Решение трудных задач по химии – Как решать задачи по химии, готовые решения

Методическая разработка по химии (8, 9, 10, 11 класс) на тему: Решение задач повышенной сложности по химии

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО ХИМИИ ПОВЫШЕННОЙ ТРУДНОСТИ

Содержание

Введение        2

Задачи – ловушки (задачи с “подвохом”)        3

Сложные расчетные задачи        10

Умеете ли Вы списывать на контрольной работе? (экстенсивные и интенсивные параметры)        10

Метод произвольной гипотезы (или что делать, когда не хватает данных)        13

Список использованной литературы.        21

Введение

Создание условий, обеспечивающих выявление и развитие одаренных детей, реализацию их потенциальных возможностей, является приоритетной задачей МАУ ДО Центра “Интеллект”.

Одаренный ребенок выделяется яркими, очевидными, иногда выдающимися достижениями в том или ином виде деятельности.

Из опыта многолетней работы, в результате длительного наблюдения и взаимодействия с одаренными детьми  в творческом объединении по химии в МАУ ДО Центре “Интеллект”, могу точно сказать, что одной из основных характеристик одаренных детей и подростков является независимость: они ориентируются не на общее мнение, а на лично добытые знания.

Развитие способностей к химии в МАУ ДО Центре “Интеллект” начинается с первого года обучения по модифицированной  дополнительной образовательной программе для одаренных обучающихся 8 – 11 классов. Начинается углубленная работа, совершенствование навыков и умений в составлении химических формул, понимании химических свойств неорганических веществ.

Подготовка обучающихся к олимпиадам республиканского, всероссийского, международного уровней – это кропотливая и систематическая работа на занятиях творческого объединения. Для этой цели в течение длительного времени собираются и анализируются материалы районных, федеральных этапов Всероссийской олимпиады школьников. Решение задач повышенной трудности формирует у обучающихся навыки творческого мышления. При этом требуется не следование какой – то определенной схеме, а поиск нестандартных вариантов. Решение задач помогает формировать такие качества как внимательность и целеустремленность. При решении задач желательно использовать наиболее рациональные методы, которые не являются единственно возможными. Педагог только приветствует поиск других, может более смелых способов решения.

Любая достаточно сложная задача является интеллектуальной комбинацией, более простых, “стандартных” ситуаций. Следовательно, основным навыком решения задач по химии является умение “разложить” сложную задачу на “простые” составляющие, на стандартные подзадачи.

В работе с одаренными детьми использую пособие “Химия. Основные алгоритмы решения задач” Н.Н. Олейников, Г.П. Муравьева, где рассмотрен набор алгоритмов решений.

Приступая к решению задач, обучающийся должен изучить соответствующий материал и внимательно ознакомиться с методикой решения задач данного типа. не все получается с первого раза, требуется навык решения задач, который появляется в ходе работы.

Решение задачи всегда начинается с изучения ее условия. Прежде всего, следует выяснить, с какими величинами предстоит проводить вычисления, установить единицы измерения и числовые значения данной задачи и четко определить искомую величину. Во многих случаях решение задачи можно облегчить с помощью иллюстраций к ней. На рисунке схематически изображают рассматриваемые в задаче объекты: растворы, смеси, соединения, – а так же их составные части. Зрительное представление оказывается особенно полезным при анализе задач, связанных с газами, растворами, составом вещества. Рисунок помогает понять смысл задачи, разобраться в зависимостях между ее данными и искомой величиной.

Решение расчетных задач основано на применении математики. Ход решения обычно предопределяется опытом обучающегося, его умением применять на практике знания математики, в этом прослеживаются устойчивые межпредметные связи. Применение пропорций в решении задач по химии наглядно и эффективно для простых задач. Для решения составных задач необходимо расчленить каждую из них на ряд простых этапов, удобно так же воспользоваться другими методами алгебры: линейными уравнениями и неравенствами.

В данном методическом пособии, которое может быть полезным как для педагогов дополнительного образования, учителей образовательных организаций, занимающихся подготовкой детей к олимпиадам, так и, несомненно, для способных, мотивированных  обучающихся приведены задачи повышенной сложности, встречающиеся на различных олимпиадах, с подробными объяснениями решений этих задач.

Задачи – ловушки (задачи с “подвохом”)

Химические задачи можно классифицировать по различным признакам, поэтому существует несколько их классификаций: по содержанию фактического материала, учебному назначению, проверяемым знаниям, степени сложности и т.д. Однако даже такая  не всегда однозначно относит задачу к одному из классов. Иногда для того, чтобы дать правильный ответ на качественную задачу, нужно произвести правильный расчет и сделать соответствующий вывод. Встречаются расчетные задачи, которые могут быть решены на основе чисто качественных рассуждений. Поэтому любая классификация в определенной мере условна.

На химических олимпиадах предлагаются задачи самых различных типов и видов, в зависимости от цели их проведения на различных этапах от школьного до международного. Особо следует остановиться на задачах стандартных и нестандартных. Стандартные задачи – это задачи, для которых есть определенный, разработанный методикой путь решений, т.е алгоритм решения. Что касается нестандартных задач, то они не могут быть решены по готовой методике и требуют более высокого уровня мыслительной деятельности обучающихся. И здесь нет четкой границы между группами, т. к стандартная задача превращается в нестандартную, если ее предложить обучающимся, которые еще не владеют требующимися для решения способами и приемами и должны, по существу, заново открыть их для себя. Решение нестандартной задачи может в определенных случаях сводится к приемам решения типичных, стандартных задач. Поэтому, особый интерес в химии, представляют нестандартные задачи творческого характера требующие от обучающихся глубоких и прочных знаний фактического материала, логическою мышления, общей эрудиции.

Нестандартные задачи разнообразны:

  • Задачи-головоломки;
  • Задачи-кроссворды;
  • Задачи-ловушки;
  • Задачи с неполными условиями
  • Задачи на предсказания
  • Задачи-теоремы
  • Задачи-хамелеоны
  • Задачи-изобретения
  • Задачи с « подтекстом»
  • Несерьезные задачи
  • Задачи на логическое мышление и т.д.

Я хочу предложить вам задачи – ловушки ( или задачи с «подвохом»).

Эти задачи построены таким образом, что из самого условия вытекает такое решение или такой путь к решению, которые в итоге оказываются ложными. В условии – «ловушка», в которую легко попасть, если поверхностно проанализировать условия или догматически перенести ранее накопленные знания в новую ситуацию. При решении задач – ловушек прямой опыт может затруднить поиск решения и привести к неправильным результатам.

Приступая к решению задачи, нужно лишний раз проанализировать ее условия, чтобы выяснить, нет ли в нем глубокого смысла, так сказать, двойного дна, ловушки, каким бы элементарным не казалось решение.

Как же не попасть в ловушку?

Совет достаточно прост: каким бы элементарным не казалось решение задачи, всегда следует лишний раз проанализировать условия, поискать более глубокий смысл «двойное дно». Не пренебрегайте этим советом, даже если ваши знания прочны. Ведь «на всякого мудреца довольно простоты».

Задача № 1

Даны термохимические уравнения нейтрализации растворов некоторых кислот раствором едкого натрия:

HCeраствор + NaOHраствор = NaCeраствор +h3O;жидкость + Q1 (57кдж),

 HNO3раствор + NaOHраствор=NaNO3раствор+ h3O;жидкость + Q2 (57кдж),

HFраствор + NaOHраствор=NaFраствор+h3O;жидкость + Q3 (67кдж),

        « п л        \

HOCeраствор + NaOHраствор = NaOCeраствор+h3O;жидкость + Q4 (38кдж)

 Объясните почему тепловые эффекты для HCe и HNO3 одинаковы, а в последних двух случаях различаются, причем Q3 Q2 и Q4 Q2 ?        

Решение.

Соляная и азотная – сильные кислоты, практически полностью диссоциированные в растворы на ионы, поэтому в обоих случаях сокращенная ионная уравнение записывается следующим образом: Hраствор+ OHраствор = h3O + Q

Поэтому и тепловые эффекты одинаковы: Q1= Q2=57кдж        –        54        ,        Хлорноватистая        кислота

Хлорноватистая кислота является слабой, при нейтрализации требуется меньше энергии, чтобы разорвать связь в молекулах HOCe.         Формально меньший тепловой эффект (в случае HOCe равен 38 к Дж) можно объяснить тем, что реакция обратима. Наиболее интересным случаем является нейтрализация плавиковой кислоты. Оказывается при нейтрализации  HF тепловой эффект даже больше, чем для сильных кислот. Казалось бы, должно быть наоборот, ведь в растворе HF присутствуют полимерные молекулы (HF)n,на разрыв которых требуется дополнительная энергия. Ловушка и состоит в этом. В процессе нейтрализации HF в растворе появляются сильно гидратирующиеся ионы F-.Так как теплота гидратации F- ионов  имеет большое значение, при нейтрализации HF выделяется большое количество теплоты, чем в случае нейтрализации сильных кислот. В случае HF теплота нейтрализации составляет 67 кДж.

Задача №2

В два стакана с водой внесли навески лития и натрия массой по 0,1 г. В каком стакане после окончания реакции раствор нагреется сильнее?

Решение

Здесь ловушка заключается в том, что известен следующий факт: металлические свойства у натрия выражены сильнее, чем у лития, и натрий реагирует с водой более активно, чем литий; отсюда можно сделать неверный вывод, что в случае с натрием раствор нагреется сильнее. Однако правильное решение оказывается противоположным. Литий и натрий реагируют с водой, образуя гидроксиды и выделяя водород, по общему уравнению:

2H + 2 h3O = 2H+ + 2 O H- + h3 ↑        ,        _

Обе реакции являются сильно экзотермическими, причем можно показать, что тепловые эффекты реакций в расчет на 1 моль металла не могут сильно различаться. Действительно, в первом приближении можно считать, что тепловой эффект реакции зависит от следующих факторов:

  1. энергии ионизации атомов металлов;
  2. теплота гидратации ионов металлов;
  3. количество веществ.

Анализируем каждый фактор по отдельности.

Атом натрия отдает свой внешний электрон, чем атом лития, и за счет меньшей энергии ионизация натрия тепловой эффект в случае натрия должен быть большим. Однако из-за маленького радиуса иона Li+ теплота гидратации иона Li+намного больше, чем ионаNa+, поэтому за счет данного фактора тепловые эффекты обеих реакций в расчете на 1 моль металла – это величины одного порядка и не могут существенно различаться. Но количество вещества лития в его навески массой 0, 1г больше, чем количество вещества натрия в такой же навеске натрия (примерно втрое повышает, так как

Ar (Na) = 23, а  Ar (Li) = 7

Поэтому в стакане, в который бросили кусочек лития, раствор после окончания реакции нагреется сильнее из-за большого количества теплоты, выделявшийся в результате реакции.

Задачу можно решать более строгим анализом по термохимическим уравнением реакций:

Li тв + h3Oж = Li+р-р + O H р-р +  h3 газ + ∆h2

Na тв+ h3Oж = Na р-р+ O р-р +  h3 газ + ∆h3

По закону Гесса

∆h2 – ∆h3 = ∆H (Na +р-р)

Используя табличные данные, получаем:

∆h2 – ∆h3 = 278 – (-240) = 38 кдж

Таким образом, даже в расчете на 1 моль тепловой эффект в случае лития больше. Можно было и не делать числовых расчетов, а просто вспомнить, что литий расположен в ряду напряжений левее натрия из-за намного большей теплоты гидратации иона Li+ , но это было бы не совсем строго, поскольку положение металла в ряду напряжений определяется изменением свободной энергии при образовании гидратированного иона (энергии Гиббса), а не энтальпии.

3адача№3

Какую реакцию – кислую, щелочную или нейтральную – будет иметь раствор, полученный в результате сливания растворов гидроксида цезия и соляной кислоты с одинаковой молярной концентрацией веществ C(CsOH) = C(HCe) = 1моль/л

Масса первого раствора равна массе второго раствора.

Решение.

Если бы смешивались растворы CsCe и HCe с одинаковы ми объемами, а не массами, решение было бы очевидным. Действительно, в исходных растворах содержалось бы одинаковое количество веществ CsOH и HCe. В итоге полностью прореагировали бы по уравнению нейтрализации: CsOH + HCe = CsCe+h3O

Образующийся хлорид цезия имеет в растворе реакции близкую к нейтральной, так как образован катионами сильного основания и анионами сильной кислоты и поэтому практически не гидролизуется. А по условию одинаковыми являются массы растворов, а не объемы. Поэтому следует выяснить, в каком же из растворов содержится большее число молей реагирующего вещества? Так как молярная масса CsOH намного больше, чем молярная HCe, раствор CsOH имеет заметно большую плотность, чем раствор HCe, с той же молярной концентрацией.         меньше согласно формуле V = m/p.

Отсюда вытекает, что соляная кислота находится в избытке и полученный раствор будет иметь кислую реакцию. Заметим, что если бы в условии данной задачи речь шла о NaOH сделать правильный вывод на основе чисто качественных рассуждений было бы невозможно, так как Mr (NaOH) ≈ Mr (HCe) и мы не сможем сказать без табличных данных, какой из растворов имеет меньшую плотность.

Задачи повышенной сложности включают различные сочетания теоретического материала, являющегося основой различных видов задач, предусмотренных программой дополнительного образования; имеют оригинальную и необычную

постановку вопроса задачи; требуют умения логически связывать воедино отдельные химические явления и факты; предусматривают знания не только химических, но и физических свойств веществ; вызывают необходимость использовать знания, как нескольких разделов химии, так и общих положений физики и математики; стимулируют более углубленное изучение теоретических вопросов и практических знаний химии; сочетают иногда кажущуюся несерьезность формулировок со сложностью содержания задачи. 

Умеете ли Вы списывать на контрольной?

(экстенсивные и интенсивные параметры)

Умеете ли Вы списывать на контрольной? Что тут уметь – то?! – воскликнет недоумевающий обучающийся. Посмотрел, какой ответ у соседа, и переписал его себе в тетрадку – вот и все! Однако на самом деле списывать не так просто. Дело в том, что педагоги часто пытаются бороться со списыванием, например, дают несколько разных вариантов контрольной работы.

Ну, тогда скажете Вы, ничего не поделаешь, придется решать задачу самому. Оказывается можно списать ответ у соседа, даже если у него другой вариант. Ниже Вы узнаете, как это делается. Предположим, что Вы решаете такую задачу:

Какую массу 5%  раствора  гидрокарбоната  калия следует прибавить к 200 г  10% раствора  соляной кислоты, чтобы снизить массовую долю кислоты в растворе  в 2 раза.

А сосед решает такую задачу:

Какую массу 5% раствора  гидрокарбоната  калия следует прибавить к 400г10% раствора  соляной кислоты, чтобы снизить массовую долю кислоты в растворе в 2 раза.

Видите, что задачи очень похожи, только числа другие: масса раствора соляной кислоты в вашей задаче в 2 раза меньше, чем в

задаче соседа? Очевидно, что для того, чтобы нейтрализовать в 2 раза меньшую массу соляной кислоты нужно потратить в 2 раза меньше раствора соды. Следовательно, Вы можете не решать задачу, а просто разделить ответ, полученный соседом на 2.

Всегда ли можно пользоваться таким способом? Оказывается не всегда.

Предположим, что Вы решаете такую задачу:

При обработке смеси карбоната и гидрокарбоната натрия массой 6,98г соляной кислотой выделился газ объемом 1}568 л, измеренный при н. у. Вычислить массовые доли компонентов в смеси.

А сосед решает такую задачу:

При обработке смеси карбоната и гидрокарбоната натрия массой 13,96г соляной кислотой выделился газ объемом 3,136 л, измеренный при н, у. Вычислить массовые доли компонентов в смеси

Опять задачи похожи, просто числа в 2 раза больше. А как быть с ответом? Он тоже будет в 2 раза больше? Оказывается, нет. В данном случае ответ вашей задачи совпадает с ответом задачи соседа.

Это можно довольно просто объяснить. Предположим, что взято некоторое количество смеси карбоната и гидрокарбоната натрия и к смеси добавлен избыток соляной кислоты. В результате реакции выделилось некоторое количество углекислого газа.         Предположим теперь, что взято в 2 раза больше той же самой смеси и к ней добавлен избыток соляной кислоты.

Очевидно, что в результате реакции выделилось в 2 раза больше углекислого газа. В данном случае в задаче соседа было взято в 2 раза больше исходной смеси и выделилось в 2 раза больше углекислого газа, следовательно, состав в вашей задаче и в задаче соседа одинаков.

Данные рассуждения можно обобщить следующим образом. Дело в том, что все численные данные (которые также можно назвать параметрами) можно разбить на два типа – интенсивные и экстенсивные.

Предположим, что у Вас есть некоторая система, рядом с которой вы поставили еще одну точно такую же систему, а после этого убрали перегородку и получили систему являющуюся суммой двух. Очевидно, что значения одних параметров в конечной системе будут в два раза больше значении в системе начальной, а значения других параметров не изменится.

Параметры, значения которых удваиваются при увеличении системы в 2 раза, называют экстенсивными, а те параметры, значения которых не меняются при удваивании системы называются интенсивными.

 Масса и объем являются экстенсивными параметрами, а растворимость, концентрация, массовые доли, состав смеси, соотношение массовых долей – интенсивными.

Педагогу трудно придумать много разных задач, поэтому он часто дает и ту же задачу, но с разными числами. Если вы видите, что задача соседа такая же, как у вас, только значения экстенсивных параметров отличаются в одно и то же число раз, то можете пользоваться следующим правилом.

Пусть интенсивные параметры в вашей задаче совпадают с интенсивными параметрами в задаче соседа, а экстенсивные параметры в Вашей задаче отличаются от экстенсивных параметров в задаче соседа в одно и то же число раз, тогда:

  • если ответ задачи – экстенсивный параметр, то ответ на в задачу отличается от ответа на задачу соседа в то же число раз
  • если ответ задачи – интенсивный параметр, то ответы на задачи совпадают.

Конечно, для любого обучающегося предпочтительнее решать контрольные самому, без заглядывания в тетрадь соседа. В худшем случае, если Вы обладаете достаточными знаниями, но на Вас нашло просто какое-то “затмение” (такое тоже бывает), достаточно одного взгляда (толчка), чтобы сдвинуться с мертвой точки и решить задачу. Но …. если знаний недостаточно, то, чтобы воспользоваться тетрадью соседа, нужно иметь представление хотя бы об экстенсивных и интенсивных параметрах и методе произвольной гипотезы.

Метод произвольной гипотезы (или что делать, когда не хватает данных)

Может ли так быть, что в условии задачи даны только интенсивные параметры, а необходимо найти значение экстенсивного параметра? Очевидно, что нет, иначе задача будет иметь бесконечно много решений.

Например, рассмотрим такую задачу: какая масса соли образуется в результате осторожном нейтрализации при охлаждении 30% раствора азотной кислоты 20%-ным раствором гидроксида натрия?

Ответом данной задачи может быть любое положительное число, – все зависит от массы взятых растворов. Если взять в 2 раза больше кислоты и основания, то получится в 2 раза больше  соли.

Можно найти массы растворов кислоты и щелочи, которые необходимо взять для получения любого наперед заданного количества соли.

Будет ли иметь решение задача, в условии которой даны интенсивные параметры и только один экстенсивный параметр,  а необходимо найти значение интенсивного параметра? Очевидно, что да, ответ задачи не будет зависеть от значения экстенсивного параметра.

Например, рассмотрим задачу: вычислите массовую долю соли в растворе, полученном в результате осторожной нейтрализации при охлаждении 100г 30%-ного раствора азотной кислоты 20%-ным раствором гидроксида натрия?

Ответ этой задачи – интенсивный параметр. Если взять в 2 раза больше кислоты, то концентрация соли будет такой же. Концентрация соли в получившемся растворе не зависит от массы кислоты, взятой для нейтрализации.

Если Вам и соседу даны задачи, в которых необходимо узнать значение интенсивного параметра, а экстенсивные параметры отличаются в одно и то же число раз, то у вас и у вашего соседа ответы совпадают.

Но тогда возникает вопрос, зачем вообще знать экстенсивные параметры? Задачу можно решить, вообще не зная значений экстенсивных параметров. Точнее, задачу можно решить при любых, удобных для проведения вычислений значениях экстенсивных параметров.

Если в задаче даны только значения интенсивных параметров и спрашиваются значения интенсивных параметров, то такая задача имеет однозначное решение, но для того, чтобы вести расчеты необходимо произвольно выбрать значение какого-нибудь одного экстенсивного параметра. Этот метод называется методом произвольной гипотезы, – мы произвольно выбираем значение какого-нибудь экстенсивного параметра так, чтобы было удобнее вести расчеты. В данном случае ответ является интенсивным параметром и при этом, нам не надо переходить от вымышленных значений, к значениям, данным в задаче, т. е. умножать полученный ответ на какой-либо коэффициент — полученный ответ и будет ответом в нашей задаче,

Задача 1

Вычислите массовую долю соли в растворе, полученного результате осторожной нейтрализации при охлаждении 30% раствора азотной кислоты 20% раствором NaOH.

