Одна лишняя порция щёлочи резко изменила pH. Почему объём у скачка важнее самого яркого цвета индикатора?
Учителю: подготовка и план на 45 минут
Распечатанные кривая и таблица, карандаш, калькулятор, бумажная шкала бюретки. Предпосылки: c=n/V, мл и л. Кислоты, щёлочи и индикаторы детям не выдаются: все данные готовые. Не пипетировать ртом и не проводить домашнее титрование. Школьная демонстрация возможна только отдельно по утверждённым правилам кабинета под руководством учителя; для этого урока она не требуется. Работа без регистрации.
| Минуты | Работа | Проверяемый продукт |
|---|---|---|
| 0–5 | Проблемная ситуация | Вопрос и проверяемое предположение |
| 5–14 | Понятия и разобранный пример | Пояснение величин и метода |
| 14–25 | Практика 1 | Расчёт, схема или протокол по данным |
| 25–33 | Практика 2 | Решение на новых условиях |
| 33–40 | Обсуждение | Аргумент, альтернатива и вывод |
| 40–45 | Индивидуальная проверка | Самостоятельный ответ и исправление |
Все тексты, рисунки и данные включены. Без регистрации: распечатайте ученическую часть PDF или используйте доску. Ответы открывайте после самостоятельной попытки. Минуты включают чтение, записи и переходы. В конце соберите индивидуальную работу. 0–1 балл: разобрать пример повторно; 2–3: уточнить пропущенное звено; 4: объяснить ограничение модели. Это обратная связь, не обязательная школьная отметка.
01. Проблемная ситуация
0–5 минут · Вопрос и проверяемое предположение
В журнале написано: начальный отсчёт 1,20 мл, конечный 11,20 мл. Ученик принял за объём щёлочи 11,20 мл и продолжил добавлять её «до более заметного цвета». За 2 минуты найдите две ошибки, за 2 предскажите направление ошибки концентрации, за 1 назовите, какую величину нужно измерять.
02. Объяснение и разобранный пример
5–14 минут · Понятия, расчёт и ограничения
Титрант — раствор с известной концентрацией. Его дозируют к измеренной порции анализируемого раствора. Точка эквивалентности соответствует соотношению количеств по уравнению реакции. Конец титрования — фактически зафиксированный сигнал индикатора или прибора. Он должен быть близок к эквивалентности, но не тождествен ей автоматически.
Модель: HCl+NaOH → NaCl+H2O; сокращённо H⁺+OH⁻ → H2O. Коэффициенты 1:1, поэтому c(кислоты)·V(кислоты)=c(щёлочи)·V(щёлочи). Объём из бюретки — конечный минус начальный отсчёт. Для других реакций сначала проверяют коэффициенты.
Разбор: 11,20−1,20=10,00 мл. При c(NaOH)=0,100 моль/л и V(HCl)=10,00 мл получаем c(HCl)=0,100·10,00/10,00=0,100 моль/л. Кривая показывает добавление этой щёлочи к кислоте при 25 °C: около 10 мл pH меняется резко. Нейтральность в эквивалентности характерна для данной сильной кислоты и сильного основания, не для всех титрований.
03. Практика 1: данные и доказательство
14–25 минут · Первая серия
| V щёлочи, мл | pH |
|---|---|
| 0 | 1,00 |
| 5 | 1,48 |
| 9 | 2,28 |
| 9,8 | 3,00 |
| 10 | 7,00 |
| 10,2 | 11,00 |
| 11 | 11,68 |
| 15 | 12,30 |
За 3 минуты отметьте точки и интервал самого резкого изменения; за 3 объясните, почему нельзя брать середину всей оси объёмов; за 3 рассчитайте c кислоты, если остановились на 10,20 мл вместо 10,00; за 2 оцените относительное завышение. Продукт — отмеченный участок, расчёт и причина ошибки. Критерии: читаются оси, используется известная реакция, конец наблюдения не объявлен идеальной эквивалентностью.
