лабораторно-практическое занятие «Определение временной жесткости воды методом кислотно-основного титрования»
методическая разработка на тему

Областное государственное автономное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Губкинский горно-политехнический колледж»

УРОК - РОЛЕВАЯ ИГРА « КОНТРОЛЬНАЯ ЗАКУПКА. ВОДА ПИТЬЕВАЯ»

с использованием  технологии игрового обучения, проблемного обучения и технологии взаимодействия в сотрудничестве.

Тема лабораторно-практического занятия: «Определение временной жесткости воды методом кислотно-основного титрования».

Общепрофессиональная  дисциплина:  ОП.13 Химические и физико-химические методы анализа.

Специальность: 130406 Обогащение полезных ископаемых

Автор: Протопопова Е.А., преподаватель «Химических и физико-химических методов анализа» ОГАОУ СПО «Губкинский  горно-политехнический колледж».

Губкин, 2015

Пояснительная записка

Изучая титриметрический метод анализа, а именно кислотно-основное титрование целесообразно продолжить знакомство с понятием «жесткость воды» и путем практического исследования научиться применять данный метод химического анализа, для определения этого важного показателя.

С понятием жесткость воды приходится сталкиваться как в быту, так и на производстве. Актуальность данного исследования диктуется живым интересом обучающихся самостоятельно проанализировать, какую же воду мы употребляем в пищу, сравнить образцы из различных источников.

 Применяя игровую технологию (ролевая, деловая игра) происходит мощная мотивация обучающихся к практической деятельности, а применение технологии взаимодействия в сотрудничестве  формирует чувства ответственности  за свою работу, умение работать в группах, уважать  мнение каждого члена коллектива.

Методическая разработка данного практического занятия составлена на основе Рабочей программы учебной дисциплины Химические и физико-химические методы анализа разработанной на основе Федерального государственного образовательного стандарта по специальности среднего профессионального образования  130406 Обогащение полезных ископаемых.

В данной методической разработке представлены методы реализации формирования общих компетенций, определенных темой.

Областное государственное автономное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Губкинский горно-политехнический колледж»

Специальность: 130406 Обогащение полезных ископаемых

Общепрофессиональная  дисциплина : ОП.13 Химические и физико-химические методы анализа.

Тема: «Определение временной жесткости воды методом

кислотно-основного титрования».

Тема: « Определение временной жесткости воды методом кислотно-основного титрования»

Вид урока: лабораторная работа, ролевая деловая  игра.

Тип урока: урок совершенствования знаний, формирования умений, навыков.

Цели урока: создать содержательные и организационные условия, способствующие формированию профессиональных компетенций через включение в различные виды и формы работы.

Обучающий компонент:

 - создание  в учебной деятельности проблемной ситуации и обеспечение  по ходу её разрешения усвоения, закрепления, повторения следующих основных химических понятий: временная жесткость воды, титрант, титрование, индикатор; законов: закон эквивалентов; методов химического анализа: титриметрический метод анализа; фактов: влияние жесткости воды на различные сферы жизнедеятельности человека.

Развивающий компонент:

- развитие у обучающихся умения выделять главное в изучаемом материале, определять проблему; сравнивать полученные результаты титрования, составлять уравнения реакций, обобщать, систематизировать, логически последовательно излагать свои мысли;

 - развитие самостоятельности и воли учащихся, используя для этого проблемные ситуации, нахождение собственных примеров из окружающей жизни;

 - развитие эмоций и мотивов у  учащихся, создавая на уроке эмоциональные и мотивационные ситуации (удивления, желания помочь товарищу), используя яркие примеры, иллюстрации, воздействующие на чувства учащихся;

- развитие способностей  и навыков в области проведения анализа, познавательный интерес, применяя проблемные ситуации, используя данные о применении изучаемых химических объектов в окружающем мире, о новостях химической науки и технологии.

Воспитывающий компонент: 

- содействие в ходе урока формированию следующих мировоззренческих идей: обусловленности развития химической науки потребностями производства, жизни и быта; истинности научных знаний и законов природы;

 - формирование локальной научной (химической) картины мира;

 - обеспечение нравственно-этическое воспитание;

 - содействие  трудовому воспитанию.

