Из опыта организации практикума по качественному химическому анализу

Автор: Исаев Иван Денисович

Организация: МОУ СОШ №43

Населенный пункт: Тверская область, г.Тверь

В данной статье представлен опыт реализации практикума по качественному химическому анализу в рамках модуля «Экспериментальная химия» при организации профильного обучения в 10 классе.

Рассмотрение материала начинается со знакомства с кислотно-основной классификацией ионов (табл. 1). Для этого выбраны наиболее распространённые катионы
и анионы. Вводится понятие группового реагента. Объясняется механизм работы с рабочими листами (см. табл. 2-3).

Таблица 1

Кислотно-основная классификация ионов

На первом этапе обучающиеся работают с таблицей растворимости. На основе представленной в ней информации заполняются только те клетки таблицы, на пересечениях катионов и анионов в которых образуются труднорастворимые соединения. При этом указываются формулы образующихся соединений. Далее проводится серия экспериментов,
в ходе которых в таблице отражается характер наблюдаемых явлений: интенсивность образования осадка (если осадок не образуется, то дополнительно вносится несколько капель этилового спирта, необходимого для понижения растворимости), цвет образующихся соединений. Из-за низких концентраций некоторых реагентов осадки могут не образоваться. Это также учитывают при проведении проб и корректировке таблиц. Далее обучающимся предлагается определить неизвестные ионы (используя свои записи).

Таблица 2

Качественный анализ катионов

Таблица 3

Качественный анализ анионов

При идентификации неизвестного иона с помощью группового реагента сужается круг возможных вариантов. Далее необходимо на основе информации из таблицы предложить такой вариант реакции, который окажется наиболее эффективным (позволит подтвердить или опровергнуть сразу несколько вариантов). Рассмотрим пример.

При прибавлении к бесцветному раствору неизвестного вещества хлорида натрия образование осадка не наблюдалось, как и в случае с раствором сульфата натрия. Прибавление раствора гидроксида натрия привело к образованию осадку и его последующему растворению. Исходя из этих данных делаем вывод, что катион относится
к IV аналитической группе. Значит в пробе находится один из ионов: Pb²⁺, Al³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺.
При этом первый и третий вариант сразу же отвергаем: образование осадка с хлоридом
и сульфатом не наблюдалось (значит – это не катион свинца), а раствор соли хрома(III) имеет окраску. Воспользуемся записями в рабочих листах (фрагмент в табл. 4).

Таблица 4

Качественные реакции на ионы Al³⁺ и Zn²⁺

Предположим, что это катион цинка. Для идентификации можно использовать
2 варианта реагентов: раствор аммиака (образуется осадок, который растворится в избытке реактива), раствор хромата калия (образуется жёлтый осадок).

Прибавление раствора хромата калия осадок не даёт. Значит в состав неизвестного вещества входит катион алюминия.

Далее для определения аниона был прибавлен раствор нитрата бария – наблюдалось образование осадка – анион из группы I (SO₄^2-, C₂O₄^2-, PO₄^3-, SO₃^2-, CO₃^2-, SiO₃^2-). Затем был прибавлен раствор нитрата серебра – наблюдалось образование белого осадка. Так мы делаем вывод о том, что это не фосфат-ион и не силикат-ион (имеют жёлтую и желтоватую окраску соответственно). Затем был прибавлен раствор серной кислоты – выделение газа не наблюдалось. Значит это SO₄^2- или C₂O₄^2- ион. Реакция с раствором соли меди не дала положительного результата. Определяемый ион – сульфат. Тогда неизвестное вещество – сульфат алюминия.

На освоение материалов раздела «Качественный химический анализ» выделяется
14 академических часов (знакомство с теоретическими основами метода – 1ч; знакомство
с качественными реакциями – 6ч (катионы), 2ч (анионы); идентификация неизвестного иона – 3ч (катионы), 1ч (анионы); идентификация неизвестного вещества – 1ч.).

Успешное освоение материалов раздела позволяет обучающимся сформировать представление о внешнем виде труднорастворимых соединений и особенностях
их образования, навыки, необходимые для проведения химического анализа; расширить кругозор обучающихся; способствовать наиболее успешному выполнению задания № 24 ЕГЭ по химии; сформировать навыки работы с лабораторным оборудованием
и химическими реактивами.

Итоговый вариант получаемой таблицы представлен по ссылке: https://vk.com/wall-186428201_367