Методическая разработка урока учебной практики на тему Спектральный анализ. Определение ионов аммония в питьевой воде с реактивом Несслера

Министерство образования и науки Республики Татарстан

Государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Нижнекамский технологический колледж»

Методическая разработка

урока учебной практики

по ПМ.03 Осуществление экологического контроля производства

и технологического процесса

Тема урока: Спектральный анализ. Определение массовой концентрации

ионов аммония в питьевой воде с реактивом Несслера

Выполнила: Краснова Галина Николаевна

мастер производственного обучения

ГАОУ СПО «Нижнекамский

технологический колледж»

2014

План урока учебной практики

Профессия: 240100.02 Лаборант-эколог

Тема программы: Осуществление экологического контроля производства и технологического процесса.

Тема урока: Спектральный анализ. Определение массовой концентрации ионов

аммония в питьевой воде с реактивом Несслера.

ПМ. 03. Осуществление экологического контроля производства и технологического процесса.

УП.03 Учебная практика

Формируемые компетенции:

а) общие

ОК1.Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,

проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК2. Организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее

достижение, определённых руководителем.

ОК 3. Анализировать рабочую ситуацию, принимать решения в стандартных и

нестандартных ситуациях и несет ответственность за результаты своей работы.

ОК4. Осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполне-

ния профессиональных задач и личного развития

ОК 5. Использовать информационно- коммуникационные технологии в профес-

сиональной деятельности.

ОК6. Работать в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством,

клиентами.

б) профессиональные

ПК 1.1.Пользоваться лабораторной посудой различного назначения,

мыть и сушить посуду в соответствии с требованиями химического анализа.

ПК 1.2 Выбирать приборы и оборудование для проведения анализов.

ПК 1.3 Подготавливать для анализа приборы и оборудование.

ПК 2.1 Готовить растворы точной и приблизетельной концетрации.

ПК 2.2 Определять концентрации растворов различными способами.

ПК 2.3 Отбирать и готовить пробы к проведению анализов.

ПК 2.4 Определять химические и физические свойства веществ.

ПК 3.1 Подбирать соответствующие средства и методы анализов в соответствии с

типом веществ.

ПК 3.2 Проводить качественный и количественный анализ.

ПК 3.4 Оценивать экологические показатели сырья и экологическую пригодность

выпускаемой продукции.

ПК 3.5 Осуществлять контроль безопасности отходов производства.

ПК 3.6 Контролировать работу очистных, газоочистных и пылеулавливающих

установок.

ПК 4.1 Снимать показание приборов.

ПК 4.2 Расчитывать результаты измерений.

ПК 5.1 Владеть приемами техники безопастности при проведении химических

анализов.

Цели урока:

обучающие: Интегрировать знания обучающихся по приёмам последовательности работы на концентрационном фотоэлектроколориметре КФК-2.

развивающие: формировать профессиональные компетенции навыков и умений по определению оптических плотностей растворов и расчета концентраций с использованием данных экспериментальной работы. Развивать творческое мышление, память, трудолюбие.

воспитывающие: воспитание бережного отношения к посуде, сырью, энергоресурсам; прививать чувство ответственности, умения грамотно использовать профессиональную лексику и самостоятельного овладения дополнительными знаниями в области профессиональной деятельности.

экологическое воспитание: раскрыть роль лаборанта-эколога в охране окружающей среды, водных ресурсов.

Тип урока: урок усовершенствования новых приемов и способов действия

профессиональной деятельности.

Вид урока: Практическая работа.

Методы:

обучения диалогический, показательный, алгоритмический

преподавания инструктивный, объяснительно-стимулирующий, демонстрирующий

учения частично-поисковый, репродуктивный, практический___________

Межпредметные связи

Аналитическая химия «Оптические методы анализа», технический анализ «Анализ воды», физика «Спектральный анализ», электротехника «Определение цены деления прибора», химия «Комплексные соединения», природопользование и охрана окружающей среды, охрана труда

Особые правила техники безопасности

Урок производственного обучения проводится в лаборатории химического анализа ГАОУ СПО «Нижнекамский технологический колледж» с соблюдением основных параметров микроклимата согласно Роспотребнадзора.