Используемые технологии:

 - технология проблемного обучения

 - игровая технология

- технология проблемного обучения;

 - технология обучения в сотрудничестве;

 - информационно-коммуникационная технология.

Задачи:

Предметные:

 - систематизация и обобщение новых знаний о временной жесткости воды, о методах её определения и  влиянии на различные сферы жизнедеятельности человека;

- совершенствование навыков титрования, выполнения расчетов, связанных с этим методом;

- применение знаний на практике для углубления и расширения ранее усвоенных знаний;

- формирование навыков проведения титриметрического анализа согласно предлагаемой методике;

- акцентирование внимание на правильном оформлении отчета и  рациональном использовании   времени.

Метапредметные:

- формирование  умений анализировать, сопоставлять, обобщать знания;

- развитие умения работать в группах;

 - воспитание уважения к мнению каждого члена коллектива;

- формирование чувства ответственности за свою работу.

- овладение  опытом переноса  знаний и умений в нестандартные ситуации при решении возникающих новых необычных задач.

Личностные:

- формирование осознанной потребности в знаниях;

- развитие умения управлять своей учебной деятельностью;

Методы обучения: игровой, исследовательский, частично-поисковый, репродуктивный,  словесно – наглядно – практический, эвристический.

Формы организации познавательной деятельности обучающихся: групповая, коллективная, индивидуальная (самостоятельная работа в группе).

Методы контроля:

 -  экспертная оценка  самостоятельной практической групповой и индивидуальной деятельности  обучающихся; тестовый контроль

 - самоанализ и самооценка, рефлексия

Средства обучения: проектор и компьютер, презентация Power Point, учебник А.А. Ищенко «Аналитическая химия», раздаточные материалы,  аналитическое оборудование и реактивы.

Прогнозируемый результат: по итогам урока обучающиеся должны освоить следующие профессиональные и общие компетенции.

ОК1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней интерес

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК4. Осуществлять поиск и использование информации необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных),  результат выполнения заданий.

Деятельность преподавателя:

Планирует работу обучающихся заранее,  осуществляет оперативный контроль, оказывает помощь, поддержку и вносит коррективы в их деятельность.

Пояснение к уроку. Длительность занятия 90 минут.

  Занятию предшествует опережающее домашнее задание по ознакомлению с методикой определения временной жесткости воды.

Технологическая карта урока

ХОД УРОКА.

I ЭТАП.  ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ.

Приветствие обучающихся, проверка готовности к уроку.

Добрый день уважаемые, студенты! Рада приветствовать Вас на уроке! Желаю нам Всем плодотворного сотрудничества! На прошлом занятии мы с вами рассмотрели теоретические основы метода кислотно-основного титрования, а сегодня нам предстоит познакомиться с практическим применением этого метода химического анализа. Сейчас мы  выполним лабораторную работу, исследование, связанное с определением временной жесткости  воды.  Тема нашей лабораторной работы: «Определение временной жесткости воды методом кислотно-основного титрования».

II ЭТАП АКТУАЛИЗАЦИЯ СУБЪЕКТИВНОГО ОПЫТА ОБУЧАЮЩИХСЯ.

1. СОЗДАНИЕ ПРОБЛЕМНОЙ СИТУАЦИИ.

Для того, чтобы продемонстрировать актуальность и значимость данного вида исследования, рассматривая презентацию, организовываю погружение в проблему.

1. Что изображено на слайдах?

Слайд 2-4

2.Что, на вас взгляд, объединяет данные картинки?

Слайд 5-7

3. О каком важнейшем свойстве воды идёт речь?

4. В каких случаях мы можем столкнуться с необходимостью определения жесткости воды?

Обучающиеся рассматривают презентацию, строят высказывания, отвечают на вопросы, идёт «мозговой штурм».

2. ПОСТАНОВКА УЧЕБНЫХ ЗАДАЧ

Исходя из темы урока и представленных условий задач, предлагаю  обучающимся определить цели  лабораторного занятия.

Слайд 8

Уточняю понимание учащимися поставленных целей урока: 

- научиться применять кислотно-основный метод титрования для определения временной жесткости воды, соблюдая методику выполнения анализа.

