Элективный курс «Основы химических методов исследования веществ»

Пояснительная записка

Элективный курс «Основы химических методов исследования веществ» предназначен для обучающихся 10 классов, проявляющих повышенный интерес к изуче­нию химии, имеющих хорошие базовые знания общей и неорганической химии и собирающихся продолжить об­разование в высших учебных заведениях естественно-на­учного профиля.

Рабочая программа составлена на основе программы химия элективные курсы для учащихся 10 - 11 классы; Автор программы: А. М. Колесникова – М.: Дрофа. 2011г. Представленная рабочая программа рассчитана на 35 часов в 10 классе (по одному часу в неделю).

Цель курса: систематизация и углубление знаний, обучающихся о фундаментальных законах, обшей и неоргани­ческой химии; предоставить обучающимся возможность при­менить химические знания на практике.

Задачи курса:

• формировать общенаучные, а также химические уме­ния и навыки, необходимые в деятельности эксперимен­татора и полезные в повседневной жизни;

• создать условия дня формирования и развития у обучающихся умения самостоятельно работать со справочной и учебной литературой, собственными конспектами, други­ми источниками информации.

Главное содержание теории химических методов ана­лиза составляет химическая реакция как средство получе­ния информации о химическом составе вещества, т. е. ис­пользуемая дня целей качественного и количественного анализа. Химический анализ основан на фундаменталь­ных законах обшей химии. Чтобы овладеть аналитиче­скими методами, необходимо знать свойства водных рас­творов. основные положения теории электролитической диссоциации, условия взаимодействия ионов в растворах, реакции комплексособразования, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства веществ. Знание теории процессов позволяет сознательно управлять химическими реакциями и создавать условия для определения всех элементов или их соединений, имеющихся в исследуемых, объектах. Данный курс, позволяет раскрыть взаимосвязь основных понятий: «состав», «строение» и «свойства вещества».

При разработке программы элективного курса акцент делается на те вопросы, умения, которые в базовом курсе химии основной и средней школы рассматриваются недостаточно полно или не рассматриваются совсем, но входят в программы вступительных экзаменов в вузы. Хи­мическое равновесие изучается в курсе химии средней школы, но недостаточно глубоко, поэтому для учащихся оказываются сложными задачи на темы «Равновесие», «Равновесие в растворах». Для их решения конкретные знания химии сами по себе не помогают; от абитуриента требуется «математическое видение» проблемы и перевод химических величин в достаточно простые алгебраиче­ские выражения.

Тема «Равновесие в растворах» также считается слож­ной, поскольку в ней используются понятия: произведе­ние растворимости и рН. Но главная сложность не в самих достаточно простых формулах, а в умениях ими поль­зоваться в широком диапазоне условий задач. Поэтому представляется целесообразным выработать такое уме­ние. Введение понятия о константе химической реакций позволяет более обоснованно рассуждать о смещении равновесия при воздействии на систему извне.

В школьных проформах, как правило, отсутствуют ос­новные понятия химии комплексных соединений. Однако в школе рассматриваются простейшие ацидокомплексы (берлинская лазурь, турнбулева синь), гидроксокомплексы (в частности, алюминия) и др. Целесообразно рассмот­реть данную тему на занятиях элективного курса.

Таким образом, в процессе изучения курса ученики осваивают новые для себя теоретические понятия, учатся пользоваться соответствующими справочными данными. Для обучающихся, предполагающих связать свою будущую профессиональную деятельность с биологией, медициной, строительством, сельским хозяйством, важны зна­ния об особенностях объектов и явлений, изучаемых коллоидной химией. В рамках школьных курсов химии этим вопросам уделяется мало внимания, так что включение в курс практической работы на эту тему является вполне оправданным.

Выполнение практических работ способствует конкрет­ному и прочному усвоению учащимися основных разделов обшей и неорганической химии. Обучающиеся осваивают пра­вила внутреннего распорядка в химической лаборатории, приемы работы, совершенствуют навыки обращения с ре­активами, химической посудой, приборами.

От учащихся требуется тщательная и систематическая регистрация проведенных работ, наблюдений. Предус­матривается, что всю проделанную работу учащиеся должны отражать в рабочей тетради по форме, предло­женной учителем. Отчет учащихся обязательно должен включать условия выполнения реакций, уравнения про­деланных химических реакций в молекулярном, ионном и сокращенном ионном видах, для окислительно-восстановительных реакций - схемы электронно-ионного ба­ланса. В отчетах должны быть отражены наблюдения и выводы учащихся. Описание работ по количественному анализу должно включать химическую сущность метода, краткий ход анализа, расчеты. Учитель проверяет правильность оформления записей в рабочих тетрадях и от­четов по выполнению индивидуальных контрольных за­даний, разбирает ошибки.