Материально-техническое и дидактическое оснащение урока

Оборудование: Компьютер, мультимедийная установка, экран, флеш-карта, технохимические и аналитические весы, разновесы, фотоэлектроколориметр КФК-2, пробки.

Посуда: Колбы мерные на 50 мл, 250 мл; кюветы 50 мм; пипетки 1 мл; химические стаканы, аналитические воронки, промывалки.

Источники информации:

Основная литература:

Ищенко А.А. Аналитическая химия - М: «Академия», 2010.

Саенко О.Е. Аналитическая химия - Р-н-Д, 2009

Августинович И.В. Технология аналитического контроля: учебн. пособие для НПО -

М.: ИЦ «Академия, 2010

Голубкина Н.А. Лабораторный практикум по экологии: - М.: ИЦ «Академия», 2009

Попов Ю.П. Охрана труда. Учебное пособие - М.: Академия, 2012

Паспорт. Колориметр фотоэлектрический концентрационный КФК-2

Дополнительная литература:

Иванов Б.И. Электробезопасность в химической лаборатории - М.: 2010

Нормативные акты по охране труда. ЗАО «МЦФР» - М.: 2012

Интернет-ресурсы:

ru.wikipedia.org

beztrud.narod.ru/electrobez.html

Ход урока

1. Организационная часть:

- рапорт дежурного о наличии обучающихся

- проверка готовности обучающихся к уроку

2. Актуализация опорных знаний, умений и навыков (вводный инструктаж)

- сообщить тему и цели урока, правила охраны труда;

Формирование практических знаний, приемов и способов действия профессиональной деятельности. Объяснение нового материала.

Закрепление нового материала путем опроса и показа трудовых приемов. Выдача задания.

3. Совершенствование практических знаний, умений и навыков (текущий инструктаж).

Выполнение самостоятельной работы.

Совершить целевые обходы:

- первичный обход обучающихся с целью: расстановки обучающихся по рабочим местам и осмотра организации рабочего места.

- индивидуальный инструктаж с целью: дополнительного разъяснения работы и оказания помощи при выполнении задания.

- вторичный обход рабочих мест обучающихся с целью: проверки правильности выполнения трудовых приемов, оказания помощи при выполнении задания, выполнение правил охраны труда, техники безопасности и электробезопасности, предупреждения и устранения ошибок.

4. Применение умений и навыков (заключительный инструктаж).

Анализ работы учебно-производственной деятельности обучающихся. Разобрать допущенные ошибки обучающихся и невыполнение правил охраны труда и техники безопасности, отметить лучшие работы. Выставить оценки с комментариями.

Домашнее задание. Выполнить творческую работу по фотоколориметрическому методу анализа в форме 10 тестов.

Уборка рабочих мест.

Мастер производственного обучения Краснова Г.Н.

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА

1. Организационная часть урока - 5 минут

Приветствие обучающихся.

Рапорт дежурного.

Проверка посещаемости и внешнего вида (наличие спецодежды).

2. Вводный инструктаж - 45 минут

Тема сегодняшнего урока производственного обучения:

«Количественное определение в воде ионов аммония физико-хими-

ческими методами анализа.

Цель: научиться работать на приборе - фотоэлектрическом колориметре марки КФК-2, снимать показания, определять оптическую плотность раствора и концентрацию анализируемого вещества.

Прежде чем начать объяснение, хотела бы задать вопросы:

• Какими методами анализа можно определить состав вещества?

• Какие методы физико-химического анализа вы можете перечислить?

• Какие оптические методы анализа вы знаете?

• Какие правила техники безопасности необходимо соблюдать при проведении физико-химических методов анализа?

За правильные подробные ответы, аккуратность, точность вы будете получать баллы в течение всех этапов урока производственного обучения, которые будут суммироваться в конце занятия.

Объяснение нового материала

Для аналитических целей в исследовательских и производственных лабораториях наряду с химическими методами широко применяют физико-химические и физические методы анализа. Для выполнения таких анализов применяют приборы со сложными электронными и оптическими схемами (Показ презентации - Приложение № 3 «Современные спектрофотометры»).

