Разбор экспериментальной задачи олимпиады

8 заданий

Как читать незнакомую методику

Экспериментальный тур олимпиады почти всегда даёт незнакомую методику. Рецепт чтения:

Прочитать всё до конца, прежде чем что-то считать или наливать.
Записать уравнения всех реакций, включая вспомогательные, и найти стехиометрическую цепочку от определяемого вещества до титранта.
Отметить, что измеряется (объём, масса, оптическая плотность) и что известно (концентрации стандартов, объёмы колб и пипеток).
Сразу записать коэффициенты аликвот и разбавлений: «10,00 мл из колбы на 250,0 мл» — множитель 25.
Считать по шагам с единицами и проверять порядок величины.

edit_noteРазбор: медь в латуни (иодометрия)

Навеску латуни 0,2500 г растворили, раствор довели до 100,0 мл. К аликвоте 20,00 мл добавили иодид калия; выделившийся иод оттитровали 0,0500 М тиосульфатом натрия, израсходовано 11,20 мл. Реакции: \(\ce{2Cu^2+ + 4I- -> 2CuI + I2}\), \(\ce{I2 + 2S2O3^2- -> 2I- + S4O6^2-}\). Цепочка: 2 Cu → 1 I₂ → 2 тиосульфата, то есть \(n(\ce{Cu}) = n(\ce{S2O3^2-})\). В аликвоте \(0{,}0500\cdot11{,}20\cdot10^{-3} = 5{,}60\cdot10^{-4}\) моль Cu; во всей колбе в \(100{,}0/20{,}00 = 5\) раз больше — \(2{,}80\cdot10^{-3}\) моль, \(m = 0{,}178\) г, массовая доля меди 71,2 %. Проверка: в латуни 55–80 % меди — ответ разумен.

Параллели и отчёт

Параллели. Титрование повторяют, пока два-три результата не сойдутся (обычно в пределах 0,1 мл). Усредняют только сходящиеся; явно выпадающий результат отбрасывают по Q-тесту, а не «на глаз». Все отсчёты сразу записывают в таблицу — ничего не стирая и не «исправляя».

Отчёт о любом количественном опыте — краткий и проверяемый:

Логика отчёта: цель → измеряемая величина и схема опыта → модель и уравнения → расчёт параметров → оценка качества данных → вывод

цель — что определяем;
измеряемая величина и схема опыта — что и как измерено, таблица исходных данных;
модель — уравнения реакций и формулы, связывающие измеряемое с искомым;
расчёт — с промежуточными значениями и единицами;
оценка качества — сходимость параллелей, холостой опыт, главный источник погрешности;
итог — с разумным числом значащих цифр (столько, сколько позволяет самый грубый сомножитель).

lightbulbЛайфхаки практического тура

Бюретку ополаскивают титрантом, пипетку — отбираемым раствором, колбы для титрования — только водой. Сначала делают быстрое «ориентировочное» титрование, потом точные. Время распределяют так, чтобы на расчёт и отчёт осталось не меньше четверти тура: неоформленный верный результат оценивают ниже.

infoИз истории

Первая Международная химическая олимпиада прошла в 1968 году в Праге: в ней участвовали команды трёх стран — Чехословакии, Польши и Венгрии. Сегодня на IChO приезжают школьники из восьмидесяти с лишним стран, и практический тур — несколько часов работы в лаборатории по незнакомой методике — остаётся одной из самых трудных частей олимпиады.

push_pinГлавное

Методику читают целиком и сначала записывают уравнения всех реакций и схему «что измерено — что известно». Коэффициенты аликвот и разбавлений ставят сразу. Из параллелей усредняют сходящиеся; промах отбрасывают по критерию; вычитают холостой опыт. Отчёт: цель, измеряемая величина, модель, расчёт, оценка качества данных, итог с разумным числом значащих цифр.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.