Требования к результатам обучения

После изучения элективного курса «Основы химических методов исследования веществ» учащиеся должны:

характеризовать: скорость химической реакции, химическое равновесие, принцип Ле Шателье, ионное произведение воды, водородный показатель и шкала рН, константы равновесия различных типов реакций, протекающих в растворах (произведение растворимости, конс­танты диссоциации кислот и оснований, константы ус­тойчивости комплексов)" понятия буферные растворы, буферная емкость, фазы, гомогенные и гетерогенные сис­темы, дисперсные системы, коллоидные растворы (лиозоли), золи и гели, мицелл диспергирование, конденса­ция, пептизация, коагуляция;

знать: основные понятия координационной теории, понятия титрование, титруемое вещество, стандартный (тит­рованный) раствор, точка эквивалентности, фактор экви­валентности, индикатор; условия смещения химического равновесия, влияние различных факторов на установле­ние и смещение химического равновесия в растворах; ус­ловия выпадения и растворения осадков, зависимость полноты осаждения от различных факторов; способы по­лучения коллоидных систем, причины агрегатной и комплексной устойчивости дисперсных систем, за­щитного действия коллоидов, отличие коллоидных рас­творов от истинных растворов; способы выражения концентрации растворов; качественные реакции на наи­более важные катионы и анионы, а также на некоторые органические вещества;

объяснять: условия смещения гетерогенных равновесий в насыщенных растворах малорастворимых электро­литов, понимать значение реакций осаждения для хими­ческого анализа; сущность гидролиза и буферного дейст­вия, окислительно- восстановительных реакций, комплекс образования, сущность процесса титрования, особенности приготовления и стандартизации рабочих растворов;

уметь: вычислять концентрацию ионов водорода в растворах сильных и слабых кислот и оснований, конс­танты диссоциации кислот и кислых солей, произведение растворимости по известной растворимости, раствори­мость вещества в чистой воде по известному произведе­нию растворимости и растворимость вещества в присут­ствии одноименного иона; составлять полные и сокра­щенные ионные уравнения химических реакций, уравнения реакций гидролиза, уравнения окислительно- восстановительных реакций на основе электронного и электронно-ионного баланса; анализировать результаты наблюдаемых опытов, объяснять химические, реакции с точки зрения изученных теорий; проводить статистиче­скую обработку результатов эксперимента; готовить рас­творы заданной концентрации, приобрести навыки вы­полнения титрования, определять водородный показа­тель среды методами рН- метрии и визуального коллометрирования;

соблюдать: правила техники безопасности при обра­щении с веществами и химической посудой, лаборатор­ным оборудованием;

понимать: важность охраны окружающей среды.

Методы обучения

Особенностью предлагаемого курса является его при­кладная направленность. Большое внимание в курсе уде­лено изучению тех веществ, которые окружают учащихся в повседневной жизни. Содержание курса имеет экспериментальную направленность.

Объектами исследования становятся привычные для ребят материалы, продукты питания – то, с чем учащиеся встречаются в повседневной жизни.

Учебно-тематический план

Содержание курса

Введение. Тема 1. Наблюдение и эксперимент (5 ч.)

Научный эксперимент и его роль в познании. Погрешности эксперимента. Оценка погрешностей. Обработка результатов эксперимента. Графики.

Взаимосвязь между составом и свойствами. Физиче­ские, физико-химические и химические свойства ве­ществ. Анализ и синтез. Аналитическая химия — наука о методах анализа вещества. Химический анализ. Задачи и области применения химического анализа. Виды химического анализа. Элементный анализ. Фазовый анализ. Качественный анализ: идентификация и обнаружение. Ко­личественный анализ. Стадии аналитического процесса: отбор пробы, подготовка пробы к анализу, измерение, оценка результатов измерения.

Химическая реакция как средство получения инфор­мации о составе вещества. Аналитическая реакция. Требования, предъявляемые к аналитическим реакци­ям. Чувствительность, специфичность и селективность. Классификация аналитических реакций по характеру химического взаимодействия и по применению. Условия проведения аналитических реакций.

