Программа факультативного курса по химии
«Основы химических методов исследования вещества»
Срок реализации 2016 – 2017 учебный год
Составитель: учитель Иленёва Л.В.
Москва 2016
Пояснительная записка
Аналитическая химия - наука о методах исследования состава вещества. С помощью этих методов устанавливают, какие химические элементы, в каком количестве и в какой форме содержатся в изучаемом объекте. Аналитическая химия нужна повсюду. Объектами химического анализа могут быть природные объекты или промышленные материалы, металлы и сплавы, лекарственные препараты и космический грунт. Особенно важной эта наука стала тогда, когда человечество столкнулось с такой глобальной проблемой как загрязнение окружающей среды. Сейчас становится ясной необходимость контролировать содержание большого числа химических соединений в атмосфере, воде, почве, растительном материале. Загрязнение окружающей среды, с одной стороны, и интенсивное использование удобрений, пестицидов, стимуляторов роста с другой стороны, привело к настоятельной необходимости контроля всей сельскохозяйственной продукции и в целом пищевых продуктов. Знание аналитической химии необходимо при изучении биохимии, геохимии, минералогии, почвоведения, агрохимии, физиологии растений и животных, химической экологии. Без аналитической химии немыслима постановка агрохимического эксперимента, проведение мониторинга окружающей среды.
Факультативный курс предназначен для учащихся 10 класса, проявляющих повышенный интерес к изучению химии, имеющих хорошие базовые знания общей и неорганической химии. А так же для учащихся, собирающихся продолжить образование в высших учебных заведениях естественнонаучного профиля. Рабочая программа составлена на основе программы химия элективные курсы для учащихся 10 - 11 классы; Автор программы: А. М. Колесникова (Дрофа. 2011г).
Цели факультатива:
Общественной целью является формирование интерсоциальной и культурно развитой личности молодого человека (формирование трудолюбия, гуманности, творческой активности, ценностных понятий в отношении к человеку, природе, образованию, культуре).
Психолого-педагогическая цель - выявление и развитие познавательных и профессионально значимых интересов.
Дидактико-методическая цель - систематизация и углубление знаний обучающихся о свойствах веществ; предоставить учащимся возможность применить химические знания на практике.
Задачи курса:
Задачи обучающего характера:
- расширение и углубление теоретических знаний учащихся о свойствах веществ, о качественных реакциях на анионы и катионы;
- углубленное раскрытие вопросов аналитической химии;
-формировать общенаучные, а также химические умения и навыки, необходимые в деятельности экспериментатора и полезные в повседневной жизни;
- овладение учащимися лабораторной техникой и техникой безопасности труда в химической лаборатории;
- раскрытие связи изучаемого материала с практикой его применения на производстве и в быту;
- освоение учащимися методов и языка химической науки;
- овладение учащимися межпредметными категориями, возможностью переносить знания и умения в типичные и нетипичные ситуации.
Задачи воспитывающего характера:
- формирование у учащихся химической картины природы;
- ознакомление учащихся с материалами о развитии химической науки и химической промышленности в стране;
- создать условия для формирования и развития у обучающихся умения самостоятельно работать со справочной и учебной литературой, собственными конспектами, другими источниками информации.
- формирование бережного отношения к духовным и материальным ценностям, к природе, человеку;
- ознакомление учащихся с гуманитарным аспектом истории химической науки и химической промышленности, а также с вкладом выдающихся химиков мира в ее развитие;
- воспитание положительных личностных качеств.
Задачи развивающего характера:
- формирование устойчивого познавательного интереса учащихся к химической науке, к химическим производствам и профессиям, а также к химическому образованию;
- развитие системного стиля мышления учащихся и расширение их научно-технологического кругозора;
- воспитание самостоятельности и воли учащихся посредством использования адаптированных заданий, поощрение настойчивости при решении нестандартных задач, создание проблемных ситуаций, устранение опеки при оказании помощи;
- организация на внеурочных занятиях эмоциональных ситуаций, вызывающих удивление, радость, применение ярких, занимательных и парадоксальных примеров, воздействующих на чувства учащихся;
- воспитание потребностей (в чтении научно-популярной, химической и специальной литературы, в химическом экспериментировании, в труде)
- формирование обобщенных умений (самостоятельно работать с разными литературными источниками, практических, символико-графических, экспериментально-исследовательских, расчетно-вычисли- тельных и др.);
- развитие творческой самодеятельности, интегративного и эвристического мышления. С
Цель курса: систематизация и углубление знаний учащихся о фундаментальных законах общей и неорганической химии; предоставить учащимся 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 для формирования и развития у учащихся умения самостоятельно работать со справочной и учебной литературой, собственными конспектами, другими источниками информации.
Актуальность курса:
Главное содержание теории химических методов анализа составляет химическая реакция как средство получения информации о химическом составе вещества. Химический анализ основан на фундаментальных законах общей химии. Чтобы овладеть аналитическими методами, необходимо знать свойства водных растворов, основные положения теории электролитической диссоциации, условия взаимодействия ионов в растворах, реакции комплексообразования, 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» веществ.
При разработке программы факультатива акцент делался на умения, которые необходимы при выполнении заданий практического тура ВСОШ.
Таким образом, в процессе изучения данного курса ученики осваивают новые для себя теоретические понятия, учатся пользоваться соответствующими справочными данными. Выполнение практических работ способствует конкретному и прочному усвоению учащимися основных разделов общей и неорганической химии. Учащиеся совершенствуют навыки обращения с реактивами, химической посудой, приборами.
Особенностью предлагаемого курса является его прикладная направленность. Большое внимание в курсе уделено изучению тех веществ, которые окружают учащихся в повседневной жизни.
Факультативный курс рассчитан на 34 часа, 1 час в неделю.
Требования к результатам обучения
После изучения элективного курса «Основы химических методов исследования вещества» обучающиеся должны:
- характеризовать: ионное произведение воды, водородный показатель и шкалу рН;
-знать: основные понятия координационной теории, понятия титрант, титруемое вещество, стандартный (титрованный) раствор, точка эквивалентности, индикатор; условия выпадения и растворения осадков, зависимость полноты осаждения от различных факторов; способы получения коллоидных систем, защитного действия коллоидов, отличие коллоидных растворов от истинных растворов; способы выражения концентрации растворов; качественные реакции на наиболее важные катионы и анионы, а также аскорбиновую кислоту;
- объяснять значение реакций осаждения для химического анализа; сущность гидролиза и буферного действия, окислительно-восстановительных реакций, реакций комплексообразования, сущность процесса титрования, особенности приготовления и стандартизации рабочих растворов;
- уметь 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 колориметрирования;
- соблюдать правила техники безопасности при обращении с веществами и химической посудой, лабораторным оборудованием;
- понимать важность охраны окружающей среды.
- Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для: понимания взаимосвязи учебного предмета с особенностями профессий и профессиональной деятельности, в основе которых лежат знания по химии.
Содержание курса.
Введение. (2 ч)
Научный эксперимент и его роль в познании. Погрешности эксперимента. Оценка погрешностей. Обработка результатов эксперимента.
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.
Практическая работа. Ознакомление с оборудованием и основными приемами работы в химической лаборатории.
Тема 1. Растворы. Методы определения концентрации растворов. Титрование (4 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) и по типу реакции, лежащей в основе метода (кислотно-основное титрование, окислительно-восстановительное титрование и титрование по методу осаждения). Стандартный (титрованный) раствор, способы его приготовления. Стандартизация растворов. Кислотно-основное титрование.
Практическая работа. Приготовление растворов и определение их концентрации титрованием.
Тема 2. Закон действующих масс и его применение в химическом анализе (2 ч)
Закон действующих масс. Обратимые и необратимые реакции. Химическое равновесие. Константа равновесия - мера глубины протекания процесса.
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.
Практическая работа. Определение рН водных растворов.
Тема 3. Комплексные соединения (2 ч)
Основные понятия координационной теории. Номенклатура комплексных соединений. Поведение комплексных соединений в растворах. Константы устойчивости (образования) и нестойкости. Получение и разрушение комплексных соединений. Применение комплексообразования в химическом анализе. Комплексонометрическое титрование.
Практическая работа. Комплексные соединения.
Тема 4. Теоретические основы реакций осаждения - растворения (4 ч)
Гетерогенные равновесия в насыщенных растворах малорастворимых сильных электролитов. Произведение растворимости. Условия выпадения и растворения осадков. Зависимость полноты осаждения от различных факторов. Значение реакций осаждения для химического анализа.
Практическая работа. Образование и растворение осадков.
Тема 5. Образование коллоидных систем (2 ч)
Фазы. Гомогенные и гетерогенные системы. Дисперсные системы. Коллоидные растворы (лиозоли). Коагуляция и ее предотвращение. Защитное действие коллоидов.
Практическая работа. Получение гидрозоля гидроксида железа (111) или гидроксида алюминия различными методами и изучение его свойств.
Т е м а 6. Окислительно-восстановительные процессы и их применение в анализе (4 ч)
Окислительно-восстановительные функции веществ и направление окислительно-восстановительных реакций. Окислитель. Восстановитель. Окислительно-восстановительное титрование. Методы титрования, основанные на окислительно-восстановительных свойствах системы йод - иодид (иодометрия). Йодометрическое титрование.
Практическая работа. Йодометрическое титрование.
Т е м а 7. Основы качественного анализа (9 ч)
Классификация реакций в качественном анализе. Основные принципы качественного анализа. Дробный и систематический анализ.
Практическая работа. Качественные реакции на наиболее важные катионы и анионы.
Тема 8. Анализ некоторых объектов окружающей среды. Контроль качества продуктов питания (5 ч)
Охрана окружающей среды. Контроль качества воды. Жесткость воды; причины ее возникновения. Виды жесткости. Способы устранения. Определение жесткости воды.
Контроль качества продуктов питания. Анализ минеральных вод и прохладительных напитков. Анализ молока. Определение свежести мяса и рыбы.
Практическая работа. Жесткость воды, ее определение и устранение.
Практическая работа. Контроль качества прохладительных напитков.
Практическая работа . Определение содержания витамина С в продуктах питания.
Практическая работа. Изучение молока как эмульсии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Список использованной литературы:
1. Колесникова А.М. Учебное пособие «Основы химических методов исследования веществ» 10-11 кл. – М.: Дрофа, 2011.
2. Зайцев О. С. Исследовательский практикум по общей химии. - М.: Изд-во MГУ, 1994.
3. Основы аналитической химии (под ред. Ю.А. Золотова). В 2-х кн. Общие вопросы. Методы разделения. Методы химического анализа. М.: Высшая школа. 2004. 361, 503 с. Серия «Классический университетский учебник».
4. .Коровин Н. В., Мингулина Э. И., Рыжова Н. Г. Лабораторные работы по химии. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1998.
5. Краузер Б., Фрuмант М. Химия: Лабораторный практикум / пер. с англ. - М.: Химия, 1995.
Список литературы для педагога:
Внеклассная работа по химии/ Сост. М.Г. Гольдфельд.- М.: Просвещение 1976.
А.Х. Гусаков А.А. Лазаренко Учителю химии о внеклассной работе – М.:Просвещение 1978.
И.Н. Чертиков П.Н. Жуков Химический Эксперимент. – М.: Просвещение 1988.
Войтович В.А. Химия в быту. – М.: Знание 1980.
Гроссе Э., Вайсмантель Х. Химия для любознательных. – Л. Химия , 1978.
В.Н.Алексинский. Занимательные опыты по химии (2-е издание, исправленное) - М.: Просвещение 1995.
Г.И. Штремплер Химия на досуге - М.: Просвещение 1993.
Леенсон И.А. Занимательная химия. – М.: РОСМЭН, 1999.
Воскресенский П.И., Неймарк А.М. Основы химического анализа .-М.: Просвещение, 1972.
Хомченко Г.П., Севастьянова К.И. Практические работы по неорганической химии. –М.: Просвещение 1976.
Грабецкий А.А., Назаров Т.С. Кабинет химии. – М. Просвещение, 1983.
Урок окончен – занятия продолжаются: Внеклассная работа по химии./Сост. Э.Г. Золотников, Л.В. Махова, Т.А. Веселова - М.: Просвещение 1992..
Список литературы для учащихся (и родителей):
Гайдукова Б.М., Харитонов С.В. Техника и технология лабораторных работ: учебное пособие для начального проф.образования/Москва: «Академия», 2006 г.
Васильев В.П. Аналитическая химия – М: Дрофа, 2004 г.
Гурович Я.А. Справочник молодого химика – М.: Химия, 1990 г.
Другов Ю.С. и др. Экологическая аналитическая химия – СПб, 2002 г.
Захаров Л.Н. Начало техники лабораторных работ – Л: Химия, 1981 г.
Ольшанова К.М., Пескарева С.К., Барашков К.М. Аналитическая химия – М: Химия, 1990 г.