 - понять, запомнить алгоритмы вычисления временной жесткости воды.

 - научиться правильно оформлять отчет и  рационально использовать время;

- анализировать значимость точности выполнения данного анализа;

 - работать в группе, уважая  мнение других, оказывая взаимопомощь.

 - соблюдать правила охраны труда во время выполнения  лабораторных опытов.

3. АКТУАЛИЗАЦИЯ ОПОРНЫХ ЗНАНИЙ ОБУЧАЮЩИХСЯ

На этом этапе организую фронтальную проверку ранее усвоенных знаний. Ребята давайте вспомним: 

1. В чем суть кислотно-основного метода титрования?

2.Что такое титрант?

3. Почему вода содержащая гидрокарбонаты кальция и магния имеет щелочную среду?

4. Какой индикатор целесообразней использовать при этой методике и почему? (в случае хорошей подготовки учащихся).

5. Какой закон применяется  при обработке результатов кислотно-основного титрования.

6. Рассказать технику титрования.

Обучающиеся отвечают устно на поставленные вопросы. Один пишет на доске уравнения гидролиза гидрокабоната кальция и магния, определяет  реакцию среды. Другой обучающийся пишет на доске формулу закона эквивалентов.

Перед выполнением лабораторной работы предлагаю вспомнить правила охраны труда в химической лаборатории. Презентация « Охрана труда»

III ЭТАП  ОСНОВНОЙ ЭТАП УРОКА

Предварительно, наиболее сильным обучающимся было предложено творческое задание, выучить роли ведущих, экспертов.

1. МОТИВАЦИЯ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОБУЧАЮЩИХСЯ

Для  усиления непроизвольных мотивов удивления, любознательности  и познавательной деятельности создаю ситуацию ролевой игры «Контрольная закупка»

1.Проецирую деятельность обучающихся на решение практической проблемы на производстве (предлагаю им выполнение ответственного задания по определению жесткости воды, от точности выполнения которого будет зависеть результат).

2. Распределяю обучающихся на группы (в каждой группе обязательно присутствие сильного и слабоуспевающего обучающегося)

3. Раздает каждой группе методику выполнения анализа, тетради для выполнения лабораторных работ.

4. Обозначаю критерии оценивания (выполнив точно и правильно анализ  группа получает оценку «отлично»).

Ребята! Сегодняшний урок – лабораторную работу хочу предложить вам провести в форме ролевой игры.

Давайте представим, что мы находимся не в учебной аудитории, а являемся участниками телевизионной программы « Контрольная закупка». А вы не просто обучающиеся, а настоящие эксперты,  лаборанты химического анализа, народные  дегустаторы.  

- звучит рингтон контрольной закупки. Выступают ведущие, эксперты, дегустаторы.

Ведущий 1: В эфире контрольная закупка!

Ведущий 2: Здравствуйте!

 - ролик «ВОДА_ЖИВАЯ» до1:47

Сдайд №11

Ведущий 1: Без неё, как без воздуха  нет жизни!

Ведущий 2: Вода!

Ведущий 1: По утверждению древнекитайского философа Лао Дзы  «В мире нет предмета, который был бы слабее и нежнее воды, но она может разрушить самый твердый предмет!

Ведущий 2: Так в чем же кроется коварство воды, нам помогут разобраться эксперты.

Ведущий 1: Смотрите контрольную закупку!

Ведущий 2: Не дайте себя обмануть!

Ведущий 1: Мы решили сравнить разные образцы  воды и выяснить, какая всё- таки  лучше для употребления в пищу, для бытовых целей, а какая для промышленного производства.

Ведущий 2: Наш конкурс прозрачнее даже воды!

Ведущий 1: Народные дегустаторы не лиц, не эмоций не скрывают и прямо сейчас скажут все, что думают о конкурсантах.

Ведущий 2:Ув. Дегустаторы предлагаем вам оценить внешние и вкусовые качества представленных  образцов  и проголосовать только за один понравившийся образец.

Учитель: Специально для программы была  произведена контрольная закупка питьевой воды из различных источников: Дистиллированная вода, бутилированная вода, вода из святого источника «родниковая вода», питьевая вода из-под крана, и талая вода( конкурсант который не будет дегустироваться).

