Добавляем в пробирку пять капель 1М раствора иодита калия KJ, что приводит к восстановлению ионов Сu2+ до Сu+ и вызывает образование осадка коричневого цвета, представляющего особую смесь белого иодита меди (I) и свободного иода:

2 Сu2+ + 4J– = 2CuJ↓ + J2

Еще одна окислительно-восстановительная реакция происходит при помещении в образовавшийся раствор пять капель 1М раствора тиосульфата натрия Na2S2O3 . Тиосульфат натрия связывает свободный йод, в результате цвет осадка становится белым – это оставшийся CuJ :

2S2O32– + J2 = S4O62– + 2J–

При добавлении двадцати капель 3М раствора аммиака NH4 осадок растворяется вследствие образования бесцветного комплексного соединения меди:

CuJ + 2NH3 = Cu(NH3) 2+ + J–

Добавление одной капли 3% раствора перекиси водорода вновь окисляется Сu+ и Сu2+ , что приводит к окрашиванию раствора в глубокий синий цвет из- за образования окрашенного комплексного иона Cu(NH3) 42+

2Cu(NH3) 2+ + H2O2 + 4NH3 = 2Cu(NH3) 42+ + 2OH–

Добавляем четыре капли 0,5М раствора сульфида натрия Na2S, что приводит к разрушению комплекса вследствие образования черного осадка сульфида меди (II) CuS с очень низким произведением растворимости:

Cu(NH3) 42+ + S2– = CuS↓ + 4NH3↑

Рекомендованные концентрации и количество реагентов подобраны экспериментально, но могут потребовать корректировки из-за разных условий хранения и чистоты реактивов.

В зависимости от подготовленности учащихся и цели, которые ставит учитель, обсуждение результатов эксперимента можно проводить дифференцированно в широком диапазоне [19]. Например, на начальной стадии изучения химии серия превращения послужит эффективной демонстрации признаков химических реакций. Резкие и многократные изменения окраски раствора при добавлении всего нескольких капель реагентов всегда вызывают у школьников неподдельный интерес. В старших профильных классах результаты эксперимента могут стать поводом для обсуждения физико-химических явлений. Например, природы окраски раствора, когда один и тот же ион придает соединениям различную окраску по мере изменения связанных с ними анионов [19].

Методике определения общей жесткости воды посвящается статья [20]. Где определяют общую жесткость воды в лабораторных условиях методом комплексонометрического титрования или с помощью кальциево-магниевых ионоселективных электродов. Но эти методы требуют дорогостоящих и практически недоступных для школы реактивов и приборов, поэтому авторы [20] предлагают более приемлемый для школьной лаборатории способ с применением соляной кислоты и ортофосфата натрия. Метод основан на осаждении ионов Ca2+ и Mg2+ избытком раствора ортофосфата натрия Na3PO4 , с последующим определением остатка осадителя:

3MeCl2 + 2Na3PO4 = Me3(PO4)2↓ + 6NaCl

3Me(HCO3)2 + 2Na3PO4 = Me3(PO4)2↓ + 6NaHCO3

Как видно из приведенных уравнений, из Me(HCO3)2 образуется эквивалентное количество NaHCO3 . При титровании осадка фосфата натрия соляной кислотой одновременно оттитровывается и гидрокарбонат натрия, на определение которого расходуется такое же количество соляной кислоты, как и на определение временной жесткости воды.

Приводится методика проведения анализа: в мерную колбу, вместимостью 250 мл, переносят 100 мл анализируемой воды, добавляют точно измеренный объем (например 25 мл) 0,2М раствора Na3PO4 и оставляют на ~ 30 минут. Затем добавляют до метки дистиллированной водой, тщательно перемешивают и фильтруют через плотный бумажный фильтр в сухую емкость. В коническую колбу объемом 250 мл отбирают 100 мл фильтрата для проведения титрования и добавляют две – три капли индикатора метилоранжа, затем титруют соляной кислотой до появления бледно-розовой окраски раствора. Параллельно определяют объем соляной кислоты, пошедшей на определение временной жесткости воды в идентичных условиях. Для этого берут мерную колбу вместимостью 250 мл, добавляют 100 мл анализируемой воды, добавляют до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. После этого, в коническую колбу для титрования отбирают 100 мл раствора, добавляют 2-3 капли метилоранжа и титруют соляной кислотой до появления бледно-розовой окраски. Следует однако отметить, что в школьных условиях использование данной методики так же достаточно сложно.

Авторами [21] разработана методика проведения урока по изучению химических свойств воды для школьников 8–х классов, обучающихся по единой государственной программе. Специфичность урока заключается в применении игровых моментов и метода моделирования, значительно активизирующих познавательную деятельность школьников и позволяющих достичь поставленных целей урока: добиться усвоения учащимися химических свойств воды и продолжить формирование у них умения записывать уравнения химических реакций. Перед проведением урока [21] готовится набор карточек с формулами веществ, набор схем для магнитной доски, оборудование для проведения опытов взаимодействия воды с активными металлами, оксидами, разложение воды и для решения экспериментальных задач. После проведения фронтального опроса и решения экспериментальной задачи предлагается тема урока и формируются цели. Урок проводится по следующему плану: