Прийоми поводження з лабораторним обладнанням – штативом, хімічними склянками, бюреткою, піпетками тощо – на прикладі виконання титриметричного аналізу (практична робота)

Урок 3. Прийоми поводження з лабораторним обладнанням – штативом, хімічними склянками, бюреткою, піпетками тощо – на прикладі виконання титриметричного аналізу (практична робота)

---

Мета уроку: удосконалити навички та вміння виконувати нескладні маніпуляції та користуватися лабораторним посудом та устаткуванням.

Очікувані результати для вчителя:

Очікувані результати для учнівства:

План уроку

1. Лабораторний посуд та обладнання. Інструктаж з безпеки виконання хімічного експерименту (5 хв.).
2. Особливості фіксації та обробки результатів титриметричного аналізу (7 хв.).
3. Титрування розчину хлоридної кислоти розчином лугу відомої концентрації. Обробка результатів аналізу (до 30 хв.).
4. Рефлексія (3 хв.)

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 5 хв.

У процесі інструктажу вчитель показати особливості роботи зі згаданим в інструкції лабораторним посудом та устаткуванням.

Для підготовки учнів до виконання практичної роботи можна скористатися технологією «перевернутого навчання» та напередодні уроку запропонувати здобувачам освіти переглянути різні навчальні відео з теми, наприклад:

https://youtu.be/ji-oObfcgQY?si=WoDCAMCr46oZJS44 (YouTube канал «НМЦ вищої та фахової передвищої освіти, дата доступу 22.06.2025);

https://youtu.be/lymRMFupUsc?si=uXnBHJT5Ae4RojwK (англійською мовою, YouTube канал Nigel Baldwin, дата доступу 22.06.2025).

Робота в хімічній лабораторії може комусь нагадувати справжнє чаклунство, а для когось вона не відрізняється від дій на кухні. Єдине – хімік / хімікиня використовують не звичайний посуд, а спеціальний – хімічний – і змішують не звичайні продукти харчування, а хімічні реактиви.

Для виготовлення лабораторного посуду використовують різні матеріали в залежності від осоливостей його використання та призначення: скло (прозоре, хімічностійке), парцеляна (хімічно- та термостійка), пластик (хімічностійкий, зручний та недорогий), метал, деревина тощо.

Для виконання практичної роботи нам знадобиться:

• Лабораторний стрижневий штатив, на якому закріплюють хімічний посуд у тримачах (лапках). При закріпленні в тримачі штативу не допускайте надмірного затискання скляного посуду, запобігаючи можлового його тріскання;
• Бюретка, закріплена в тримачі штативу, для вимірювання об’єму витраченого у процесі титрування титранту (у нашому випадку, розчину лугу);
• Піпетка (із гумовою грушею) для вимірювання певного об’єму досліджуваного розчину;
• Хімічні склянки, безпосередньо в яких і відбуватиметься процес нейтралізації кислоти лугом під час титрування; 
• Реактиви:
  • розчин хлоридно кислоти, концентрація приблизно 0,1 моль/л; 
  • розчин натрій шідроксиду, концентрація точно 0,1 моль/л;
  • фенолфталеїн, 1 %-ий водно-спиртовий розчин;
  • дистильована вода;
• Захисний одяг (халат, окуляри, рукавички тощо).

У процесі вимірювання об’єму рідини у скляному мірному посуді дотримуємося правила «нижнього меніску» за умови визначення об’єму прозорих рідин.

Джерело: Хімія: підруч. для 7 кл. закл. загал. серед освіти / О. Григорович, О. Недоруб. – Х. : “Ранок”, 2024. – 208 с.

При роботі із хімічними реактивами та лабораторним посудом пам’ятайте, безпека понад усе!

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: до 7 хв.

Титрування (титриметричний аналіз) — це сукупність методів кількісного аналізу в аналітичній та фармацевтичній хімії, що базується на вимірюванні об’єму розчину реактиву відомої концентрації (титранту), який витрачається на реакцію із досліджуваним зразком невідомої концентрації.

