растворов: массовая доля, молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента, титр; - владеть: навыками работы с мерной посудой и титрования. | ||
| 4 | Семинар: Коллигативные свойства растворов неэлектролитов и электролитов. | |
| 5 | Лаб. работа: Равновесия в растворах электролитов. | МПК, стр. 21 |
| 6 | Семинар: Расчет рН в растворах электролитов. | |
| 7 | Буферные растворы. Рассчет рН буферных растворов. | |
| 8 | Лаб. работа: Буферные растворы. | МПК, стр. 24 |
| 9 | Гидролиз солей. Рассчет рН растворов солей | |
| 10 | Лаб. работа: Гидролиз солей. | МПК, стр. 25 |
| 11 | Коллоквиум: Растворы. | |
| После изучения темы студент должен: - знать: основные закономерности поведения веществ в растворе (электролитов и неэлектролитов). Законы Оствальда, Рауля, ВантГоффа, теорию электролитической диссоциации Аррениуса, механизм действия буферных рсстворов. - уметь: рассчитать и измерить рН среды водного раствора; - владеть: навыками приложения химических понятий (осмос, буферность, гидролиз) к биологическим системам «почва- растение». | ||
| 12 | Семинар: Окислительно-восстановительные реакции. | МПК, стр. 34 |
| 13 | Лаб.работа: Окислительно-восстановительные реакции | |
| 14 | Семинар: Строение атома и периодический закон | |
| 15 | ИРС на тему: Строение атома и периодический закон | МПК, стр. 41 |
| 16 | Коллоквиум: Окислительно-восстановительные реакции. Строение атома и периодический закон |
3. Лабораторная работа
Приготовление растворов заданной концентрации
Опыт 1. Приготовление растворов из сухих солей
Получите у преподавателя задание, рассчитайте навеску соли, необходимую для приготовления 50 или 100 мл раствора заданной концентрации. Организация рабочего места и подбор посуды для проведения эксперимента:
- мерная колба на 50 или 100 мл;
- пипетка;
- воронка;
- стеклянная палочка.
Взвесьте рассчитанную массу соли и пустую мерную колбу. Перенесите соль через воронку в мерную колбу.
Мерные колбы представляют собой круглые плоскодонные сосуды с узкой шейкой с кольцевой меткой (риской). Объем жидкости, вмещаемый колбой, указывается на колбе с помощью заводского клейма в мл. При работе колбу держат за верхнюю часть шейки. Вначале колбу на 1/5 заполняют водой, затем вводят растворяемое вещество. Содержимое колбы перемешивают до полного растворения вещества и после этого доводят уровень жидкости в мерной колбе до метки, осторожно добавляя капли воды из пипетки, при этом глаз экспериментатора и риска колбы должны находиться на одном уровне. После этого колбу закрывают пробкой, перемешивают раствор. При этом допускается перевертывание колбы.
Взвесьте колбу с приготовленным раствором и рассчитайте результат эксперимента согласно таблице. Сделайте выводы.
| Масса растворяемого вещества, г | Масса пустой колбы, г | Масса колбы с раствором, г | Масса раствора, г | Экспериментальная плотность раствора, г/cм3 | Относительная погрешность, % |
Варианты заданий к опыту №1
| Вариант | Растворяемое вещество | Необходимо приготовить раствор | ||||
| Концентрация | ρ, г/ см3 | Объем, мл (см3) | ||||
| ω, % | С (Х), моль/л | С (1/ZХ) моль/л | ||||
| 1 | NaCl | 9 | - | - | 1,06 | 100 |
| 2 | Na3PO4·H2O | - | 0,5 | - | - | 50 |
| 3 | NaH2PO4·2H2O | 6 | - | - | 1,04 | 100 |
| 4 | CuSO4·5H2O | - | 0,1 | - | - | 50 |
| 5 | Na2B4O7·10H2O | 5 | - | - | 1,02 | 100 |
| 6 | KCl | 10 | - | - | 1,12 | 100 |
| 7 | Al2(SO4)3·18H2O | - | - | 0,01 | - | 100 |
| 8 | Na2SO4·10H2O | - | - | 0,03 | - | 50 |
| 9 | BaCl2·2H2O | 5 | - | - | 1,03 | 100 |
| 10 | Na2CO3·10H2O | - | - | 0,05 | - | 50 |
| 11 | MnSO4 | - | 0,3 | - | - | 100 |
| 12 | MgCl2·6H2O | - | - | 0,1 | - | 50 |
| 13 | (NH4)2SO4 | 5,5 | - | - | - | 100 |
| 14 | Na2S2O3·5H2O | - | 0,6 | - | - | 100 |
| 15 | NaCl | 6,5 | - | - | 1,04 | 50 |
Опыт 2: Приготовление растворов методом разбавления.
Получив вариант задания, студент производит расчет необходимого объема исходного раствора и воды. Расчет проверяется преподавателем. Организация рабочего места, подбор посуды:
- промывалка с дистиллированной водой;
- мерный цилиндр на 100 или 50 мл;
- мерная колба на 100 или 50 мл;
- пипетка, воронка.
Взвесить мерную колбу и перенести отмеренный объем исходного концентрированного раствора в мерную колбу. После этого добавить в колбу воды, перемешать раствор и довести его объем до метки. Добавление последних порций воды проводят осторожно из пипетки. При этом глаз экспериментатора и риска должны находиться на одном уровне.
Взвесить мерную колбу с раствором. Рассчитать результат эксперимента согласно таблице, сделать выводы, сдать результат преподавателю.
| Масса пустой колбы, г | Масса исходного раствора, мл | Масса колбы с раствором, г | Объем мерной колбы, мл | Экспериментальная плотность раствора, г/cм3 | Относительная погрешность, % |
Варианты заданий к опыту №2
| Исходный | Необходимо | ||||
| № | Вещество | Массовая доля, % | Плотность, г/мл | Массовая доля, % | Объем раствора, мл |
| 1 | H2SO4 | 32 | 1,235 | 25 | 10 |
| 2 | KOH | 20 | 1,176 | 15 | 50 |
| 3 | H2SO4 | 32 | 1,235 | 28 | 100 |
| 4 | NH4OH | 25 | 0,910 | 10 | 50 |
| 5 | NaOH | 20 | 1,225 | 13 | 100 |
| 6 | H2SO4 | 32 | 1,235 | 20 | 50 |
| 7 | NH4OH | 25 | 0,910 | 15 | 100 |
| 8 | KOH | 20 | 1,176 | 15 | 50 |
| 9 | H2SO4 | 32 | 1,235 | 16 | 100 |
| 10 | NH4OH | 25 | 0,910 | 21 | 50 |
| 11 | KOH | 20 | 1,225 | 11 | 100 |
| 12 | H2SO4 | 32 | 1,235 | 25 | 50 |
| 13 | NH4OH | 25 | 0,910 | 8 | 100 |
| 14 | H2SO4 | 32 | 1,235 | 23 | 50 |
| 15 | KOH | 20 | 1,225 | 18 | 100 |
4. Лабораторная работа