Разбор экспериментальной задачи олимпиады
Как читать незнакомую методику
linkОпора
- Урок 122. Виртуальный калориметрический практикум — обработка реальной или учебной записи температуры; учёт теплоёмкости прибора. Сравнение нескольких моделей теплопотерь
- Урок 123. Титрование и распределение форм — обработка кривой, выбор конечной точки, расчёт концентрации и неопределённости. Кислотно-основные, окислительно-восстановительные, осадительные и комплексонометрические примеры
- Урок 124. Кинетический эксперимент — константа скорости из серии сигналов; сравнение порядков и обнаружение смены режима. Самостоятельный выбор преобразования данных
- Урок 125. Спектрофотометрия и потенциометрия — совместное определение состава и равновесной константы. Проверка согласованности двух независимых методов
Экспериментальный тур олимпиады почти всегда даёт незнакомую методику. Порядок 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: 25,00 мл из колбы на 250,0 мл — множитель 10.
- Считать по шагам с единицами и проверять порядок величины.
edit_noteПероксид водорода в аптечном растворе (перманганатометрия)
10,00 мл раствора пероксида водорода довели водой до 250,0 мл. Аликвоту 25,00 мл подкислили серной кислотой и оттитровали 0,02000 М перманганатом калия; израсходовано 17,60 мл. Реакция: \(\ce{2MnO4- + 5H2O2 + 6H+ -> 2Mn^2+ + 5O2 + 8H2O}\). Цепочка: 2 перманганата на 5 молекул пероксида, \(n(\ce{H2O2}) = \tfrac52 n(\ce{MnO4-})\). В аликвоте \(0{,}02000\cdot17{,}60\cdot10^{-3} = 3{,}52\cdot10^{-4}\) моль перманганата и \(8{,}80\cdot10^{-4}\) моль пероксида; во всей колбе в \(250{,}0/25{,}00 = 10\) раз больше — \(8{,}80\cdot10^{-3}\) моль. Они содержались в 10,00 мл исходного раствора: \(c = 0{,}880\) моль/л, или \(0{,}880\cdot34{,}01 = 29{,}9\) г/л. Проверка: аптечный раствор — 3 %, около 30 г/л, ответ разумен.
Если в методике есть холостой опыт, его расход вычитают из расхода на пробу до всех пересчётов (урок 121).
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 (урок 121), а не на глаз. Все отсчёты сразу записывают в таблицу, ничего не стирая и не исправляя задним числом.
Отчёт о любом количественном опыте — краткий и проверяемый:
- 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. Стехиометрическая цепочка связывает определяемое вещество с титрантом; 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 %.