Техника безопасности и основные правила работы в химической лаборатории. Требования к отчёту. Оборудование и реактивы. Мытье и сушка химической посуды.

Практическая работа 1. Взвешивание образца и статистическая обработка результатов взвешивания. Весы и взвешивание. Взвешивание монет.

Тема 2. Аналитическая химия – наука о методах анализа вещества (4 ч.)

Анализ веществ. Анализ и синтез: получение веществ с необходимыми свойствами. Аналитическая химия и химический анализ: полная химическая информация о качественном и количественном составе вещества, получаемая в максимально короткие сроки на минимальном количестве исследуемого объекта; создание конкретных методик анализа различных объектов. Аналитические реакции и их классификация. Условия протекания аналитических реакций.

Тема 3. Растворы. Методы определения концентрации растворов. Титрование (10 ч.)

Растворы. Мера растворимости. Методы определения концентрации растворов, Титрование. Сущность метода. Установление точки Эквивалентности. Индикаторы. Вычисление результатов титрования. Понятие об эквиваленте, эквивалентной массе, нормальной концентрации растворов. Классификация методов титрования по способу проведения титрования (прямое, обратное, титрование заместителя) и по типу реакции, лежащей в основе метода (кислотноосновное титрование, окислительно-восстановительное титрование, комплексометрическое титрование и титро­вание по методу осаждения). Стандартный (титрован­ный) раствор, способы его приготовления. Стандартиза­ция растворов. Кислотно-основное титрование.

Практическая работа 2. Определение концентрации раствора по его плотности.

Практическая работа 3. Приготовление растворов и определение их концентрации титрованием.

Тема 4. Закон действующих масс и его применение в химической химии (7 ч.)

Закон действующих масс. Обратимые и необратимые реакции. Химическое равновесие. Константа равновесия — мера глубины протекания процесса. Константы химического равновесия для гомогенных и гетерогенных реакций. Влияние изменения внешних условий на поло­жение химического равновесия. Принцип Ле Шателье — Брауна.

Теория электролитической диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Химическое равновесие в водных растворах электролитов.

Выражения для. констант равновесия различных типов реакций, протекающих в раство­ре. Ионное произведение воды. Водородный показатель и шкала рН. Концентрация ионов водорода в разбавленных растворах слабых кислот и оснований. Методы измерения рН. Индикаторы.

Буферные растворы. Сущность буферного действия. Буферная ёмкость. Вычисление рН в буферных растворах, образованных слабой кислотой и ее солью от сильного ос­нования и сильной кислотой и ее солью от слабого основания. Значение буферных растворов в почвоведении и биологии.

Практическая работа 4. Химическое равновесие в водных растворах электролитов.

Практическая работа 5. Определение водородного показателя водных растворов.

Тема 5. Теоретические основы реакций осаждения – растворения (5 ч.)

Гетерогенные равновесия в насыщенных растворах малорастворимых сильных электролитов. Произведение растворимость. Условия выпадения и растворения осад­ков. Зависимость полноты осаждения от различных фак­торов. Смешение гетерогенных равновесий в насыщен­ных растворах малорастворимых электролитов. Значение реакций осаждения для химического анализа.

Решение задач. Применение произведения растворимости.

Практическая работа 6. Образование и растворение осадков.

Тема 6. Комплексные соединения (4 ч.)

Строение комплексных соединений. Номенклатура комплексных соединений. Основные понятия, координационной теории (комплексообразователь, лиганды, координационное число, дентатность лиганда). Номенклатура комплексных соединений. Поведение комплексных соединений в растворах. Константы устойчивости (образования) и нестойкости. Получение и разрушение комплексных соединений.

Хелаты. Внутрикомплексные соединения. Комплексоны. Применение комплексообразования в химическом анализе. Комплексонометрическос титрование.

Практическая работа 7. Комплексные соединения.

Практическая работа 8. Комплексонометрическос титрование. Определение концентрации магния прямым титрованием.

Учебно-методический комплект

1. Зайцев О. С. Исследовательский практикум по об­шей химии. — М.: Издательствo МГУ, 1994.

2. Коровин Н. В., Мингулина Э. И., Рыжова Н. Г. Лабораторные работы по химии. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1998.

3. Колесникова А.М. Учебное пособие «Основы химических методов исследования веществ» 10-11 кл. – М.: Дрофа, 2011. – 207 с.

Календарно-тематическое планирование на учебный год: 2015/2016