-рингтон «Контрольная закупка», дегустация воды.

Ведущий 1: По результатам отборочного тура победил образец под номером

Слайд № 9

 Ведущий 2: Теперь образцы отправляются в лабораторию химического анализа для определения вкусовых качеств воды, показателя временной жесткости воды.

2. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ГРУППОВАЯ РАБОТА.

Получив образцы воды для исследования обучающиеся в группах приступают к выполнению лабораторной работы. По ходу выполнения исследования, организую самостоятельную работу в группах, знакомлю обучающихся с инструкцией к лабораторной работе (приложение № 1), обращаю внимание учащихся на временные рамки, акцентирую внимание на правильной форме записи отчета, побуждает к высказыванию своего мнения, провожу  индивидуальную коррекцию пробелов по ходу выполнения работы.

3. ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ПРОЕКТНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОБУЧАЮЩИХСЯ.

На этом этапе урока выступают студенты, которые заранее подготовили мини-проекты, презентации и сообщения по данной теме.

Ведущий 1: А пока группы лаборантов под руководством бригадиров выполняют анализ проб воды, эксперт –химик,  начальник лаборатории  химического контроля качества ответит нам на мокрые вопросы.

Ведущий 2: Вы, в этом вопросе, как рыба в воде, расскажите от чего зависит вкус этой самой воды?

Слайд № 10

ХИМИК:  Прежде всего органолептические свойства воды обусловлены наличием в ней различных солей кальция и магния.  Если речь идет о гидрокарбонатах кальция и магния, то мы будем иметь дело с определением временной жесткости воды.

Ведущий 1: А, почему временной?

Слайд № 11

ХИМИК: Потому, что она легко и практически полностью устраняется  простым кипячением. Но этот показатель наиболее важен, так как вы все хорошо понимаете разрушительные последствия накипи.

Слайд № 12

Есть постоянная жесткость воды, её обуславливают хлориды, сульфаты, нитраты кальция и магния. Эту жесткость можно устранить только химическим путем. И общая жесткость  - это сумма временной и постоянной жесткости воды. Чтобы вы понимали,  временная жесткость воды составляет практически 70% от общей жесткости воды, поэтому её мы и будем определять.

Ведущий 2: А, какой метод определения вы будете использовать?

ХИМИК: Для определения временной жесткости воды используют объемный анализ, мы будем применять кислотно-основное титрование.

Слайд №12-13

Так как в казалось бы в кристально-чистой воде находятся  гидрокарбонаты кальция и магния, то эти соли  создают слабощелочную среду (мы это наблюдаем по окраске индикатора метилового оранжевого). При добавлении соляной кислоты происходит химическая реакция, продукты которой меняют Рн среды на слабокислую, что мы и наблюдаем по изменению окраски индикатора в растворе на оранжево-розовую. В момент изменения окраски раствора мы прекращаем титрование и определяем количество потраченной на титрование кислоты. Произведя вычисления находим концентрацию  гидрокарбонатов кальция и магния, которая и является показателем временной жесткости воды.

Ведущий 1: А откуда появилось такое понятие «Жесткость воды» спросим у эксперта  историка

Слайд № 14-15

ИСТОРИК  Понятие «Жесткость воды» появилось ещё в древности. Хозяйки замечали, что постирав бельё в разных водоемах, оно приобретало различный вид, одно было мягким, другое жестким, соответственно и воду в которой стирали называли либо мягкой или жесткой. В мягкой воде и мыло лучше пенилось и  волокна ткани  были мягкими и пушистыми.  Есть вода «Мертвая», дистиллированная, полностью лишенная солей, очень мягкая.  Химики  используют только её для синтеза химически чистых веществ, для приготовления растворов. Давайте проведем эксперимент  по  пенообразованию в дистиллированной воде и водопроводной.  Возьмем моющее средство и растворим его в воде дистиллированной  и водопроводной, попробуем надуть мыльные пузыри. Как вы видите в воде мягкой моющие средства хорошо пенятся, в жесткой- плохо.