Разбор практики 1 и критерии
Резкий переход виден между 9,8 и 10,2 мл; модельная эквивалентность 10,00 мл. Середина диапазона 0–15 дала бы 7,5 мл и не связана с реакцией. При переливе: c=0,100·10,20/10,00=0,102 моль/л, завышение (0,102−0,100)/0,100·100%=2%. Более яркий сигнал после конца не повышает точность.
04. Практика 2: перенос на новые условия
25–33 минуты · Самостоятельный перенос
| Повтор | Начало, мл | Конец, мл |
|---|---|---|
| 1 | 0,40 | 12,80 |
| 2 | 1,10 | 13,50 |
| 3 | 0,20 | 12,70 |
Новая порция кислоты каждый раз 20,00 мл; титрант 0,100 моль/л; реакция та же 1:1. За 3 минуты найдите расходы, за 3 средний расход и c кислоты, за 2 объясните, почему близкие результаты не исключают общей ошибки калибровки. Округлите c до 0,0001 моль/л.
Ответ и объяснение практики 2
Расходы 12,40;12,40;12,50 мл, среднее 12,433… мл. c=0,100·12,433…/20,00=0,062166…≈0,0622 моль/л. Повторяемость хорошая относительно этих данных, но все результаты могут смещаться из-за неверной концентрации титранта или одинакового перелива. Не усредняют сами конечные отсчёты.
05. Обсуждение: аргумент и альтернатива
33–40 минут · Аргумент и обоснованный вывод
Тезис: «Если три повтора близки, измерение обязательно верное». Альтернатива: общая ошибка сохраняется. За 2 минуты выберите два источника смещения, за 3 предложите проверку стандартным образцом и за 2 сформулируйте различие повторяемости и правильности.
Опора для обсуждения
Одинаково неверная c титранта и одинаковый критерий чрезмерной окраски могут сдвинуть всю серию. Проверка образцом с известной концентрацией и стандартизация титранта дают внешнюю опору. Близость повторов описывает разброс, но не доказывает отсутствия систематического смещения.
06. Индивидуальная проверка
40–45 минут · Собственное решение
Титрант 0,0800 моль/л, отсчёты 2,30 и 17,30 мл, порция кислоты 20,00 мл, реакция 1:1. Найдите расход, количество титранта и c кислоты. Чем конец наблюдения отличается от эквивалентности?
Ключ и критерии индивидуальной работы
15,00 мл; n=0,0800·0,01500=0,00120 моль; c=0,00120/0,02000=0,0600 моль/л. Конец — наблюдённый сигнал, эквивалентность — стехиометрическое соотношение. По 1 баллу за каждый элемент, всего 4.
07. Соответствие исходной программе
Пункт программы → действие ученика → проверяемый результат
| Пункт программы | Действие ученика | Проверяемый результат |
|---|---|---|
| Титриметрия, техника и аппаратурное оформление | Читает отсчёты бюретки и кривую | Выбирает расход, а не конечный отсчёт |
| Кислотно-основное титрование и индикаторы | Связывает реакцию 1:1 с объёмом | Различает эквивалентность и наблюдаемый конец |
Опора — раздел «Количественный химический анализ» опубликованной программы на 64 часа. Это самостоятельный урок на 45 минут. Подробный сценарий, распределение времени и учебные числовые серии — методическая разработка. Предоставленные данные не выдаются за опыт, проведённый авторами или этим классом.
Источники и права на изображения
- OpenStax Chemistry 2e, 14.7: кислотно-основное титрование
- OpenStax Chemistry 2e, 4.5: количественный анализ
Источники проверены 15.10.2026. Числовые наборы — учебные данные, не результаты проведённых авторами опытов. Схемы и графики подготовлены порталом «Школы России». Для микрофотографии отдельно указаны автор и лицензия. Ответы и примечания учителю в PDF выделены отдельно.