Решение. В качестве экстенсивного параметра, значение которого выберем произвольно, возьмем количество азотной кислоты в растворе.

Пустъ в растворе содержался 1 моль азотной кислоты. Далее, применив метод поэтапного расчета, находим значение искомого интенсивного параметра.

Этап 1. Вычислим массы взятых веществ и растворов.

  1. Вычислим массу раствора азотной кислоты. В исходном

растворе содержалось m Nh4 = 1 ּ 63 = 63 г азотной кислоты. Масса раствора азотной кислоты равна

6 / 0,3 = 210 г

  1. Вычислим массу раствора гидроксида натрия. В условии сказано, что была проведена осторожная нейтрализация раствора азотной кислоты, следовательно, гидроксид натрия был взят без избытка. Согласно уравнению реакции на 1 моль азотной кислоты надо взять 1 моль гидроксида натрия:

NaOH + HNO3 = NaNO3 + h3 O

В исходном растворе гидроксида натрия содержалось

 тNaNO3 = 1ּ 40 = 40г гидроксида натрия. Масса раствора гидроксида натрия равна 40 / 0,2 = 200 г. Масса образовавшегося раствора нитрата натрия равна сумме масс растворов кислоты и щелочи, так как в ходе реакции ни осадка, ни газа не образовывалось:

mраствораNaNO3 = 210 + 200 = 410 г

Вычислим массу образовавшегося нитрата натрия. Из уравнения реакции следует, что из 1 моля азотной кислоты образуется 1моль нитрата натрия. Тогда масса нитрата натрия в образовавшемся растворе равна mNaNO3 = 1ּ 85 = 85г

Этап 2. Находим массовую долю нитрата натрия в образовавшемся растворе: 

NaNO3=85/410=0,21% или 21%

Данные рассуждения можно обобщить таким образом:

Решая любую задачу, можно использовать метод произвольной гипотезы, когда одной из величин, имеющей размерность (масса, объем, количество вещества и т.д.) задается какое угодно произвольное, удобное для дальнейших вычислений значение, а затем уже делается пересчет на конкретные условия задачи. здесь существенны два момента:

  1. Произвольное значение можно приписать только одной величине и только один раз, а остальные величины следует выводить из уравнений реакций и данные условия задачи или же  выражать через неизвестные.
  2. Метод произвольной гипотезы справедлив исключительно для величин, имеющих размерность, и не в коей мере на применим для безразмерных величин (массовых и объемных долей, относительных плотностей и т.д.).

Таким образом, все безразмерные величины приходится выражать через неизвестные (если нет возможности вычисления их методом поэтапного расчета или каким – либо иным).

Описанный прием рекомендуется в первую очередь для решения расчетных задач с неполным условием.

Задача 2

Какую массу 5% раствора гидрокарбоната калия следует прибавить к 200 г 10% раствора соляной кислоты, чтобы снизить массовую долю кислоты в растворе в 2 раза.

Решение:

Этап 1.

(0,005х)г  у

KHCO3 +HCI→ KCI + h3O + CO2 ↑

100 г          36,5 г

Примем за “х” массу 5% раствора KHCO3,

следовательно m (KHCO3) = (0.005 x) г

Тогда m (HCI), вступающего в реакцию равна:

у =  = (0,018 х) г

Этап 2.

m раствора = (200 + х ) г

m вещества = ( 20 – 0,018 х ) г

Используя формулу:

ω =  

Найдем  m  вещества:

 = 0, 0 5

20 – 0,018 х 0,05 ( 200 + х )

0,018 х + 0,05 х = 20 – 10

х = 147, 06

m вещества = 147, 06 ּ   0,05 = 7,35 (г)

Найдем количество вещества:

Ʋ KHCO3 =  0,0735 моль

следовательно: Ʋ HCI = 0,0735 моль

Этап 3.

m HCI найдем по формуле:

m = Ʋ ּ  ʯ      (2)

m = 0,0735 моль ּ  36,5 г = 2, 68г

Так как m HCI =  20г, то m HCI =  20г – 2,68 = 17,32г

По формуле (1) проверим задачу

ω =   =   = 0,05

Задача 3

Какую массу 5% раствора гидрокарбоната калия следует прибавить к 400г 10% раствора соляной кислоты, чтобы снизить массовую долю кислоты в растворе в 2 раза?

Решение:

Этап 1.

(0,05 х ) г         у

KHCO3  +  HCI → K ּ  CI +  h3O +  CO2 ↑

100 г          36,5 г

Примем за “х” массу 5% раствора KHCO3, следовательно

 m (KHCO3) = (0.005 x) г

Тогда m (HCI), вступающего в реакцию равна:

у =  = (0,018 х) г

Этап 2.

m раствора = (400 + х ) г

m вещества = ( 40 – 0,018 х ) г

Используя формулу (1):

ω =  

Найдем  m  вещества:

 = 0, 0 5

40 – 0,018 х 0,05 ( 400 + х )

0,018 х + 0,05 х = 40 – 10

х = 294,12

m вещества = 294,12ּ   0,05 = 14, 706(г)

Найдем количество вещества:

Ʋ KHCO3 =  0,14706 моль,

следовательно: Ʋ HCI = 0,14706 моль

 Этап 3.

m HCI найдем по формуле:

m = Ʋ ּ  ʯ                 (2)

m = 0,14706 моль ּ  36,5 г = 5,37

Так как m HCI =  40г, то     m HCI =  40г – 5,37 = 34,63г

По формуле (1) проверим задачу

ω =   =   = 0,05

Задача 4

При обработке смеси карбоната и гидрокарбоната натрия массой 6,98 г соляной кислоты выделился газ объемом 1,568 л, измеренный при н.у. Вычислить массовые доли компонентов смеси.

Решение:

Этап 1.            

                      х г                                                                  у л

  1. NA2 C3 + 2HCI → 2 NACI + h3O + C O2↑

                                                         106 г                         22,4 л

                    (6,98 – х) г                                      (1,58 – у) г

  1. NA HC O3 + HCI → NACI + h3O + C O2↑

                                                             84 г                          х г

Из уравнения 1 выразим “х2”

Из уравнения 2 выразим “(6,98 – х) г”

Этап 2.

Решим уравнения в системе:

Проделав дальнейшие вычисления получим:

По формуле  ω =     получим:

ω =   = 0,76  = 76%

Задача 5

При  обработке смеси карбоната и гидрокарбоната массой 3,136 г соляной кислотой выделился газ объемом 3,136 л, измеренный при н. у. Вычислить массовые доли компонентов в смеси.

Решение:

Этап 1.

                   х г                                                                   у л

  1. NA2 C3 + 2HCI → 2 NACI + h3O + C O2↑

                                                         106 г                       22,4 л

                 (13,96  – х) г                                      (3,136  – у) г

  1. NA HC O3 + HCI → NACI + h3O + C O2↑

                                                           84 г                          х г

Из уравнения 1. выразим “х2”

Из уравнения 2. выразим “(13,96 – х)г”

Этап 2.

Решим уравнения в системе:

Проделав дальнейшие вычисления получим:

По формуле  ω =     получим:

ω =   = 0,76  = 76%

Заключение

        Что необходимо мотивированному, заинтересованному старшекласснику для успешного участия в олимпиаде по химии? Учитывая особенности химии как естественной и экспериментальной науки, можно выделить три составляющих такого успеха:

  • развитый химический кругозор, знание свойств достаточно большого круга веществ, способов их получения, областей применения;
  • умение решать химические задачи, владение необходимым для этого математическим аппаратом;
  • практические умения и навыки, знание основных приемов проведения химических реакций, очистки веществ и разделения смесей, идентификации веществ, проведение измерений в ходе химического эксперимента.

        Эти ключевые моменты определяют и основные направления подготовки обучающегося. Но не стоит забывать, что в олимпиадах разного уровня есть и победители  и побежденные. Поэтому важно, чтобы результат очередной олимпиады воспринимался каждым участником как очередная победа, пусть не в сравнении с другими участниками, но в сравнении с самим собой. Такой рост личных достижений требует серьезной и целенаправленной подготовки, а постоянная работа над собой будет способствовать формированию творческой личности и успешной деятельности во всех областях.

Список рекомендованной литературы для обучающихся

при подготовке к олимпиадам:

  1. Артёмов А.В., Дерябина С.С. Школьные олимпиады по химии. — М., 2009.
  2. Врублевский А.И. Задачи с примерами решений. Минск: Юнипресс, 2014.
  3. Врублевский А.И. 6000 тестов для старшеклассников и абитуриентов. — Мн., 2011.
  4. Егоров А.С. Репетитор по химии. — Ростов-на-Дону, 2004.
  5. Ерёмина В.В. Задачи международных химических олимпиад 2001-2003 М.: Экзамен, 2014.
  6. Канаш В.А. Решение расчётных задач по химии. Минск: ТетраСистемс, 2012.
  7. Лунина В.В. Задачи всероссийских олимпиад по химии: М.: Экзамен, 2013.
  8. Манкевич И.В. Химия: 11 класс. Разноуровневые задания. — Мн., 2013.
  9. Матулис В.Э. Сборник задач для поступающих в лицей БГУ. Минск: Издательский центр БГУ, 2014.
  10. Окаев Е.Б. Олимпиады по химии. Сборник тестов и задач. — Мн.: ТетраСистемс, 2011.
  11. Оржеховский П.А., Медведев Ю.Н., Чураков А.В. Химия: задачи с ответами и решениями. / под ред. Лисичкина Г.В. — М., 2014.
  12. Савин Г.А. Олимпиадные задания по органической химии, 10-11 кл. — Волгоград, 2006.
  13. Семелов Н.Н. Задачи по химии повышенной сложности для абитуриентов. Л.: АГУ, 1994.
  14. Хвалюк В.Н. Олимпиады школьников по химии. Теоретические задания с решениями. — Минск: Нар. асвета, 2007. Ч.1, г. II.
  15. Хвалюк В.Н. Сборник задач по химии, 8-9 кл. — Мн., 2002.

Список использованной литературы:

  1. Артёмов А.В., Дерябина С.С. Школьные олимпиады по химии. — М., 2011.
  2. Врублевский А.И. Задачи с примерами решений. Минск: Юнипресс, 2013.
  3. Врублевский А.И. 6000 тестов для старшеклассников и абитуриентов. — Мн., 2009.
  4. Егоров А.С. Репетитор по химии. — Ростов-на-Дону, 2004.
  5.  Ерёмина В.В. Задачи международных химических олимпиад 2001-2003 М.: Экзамен, 2014.
  6.  Канаш В.А. Решение расчётных задач по химии. Минск: ТетраСистемс, 2002.
  7. Лунин В.В. Задачи всероссийских олимпиад по химии: М.: Экзамен, 2004.

                и        непьющий.

nsportal.ru

Методика решения расчетных задач по химии различных уровней сложности

Необходимость уметь решать расчётные задачи

Уметь решать задачи – интегрированный показатель степени овладения знаниями по химии, физике, математике и, несомненно, мыслительных способностей учащихся. Поэтому решение задач - это не только один из ведущих методов обучения, но и самый информативный способ контроля. Процесс усвоения знаний может быть условно разделён на четыре этапа:

  • понимание;
  • запоминание;
  • применение в стандартных условиях;
  • применение в новых, нестандартных условиях и различных сочетаниях.

На всех этих этапах для обучения и контроля можно использовать различные типы задач.

Первыми преподавателями и методистами, которые выдвинули и отстаивали идею необходимости введения задач в процесс обучения химии, были В.Н. Верховский, Я.Л. Гольдфарб, Л.А. Цветков, Л.М. Сморгонский, С.Г. Шаповаленко, Ю.В. Ходаков.

Несмотря на многообразие подходов к проблеме обучения школьников решению химических задач, все признают, что основной формой обучения должна быть самостоятельная работа. Самостоятельная работа учащихся эффективна при наличии достаточных базовых знаний и хороших пособий, задачников.

В настоящее время существует противоречие между уровнем стандартных задач школьного курса и уровнем задач ЕГЭ. Трудность некоторых задач ЕГЭ часто запредельна не только для школьников, но и для большинства учителей. В различных пособиях приведены примеры решения достаточно трудных задач. Однако, как показывает опыт, химические, физические и математические знания большинства школьников недостаточны для того, чтобы разобраться в них. Поэтому невозможно успешно сдать ЕГЭ без занятий на подготовительных курсах или с репетиторами. А это требует больших затрат времени и средств и приводит к перегрузке старшеклассников.

Отсюда очевидна актуальность проблемы обучения школьников умению решать химические задачи.

Задачи на нахождение массовой доли элемента в веществе

Первый и, естественно, самый простой тип задач, изучаемых учащимися в VIII классе – это нахождение массовых долей химических элементов в веществе. Это очень простые задачи, но опыт работы показывает, что для большинства учащихся представляет серьёзную проблему запоминание даже простых формул для расчётов. Я с самого начала делаю упор на логику учащихся, а, не на их механическую зубрёжку. Само название “массовая доля” показывает, что для расчёта берут массы.

Я задаю учащимся простой вопрос:

– Что нужно делать, чтобы каждый получил свою долю от чего-либо?

Учащиеся мгновенно дают ответ:

– Надо делить!

Далее фиксирую их внимание на том, что доля - это часть от целого. Значит при расчёте необходимо часть массы, приходящуюся на химический элемент, делить на массу всей молекулы.

Таким образом, учащиеся легко, при помощи логики, сами выводят формулу, необходимую для нахождения массовой доли химического элемента в веществе.

Задача 1. Вычислить массовую долю водорода и кислорода в молекуле воды.

Решение: Сначала вычисляется относительная молекулярная масса Mr воды:

Mr (H2O) = Ar (H) * 2 + Ar (O) = 1*2+16 = 18;

затем массовая доля водорода: (H) = * 100% = = 11.1%

и кислорода: (O) = = = 88.9%

Ответ: (H) = 11,1%, ? (О) = 88,9%.

Задачи на нахождение формулы вещества по массовым долям элементов, его составляющих

Затем изучают решение обратной задачи - находят формулу вещества по известным массовым долям входящих в его состав химических элементов. Сам алгоритм решения подобных задач осваивается учащимися довольно легко. Трудность вызывает приведение соотношения атомов химических элементов к простым целым числам. Я объясняю, что необходимо из всех чисел соотношения выбрать самое меньшее и на него делить все числа соотношения. Но и в этом случае могут получиться не целые числа. Тогда приходится все результаты удваивать, утраивать и т.д. до получения целых чисел, которые не сокращаются.

Задача 2. Найти формулу вещества, которое содержит 83,33% углерода и 16,67% водорода.

Решение: Для вещества состава АхВу справедлива формула 1:

: = х : у (1)

Подставляя данные в эту формулу, получаем выражение: :

Несложные вычисления дают ответ: 5 : 12

Ответ: формула вещества С5Н12

Но не всегда ответ находится так легко.

На примере этой задачи в старших классах при работе с более одарёнными учениками можно показать, что в бинарном соединении эквивалентное число атома z численно равно его степени окисления. Для этого условно рассмотрим вещество состава АхВу как продукт взаимодействия атомов элементов А и В:

хА + уВ -> Ах+m By-n;

A0 – me -> A+m;

B0 + ne -> B-n.

Из схемы окислительно-восстановительного процесса следует, что: z(A) = m , z(B) = n .

Существует, однако, немало бинарных соединений, формулы которых составлены не в соответствии со степенями окисления элементов. К ним относятся многие карбиды, нитриды, оксиды, углеводороды и другие вещества. Например: CaC2, Cr7C

3, Mn8C3, Mn4N, Mo2N, Fe3O4, U3O8.

Совершенно очевидно, что для любого элемента в веществе, даже если формула составлена не по степеням окисления, можно рассчитать эквивалент или молярную массу элемента. Но у многих таких веществ степени окисления элементов выражаются дробными числами, а значит, и эквивалентные числа также будут дробными. Решим задачу 2, используя понятие “эквивалент”. Для этого в математическое выражение закона эквивалентов

= где M (1/z (A)A) – молярная масса эквивалента А,

M (1/z (B)B) – молярная масса эквивалента В

  • нужно ввести массовые доли элементов А и В в составе сложного вещества АхВу.
  • как показано выше, z (A) = m , z (B) = n .

Поделим z(A) на z(B): = . Учитывая, что x m = y n , найдём отношение :

= , следовательно = .

Выразим молярные массы А и В через молярные массы эквивалентов:

M (A) = z (A)*M (1/z (A)A),

M (B) = z (B)*M (1/z (B)B).

Подставим в формулу: = = записанные выражения, а отношение эквивалентных чисел выразим через отношение индексов, получим математическое выражение закона эквивалентов:

= = . (2)

Используем эту формулу для решения задачи: подставим значение молярной массы эквивалента водорода и массовые доли элементов:

= .

Отсюда вычислим молярную массу эквивалента углерода в этом веществе:

M (1/z(C)C) = 5 г/моль.

Затем определим эквивалентное число углерода в этом веществе:

= = .

Значит, степень окисления углерода в углеводороде равна -12/5.

Определим его формулу: Сх-12/5 Ну+1;

=1*у;

х : у = 5 : 12,

значит, простейшая формула С5Н12.

Если по условию задачи надо определить формулу бинарного соединения, образованного неизвестным элементом, понятие “эквивалент” можно весьма успешно использовать для её решения.

Задача 3. Определить формулы двух оксидов одного и того же элемента, если его массовая доля в этих оксидах равна 88,11% и 84,75%. Этот элемент образует также фторид, содержащий 32,47% фтора по массе.

Решение

Вычислим эквивалент кислорода в оксидах, учитывая, что степень окисления кислорода равна -2:

z (O) = 2;

М (1/2 О) =

Используя формулу (2), вычислим молярную массу эквивалента неизвестного элемента R в первом оксиде:

; M (1/z (R)R) = 89.28 г/моль.

Далее предположим, что эквивалентное число элемента R в первом оксиде выражается целым числом, и методом подбора определим молярную массу элемента, учитывая, что:

M (R) = z (R) * M (1/z (R)R) получим таблицу 1:

Таблица 1

z (R) M (R) элемент
1 59,28 —-
2 118,6 Sn
3 177,8 —-
4 237,1 Np
5 296,4 —-

Предположим, что число z элемента R во втором оксиде также выражается целым числом, и проведём аналогичные вычисления для второго оксида:

;

Таблица 2

элемент
1 44,46 —-
2 88,92 —-
3 113,4 —-
4 177,78 Hf
5
296,4		 Fr

Вычислим молярную массу эквивалента элемента R во фториде и, затем, проведём вычисления аналогично тем, которые были сделаны для оксидов:

; .

Таблица 3

z2(R) M2(R) элемент
1 39,52 —-
2 79,04 —-
3 118,6 Sn
4 158,1 —-
5 197,6 —-
6 237,1 Np

Из данных таблицы 3 следует, что неизвестным элементом может быть нептуний, так как фторида трёхвалентного олова не существует. Тогда первым оксидом, в котором массовая доля элемента равна 88,11%, может быть NpO2. В то же время вычисления по второму оксиду дают один реальный ответ: гафний (оксид Fr2O5 не существует). Как устранить это противоречие?

Можно предположить, что во втором оксиде элемент имеет дробную степень окисления и эквивалентное число z (R) во втором оксиде дробное. Исходя из этого предположения, определим эквивалентное число z1 (R), а, затем, формулу второго оксида:

z1 (R) = Rx+16/3Oy-2; ;

Для определения формулы второго оксида можно использовать формулу (1):

= 3 : 8.

Таким образом, формула второго оксида Np3O8.

Решение задач с использованием “правила креста”

“Правило креста” знакомо учащимся с уроков математики. Я приучаю своих учеников при химических расчётах, там, где это возможно, использовать это правило. Таких возможностей достаточно много, особенно при расчётах, связанных с приготовлением растворов заданной концентрации. Для этого “правило креста” можно записать следующим образом:

Здесь А и В – концентрации исходных веществ, С – концентрация полученного раствора.

Если концентрация растворов выражена в процентах, то правило можно сформулировать так: чтобы получить (А – В) грамм раствора концентрации С%, необходимо взять (С – В) грамм раствора концентрации А% и (А – С) грамм раствора концентрации В%.

А и В могут принимать значения от 0 (чистый растворитель) до 100 (чистое растворяемое вещество), при этом С всегда будет больше А, но меньше В.

Если концентрация растворов выражена в моль/л, то это правило можно сформулировать так: чтобы получить (А – В)мл (или л) раствор концентрации С моль/л, необходимо взять(С-В)мл (или л)раствора концентрации А моль/л и (А-С)мл (или л) раствора концентрации В моль/л.

Применение “правила креста” позволяет упростить решение задач и избежать промежуточных вычислений, в которых очень часто допускаются ошибки, а также сократить время на решение задачи.

Рассмотрим возможности применения “правила креста” на конкретных примерах.

Задача 4. Определить массу поваренной соли и объём дистиллированной воды, необходимых для получения 230 г 12%-ного раствора соли.

Решение:

Составим схему для применения “правила креста”, дополнив её исходными данными: х – масс соли, у – масса воды:

Для определения х и у составим и решим две пропорции:

х = 27,60 г;

Ответ: V (H2O) = 202.4 мл.

Задача 5. Определить объём воды (в мл), который нужно добавить к 400 мл 18%-ного раствора соли плотностью 1,132 г/мл, чтобы получить 11%-ный раствор.

Решение:

Масса исходного раствора составляет: m = p * V; m = 1.130 * 400 = 152.8 (г).

Составим схему и найдём объём воды:

Ответ: V (H2O) = 288.15 мл.

Компьютерные программы для обучения решению задач по химии

Одно из универсальных средств для образования – компьютерные обучающие программы, которые обладают самыми широкими возможностями. Идея использования компьютеров при обучении школьников решению химических задач не нова и нашла отражение даже в названиях ряда задачников и пособий для учителей. У меня в этом плане имеются прекрасные, если не сказать уникальные, возможности: на ряду с химией я ещё преподаю и информатику. В моём распоряжении не только компьютерный кабинет. Имею приличный опыт использования компьютера в обучении учащихся химии, в том числе и решению химических задач.

urok.1sept.ru

ХИМИЯ: Алгоритмы решения типовых задач

ХИМИЯ: Алгоритмы решения типовых задач

Содержание

Алгоритм № 1. Вычисление массы вещества по известной массе другого вещества, участвующего в реакции.

ЗАДАЧА: Вычислите массу кислорода, выделившегося в результате разложения порции воды массой 9 грамм.

Алгоритм № 2.  Вычисление объема вещества по известной массе другого вещества, участвующего в реакции.

ЗАДАЧА: Вычислите объем кислорода (н.у.), выделившегося в результате разложения
порции воды массой 9 г.

Алгоритм № 3.  Расчет по химическому уравнению объемных отношений газов

ЗАДАЧА: Вычислите объем кислорода, необходимого для сжигания порции ацетилена объемом 50 л.

Алгоритм № 4.  Вычисление относительной плотности газа по другому газу

ЗАДАЧА: Вычислите плотность кислорода а) по водороду; 6) по воздуху.

Алгоритм № 5.  Вычисление массовой доли вещества в растворе

ЗАДАЧА: При выпаривании раствора массой 500 г образовалось 25 г кристаллической соли — хлорида натрия. Вычислите массовую долю соли в исходном растворе.

Алгоритм № 6.  Вычисление массы вещества в растворе по массе раствора и массовой доле растворенного вещества.

ЗАДАЧА: Вычислите массу гидроксида натрия, необходимого для приготовления 400 г 20%-ного раствора гидроксида натрия.

Алгоритм № 7.  Расчеты по термохимическим уравнениям. Вычисление количества теплоты по известной массе вещества.

ЗАДАЧА: По термохимическому уравнению 2Сu + O2 = 2СuO + 310 кДж вычислите количество теплоты, выделившейся в результате окисления порции меди массой 16 г.

Алгоритм № 8.  Расчеты по термохимическим уравнениям. Вычисление массы вещества по известному количеству теплоты.

ЗАДАЧА: По термохимическому уравнению С + O2 = СO2 + 412 кДж вычислите массу сгоревшего угля, если количество теплоты, выделившееся в результате реакции, составляет 82,4 кДж.

Алгоритм № 9.  Расчеты по химическим уравнениям, если одно из реагирующих веществ дано в избытке.

ЗАДАЧА: Смешали два раствора, один из которых содержал 33,3 г хлорида кальция, а другой — 16,4 г фосфата натрия. Вычислите массу образовавшегося фосфата кальция.

ХИМИЯ: Алгоритмы решения типовых задач. Выберите дальнейшие действия:

uchitel.pro

Чему и как мы учим? Формирование навыков решения расчетных задач по химии разных типов

Введение

Умение решать задачи,
Есть искусство,
Приобретающееся практикой.
Д. Пойма

По учебному плану на предмет «Химия» в 8-9 классах отведено всего два урока в неделю. Программа же по химии весьма обширна, тем более с введением органической химии. Поэтому я вынуждена решить проблему, как при небольшом количестве уроков дать хорошие знания учащимся, в том числе научить решать расчетные задачи.

Решение задач в химическом образовании занимает важное место, так как это один из приемов обучения, посредством которого обеспечивается более глубокое и полное усвоение учебного материала по химии и вырабатывается умение самостоятельного применения приобретенных знаний.

Чтобы научиться химии, систематическое изучение известных истин химической науки должно сочетаться с самостоятельным поиском решения сначала малых, а затем и больших проблем.

Научить учащихся решать осмысленно предлагаемые задачи в курсе химии, помочь преодолеть трудности – непросто. Для достижения поставленной цели использую опыт учителей химии, изложенный в методических журналах, опыт коллег региона. Большую помощь оказывает работа методического центра и городского методического объединения химиков под руководством учителя химии Терентьевой И.Г., где проводились мастер-классы по методике решения задач. Многолетняя работа заставили меня больше практиковать на уроках химии решение задач, подтверждение чему нахожу в публикации профессора В. В. Гузеева. «Предмет нашей законной гордости – большой объем фактических знаний – в изменившемся мире практически потерял свою ценность, поскольку любая информация стала легкодоступной, а объем ее быстро растет. Необходимыми становятся не сами знания, а знания о том, как их применять. Но еще важнее знание о том, как информацию добывать и интегрировать или создавать новую. И то, и другое, и третье – результаты деятельности, а деятельность- это решение задач».Провожу уроки по решению задач обучающего характера, на которых знакомлю детей с правильным оформлением задач данного типа. Учу определять, какие химические процессы происходят, что необходимо использовать при решении выбранной задачи. Много времени уделяю на уроках самостоятельной работе с целью закрепления изученного материала. Для домашней работы задаю задачи по готовым рисункам, химическим уравнениям, схемам, алгоритмам.

Для учета знаний и проверки умений, полученных в процессе изучения данной темы по химии, использую тесты.

Система химических задач, их место в курсе обучения химии

Решение химических -задач важная сторона овладения знаниями основ науки химии. Включение задач в учебный процесс позволяет реализовать следующие дидактические принципы обучения: 1) обеспечение самостоятельности и активности учащихся; 2) достижение прочности знаний и умений; 3) осуществление связи обучения с жизнью; 4) реализация политехнического обучения химии, профессиональной ориентации.

Формирование умений решать задачи является одним из компонентов обучения химии. Для успешного преподавания химии необходимо использование основного дидактического принципа единства обучения, воспитания и развития.

В результате я поняла, что решение задач по химии – необходимый элемент учебной программы и определила следующие цель и задачи.

Цель: Формирование навыков решения расчетных задач разных типов.

Задачи:

  • Выявить общие принципы решения расчетных задач.
  • Определить общие методические требования к решению химических задач.
  • Систематизировать теоретические знания для практического применения при решении задач.
  • Проанализировать типичные ошибки учащихся при решении задач.
  • Воспитание самостоятельности, трудолюбия, целеустремленности учащихся в процессе решения задач.

Планируемый результат:

  • формирование у школьников целостных предметных знаний и опыта деятельности;
  • формирование адекватной самооценки;
  • выведение на уровень самоорганизации и самовоспитания;
  • развитие задатков и творческого потенциала личности и ее адаптация к постоянно изменяющимся условиям современной жизни.

В процессе решения задач происходит уточнение и закрепление химических понятий о веществах и процессах, вырабатывается смекалка в использовании имеющихся знаний. Задачи, включающие определенные химические ситуации, становятся стимулом самостоятельной работы учащихся над учебным материалом.

Решение задач является одним из звеньев в прочном усвоении учебного материала еще и потому, что формирование теорий и законов, запоминание правил, формул, составление химических уравнений происходит в действии.

У учащихся в процессе решения задач воспитывается трудолюбие, целеустремленность, развивается чувство ответственности, упорство и настойчивость в достижении поставленной цели. В процессе решения задач реализуются межпредметные связи, показывающие единство природы, что позволяет развивать. мировоззрение учащихся.

В ходе решения задач идет сложная мыслительная деятельность учащихся, которая определяет развитие как содержательной стороны мышления(знаний), так и действенной(операции, действия). Теснейшее взаимодействие знаний и действий является основой формирования различных приемов мышления: суждений, умозаключений, доказательств.

Задачи расширяют кругозор учащихся, позволяют установить связь химии с физикой, биологией, экологией и математикой. С помощью задач есть возможность развивать у ученика

Общие принципы решения задач

Решение химической задачи состоит из многих операций, которые должны определенным образом соединяться между собой и применяться в установленной последовательности в соответствии со складывающейся логикой решения. Именно эта последовательность и должна привести к положительному результату.

Важный фактор обучения учащихся решению задач – необходимость отработки некоторой последовательности действий, формирование определенного алгоритма действий, который может быть следующим:

  1. Внимательно прочесть текст задачи, стараясь понять ее суть.
  2. Выполнить химическую часть задачи.
    2.1. Записать условие задачи, используя общепринятые обозначения физико-химических величин.
    2.2. Провести запись вспомогательных величин согласно условию задачи.
    2.3. Выполнить исследование текста задачи.
    2.4. Провести анализ задачи и наметить план ее решения (алгоритм решения).
  3. Выполнить математическую часть задачи.
    3.1.Подобрать наиболее рациональный способ решения.
    3.2. Провести необходимые расчеты.
    3.3. Осуществить проверку полученного результата (правильность хода выполненного решения).
    3.4. Записать ответ задачи.
  4. Составить задачу, обратную решенной нами.

Соблюдение указанной последовательности действий организует и направляет деятельность учащегося при решении задачи, не связывая логику рассуждений, свойственную индивидуальному мышлению, и в то же время это алгоритм применим к любой расчетной задаче.

Указанную последовательность можно представить учащимся в виде графического наглядного пособия.

Процесс решения расчетной химической задачи

Анализ полученного результата

В ходе решения задачи важно критически оценить, самостоятельно проанализировать ход поиска ее решения и полученный ответ. В процессе решения не исключены ошибки. В одних случаях это следствие неправильного понимания или неудачного использования химического понятия или элементов задачи и порядка решения. Учтены ли все существенные понятия, содержащиеся в задаче? В других – нарушение логики взаимосвязи известных и неизвестных величин, логики мышления при решении.

С чего начинать анализ хода решения? Возможны два пути. Первый путь предполагает совмещение процесса анализа с ходом поиска решения. Второй – допускает разделение их во времени: сначала решить задачу, а затем заняться анализом процесса решения. Для этого нужно делать записи хода решения непосредственно в процессе решения, а не после, восстанавливая в памяти этапы решения.

При первом пути, выполняя решение, контролируем каждый свой шаг. Ясно ли вам, что предпринятый шаг правилен? Сумеем ли доказать, что он верен? Рациональный ли способ решения мы применили? Может, есть проще?

При втором – можно ли проверить полученный результат, ход решения? Как получить тот же ответ иным способом?

Чем тщательнее будет сделан анализ хода решения задачи, тем эффективнее окажется процесс овладения этой методикой.

Запись решения задачи должна быть четкой, образной и полной!

Ответ и составление обратной задачи

Наконец, когда задача решена, записывают ее ответ. Учителю важно выработать у учащихся умение аккуратной записи всего решения задачи, включая и ответ, в сжатой, но полной форме.

Решив задачу, целесообразно для лучшего усвоения ее структуры составить обратную

Таким образом, знание путей решения расчетной задачи и соблюдение определенных последовательных действий в процессе ее решения приведут к получению правильного осмысленного результата.

Методические принципы обучения решению задач

Процесс обучения решению задач проходит в нормальной обстановке и достигает удовлетворительных результатов при соблюдении ряда методических принципов:

  1. первоначально учитель решает задачу сам и продумывает методику разбора задачи;
  2. учащиеся должны постоянно видеть текст задачи;
  3. учащиеся должны проявлять самостоятельность, решая задачи;
  4. учащимся следует проводить самоанализ, контролируя решения задачи;
  5. учитель должен систематически включать решение задач в процесс обучения химии.

Каждая задача, намеченная учителем для решения на уроке или дома, должна быть предварительно решена им самим, при этом должна быть четко рассмотрена химическая сторона задачи и должны быть выбраны 2-3 рациональных способа решения. Это избавит учителя от возможных непредвиденных случайностей, позволит более доходчиво объяснить учащимся решение, сориентировать их в нужном направлении.

В целях научной организации труда учителя необходимо постепенно создавать картотеку задач, т.е. решать каждую задачу на отдельной карточке, которые шифруются для удобства пользования. Созданная картотека избавит учителя от лишней траты времени на повторное решение задачи.

Существенное внимание следует уделить тому, чтобы текст задачи был перед глазами учащихся на протяжении почти всего хода решения. На практике это можно осуществить, имея достаточное число задачников в кабинете химии.

При решении задач следует оптимально сочетать регламентированные и самостоятельные усилия учащихся. Развивающий эффект задачи теряется, учащиеся утрачивают интерес к задаче, перестают работать, если решение систематически осуществляется учителем или учеником под диктовку учителя, а остальные учащиеся механически переписывают решение с доски в тетрадь. Чтобы избежать указанных педагогических казусов, необходимо постепенно увеличивать участие ученика в процессе решения задачи.

Научить учащихся самоконтролю в ходе решения задачи – значит обучить их умению анализировать ход решения, постоянно контролировать свои действия.

Наконец, успех выработки умений решать задачи зависит как от постоянного решения в течение всего учебного года, так и от последовательности решения одной задачи за другой, т.е. системы задач, с помощью которой можно было бы руководить умственным развитием учащихся, при изучении нового материала, актуализируя ранее приобретенные знания.

Разнообразить методы преподавания химии можно, разумно применяя задачи на различных этапах урока: при изучении нового материала; в процессе закрепления материала, изученного на уроке; при самостоятельной работе на уроке и дома; при текущей проверке знаний учащихся; при повторении изученной темы и проведении проверочной или контрольной работы; при обобщении знаний учащихся по теме.

Практические приемы применения теоретических основ по решению задач

С целью оптимизации обучения химии целесообразно использование алгоритмического языка. Применение алгоритмического языка позволит выделить существенное в изучаемом материале, сформировать у учащихся интегральные знания и умения, интерес к изучению междисциплинарных объектов.

После каждой темы в учебнике есть задачи, которые надо решать в обязательном порядке. Кроме того, пользуюсь сборниками задач по химии.

Трудно дается ученикам решение задач по уравнениям химических реакций, поэтому, после изучения темы «Химические реакции», изучив закон сохранения массы веществ, начинаю отрабатывать расстановку коэффициентов в уравнении и определять массу веществ, участвующих в реакции. Стараюсь подобрать вещества простые и бинарные, с которыми ознакомились на предыдущих уроках

Далее выполняем следующую запись для расшифровки смысла написанного уравнения.

Объясняю, что относительная молекулярная масса Mr численно равна молярной массе M; M={Mr}. Коэффициент, стоящий впереди вещества соответствует количеству вещества – γ. Исходя из формулы молярной массы  определяем массу каждого вещества по отдельности.

Также определяем массу хлора и хлорида натрия. Сложив полученную массу в левой части уравнения убеждаемся, что она равна правой части уравнения

46г + 71г = 117г

46 : 71 : 117

1 : 1,54 : 2,54

Также убеждаемся в прямой пропорциональности масс.

На этом же уроке даю задачу по определению массы вещества, если известно одно из веществ, вступивших в реакцию. Например: Сколько граммов серы понадобится для проведения химической реакции с железом массой 112 г.

Что дано и что найти записываем над этими веществами. Исходя из этой записи, составляем пропорцию 112 : х = 56 : 32. Напоминаю, что произведение крайних членов равно произведению средних членов.

112г : 32г = 56х, отсюда

Ответ: Для взаимодействия 112г железа понадобится 64г серы.

Для закрепления решаем задачи по карточках самостоятельно. После решения проверяем на доске вместе.

Заключение

Решение задач – важный компонент процесса обучения химии.

Наилучших результатов можно достичь при систематическом решении различных видов задач письменно, устно и экспериментально.

  1. Методической основой решения расчетных химических задач является единство качественной и количественной сторон химических явлений, поэтому в процессе решения задачи весьма важно обосновывать химическую часть, а затем только выполнять вычисления.
  2. Целесообразно в процессе обучения учащихся сформировать умение составлять и применять алгоритмы последовательности действий при решении, что дисциплинирует и направляет деятельность при самостоятельном решении задач.
  3. Большое значение в формировании умений решать задачи имеют обучение правильной записи условия задачи и показ путей проведения анализа задачи.
  4. Правильное использование физических величин и корректное проведение математических расчетов являются обязательными условиями обучения учащихся решению задач по химии.
  5. Для самостоятельного решения задач в виде приложения к учебнику вводить алгоритмы решения химических задач как у М.О. Шамовой.
  6. Для дальнейшего и успешного обучения химии необходимо не менее 3 уроков в неделю.

Список литературы

  1. Федеральный закон об образовании. М., Издательский дом ИНФРА – М, 2001.
  2. Программы для общеобразовательных учреждений. Химия 8-11 классы. М., Дрофа, 2001.
  3. Ерыгин Д.П., Шишкин Е.А. Методика решения задач по химии с помощью уравнений и неравенств. М., Просвещение, 1989.
  4. Пак М. Алгоритмы в обучении химии. М., Просвещение, 1993.
  5. Химия в школе. №8 2001г. стр.12, №1 2000г. стр.38, №2 2002г. стр.52., №4 2005г. стр.46.
  6. Шамова М.О. Учимся решать расчетные задачи по химии. М., Школьная пресса, 2003.

urok.1sept.ru

Методическая разработка по химии на тему: Решение задач по химии (методические рекомендации для студентов)

Министерство общего и профессионального образования Свердловской области

Государственное автономное профессиональное  образовательное учреждение Свердловской области «Тавдинский техникум им. А.А.Елохина»

Решение задач по разделу «Общая и неорганическая химия» (методические рекомендации для студентов)

Составитель:

Карпеева Елена Вячеславовна, преподаватель химии, биологии

 

Тавда, 2016

Аннотация

В методической разработке представлены рекомендации, адресованные  студентам профессиональной образовательной организации, обучающимся по программам подготовки КРС и ССЗ и осваивающим учебную дисциплину «Химия» в рамках получения среднего общего образования.

Методические рекомендации по решению задач могут быть использованы преподавателем как  при организации самостоятельной работы учащихся на уроке, так и при организации внеаудиторной самостоятельной работы студентов. Методические рекомендации включают в себя алгоритмы решения расчетных задач различного типа, а также задания для самостоятельной работы

Уважаемый студент!

Решение задач и выполнение различных упражнений – эффективная и увлекательная форма учебной работы, которая помогает лучше освоить теоретический курс химии. Умение решать задачи необходимо не только в учебной деятельности, но и в производственной. Химические процессы являются основой многих производств, где требуются детальные расчеты материального баланса: расход сырья, выход продукции, производственные потери и т.п. Бывает, с подобными расчетами мы сталкиваемся и в повседневной жизни. Поэтому при изучении химии уделяется большое внимание решению задач, способствующих систематизации полученных знаний и развитию логического мышления.

Для решения расчетных задач необходимо знание основных физических характеристик вещества (напр. масса, объем, плотность), параметров состояния реагирующей системы (напр. температура, концентрация), а также единицы измерения этих величин (таблица 1).

Выполнение расчетов основано на понимании и умении использовать взаимосвязи между физическими характеристиками и параметрами состояния, которые отражены в основных законах химии: закон сохранения массы вещества и энергии, закон постоянства состава вещества, закон Авогадро  и др.

Для успешного решения задач необходимо также владение навыками выполнения математических операций: умение составлять и решать уравнения и  пропорции, производить действия с числами и т.п.

Чтобы решить химическую задачу, рекомендуется следующий порядок действий:

  1. Изучите внимательно условие задачи: определите с какими величинами необходимо проводить вычисления, обозначьте их буквами, установите единицы измерения, числовые значения, определите какая величина искомая и запишите все это в кратком условии (Дано/Найти).
  2. Составьте уравнение реакции, расставьте в нем коэффициенты.
  3. Выясните количественные соотношения между данными задачи и искомыми величинами. Если в исходных данных не хватает каких либо величин, подумайте, как их можно вычислить, т.е. определите предварительные этапы расчета.
  4. Определите последовательность всех этапов расчета, запишите необходимые расчетные формулы.
  5. Подставьте соответствующие числовые значения, проверьте размерность величин, произведите вычисления.

Если при решении задач у вас возникают затруднения, обращайтесь за консультацией к преподавателю. Также вы можете воспользоваться интернет –ресурсами, например электронной энциклопедией по химии  http://www.xumuk.ru/encyklopedia/.

Успехов!

Таблица 1

Физические величины, используемые при решении задач

Наименование величин

Рекомендуемое обозначение

Единицы измерения

Расчетные формулы

Время

τ (тау)

с, мин

Количество вещества

ν (ню)

моль

ν = m / M

ν = V / Vm

Масса

m

мг, г, кг

m =  ν ∙ M

Массовая доля вещества в растворе, смеси

ω (омега)

%

ω = (mв-ва  /mр-ра) ∙100%

ω = (mчасти / mсмеси) ∙100%

Молярная концентрация

c

моль/л, М

с =  ν / V

Молярная масса

Μ

г/моль

M(AxBy) = xAr(A) + y Ar(B)

Молярный объём газа

Vm

л/моль

Vm= 22,4 моль/л

Объём

V

мл, л

V = ν ∙ Vm

Объёмная доля газа

φ (фи)

%

φ = (Vчасти / Vсмеси)∙100%

Относительная атомная масса

Ar

безразмерная

см.Периодическую систему

Относительная плотность газа по другому

D

безразмерная

D=Mгаз А / Mгаз В

Плотность

ρ (ро)

г/мл, г/см

ρ = m / V

Практический выход продукта

η (эта)

%

η = (mпракт / mтеорет) ∙100%

Температура

t

⁰С

Тип задачи: Вычисление по химическим уравнениям объёма газообразного вещества по известной массе одного из вступающих или образующихся в реакции веществ.

Условие:

Определить объём водорода, необходимый для восстановления меди из 16г её оксида.

Алгоритм решения:

1. Записать краткое условие. Составить уравнение реакции и определить по нему количества интересующих веществ.

Дано:

Решение:

m (СuО)= 16г

______________

V (Н2)- ?

СuО  +  h3     =   Cu + h3O

     1моль     1моль

2.        По известной массе найти количество вещества:
 ν = m / М   М(СuО)= 64 +16 = 80г/моль

 ν (СuО) = 16г / 80г/моль = 0,2моль

3.        По соотношению в уравнении реакции определить количество
газообразного вещества:

СuО        Н2

1 моль-        1 моль

0,2моль        0,2моль

4.        Найти объём газообразного вещества:

V = ν • Vm ;       Vm= 22.4 л/моль

V(Н2) = 0,2моль • 22,4л/моль = 4,48л

Ответ: V(Н2)= 4,48л

Задачи для внеаудиторной самостоятельной работы

  1. Определить объем  углекислого газа, образовавшегося при действии азотной кислоты на 20 г мела.
  2. Определить объем водорода, образовавшегося при травлении соляной кислоты цинком массой 26 г.
  3. Какой газ, и в каком объеме образуется при взаимодействии концентрированной азотной кислоты и магния массой 4,8 г?
  4. Какой объем газа выделяется на аноде при электролизе водного раствора, содержащего 6,8 г хлорида цинка?
  5. Какой объем водорода потребуется для получения 340 кг аммиака?
  6. Какой объем кислорода потребуется для обжига руды, содержащей 194 кг сульфида цинка.
  7. Для сварочных работ было израсходовано 480 г ацетилена (С2Н2). Какой объем кислорода был потрачен при этом?
  8. Какие объемы оксида серы (IV) и кислорода потребуются для получения 400кг оксида серы (VI) при производстве серной кислоты?

Тип задачи: Вычисление по химическим уравнениям массы вещества по известной массе одного из вступающих или образующихся в реакции веществ.

Условие:

Определить массу карбоната натрия, полученного при пропускании  углекислого газа через раствор, содержащий 3,2 г гидроксида натрия.

Алгоритм решения:

1. Записать краткое условие. Составить уравнение реакции и определить по нему количества интересующих веществ.

Дано:

Решение:

m (NаОН)= 3,2г

_____________

m (Nа2СО3) – ?

2NаОН  +  СО2  =  Nа2 СО3 + Н2 О
2моль                 1моль

2.        По известной массе найти количество вещества;
ν = m / М        M(NаОН)= 23+16+1 = 40г/моль

ν (NаОН) = 3,2г / 40г/моль = 0,8моль

3.        По соотношению в уравнении реакции определить количество второго вещества:
    2NaОН- – – – – – – – – –   Nа2СО3

2моль        1моль

0,8моль        0,4моль

4.        Найти массу нужного вещества:

m = v • М       М (Nа2СО3) = 23 ∙ 2 +12 +16 ∙ 3 = 106  г/моль

m (Nа2СО3) = 0,4моль • 106г/моль = 42,4г

Ответ: m (Nа2СО3) = 42,4г

Задачи для внеаудиторной самостоятельной работы

  1. При гашении негашеной извести было получено 3700г гидроксида кальция. Определить массу израсходованного оксида кальция.
  2. Сколько граммов гидроксида натрия необходимо взять для нейтрализации 49 г серной кислоты?
  3. Какая масса алюминия потребуется для восстановления железа из 6,4г оксида железа (III)?
  4. Определите массу осадка , образовавшегося при взаимодействии раствора, содержащего 8 г гидроксида натрия, с раствором сульфата меди.
  5. При взаимодействии меди с концентрированной серной кислотой выделился газ массой 3,2 г. Определить массу меди.
  6. Какая масса марганца выделится на катоде при электролизе раствора, содержащего 25,6 г хлорида марганца?
  7. Хватит ли 50 г водорода для получения 340г аммиака?
  8. Какая масса серной кислоты потребуется для растворения 10,2г оксида алюминия?

Тип задачи: Вычисление по химическим уравнениям массы вещества по известному объёму одного из вступающих или образующихся в реакции газообразных веществ.

Условие:

Определить массу карбоната натрия, полученного при пропускании 1,12л углекислого газа через раствор гидроксида натрия.

Алгоритм решения:

1. Записать краткое условие. Составить уравнение реакции и определить по нему количества интересующих веществ.

Дано:

Решение:

V(СО2)= 1,12л

_______________

m (Na2СО3)- ?

2NаОН  +  СО2 =  Nа2СО3 + Н2О

1моль        1моль

2. По известному объёму найти количество вещества:

V = V/Vm      Vm= 22.4 л/моль

ν (СО2) = 1,12г  /  22.4л/моль = 0,05моль

3. По соотношению в уравнении реакции определить количество второго
вещества:

СО2 ———- -Nа2СО3

1 моль ——— 1 моль

0,05моль —— 0,05моль

4. Найти массу нужного вещества:

m = ν • М      М(Nа2СО3) = 23∙2 + 12 + 1,6 ∙ 3 = 106г/моль

m (Nа2СО3) = 0,05моль • 106г/моль=5,3г

Ответ: m (Nа2СО3) = 5,3 г

Задачи для внеаудиторной самостоятельной работы

  1. При взаимодействии меди с концентрированной азотной кислотой выделился газ объемом 0,224л. Определите массу меди.
  2. При электролизе раствора поваренной соли  выделился газ объемом 1,12л. Определите массу соли в растворе.
  3. Какая масса железа подверглась коррозии в нейтральной среде, если объем израсходованного кислорода составил 0,56л?
  4. Какую массу оксида серы (IV) можно получить при обжиге пирита 448л кислорода?
  5. Какая масса азота потребуется для получения 89,6 л аммиака?

Тип задачи: Расчеты по химическим уравнениям, если одно из реагирующих веществ дано в избытке.

Условие задачи:

Вычислите массу сульфата бария, выпавшего в осадок при сливании растворов, один из которых содержит 522г нитрата бария, а второй – 500г сульфата натрия.

Алгоритм решения:

1. Записать краткое условие. Составить уравнение реакции и определить по нему количества интересующих веществ.

Дано:

Решение:

m (Na2S04) = 500г

m (Ва(NO3)2)= 522г

_______________

m (ВаSО4)- ?

Na2S04 + Ва(NO3)2 = 2NaNO3 + ВаSО4

1моль      1моль                            1моль

2.        По известной массе найти количество вещества:

ν  = m/М       М (Nа2SО4) = 23∙2 + 32+16∙4 = 142г/моль

                      М (Ва(NОз)2) = 137 + 14 • 2 + 16 • 6 = 261г/моль

ν (Nа2SО4) = 500г / 142г/моль = 3,5моль

ν (Ва(NОз)2) = 522г / 261 г/моль = 2моль

3.        По соотношению в уравнении реакции определить, какое вещество дано в
избытке и количество продукта реакции:

Na2S04 ——-Ва(NO3)2 ——–ВаSО4

1моль——–1моль————-1моль

3,5моль —–2моль————2моль

(избыток)

4. Найти массу нужного вещества:

m = ν  • М    М(ВаSО4) = 137 + 32 + 16 • 4 = 233г/моль

m (ВаSО4) = 2моль • 233г/моль = 466г

Ответ: m (ВаSО4) = 466г

Задачи для внеаудиторной самостоятельной работы

  1. Определить массу осадка полученного при сливании двух растворов содержащих 14,2г сульфата натрия и 13,05г нитрата бария.
  2. Определить массу гашеной извести, полученной при взаимодействии 560г оксида кальция и 540г воды.
  3. В 90 г воды растворили 20г оксида серы (VI). Определить массу полученной серной кислоты.
  4. Соединили раствор, содержащий 8г гидроксида натрия и 6,3г азотной кислоты. Определить массу образовавшейся соли и характер среды полученного раствора.
  5. Какая масса осадка образуется при пропускании 0,112л углекислого газа через известковую воду, содержащую 0,3г гидроксида кальция?

 Тип задачи: Вычисление массы или объёма продукта, по известной массе исходного вещества, содержащего примеси.

Условие:

Какой объём оксида серы (IV) образуется при обжиге пирита массой 30г, который кроме сульфида железа FеS2 содержит 20% (по массе) примесей?

Алгоритм решения:

1. Записать краткое условие. Составить уравнение реакции и определить по нему  количества интересующих веществ.

Дано:

Решение:

m (пирита) = 30 г

ω (примес) =20%

____________

V(SO2) – ?

4 FеS2 + 11 O2 = 2 Fe2O3 + 8 SO2

4моль                                8моль

2. Определить массу чистого вещества:

m (FеS2) = m(пирита) – m (примесей)

m (примесей) = m(пирита) • ω(примес) / 100%

m (примесей) = (30г • 20%) / 100% = 6г

3. По известной массе найти количество вещества:

ν  = m / М       М(FеS2) = 56 + 32∙2 = 120г/моль

ν(FеS2)  = 24г / 120г/моль = 0,2моль

3.        По соотношению в уравнении реакции определить количество второго
вещества:

4 FеS2 ———– 8 SO2

4моль ———— 8моль

0,2моль ———- 0,4молъ

4.        Найти объём газообразного вещества:

V = ν • Vm ;       Vm = 22.4 л/моль

V(SО2) = 0,4моль • 22.4 л/моль = 8,96л

Ответ: V(SО2) = 8,96л

Задачи для внеаудиторной самостоятельной работы

  1. Определить объем водорода, выделившегося при действии соляной кислоты на 40г технического алюминия, содержащего 5% примесей.
  2. Определить массу оксида кальция, полученного при разложении 300г известняка, содержащего 15% примесей.
  3. Какой объем газа выделится при действии концентрированной серной кислоты на образец технического свинца массой 60г, содержащий 7% примесей?
  4. Какую массу хлора можно получить при электролизе расплава 500г поваренной соли, содержащей 10% примесей?
  5. Определите массу оксида фосфора (V), полученного при сжигании 16 г фосфора, содержащего 14% примесей.

