На этикетке кислоты написано приблизительно 0,1 моль/л. Как получить обоснованную рабочую концентрацию по раствору известного состава?
Учителю: подготовка и план на 45 минут
Готовые отсчёты бюретки и сведения об эталонном растворе, калькулятор. Предпосылки: количество вещества и молярная концентрация. Реакция и все данные даны. Только бумажный анализ, без кислот, нагрева и выделения газа в классе. Учебный протокол предполагает полную нейтрализацию карбоната и заранее установленную конечную точку. Раствор Na2CO3 считать приготовленным из чистого безводного стандарта.
| 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
Учебная этикетка HCl: «около 0,10 моль/л». Для количественного отчёта требуется концентрация, проверенная по стандарту. За 2 минуты объясните, почему приблизительной надписи недостаточно, за 3 выберите измеряемые величины: концентрация и объём стандарта, расход кислоты, коэффициенты реакции.
02. Объяснение и разобранный пример
5–14 минут · Понятия, расчёт и ограничения
Стандартизация определяет концентрацию раствора сравнением с известным количеством реагирующего вещества. Вторичный стандартный раствор получает рабочую концентрацию таким способом. Первичный стандарт требует известного состава и пригодности материала; одного названия вещества недостаточно. Здесь свойства исходного Na2CO3 заданы условием.
Полная реакция: Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2. На 1 моль карбоната нужны 2 моль HCl. Поэтому c(HCl) = 2 × c(Na2CO3) × V(Na2CO3)/V(HCl). При отношении объёмов можно использовать одинаковые единицы мл; при отдельном расчёте n объём переводят в литры.
Пример: 10,00 мл Na2CO3 с c = 0,05000 моль/л расходуют 10,00 мл HCl. n карбоната = 0,0005000 моль, n HCl = 0,001000 моль; c HCl = 0,1000 моль/л. Ошибочный коэффициент 1 дал бы вдвое меньшую концентрацию. Объём из бюретки равен конечному отсчёту минус начальный.
03. Практика 1: данные и доказательство
14–25 минут · Первая серия
| Повтор | Начало бюретки, мл | Конец, мл |
|---|---|---|
| 1 | 0,20 | 20,20 |
| 2 | 1,10 | 21,20 |
| 3 | 0,50 | 20,40 |
В каждом повторе новая порция 20,00 мл Na2CO3, c = 0,05000 моль/л. За 3 минуты найдите расходы, за 3 вычислите c HCl каждого повтора, за 3 среднее c и размах расходов, за 2 напишите итог. Критерии: вычитание отсчётов, коэффициент 2, все повторы и разумное округление.
Разбор практики 1 и критерии
Расходы 20,00; 20,10; 19,90 мл. c: 0,100000; 0,0995025; 0,1005025 моль/л. Среднее ≈0,1000017, сообщаем 0,1000 моль/л. Размах расходов 0,20 мл. Среднее отдельных концентраций немного отличается от расчёта по среднему объёму 20,00 мл; после указанного округления итог совпадает. Размах не является полной неопределённостью анализа.
04. Практика 2: перенос на новые условия
25–33 минуты · Самостоятельный перенос
Другой стандарт имеет фактическую c = 0,04900 моль/л, но в журнал ошибочно внесли 0,05000. Порция 20,00 мл, HCl израсходовано 19,60 мл. За 3 минуты найдите правильную и ошибочную c HCl, за 3 сравните их в процентах относительно правильной, за 2 объясните, помогут ли сто повторов исправить неверную запись.
Ответ и объяснение практики 2
Правильно: 2 × 0,04900 × 20,00/19,60 = 0,1000 моль/л. По ошибочной записи: 0,1020408 моль/л, завышение примерно 2,04%. Повторы могут уменьшить случайный разброс, но не исправят неверную концентрацию стандарта. Нужна проверка исходной записи и приготовления.
05. Обсуждение: аргумент и альтернатива
33–40 минут · Аргумент и обоснованный вывод
Исследователь хочет оставить только расход 20,00 мл, потому что это красивое число. За 2 минуты оцените предложение, за 3 сформулируйте правило повторов до начала анализа, за 2 поясните разницу между согласованностью результатов и верностью стандарта.
Опора для обсуждения
Отбор красивого результата необоснован. Протокол заранее задаёт число повторов, контроль конца титрования и обращение с явной технической ошибкой. Согласованные расходы не доказывают правильную концентрацию исходного стандарта: все повторы могут иметь общий сдвиг. Сохраняются начальные и конечные отсчёты, а не только среднее.
06. Индивидуальная проверка
40–45 минут · Собственное решение
Новая порция Na2CO3: 10,00 мл, c = 0,04000 моль/л. Расход HCl 8,00 мл. Найдите n карбоната, n HCl, c HCl и назовите источник общей ошибки всех повторов. 5 минут; 4 элемента по 1 баллу.
Ключ и критерии индивидуальной работы
n карбоната 0,0004000 моль; n HCl 0,0008000 моль; c HCl 0,1000 моль/л. Общая ошибка возможна из-за неверной концентрации стандарта или систематической ошибки прибора. Коэффициент 2 относится к полной нейтрализации до CO2 и воды.
07. Соответствие исходной программе
Пункт программы → действие ученика → проверяемый результат
| Пункт программы | Действие ученика | Проверяемый результат |
|---|---|---|
| Первичные и вторичные стандартные растворы | Рассчитать рабочую c по известному количеству вещества | Проверенная концентрация с оговоркой |
| Стандартизация HCl по карбонату натрия | Использовать уравнение и три расхода | Расчёт, среднее и предел вывода |
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
Источники проверены 16.10.2026. Числовые наборы — учебные данные, не результаты проведённых авторами опытов. Схемы и графики подготовлены порталом «Школы России». Ответы и примечания учителю в PDF выделены отдельно.