Оптические методы используют связь между составом анализируемого вещества и его оптическими свойствами.

В зависимости от типа приборов различают фотоколориметрический и спектрофотометрический методы.

Если окрашенный раствор поместить в стеклянный сосуд с плоскими стенками (кювету) и направить на него световой поток, то часть светового потока отразится от кюветы, часть поглотится раствором и часть пройдёт через раствор. (Слайд № 2).

Когда световой поток проходит через окрашенный раствор, поглощение света зависит от двух факторов - концентрации раствора и толщины слоя, через который проходит световой поток. Эту зависимость выражает закон Бугера-Ламберта-Бера, называемый также объединенным законом светопоглощения. (Слайды №3, 4)

Таким образом, оптическая плотность раствора прямо пропорциональна концентрации раствора и толщине поглощающего слоя.

Окраска растворов связана с их способностью поглощать лучи определенной длины волны. Для аналитических определений выделяют определенную полосу спектра. Для этого используют светофильтры, которые обладают избирательным поглощением лучистой энергии.

В приборах - фотоэлектроколориметрах - используется набор цветных светофильтров, повышающих точность и чувствительность количественных определений.

(Слайд №5)

При колориметрическом методе анализа широко применяется метод калибровочной кривой. Для этого предварительно готовят серию стандартных растворов с известным содержанием определяемого вещества. Измеряют оптическую плотность каждого раствора и строят график зависимости оптической плотности раствора от концентрации - калибровочную кривую.

По калибровочной кривой находят содержание определяемого вещества в анализируемом растворе.

Назначение и работа фотоэлектроколориметра КФК-2. (Слайд №6)

Колориметр применяется на предприятиях водоснабжения, в металлургической, химической, пищевой промышленности, в сельском хозяйстве, в медицине и в других областях народного хозяйства.

Нормальными условиями работы колориметра являются: температура окружающей среды (20 + 5)º С, относительная влажность воздуха 45- 80%, напряжение питания сети (220+ 4,4) В, 50 Гц.

Внешний вид колориметра КФК-2. (Слайд №7)

Порядок измерений на фотоэлектроколориметре КФК-2. (Выдача обучающимся раздаточного материала - Инструкционная карта № 1 - Алгоритм работы на фотоэлектроколориметре КФК-2. (Приложение 1)

1. Колориметр включить в сеть за 15 минут до начала измерений. Во время прогрева кюветное отделение должно быть открыто (при этом шторка перед фотоприемниками перекрывает световой пучок).

2. Ввести необходимый по роду измерения цветной светофильтр.

3. Установить минимальную чувствительность колориметра. Для этого ручку ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ установить в положение «1», ручку УСТАНОВКА 100 ГРУБО - в крайнее левое положение.

4. Перед измерениями и при переключении фотоприемников проверить установку стрелки колориметра на «О».

5. В световой пучок поместить кювету с растворителем или контрольным раствором, по отношению к которому производятся измерения.

6. Закрыть крышку кюветного отделения.

7. Ручками ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ и УСТАНОВКА 100 ГРУБО и ТОЧНО установить отсчет 100 по шкале колориметра. Ручка ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ может находиться в одном из трех положений: «1», «2» или «3».

8. Затем, поворотом ручки 4 кювету с растворителем или контрольным раствором заменить кюветой с исследуемым раствором.

9. Снять отсчет по шкале колориметра, соответствующий коэффициенту пропускания исследуемого раствора в процентах или по шкале Д в единицах оптической плотности.

10 Измерение проводить 2-3 раза и окончательное значение измеренной величины определить как среднее арифметическое из полученных значений.

Указания мер безопасности. (Слайд №8).

Методика выполнения анализа «Определение ионов аммония». (Слайд №9) - (Выдача обучающимся раздаточного материала - Инструкционная карта № 2 - Методика выполнения анализа «Определение ионов аммония фотометрическим методом» (Приложение 2)

Состав и свойства воды для хозяйственно-питьевых целей должны, прежде всего, отвечать санитарным требованиям. Вода, поступающая из водоисточника, должна быть подвергнута анализу до и после водоподготовки.

