Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Кислотно-основне титрування - це аналітичний метод визначення концентрацій відповідних сполук. Використання pH-вимірювальних електродів дає до того ж змогу будувати криві вимірювання.
У цьому досліді беруть сильну кислоту (соляну кислоту) невідомої концентрації у відомому об'ємі. Розчин сильної основи відомої концентрації (розчин гідроксиду натрію) наливають у бюретку, а потім краплями додають до аналізованого розчину. Зміну значення pH спостерігають і документують за допомогою давача Cobra SMARTsense pH. Зі зчитаного на бюретці об'єму та концентрації основи потім обчислюють концентрацію кислоти.
Інша інформація для вчителя (1/6)
Попередні знання
Учні мають мати досвід експериментальної роботи з кислотами й основами. Крім того, учні мають знати, що таке значення pH.
Учням має бути відомий принцип роботи об'ємних вимірювальних приладів (мірна піпетка, бюретка, наповнювач для піпеток).
Принцип
Кислотно-основне титрування - це об'ємно-аналітичний метод визначення концентрації відповідних речовин.
Інша інформація для вчителя (2/6)
Навчальна мета
У цьому досліді учням мають показати й наочно пояснити основи сучасного кислотно-основного титрування. Окрім практичної роботи в лабораторії, розглядають також опрацювання кривих титрування та їхні характерні ознаки.
Завдання
Учні мають за допомогою різних індикаторів і цифрового pH-вимірювального електрода визначити концентрацію розчину соляної кислоти. Для цього відомий об'єм цієї кислоти титрують об'ємом розчину гідроксиду натрію відомої концентрації. Із витраченого об'єму титрованого розчину та його концентрації потім обчислюють концентрацію соляної кислоти.
Інша інформація для вчителя (3/6)
Методичні зауваження
- Дослід варто виконувати у групах по двоє. При цьому один учень може працювати з бюреткою, поки другий бере на себе зняття показів. За багаторазового виконання досліду слід працювати, помінявшись ролями.
- У різних робочих групах титрування можна виконувати з різними об'ємами аналізованого розчину. Завдяки цьому можна показати зв'язок між концентраціями задіяних розчинів.
- Крім того, рекомендовано використовувати магнітну мішалку (разом із магнітним стрижнем для перемішування), бо завдяки цьому можна очікувати точніших значень pH.
Інша інформація для вчителя (4/6)
Підготовка
- Використані в досліді розчини (0,1-молярна соляна кислота, 0,1-молярний розчин гідроксиду натрію, бромтимоловий синій, фенолфталеїн, метиловий оранжевий) треба приготувати у відповідних хімічних стаканах і підписати.
- Треба приготувати 0,1 M розчин соляної кислоти (спершу налийте 250 мл дист. води у придатну посудину, відберіть піпеткою 4,16 мл 37% соляної кислоти й долийте дист. водою до 500 мл).
- Треба приготувати 0,1 M розчин гідроксиду натрію (розчиніть 0,8 г натрій гідроксиду у 200 мл дист. води).
- Кожна робоча група має використовувати під час титрування один із трьох індикаторів.
Інша інформація для вчителя (5/6)
Вказівки до складання й виконання
Перед зняттям кривої титрування слід відкалібрувати pH-електрод, якщо від останнього калібрування минуло понад 6 місяців, щоб не сталося спотворення результатів. Під час складання слід стежити, щоб бюретка була закріплена так, аби учні могли зчитувати меніск стовпа рідини на правильній висоті. Очі при цьому мають бути на рівні позначки об'єму на бюретці, яку зчитують.
Під час занурення вимірювального електрода в досліджуваний розчин кінчик має повністю зануритися в рідину. Якщо взятої кількості не вистачає, треба долити дистильованої води.
Якщо використовують магнітну мішалку, її слід налаштувати на швидкість, за якої не може виникати бризок. Обов'язково стежте, щоб магнітний стрижень для перемішування не вдарявся об вимірювальний електрод.
Швидкість крапання з бюретки не слід встановлювати надто високою, щоб результат був якомога точнішим. Надто повільного крапання теж треба уникати, бо інакше дослід невиправдано затягнеться.
Інша інформація для вчителя (6/6)
Дослід можна виконати також із лічильником крапель Cobra SMARTsense Dropcounter. Додатково для цього потрібне таке:
| Позиція | Матеріал | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Cobra SMARTsense Dropcounter - лічильник крапель | 12923-00 | 1 |
| 2 | pH-електрод для Cobra SMARTsense pH, штекер BNC | 12920-10 | 1 |
| 3 | Подвійна муфта | 02043-00 | 1 |
Правила безпеки
- Кислоти й луги діють роз'їдально!
- Обов'язково носити захисні окуляри!
- Щодо H- і P-фраз звертайтесь, будь ласка, до відповідних паспортів безпеки.
- Для цього досліду діють загальні вказівки щодо безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Схема досліду
Кислоти відіграють важливу роль у нашому повсякденні. Чи то в харчових продуктах, наприклад як оцет, чи то в автомобілі як акумуляторна кислота. Їх можна зустріти всюди.
Щоб безпечно поводитися з кислотою, важливо знати, наскільки вона концентрована. Один зі способів визначити концентрацію кислоти - це титрування. Зміну значення pH легко простежити й задокументувати за допомогою Cobra SMARTsense pH.
Завдання
Визнач за допомогою потенціометричного титрування концентрацію соляної кислоти. Визнач точку еквівалентності за придатним індикатором (бромтимоловий синій).
Дослідь побудовану криву титрування на характерні ознаки.
Обладнання
Складання та виконання
Складання (1/9)
Для вимірювання датчиками Cobra SMARTsense потрібен PHYWE measureAPP. Застосунок можна безкоштовно завантажити у відповідному магазині застосунків (QR-коди див. нижче). Перед запуском застосунку перевір, чи ввімкнено на твоєму пристрої (смартфон, планшет, настільний ПК) Bluetooth.
iOS
Android
Windows
Складання (2/9)
З'єднаний давач SMARTsense pH у версії measureAPP для Windows 10.
- Увімкни давач SMARTsense pH тривалим натисканням на кнопку ввімкнення.
- З'єднай давач із пристроєм у застосунку measureAPP у пункті "Measure".
- Давач SMARTSense тепер відображається в застосунку.
Складання (3/9)
- З'єднай обидві половини основи штатива (рис. 1).
- Закріпи стрижень штатива в основі штатива (рис. 2).
- Закріпи на стрижні штатива затискач для бюретки (рис. 3).
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
Складання (4/9)
Стисни великим і вказівним пальцями обидва важелі затискача для бюретки (рис. 4) і встав бюретку між чотирма прогумованими роликами затискача (рис. 5). Зафіксуй бюретку, повільно відпускаючи обидва важелі.
Рис. 4
Рис. 5
Складання (5/9)
Складання (5/6)
За допомогою лійки наповни бюретку 0,1-молярним розчином гідроксиду натрію. Скористайся для цього обома лабораторними стаканами. Підпиши лабораторні стакани, щоб унеможливити переплутування.
Обережно наповни бюретку трохи вище за верхню калібрувальну риску. Пильнуй, щоб у бюретці не було бульбашок повітря і щоб нічого не перелилося (рис. 6).
Постав один із лабораторних стаканів під кран бюретки й обережно відкрий його. Спусти стільки розчину гідроксиду натрію, щоб стовп рідини досяг верхньої калібрувальної риски (рис. 7).
Рис. 6
Рис. 7
Складання (6/9)
На поверхні стовпа рідини в бюретці утворюється вигнута донизу поверхня - так званий меніск (від грец. meniskos - півмісяць). Щоб точно визначити, коли стовп рідини торкається верхньої калібрувальної риски, орієнтуються на найнижчу точку цього вигину. Твої очі при цьому мають бути точно на рівні калібрувальної риски (рис. 8).
Насади наповнювач для піпеток на мірну піпетку (рис. 9). Стисни великим і вказівним пальцями клапан "A". Іншими пальцями видави повітря з наповнювача для піпеток (рис. 10).
Рис. 9
Рис. 8
Рис. 10
Складання (7/9)
Тримай мірну піпетку вертикально й опусти її кінчик у приготовану соляну кислоту. Обережно стискаючи клапан "S", повільно наповнюй піпетку кислотою. Пильнуй, щоб піпетка наповнювалася повільно. У рідині не має бути бульбашок повітря. Кислота не має потрапити в наповнювач для піпеток!
Наповни мірну піпетку приблизно до шести мілілітрів (рис. 11).
Стискаючи клапан "E", випусти з мірної піпетки стільки кислоти, щоб у ній лишилося рівно 5 мл рідини (рис. 12).
Висоту стовпа рідини зчитують тут так само, як описано вище.
Рис. 11
Рис. 12
Складання (8/9)
Обережно вийми мірну піпетку із соляної кислоти й введи її в колбу Ерленмейера. Стискаючи клапан "E", повністю спорожни її в посудину.
Під час витікання в кінчику мірної піпетки лишається невелика крапля. Це вже враховано під час калібрування піпетки, тож видаляти її з піпетки не треба.
Постав колбу Ерленмейера під кран бюретки й долий за допомогою промивалки трохи води (рис. 13). Рідини має бути не більше ніж два сантиметри.
За допомогою піпетки з гумовим ковпачком додай від 3 до 5 крапель свого індикатора до розчину кислоти (рис. 14).
Рис. 13
Рис. 14
Складання (9/9)
- Зніми резервуар із pH-вимірювального електрода Cobra SMARTsense pH і коротко сполосни кінчик електрода дистильованою водою.
- Введи pH-вимірювальний електрод у колбу Ерленмейера так, щоб він був повністю змочений розчином у колбі.
Схема досліду
Виконання
- Обережним поворотом крана бюретки встановлюють середню швидкість крапання. При цьому мають бути помітні окремі краплі.
- Колбу Ерленмейера з кислотою обережно похитують туди-сюди. Не має утворюватися бризок (Увага: кислота!), а pH-електрод не повинен випасти з колби Ерленмейера.
- Щойно в розчині кислоти з'явиться зміна забарвлення, швидкість докрапування зменшують обережним поворотом крана бюретки.
- Після першої краплі, за якої зміна забарвлення лишається стійкою, кран закривають. Об'єм витраченого розчину гідроксиду натрію зчитують на бюретці й записують.
- Помічену зміну забарвлення записують і порівнюють зі зміненими значеннями pH.
Протокол
Завдання 1
Яка обчислена концентрація взятої соляної кислоти в кожному випадку?
Завдання 2
Перетягни поняття у правильні пропуски в тексті. Під час титрування сильної кислоти, як-от ____, сильною основою, як-от ____, ____ водночас є й ____.
Завдання 3
Витлумач результати окремих титрувань! Чому вибір придатного індикатора важливий для успіху титрування?
Завдання 4
Впиши значення, якого бракує. Якщо змішати кислоту зі значенням pH 0 і луг зі значенням pH 14 у співвідношенні 1:1, то отримаємо значення pH ____.
Визначення значення pH
Завдання 5
Опиши тезово хід кривої. Які є характерні ознаки і як їх можна пояснити?
Завдання 6
Питання
Молярна маса - важлива величина в хімії.