В титриметричному аналізі використовуються реакції нейтралізації, окиснення-відновлення, осадження тощо. Сьогоднішня практична робота представляє собою пряме кислотно-основне титрування сильної кислоти (хлоридної кислоти) сильною основою (натрій гідроксидом). Закінчення процедури титрування обумовлено визначенням, так званої, кінцевої точки титрування або КТТ, яка фіксуєтья по зміні кольору кислотно-основного індикатора (фенолфталеїну) у робочому розчині.

Завдання 1.

Дайте відповіді на питання:

• Складіть рівняння реакції нейтралізації хлоридної кислоти натрій гідроксидом у молекулярній та йонній формах:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Як змінюється колір фенолфталеїну в кислотному та лужному середовищі?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Які способи вираження кількісного складу розчину ви знаєте?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Одним із способів вираження кількісного складу розчину в титриметричному аналізі є молярна концентрація (молярність), яка показує кількість моль розчиненої речовини в одному літрі розчину:

(1)  

• де с – молярна концентрація (моль/л) розчиненої речовини,
• n – кількість речовини (моль) компонента розчину,
• V – об’єм (л) розчину

Завдання 2.

Визначте молярну концентрацію розчиненої речовини (за варіантами):

варіант 1: у 1,0 л розчину, що містить 20,0 г натрій гідроксиду:

варіант 2: у 500 мл розчину, що містить 9,8 г сульфатної кислоти:

варіант 3: у 250 мл розчину, що містить 31,5 г нітратної кислоти:

Під час титриметричного аналізу визначають об’єм розчину з відомою концентрацією (титрант), який витрачається на реакцію із певним об’ємом досліджуваного розчину. Розрахунок концентрації досліджуваного розчину роблять із розуміння співвідношення кількостей речовин реактантів в кінцевій точці титрування.

Так, для нейтралізації хлоридної кислоти натрій гідроксидом:

(2)  

Із формули для обчислення молярної концентрації виражаємо кількість речовини компонента розчину та підставляємо у вище наведену рівність:

(3)  

(4)  

(5)  

• де с_NaOH = 0,1 моль/л (якщо відрізняється, то можна вказати наведену вчителем / вчителькою ),
• V_NaOH – об’єм (у мл) розчину лугу, витраченого на титрування,
• V_HCl – об’єм (у мл) досліджуваного розчину кислоти,
• c_HCl – невідома молярна концентрація (у моль/л) хлоридної кислоти.

Для забезпечення точності аналізу титрування здійснюють тричі, а отриманий результат усереднюють перед виконання теоретичних розрахунків:

V(NaOH), мл			Vсер(NaOH), мл	c(HCl), моль/л
V1	V2	V3

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: до 30 хв.

Перелік обладнання та посуду на робочому місці:

1. Лабораторний штатив 1 од.
2. Тримач для бюретки 1 од.
3. Бюретка 1 од.
4. Лійка для бюретки 1 од.
5. Піпетка Мора на 10 мл 1 од.
6. Груша гумова 1 од.
7. Конічна колба для титрування на 250 мл 3 од.
8. Мірний циліндр на 25 мл 1 од.
9. Склянка на 100 мл 1 од.
10. Задача у мірній колбі на 100 мл 1 од.
11. Піпетка Пастера пластикова 1 од.
12. Промивалка з дистильованою водою 1 од.

Хід роботи:

1. Наповніть бюретку робочим розчином натрій гідроксиду (титрант) за допомогою лійки та склянки. Носик бюретки не має містити повітря (за необхідності зверніться до вчителя / вчительки). Зніміть лійку з бюретки.
2. У колбу для титрування внесіть піпеткою Мора 10,0 мл досліджуваного розчину хлоридної кислоти. Додайте 10 мл дистильованої води (на розгляд вчителя). Додайте 3-4 краплі індикатору – 1 %-ого водно-спиртового розчину фенолфталеїну – пластиковою піпеткою Пастера.
3. Доведіть рівень розчину титранту в бюретці до позначки «0»: поступово випускайте розчин, доки нижня межа меніску не співпаде з нульовою відміткою бюретки. Рівень рідини має знаходитись на рівні очей.
4. Постійно перемішуючи вміст колби, повільно (по краплям) додавайте розчин натрій гідроксиду до зміни забарвлення розчину у колбі з безбарвного на малинове (блідорожеве).
5. Запишіть у Таблицю значення об’єму розчину натрій гідроксиду (у мл), витраченого на титрування.
6. За необхідності кроки 2–5 повторіть кілька разів.

Примітка. Значення об’єму розчину натрій гідроксиду, витраченого на титрування, може бути отримано усередненням даних декількох титрувань або одержане в одиничному досліді, який, на Вашу думку, виконаний найточніше.

7. Розрахуйте молярну концентрацію (у моль/л) досліджуваного розчину хлоридної кислоти та внесіть в Таблицю.

V(NaOH), мл			Vсер(NaOH), мл	c(HCl), моль/л
V1	V2	V3

Місце для розрахунків:

Завдання 3.

Дайте відповіді на питання:

• Чому перед початком титрування варто переконатися, що лійка, яку використовували для додавання розчину титранту, прибрана з бюретки?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Чи можна замінити водно-спиртовий розчин фенолфталеїну на інший індиктор? Які ще кислотно-основні індикатори ви знаєте?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Приймаючи, що приготовлений із фіксаналу досліджуваний розчин хлоридної кислоти мав би молярну концентрацію с₀ = 0,1 моль/ л (якщо відрізняється, то можна вказати наведену вчителем / вчителькою___________________________ ), розрахуйте абсолютну та відносну похибку аналізу:

абсолютна похибка ∆_абс.= с_х – с₀ =_________________________________ де c_x – визначена в ході практичної роботи концентрація;

відносна похибка ∆_відн., % = $\frac{|\Delta_{\text{абс.}}|}{c_0}$ $\cdot 100$%= __________________________

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: до 3 хв.

1. Учитель може занести на дошці у спільну таблицю результати аналізу усіх груп учнів (за умови однакової концентрації досліджуваних розчинів) та разом зі здобувачами освіти подумати, чому вони відрізняються.
2. Учням пропонується поділитися враженням щодо того, що, на їхню думку, їм вдалося найкраще / було легким у виконанні, а які маніпуляції у процесі аналізу були складними.

Урок 3. Прийоми поводження з лабораторним обладнанням – штативом, хімічними склянками, бюреткою, піпетками тощо – на прикладі виконання титриметричного аналізу (практична робота)

Робочий аркуш учнівства

---

Мета уроку: удосконалити навички та вміння виконувати нескладні маніпуляції та користуватися лабораторним посудом та устаткуванням.

Очікувані результати для учнівства:

План уроку

1. Лабораторний посуд та обладнання. Інструктаж з безпеки виконання хімічного експерименту (5 хв.).
2. Особливості фіксації та обробки результатів титриметричного аналізу (7 хв.).
3. Титрування розчину хлоридної кислоти розчином лугу відомої концентрації. Обробка результатів аналізу (до 30 хв.).
4. Рефлексія (3 хв.)

---

Робота в хімічній лабораторії може комусь нагадувати справжнє чаклунство, а для когось вона не відрізняється від дій на кухні. Єдине – хімік / хімікиня використовують не звичайний посуд, а спеціальний – хімічний – і змішують не звичайні продукти харчування, а хімічні реактиви.

Для виготовлення лабораторного посуду використовують різні матеріали в залежності від осоливостей його використання та призначення: скло (прозоре, хімічностійке), парцеляна (хімічно- та термостійка), пластик (хімічностійкий, зручний та недорогий), метал, деревина тощо.

Для виконання практичної роботи нам знадобиться:

• Лабораторний стрижневий штатив, на якому закріплюють хімічний посуд у тримачах (лапках). При закріпленні в тримачі штативу не допускайте надмірного затискання скляного посуду, запобігаючи можлового його тріскання;
• Бюретка, закріплена в тримачі штативу, для вимірювання об’єму витраченого у процесі титрування титранту (у нашому випадку, розчину лугу);
• Піпетка (із гумовою грушею) для вимірювання певного об’єму досліджуваного розчину;
• Хімічні склянки, безпосередньо в яких і відбуватиметься процес нейтралізації кислоти лугом під час титрування; 
• Реактиви:
  • розчин хлоридно кислоти, концентрація приблизно 0,1 моль/л; 
  • розчин натрій шідроксиду, концентрація точно 0,1 моль/л;
  • фенолфталеїн, 1 %-ий водно-спиртовий розчин;
  • дистильована вода;
• Захисний одяг (халат, окуляри, рукавички тощо).

У процесі вимірювання об’єму рідини у скляному мірному посуді дотримуємося правила «нижнього меніску» за умови визначення об’єму прозорих рідин.

Джерело: Хімія: підруч. для 7 кл. закл. загал. серед освіти / О. Григорович, О. Недоруб. – Х. : “Ранок”, 2024. – 208 с.

При роботі із хімічними реактивами та лабораторним посудом пам’ятайте, безпека понад усе!

---

Титрування (титриметричний аналіз) — це сукупність методів кількісного аналізу в аналітичній та фармацевтичній хімії, що базується на вимірюванні об’єму розчину реактиву відомої концентрації (титранту), який витрачається на реакцію із досліджуваним зразком невідомої концентрації.

В титриметричному аналізі використовуються реакції нейтралізації, окиснення-відновлення, осадження тощо. Сьогоднішня практична робота представляє собою пряме кислотно-основне титрування сильної кислоти (хлоридної кислоти) сильною основою (натрій гідроксидом). Закінчення процедури титрування обумовлено визначенням, так званої, кінцевої точки титрування або КТТ, яка фіксуєтья по зміні кольору кислотно-основного індикатора (фенолфталеїну) у робочому розчині.

Завдання 1.

Дайте відповіді на питання:

• Складіть рівняння реакції нейтралізації хлоридної кислоти натрій гідроксидом у молекулярній та йонній формах:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Як змінюється колір фенолфталеїну в кислотному та лужному середовищі?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Які способи вираження кількісного складу розчину ви знаєте?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Одним із способів вираження кількісного складу розчину в титриметричному аналізі є молярна концентрація (молярність), яка показує кількість моль розчиненої речовини в одному літрі розчину:

(6)  

• де с – молярна концентрація (моль/л) розчиненої речовини,
• n – кількість речовини (моль) компонента розчину,
• V – об’єм (л) розчину

Завдання 2.

Визначте молярну концентрацію розчиненої речовини (за варіантами):

варіант 1: у 1,0 л розчину, що містить 20,0 г натрій гідроксиду:

варіант 2:  у 500 мл розчину, що містить 9,8 г сульфатної кислоти:

варіант 3:   у 250 мл розчину, що містить 31,5 г нітратної кислоти:

Під час титриметричного аналізу визначають об’єм розчину з відомою концентрацією (титрант), який витрачається на реакцію із певним об’ємом досліджуваного розчину. Розрахунок концентрації досліджуваного розчину роблять із розуміння співвідношення кількостей речовин реактантів в кінцевій точці титрування.

Так, для нейтралізації хлоридної кислоти натрій гідроксидом:

(7)  

Із формули для обчислення молярної концентрації виражаємо кількість речовини компонента розчину та підставляємо у вище наведену рівність:

(8)  

Із формули для обчислення молярної концентрації виражаємо кількість речовини компонента розчину та підставляємо у вище наведену рівність:

(9)  

(10)  

(11)  

• де с_NaOH = 0,1 моль/л (якщо відрізняється, то можна вказати наведену вчителем / вчителькою ),
• V_NaOH – об’єм (у мл) розчину лугу, витраченого на титрування,
• V_HCl – об’єм (у мл) досліджуваного розчину кислоти,
• c_HCl – невідома молярна концентрація (у моль/л) хлоридної кислоти.

Для забезпечення точності аналізу титрування здійснюють тричі, а отриманий результат усереднюють перед виконання теоретичних розрахунків:

V(NaOH), мл			Vсер(NaOH), мл	c(HCl), моль/л
V1	V2	V3

---

Перелік обладнання та посуду на робочому місці:

1. Лабораторний штатив 1 од.
2. Тримач для бюретки 1 од.
3. Бюретка 1 од.
4. Лійка для бюретки 1 од.
5. Піпетка Мора на 10 мл 1 од.
6. Груша гумова 1 од.
7. Конічна колба для титрування на 250 мл 3 од.
8. Мірний циліндр на 25 мл 1 од.
9. Склянка на 100 мл 1 од.
10. Задача у мірній колбі на 100 мл 1 од.
11. Піпетка Пастера пластикова 1 од.
12. Промивалка з дистильованою водою 1 од.

Хід роботи:

1. Наповніть бюретку робочим розчином натрій гідроксиду (титрант) за допомогою лійки та склянки. Носик бюретки не має містити повітря (за необхідності зверніться до вчителя / вчительки). Зніміть лійку з бюретки.
2. У колбу для титрування внесіть піпеткою Мора 10,0 мл досліджуваного розчину хлоридної кислоти. Додайте 10 мл дистильованої води (на розгляд вчителя). Додайте 3-4 краплі індикатору – 1 %-ого водно-спиртового розчину фенолфталеїну – пластиковою піпеткою Пастера.
3. Доведіть рівень розчину титранту в бюретці до позначки «0»: поступово випускайте розчин, доки нижня межа меніску не співпаде з нульовою відміткою бюретки. Рівень рідини має знаходитись на рівні очей.
4. Постійно перемішуючи вміст колби, повільно (по краплям) додавайте розчин натрій гідроксиду до зміни забарвлення розчину у колбі з безбарвного на малинове (блідорожеве).
5. Запишіть у Таблицю значення об’єму розчину натрій гідроксиду (у мл), витраченого на титрування.
6. За необхідності кроки 2–5 повторіть кілька разів.

Примітка. Значення об’єму розчину натрій гідроксиду, витраченого на титрування, може бути отримано усередненням даних декількох титрувань або одержане в одиничному досліді, який, на Вашу думку, виконаний найточніше.

7. Розрахуйте молярну концентрацію (у моль/л) досліджуваного розчину хлоридної кислоти та внесіть в Таблицю.

V(NaOH), мл			Vсер(NaOH), мл	c(HCl), моль/л
V1	V2	V3

Місце для розрахунків:

Завдання 3.

Дайте відповіді на питання:

• Чому перед початком титрування варто переконатися, що лійка, яку використовували для додавання розчину титранту, прибрана з бюретки?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Чи можна замінити водно-спиртовий розчин фенолфталеїну на інший індиктор? Які ще кислотно-основні індикатори ви знаєте?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Приймаючи, що приготовлений із фіксаналу досліджуваний розчин хлоридної кислоти мав би молярну концентрацію с₀ = 0,1 моль/ л (якщо відрізняється, то можна вказати наведену вчителем / вчителькою___________________________ ), розрахуйте абсолютну та відносну похибку аналізу:

абсолютна похибка ∆_абс.= с_х – с₀ =_________________________________ де c_x – визначена в ході практичної роботи концентрація;

відносна похибка ∆_відн., % = $\frac{|\Delta_{\text{абс.}}|}{c_0}$ $\cdot 100$%= __________________________

---

1. Учитель може занести на дошці у спільну таблицю результати аналізу усіх груп учнів (за умови однакової концентрації досліджуваних розчинів) та разом зі здобувачами освіти подумати, чому вони відрізняються.
2. Учням пропонується поділитися враженням щодо того, що, на їхню думку, їм вдалося найкраще / було легким у виконанні, а які маніпуляції у процесі аналізу були складними.

---

1. Подумайте, за якими ознаками можна класифікувати лабораторний посуд та устаткування. Наведіть по декілька прикладів посуду та устаткування, які знаходять застосування в організації хімічного експерименту.
2. Виготовленням скляного посуду займаються люди однієї з найдавніших професій – склодуви. Підготуйте невелику доповідь, як склодуви виготовляють найпоширеніший скляний лабораторний посуд. Чому, на вашу думку, більшість посудин мають округлу форму?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________