Ионы аммония и аммиак появляются в грунтовых водах в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Повышенное содержание аммиака в поверхностных водах объясняется спуском в них бытовых сточных вод и некоторых промышленных вод, содержащих значительные количества аммиака или солей аммония, являющихся отходами производства.

Методика предназначена для измерения содержания массовой концентрации ионов аммония от 0,05-4,0 мг/дм³ в природных и очищенных сточных водах фотометрическим методом с реактивом Несслера.

Сущность метода

Фотометрический метод определения массовой концентрации ионов аммония основан на взаимодействии NН4⁺-ионов с тетраиодомеркуратом калия в щелочной среде (реактив Несслера) с образованием коричневой, не растворимой в воде соли основания Миллона, переходящей в коллоидную форму при малых содержаниях NH₄ - иона.

Светопоглощение раствора измеряют при λ =440 нм в кюветах с длиной поглощающего слоя 50 мм. Интенсивность окраски прямо пропорциональна концентрации NH₄ ⁺- ионов в растворе пробы.

Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы и материалы

• Фотоэлектроколориметр КФК-2, измеряющий светопоглощение при λ =440 нм.

• Кюветы с длиной поглощающего слоя 50 мм.

• Колбы мерные, наливные на 50 см³

• Пипетки на 1 см³

• Колбы с притёртыми пробками вместимостью 250 см³ для хранения проб

Реактивы

• Стандартный образец с аттестованным содержанием ионов аммония или аммоний хлористый ГОСТ 3773.

• Реактив Несслера ТУ 6-09-2089.

• Калий-натрий виннокислый -4-х водный (сегнетова соль)

• Вода дистиллированная

• Все реактивы должны быть квалификации х.ч. или ч.д.а.

Приготовление основного раствора хлористого аммония

Раствор готовят в день проведения анализа, разбавлением основного стандартного раствора безаммиачной водой. 1 см³ раствора содержит 0,005 мг NH4⁺.

Выполнение измерений

К 50 см³ первоначальной пробы прибавляют 1-2 капли раствора сегнетовой соли и смесь тщательно перемешивают. Затем добавляют 1 см³ реактива Несслера и снова перемешивают. Через 10 мин измеряют оптическую плотность. Окраска смеси устойчива в течение 30 мин. (Слайды №10, 11)

Построение градуировочного графика

В мерные колбы вместимостью 50 см³ вносят 0,0; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0 см³ рабочего стандартного раствора хлористого аммония, доводят до метки безаммиачной водой. Полученную шкалу растворов с содержанием 0,0; 0,0025; 0,005; 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05 мг NН₄⁺обрабатывают описанным выше способом.

График строят методом наименьших квадратов в координатах «оптическая плотность-содержание ионов аммония (мг)». (Слайды № 12, 13)

Обработка результатов измерения

Содержание ионов аммония NH₄⁺ в мг/дм³ вычисляют по градуировочному графику: КФК-2 кювета-50 мм, с/ф-440 нм.

(Слайд №14, 15)

Проверка усвоения учащимися материала

• Назначение фотоэлектроколориметра КФК-2

• Внешний вид прибора

• Какой параметр снимают со шкалы прибора?

• Порядок работы на фотоэлектроколориметре

• Методика определения иона аммония в сточных водах

• Безопасные приемы труда на рабочем месте в химической лаборатории.

3. Текущий инструктаж - 210 минут

Формирование знаний, умений и владений при выполнении анализов с помощью фотоэлектроколориметра КФК. (Освоение профессиональных компетенций ПК 1.1-1.3, ПК 2.1-2.4, ПК 3.1-3.2, 3.4-3.6, ПК 4.1-4.4, ПК 5.1)

1. Группа разбивается на 2 бригады.

2. Выдается задание и инструкционная карта каждому учащемуся.

3. Обучающиеся готовят рабочие растворы, проводят фотометрические измерения, строят график и оформляют отчет по работе.

4. Результаты анализов корректируются и обобщаются в оценочном листе профессиональной подготовленности обучающихся

Целевые обходы рабочих мест

Проверить содержание рабочих мест.