Ведущий 2: А какова же роль воды для человека, нам расскажет внештатный корреспондент, который изучил этот вопрос очень подробно.

Ролик от 0:6 до 3:17

Ведущий 2 Я понял не зная броду не суйся в воду! Нам просто необходимо знать какую воду мы пьем. А какие показатели считаются нормой, ответит диетолог.

Слайд 16

Диетолог  По уровню жесткости воду делят на четыре типа:

Оч. Мягкая вода (менее 1 миллимоль на литр);

Мягкая вода (от 1 до 3 миллимоль на литр);

Ср. Жесткая вода (от 3 до 6 миллимоль на литр);

Жесткая вода (от 6до 8 миллимоль на литр).

Нормы жесткости воды в России и мире сильно отличаются друг от друга. В России разрешена вода, жесткость которой не превышает порог в 7 миллимоль на литр, то есть, не запрещается подавать населению очень жесткую воду. Те же показатели в Европе не могут быть больше 1,2 миллимоль на литр. Это значит, что европейцы пьют мягкую воду, жесткость которой почти в шесть раз меньше установленной в России. А вам решать самим!

Ведущий 1 Надеемся мы утолили Вашу жажду знаний о воде? Что у нас там в сухом остатке?

Слайд № 9

4. ОБСУЖДЕНИЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.

 На этом этапе выясняем результаты практической задачи каждой группы.

Ведущий 2 Заключение химиков – лаборантов: Для того, чтобы выбрать победителя программы мы сравнили конкурсантов по такому важному показателю,  как временная жесткость воды. В ходе испытаний было обнаружено, что в образце под № временная жесткость воды составляет

Ведущий 1 Поводим итоги:

Победителем народного жюри является конкурсант под №  

Победителем по результатам исследования является конкурсант  под №

Ведущий 2 В завершение  программы наш совет:  Употребляйте в пищу только качественные продукты!

Ведущий 1 А мы поможем Вам в этом!

Мы не делаем рекламу, мы делаем контрольную закупку!

IV. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ УРОКА. РЕФЛЕКСИЯ.

Слайд № 18-23

Наше занятие завершается. Подвожу итоги.  Делаю вывод о данном виде химического анализа, определяю ближайшие перспективы. Благодарю Всех обучающихся за урок. Выставляю оценки за активную работу при подготовке к уроку. Предлагаю в лабораторных тетрадях закончить оформление отчета, выполнить тест.  Записываем задание для домашней работы.  Организую рефлексию

1.Тема нашего сегодняшнего урока …
2. Перед нами на уроке стояла цель …

3.Наша группа пришла к выводу….

4. Мне лично было интересно …
5. Было сложно…
6. Теперь я могу …

7. Я работал на уроке...

 Спасибо Всем за активную работу на занятии!!!

Приложение №1

Отчет к лабораторной работе

Бригада № ____________________________________________________

________________________________________________________________

Тема:  «Определение временной  жесткости воды кислотно-основным титрованием»

Цель работы: научиться определять временную жесткость воды, производить расчеты применяя «закон эквивалентов»  отработать навыки проведения анализа методом кислотно-основного титрования.

Оборудование: Перечислить самостоятельно.

Ход работы.

Инструкция к выполнению практической задачи

1. В коническую колбу отмерить с помощью мерного цилиндра 100 мл  исследуемой воды.
2. Добавить 6 капель  индикатора метилового оранжевого.
3.  В приготовленную заранее бюретку  налить 0,1Н  раствор соляной кислоты ( НCl ).
4.  Установить уровень  в бюретке на нулевое деление.
5. По каплям приливать соляную кислоту в воду до изменения окраски раствора от жёлтой  до оранжево-розовой.
6.  Определить и зафиксировать в отчете объём израсходованной на титрование кислоты.
7.  Титрование повторить ещё два раза, каждый раз доливая в бюретку кислоту до нулевого деления.

Результаты титрования записать в таблицу:

Оформление результатов опыта

Рассчитать временную жесткость воды (Ж врем в мэкв/л) по формуле:

     Сн (HCl) · V сред(HCl)

Ж врем = --------------------------------- · 1000

V(H2O)

Ответы к тесту:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Вывод: