Настройка параметров измерения:
1) частота измерений – каждую секунду;
2) число замеров – 1500
Ход опыта: В химический стакан налейте 25 мл 0,1 М раствора ацетата натрия и добавьте несколько капель раствора фенолфталеина (из расчёта, что на 1-2 мл раствора ацетата натрия необходимо 1-2 капли фенолфталеина). Закройте химический стакан крышкой с вставленными датчиками температуры и рН. Поставьте химический стакан на электроплитку. Начинайте регистрацию данных и наблюдайте за изменением окраски раствора. Раствор будет становиться малиновым (рН будет расти) по мере повышения температуры, так как при нагревании гидролиз усиливается. Опыт повторяется 3 раза.
Результаты измерений: построить график зависимости рН и температуры от времени при прохождении реакции гидролиза. Сделать вывод об изменении степени гидролиза ацетата натрия в зависимости от температуры.
3.2 Методические разработки опытов, с использованием цифровой лаборатории «Архимед», для элективных курсов и исследовательской работы учащихся
3.2.1 Методические разработки опытов, с использованием цифровой лаборатории «Архимед», для элективного курса «Химия и медицина»
Элективный курс «Химия и медицина» рассматривает, в частности, вопросы здорового питания (занятие № 2, см. Приложение 4).
Анализ качества пищевых продуктов.
Цель работы: познакомиться с методами анализа качества продуктов питания и сырья для производства продуктов питания, используя возможности цифровой лаборатории «Архимед».
Форма работы: фронтальная (демонстрационный опыт)
Оборудование и реактивы: молоко, хлеб, мука, 0,1 М раствор едкого натра, 2% спиртовой раствор фенолфталеина, дистиллированная вода; конические колбы для титрования, датчик рН, цифровая лаборатория «Архимед».
Опыт №1. Процесс скисания молока[38]
Цель опыта: Проследить за изменением рН молока, находящегося в термосе около 30 часов.
Форма работы: фронтальная (демонстрационный эксперимент).
Оборудование и реактивы: термос ёмкостью 1 литр (с пробкой, позволяющей хорошо загерметизировать провод рН- метра, датчик рН, соединительный провод для датчика, молоко коровье цельное непастеризованное и молоко пастеризованное, цифровая лаборатория «Архимед».
Настройка параметров измерения:
1) частота измерений – каждую минуту;
2) число замеров – 2000
Ход работы: Залейте 750 мл не пастеризованного молока комнатной температуры в термос. Погрузите в не пастеризованное молоко электрод датчика рН-метра и закройте термос крышкой так, чтобы не повредить проходящий через пробку кабель электрода. Начинайте регистрацию данных. Через 30 часов остановите регистрацию данных. Повторите опыт с пастеризованным молоком.
Результаты измерений:постройте график зависимости рН от времени при скисании пастеризованного и не пастеризованного молока. Проанализируйте динамику и выделите критические точки понижения рН.
Опыт № 2. Определение кислотности молока [19]
Цель опыта: определить свежесть пастеризованного и не пастеризованного молока, находившегося разное время (0,5, 2, 5, 7, 15, 20 часов) при комнатной температуре (200С), проследив за изменением рН.
Форма работы: индивидуальная (в группах).
Оборудование и реактивы: молоко пастеризованное и не пастеризованное, 0,1 М раствор гидроксида натрия, бюретка, воронка, колбы для титрованиия, мешалка, фенолфталеин, датчик рН, соединительный провод для датчика, цифровая лаборатория « Архимед».
Настройка параметров измерения:
1) частота измерений – каждую секунду;
2) число замеров – 1000
Ход опыта: В колбу для титрования наливают 10 мл молока, 20 мл дистиллированной воды, 5 капель 2% раствора фенолфталеина. Смесь хорошо перемешивают при помощи магнитной мешалки. Затем опускают датчик рН и начинают по каплям из бюретки прибавлять 0,1 М раствор едкого натра, при включённой мешалке, до рН 8,2 (по показаниям прибора), фиксируя при этом цвет индикатора (появление розоватой окраски). Полученные данные занести в таблицу 1. Опыт повторяют 3 раза.
Таблица 1 - Кислотность молока
| Образец молока | Объём молока, мл | Объём, прилитого раствора NaOH, мл | Среднее значение объёма, прилитого раствора NaOH, мл | Кислотность молока, град |
| Пастеризованное молоко | ||||
| Пастеризованное молоко, образец 1 | ||||
| Пастеризованное молоко, образец 2 | ||||
| Пастеризованное молоко, образец 3 | ||||
| Не пастеризованное молоко | ||||
| Не пастеризованное молоко, образец 1 | ||||
| Не пастеризованное молоко, образец 2 | ||||
| Не пастеризованное молоко, образец 3 | ||||
Результаты измерений: вычислить кислотность пастеризованного и не пастеризованного молока в условных градусах Тёрнера по формуле [19]:
Кислотность молока = Vр(NaOH) · 10
Свежее молоко имеет 16-18 градусов кислотности по Тёрнеру. Предельная кислотность свежего молока 20 градусов.
Задание.
1. Сделать вывод о свежести использованного молока
2. Чем вызвана кислотность молока, какая кислота образуется при скисании молока? Напишите уравнения реакции образования этой кислоты и её нейтрализацию гидроксидом натрия.