Особое внимание уделить проверке соблюдения безопасности труда, требований безопасности при работе с электроприбором КФК-2, химическими реактивами, стеклянной посудой

Правильность трудовых приемов:

• работа с пипетками,

• точность отбора проб воды,

• последовательность приливания реактивов

• подготовка и заполнение кювет,

• выбор светофильтра, чувствительности, установка на ноль «грубо», «точно»

• правильность отсчета по шкале фотоэлектроколориметра.

Проверить правильность и точность расчета по градуировочному графику.

• соблюдение технических условий

• ведение самоконтроля.

Провести приемку и оценку работ.

Выдать дополнительные работы наиболее успевающим учащимся.

4. Заключительный инструктаж - 15-20 минут

• Подвести итоги за день.

• Сообщить оценку качества каждого учащегося.

• Отметить, кто из учащихся добился отличного качества работы.

• Разобрать наиболее характерные недочеты, их причины и способы устранения в работе.

• Домашнее задание: Выполнить творческую работу по фотоколориметрическому методу анализа в форме 10 тестов.

Уборка рабочих мест.

Источники информации:

Основная литература:

Ищенко А.А. Аналитическая химия - М: «Академия», 2010.

Саенко О.Е. Аналитическая химия - Р-н-Д, 2009

Августинович И.В. Технология аналитического контроля: учебн. пособие для НПО -

М.: ИЦ «Академия, 2010

Голубкина Н.А. Лабораторный практикум по экологии: - М.: ИЦ «Академия», 2009

Попов Ю.П. Охрана труда. Учебное пособие - М.: Академия, 2012

Паспорт. Колориметр фотоэлектрический концентрационный КФК-2

Дополнительная литература:

Иванов Б.И. Электробезопасность в химической лаборатории - М.: 2010

Нормативные акты по охране труда. ЗАО «МЦФР» - М.: 2012

Интернет-ресурсы:

ru.wikipedia.org

beztrud.narod.ru/electrobez.html

Приложения

1. Инструкционная карта № 1 - Алгоритм работы на фотоэлектроколориметре

КФК-2. (Приложение 1)

2. Инструкционная карта № 2 - Методика выполнения анализа «Определение ионов

аммония фотометрическим методом» (Приложение 2)

3. Презентация «Современные фотоэлектроколориметры» (Приложение 3)

4. Презентация «Проведение практической работы» (Приложение 4)

5. Вопросы проверки уровня усвоения знаний (Приложение 5)

В результате проведения данной практической работы обучающиеся осваивают профессиональные компетенции: ПК 1.1-1.3, ПК 2.1-2.4, ПК 3.1-3.2, 3.4-3.6, ПК 4.1-4.4, ПК 5.1.

Компетенции

Наименование результатов обучения

ПК 1.1.

Пользоваться лабораторной посудой различного назначения, мыть и сушить посуду в соответствии с требованиями химического анализа.

ПК 1.2.

Выбирать приборы и оборудование для проведения анализов.

ПК 1.3.

Подготавливать для анализа приборы и оборудования.

ПК 2.1.

Готовить растворы точной и приблизительной концентрации.

ПК 2.2.

Определять концентрации растворов различными способами.

ПК 2.3

Отбирать и готовить пробы к проведению анализов.

ПК 2.4

Определять химические и физические свойства веществ.

ПК 3.1.

Подбирать соответствующие средства и методы анализов в соответствии с типом веществ.

ПК 3.2.

Проводить качественный и количественный анализ веществ.

ПК 3.4.

Оценивать экологические показатели сырья и экологическую пригодность выпускаемой продукции.

ПК 3.5.

Осуществлять контроль безопасности отходов производства.

ПК 3.6.

Контролировать работу очистных, газоочистных и пылеулавливающих установок.

ПК 4.1.

Снимать показания приборов.

ПК 4.2

Рассчитывать результаты измерений.

ПК 4.3

Участвовать в мониторинге загрязнения окружающей среды.

ПК 4.4.

Оформлять первичную отчетную документацию по охране окружающей среды.

ПК 5.1.

Владеть приемами техники безопасности при проведении химических анализов.