Всероссийская олимпиада школьников по химии 2004/2005 г
Областной этап. Экспериментальный тур.
Десятый и одиннадцатый класс.
Определение кислотности молочных продуктов
Задание 1. Известно, что одним из показателей качества молочных продуктов является их кислотность, вызванная наличием в них молочной кислоты с общей формулой C3H6O3. Так, кислотность молока должна быть не более 19-21, а кефира от 80 до 120 градусов Тернера. Под градусами Тернера понимают объем 0,1М раствора гидроксида натрия или калия, необходимый для нейтрализации 100 г или 100 мл продукта. Однако раствор NaOH c точной концентрацией приготовить сложно, и приходится вводить поправочный коэффициент.
В вашем распоряжении необходимое оборудование, индикаторы, раствор NaOH c концентрацией примерно 0,1 моль/л, соляная кислота с точной концентрацией 0,1 моль/л.
Напишите структурную формулу молочной кислоты, учитывая наличие в ее составе функциональной группы вторичного спирта. Предложите план определения кислотности выданного вам молочныго продукта.
На выполнение этого задания Вам отводится 20-30 минут. Если вы справились раньше – сдайте отчет и получите у преподавателя задание 2.
"-
- - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Задание 2. (Выдается отдельно, после выполнения задания 1)
Определение основано на титровании пробы щелочью до изменения окраски фенолфталеина. Предварительно определяют точную концентрацию раствора щелочи и готовят контрольный эталон окраски, используя раствор соли кобальта.
Определение концентрации раствора щелочи. Подготовьте бюретку, заполните ее раствором NaOH. В колбу для титрования поместите отмеренную пипеткой пробу соляной кислоты с известной концентрацией и добавьте 1-2 капли фенолфталеина. Титруйте раствором NaOH, до появления розовой окраски, устойчивой в течении минуты. Запишите израсходованный объем раствора NaOH. Повторите титрование еще 2-3 раза до получения сходящихся результатов. Для расчета концентрации NaOH используйте среднее значение.
Приготовление контрольного эталона окраски. В колбу емкостью 250 мл отмеривают 10 мл молочного продукта и 20 мл дист. воды и 1 мл раствора сульфата кобальта. Смесь тщательно перемешивают.
Проведение анализа. Подготовьте бюретку. В колбу емкостью 250 мл отмеривают 10 мл молочного продукта, 20 мл дистиллированной воды и три капли фенолфталеина. Переносят остатки продукта из пипетки в колбу путем промывания пипетки полученной смесью 3—4 раза. Смесь тщательно перемешивают и титруют раствором NaOH до появления слабо-розового окрашивания, соответствующего контрольному эталону окраски, не исчезающего в течение 1 мин. Запишите объем раствора щелочи Vщ. Повторите титрование еще 2-3 раза до получения сходящихся результатов. Для расчетов используйте средние значения.
Оформление отчета. Напишите уравнения реакций, и все данные титрования: объем пробы – объем раствора щелочи. Рассчитайте концентрацию раствора NaOH (сщ). Выведите формулы для расчета молярной концентрации кислоты в молочном продукте (учтя объем пробы Vпр, объем раствора щелочи Vщ и ее концентрацию сщ), а также для расчета кислотности в градусах Тернера. Проведите необходимые расчеты, сделайте вывод о соответствии выданного продукта установленным нормам.
"-
- - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Решения экспериментального тура.
Задание 1. План, методика, схемы реакций ясны из задания 2. Молочная кислота это 2-гидроксипропановая кислота CН3CН(ОH)-СОOН, ее соли называются лактаты
Задание 2. Уравнения реакций:
NaOH + HCl = NaCl + Н2O
NaOH + CН3CН(ОH)-СОOН = CН3CН(ОH)-СОONa + Н2O
Пример вычислений:
Определение концентрации раствора щелочи. Пусть на титрование 10 мл раствора кислоты с концентрацией 0,1моль/л израсходовано Vср = 8,7 мл раствора щелочи.
Так как, согласно уравнению реакции n(к) = n(щ), то с(к)V(к) = c(щ)V(щ),
c(щ) = с(к)V(к)/V(щ) = 0,1*10/8,7 = 0,115 моль/л
Определение кислотности. Пусть Vщ = 13,2 мл (среднее)
Формулы: c(HCl)= c(щ)Vщ/Vпр = 0,115*13,2/10 = 0,152 моль/л;
Кислотность по Тернеру T = Vщ*k *(100/Vпр),
где k – поправочный коэффициент, равный c(щ)/0,1; k = 1,15
T = 13,2*1,15*10 = 152oT. Вывод: данный продукт (кефир) не пригоден для использования, поскольку имеет повышенную кислотность.
Оценивание:
Задание 1. План анализа, структурная формула кислоты 5 баллов
Задание 2. Отчет 5 баллов, расчеты 2 балла, техника работы 5 баллов,
Дополнительные
баллы участникам, первыми закончившим эксперимент, за быстроту и аккуратность в
работе, при условии правильного выполнения и достаточно полного описания хода
работы – до 3 баллов
|