Опыт № 3. Определение кислотности хлеба [19]
Цель опыта: определить кислотность разных видов хлебобулочной продукции, проследив за изменением рН при титровании.
Форма работы: индивидуальная (в группах).
Оборудование и реактивы: хлебобулочная продукция (хлеб Дарницкий, хлеб пшеничный из сортовой муки, батон, хлеб пшеничный, приготовленном на жидких дрожжах, хлеб пшеничный обойный, хлеб ржаной из сеяной муки), 0,1 М раствор гидроксида натрия, бюретка, воронка, колбы для титрованиия, мешалка, фенолфталеин, датчик рН, соединительный провод для датчика, цифровая лаборатория «Архимед».
Настройка параметров измерения:
1) частота измерений – каждую секунду;
2) число замеров – 1000
Ход опыта:
Подготовка к анализу.Образцы разрезают пополам по ширине и от одной половины отрезают кусок (ломоть) массой около 70 г, у которого срезают корки и подкорочный слой общей толщиной 1 см. Для изделий массой менее 200 г берут целые булки, с которых срезают корки слоем приблизительно 1 см. Из кусков приготовленных изделий удаляют все включения (повидло, варенье,, изюм и т.п.), затем их быстро измельчают и перемешивают.
25 г измельченного мякиша отвешивают с погрешностью до 0,05 г. Навеску помещают в сухую бутылку (типа молочной) вместимостью 500 см3, с хорошо пригнанной пробкой. Мерную колбу вместимостью 250 см3 наполняют до метки дистиллированной водой, подогретой до температуры 60 °С. Около 1/4 взятой дистиллированной воды переливают в бутылку с хлебом, который после этого быстро растирают деревянной лопаточкой до получения однородной массы, без заметных комочков нерастертого хлеба.
К полученной смеси прибавляют из мерной колбы всю оставшуюся дистиллированную воду. Бутылку закрывают пробкой и энергично встряхивают в течение 3 мин. После встряхивания дают смеси отстояться в течение 1 мин и отстоявшийся жидкий слой осторожно сливают в сухой стакан через чистое сито или марлю.
Из стакана отбирают пипеткой по 50 см3 раствора в три конические колбы вместимостью по 100-150 см3 каждая. Затем опускают датчик рН и начинают по каплям из бюретки прибавлять 0,1 М раствор едкого натра, при включённой мешалке, до рН 8,2 (по показаниям прибора), фиксируя при этом цвет индикатора (появление розоватой окраски). Полученные данные занести в таблицу 2. Опыт повторяют 3 раза.
Таблица 2 - Кислотность хлеба
| Образец хлеба | Объём хлебной вытяжки, мл | Объём, прилитого раствора NaOH, мл | Среднее значение объёма, прилитого раствора NaOH, мл | Кислотность хлеба, град |
| Хлеб пшеничный из сортовой муки | ||||
| Образец 1 | ||||
| Образец 2 | ||||
| Образец 3 | ||||
| Хлеб пшеничный, приготовленном на жидких дрожжах | ||||
| Образец 1 | ||||
| Образец 2 | ||||
| Образец 3 | ||||
| Хлеб пшеничный обойный | ||||
| Образец 1 | ||||
| Образец 2 | ||||
| Образец 3 | ||||
| Хлеб ржаной из обойной муки | ||||
| Образец 1 | ||||
| Образец 2 | ||||
| Образец 3 | ||||
| Хлеб ржаной из обдирной муки | ||||
| Образец 1 | ||||
| Образец 2 | ||||
| Образец 3 | ||||
| Хлеб ржаной из сеяной муки | ||||
| Образец 1 | ||||
| Образец 2 | ||||
| Образец 3 | ||||
Результаты измерений: вычислить кислотность образцов хлеба по формуле [29]:
Кислотность хлеба = 25·50·4·V/(250·10),
где V – объем 0,1 моль/дм3 раствора гидроксида натрия, см3; 1/10 – приведение 0,1 моль/дм3 раствора гидроксида натрия или гидроксида калия к 1 моль/дм3; 4 – коэффициент, приводящий к 100 г навески; 25 – масса навески испытуемого продукта, г; 250 – объем воды, взятый для извлечения кислот, см3; 50 – объем испытуемого раствора, взятый для титрования, см3.
Проведённое нами испытание с образцом хлеба «Сеянный», показало следующий результат: (таблица 3)
Таблица 3 - Кислотность хлеба «Сеяный»
| Образец хлеба | Объём хлебной вытяжки, мл | Объём, прилитого раствора NaOH, мл | Среднее значение объёма, прилитого раствора NaOH, мл | Кислотность хлеба, град |
| Хлеб ржаной из сеяной муки | ||||
| Образец 1 | 50 | 4,95 | 5 | 6,25 |
| Образец 2 | 50 | 5,0 | ||
| Образец 3 | 50 | 5,05 | ||
По нашему мнению использование цифровой лаборатории «Архимед» для исследования кислотности хлеба помогает в определении, поскольку слабо-розового окрашивания фенолфталеина не появляется, даже при приливании большого избытка гидроксида натрия.