Тип задачи: Определение массовой (или объёмной) доли выхода продукта от теоретически возможного выхода.

Условие:

При действии раствора, содержащего в избытке азотную кислоту, на 100г медных стружек получили после выпаривания 250г безводной соли. Рассчитайте практический выход соли в процентах от теоретически возможного,

Алгоритм решения:

1. Записать краткое условие. Составить уравнение реакции и определить по нему количества интересующих веществ.

Дано:

Решение:

m (Сu) = 100г

m(Cu(NO3)2) практ = 250г

_________

η (Cu(NO3)2) – ?

ЗСu + 8НNO3 = ЗСu(NO3)2 + 4Н2О + 2NO
Змоль                        Змоль

2.По известной массе найти количество исходного вещества:

ν= m / М       М(Сu) = 64г/моль

ν (Сu) = 100г / 64г/моль = 1,56моль

3.        По соотношению в уравнении реакции определить, какое вещество дано в
избытке и количество продукта реакции:

ЗСu——— ЗСu(NO3)2 

Змоль——        Змоль

1,56моль—        1,56моль

4. Найти теоретическую массу нужного вещества:

m = ν • М    М(Сu(NO3)2) = 64 + 14 • 2 + 16 • 6 = 188г/моль

m (Сu(NO3)2)теорет = 1,56моль • 188г/моль = 293,3г

5. Найти практический выход продукта:

η = (mпракт / mтеорет) ∙100%

η  (Сu(NO3)2) = (250г / 293,3г) • 100%  = 85,2%

Ответ: η  (Сu(NO3)2) = 85,2%

Задачи для внеаудиторной самостоятельной работы

  1. При восстановлении 304г оксида хрома (III) алюминием был получен хром массой 96г. Определите практический выход продукта реакции.
  2. При электролизе расплава 745г хлорида калия был получен металл массой 300г. Определите практический выход продукта реакции.
  3. Определите практический выход продукта реакции, если из 44,8л азота был получен аммиак массой 60г.
  4. Определите практический выход продукта реакции, если при разложении 400г известняка был получен оксид кальция  массой 180г.
  5. Для получения 20г меди путем электролиза раствора соли израсходовали 64г сульфата меди. Определите практический выход продукта реакции.

Тип задачи: Определение массы продукта по известному практическому выходу реакции.

Условие:

Определить массу аммиака, полученного из 5,6 кг азота, если практический выход реакции составил 65% от теоретически возможного.

Алгоритм решения:

1. Записать краткое условие. Составить уравнение реакции и определить по нему количества интересующих веществ.

Дано:

Решение:

m (N2) = 5.6кг = 5600г

η (Nh4) = 65%

 ________

m (Nh4)  – ?

   N2 + ЗН2 = 2NН3

1моль           2моль

2. По известной массе найти количество исходного вещества:

ν= m / М       М(N2) = 14∙2 =  28г/моль

ν (N2)= 5600г / 28г/моль = 200моль

3.        По соотношению в уравнении реакции определить количество продукта реакции:

    N2 ——— 2NН3

1 моль———2моль

200моль——400моль

4. Найти теоретическую массу нужного вещества:

m = ν ∙ М    М(NН3) = 14 + 1 • 3 = 17г/моль

m (NНз)теорт = 400моль • 17г/моль = 6800г = 6,8кг

5. Найти практическую массу продукта:

mпракт = (mтеорт • η) / 100%

m (NН3)практ = (6,8кг • 65%) / 100% = 4,42кг

Ответ: m (NН3)практ = 4,42кг

Задачи для внеаудиторной самостоятельной работы

  1. Какую массу гидроксида калия можно получить при электролизе раствора, содержащего 22г сульфида калия, если практический выход реакции составляет 90%?
  2. Определите массу железа, полученного при восстановлении 360г оксида железа (II) коксом, если практический выход продукта реакции составляет 85%.
  3. Определите массу оксида серы (IV), полученного при обжиге 1т пирита, содержащего 5% примесей, если практический выход продукта реакции составил 70%
  4. Определите массу аммиака полученного при взаимодействии 280г азота и 80 г водорода, если практический выход реакции составил 60%.

 Тип задачи: Вычисление по химическим уравнениям массы вещества, если известна массовая доля в растворе одного из вступающих в реакцию веществ.

Условие:

К 40г раствора гидроксида натрия с массовой долей NаОН 15% прилили достаточное количество раствора сульфата меди. Определите массу выпавшего осадка.

Алгоритм решения:

1. Записать краткое условие, Составить уравнение реакции и определить по нему количества интересующих веществ.

Дано:

Решение:

m (р-ра) = 40г

ω(NаОН) = 15%

______________

m (Сu(ОН)2) – ?

2NaОН + СuSО4 = Сu(ОН)2 + Na2SO4
2моль                   1моль

2. Определить массу растворенного вещества:

m (в-ва) = (m(р-ра) • ω) / 100%

m(NаОН) = (40г • 15%) / 100% = 6г

3.  По известной массе найти количество вещества:

ν = m / М   М (NаОН) = 23 + 16 + 1= 40г/моль

ν (NаОН) = 6г / 40г/моль = 0,15моль

3. По соотношению в уравнении реакции определить количество второго
вещества:

2NаОН ——–Сu(ОН)2

2моль ———-1 моль

0,15моль——-0,075моль

4. Найти массу нужного вещества:

m = ν ∙ М    М (Сu(ОН)2) = 64 +16∙2+1∙2= 98г/моль

m (Си(ОН)2) = 0,075моль • 98г/моль = 7,35г

Ответ: m (Сu(ОН)2) = 7,35г

Задачи для внеаудиторной самостоятельной работы

  1. Через 200г 5%-го раствора гидроксида натрия пропустили оксид серы (VI). Определить массу образовавшегося сульфата натрия.
  2. Как изменится масса цинковой пластинки, помещенной в 160г раствора, содержащего 5% сульфата меди?
  3. Определить массу и объем газа выделившегося на аноде при электролизе 300г  20%-го раствора нитрата серебра.
  4. Какая масса гидроксида бария потребуется для нейтрализации 315 г раствора, содержащего 10% азотной кислоты.
  5. Соединили 270г 7%-го раствора нитрата цинка и 60г 15%-го раствора сульфида натрия. Определите массу образовавшегося осадка.

 

nsportal.ru

Как решать задачи по химии 8 класс 🚩 Задачи по химии 8 класс с решением 🚩 Образование 🚩 Другое

Решение задач по химии имеет свою специфику, и нужно найти отправную точку, которая поможет научиться разбираться в этом нелегком деле.

Что необходимо знать для решения задач по химии

Чтобы правильно решать задачи по химии, в первую очередь необходимо знать, что такое валентность элементов. От этого зависит составление формулы вещества, уравнение химической реакции также без учета валентности не составить и не уравнять. Таблица Менделеева используется практически в каждом задании, нужно научиться ею правильно пользоваться, чтобы получать необходимые сведения о химических элементах, их массе, электронным уровням. Чаще всего в задачах требуется вычислить массу либо объем получаемого в итоге продукта, это – основа.

Если валентность определить неправильно, все расчеты окажутся неверными.

И далее другие, более сложные задачи, будут решаться легче. Но прежде всего – формулы веществ и правильно составленные уравнения протекающих реакций, с указанием того, что в итоге получится, и в каком виде. Это может быть жидкость, свободно выделяющийся газ, твердое вещество, выпадающее в осадок либо растворенное в воде или иной жидкости.

С чего начинать при решении задач по химии

Для решения задачи кратко записывается ее условие. После этого составляется уравнение реакции. Для примера можно рассмотреть конкретные данные: нужно определить массу полученного вещества, сульфида алюминия, при реакции металлического алюминия с серной кислотой, если алюминия взято 2,7 грамма. Обращать внимание следует лишь на вещества, что известны, после – на те, что требуется найти.

Начинать решать нужно с перевода массы в граммах в молярную. Составить формулу реакции, подставить в нее значения массы и рассчитать пропорцию. После того, как решена простая задача, можно попробовать освоить самостоятельно аналогичную, но с другими элементами, что называется, набить руку. Формулы будут такими же, только элементы изменятся. Все решение задач по химии сводится к написанию правильной формулы вещества, далее – к правильному составлению уравнения реакции.

Все задачи решаются по одному принципу, главное, правильно расставить коэффициенты в уравнении.

Для упражнений можно использовать интернет, в нем огромное количество самых разных заданий, и тут же можно посмотреть алгоритм решения, который далее применять самостоятельно. Преимущество в том, что всегда можно увидеть правильный ответ, и если собственный итог не совпал, разбираться, чтобы найти ошибку. Еще для обучения можно использовать справочники и сборники задач.

www.kakprosto.ru

Решение задач по химии

Решебник

разноуровневых заданий

по химии

для дифференцированного контроля

знаний учеников

8 класс

г. Кривой Рог

2001 год

Вариант 1

Задачи

Первый уровень

1.

2.

3. О2 – молекула простого вещества – кислорода, состоящая из двух атомов оксигена.

2О2 – две молекулы простого вещества, каждая из которых состоит из двух атомов оксигена.

О – один атом оксигена.

10Н2 О – десять молекул сложного вещества, каждая из которых состоит из двух атомов гидрогена и одного атома оксигена.

4СО2 – четыре молекулы сложного вещества, каждая из которых состоит из одного атома карбона и двух атомов оксигена.

4. HNO3

Второй уровень

5.

6.

7.

Третий уровень

8. 2Ca+O2 =2CaO

CaO+H2 O=Ca(OH)2

Ca(OH)2 +2HCl=CaCl2 +2H2 O

9.

10. При увеличении давления химическое равновесие сместится в сторону образования водорода и кислорода.

Вариант 2

Задачи

Первый уровень

1.

2.

3.

4 2Br – два атома брома

Br – один атом брома

3HBr – три молекулы сложного вещества, каждая из которых

Второй уровень

5.

6.

7. С повышением температуры химическое равновесие сместится в сторону исходных веществ.

Третий уровень

8. 2Pb+O2 =2PbO

PbO+2HCl=PbCl2 +H2 O

PbCl2 +2AgNO3 =Pb(NO3 )2 +2AgCl↓

9. а) CuO+2HNO3 =Cu(NO3 )2 +H2 O

10.

Вариант 3

Задачи

Первый уровень

1.

2.

3. N2 – одна молекула простого вещества азота каждая из которых состоит из двух атомов нитрогена.

5N – пять атомов нитрогена.

N2 O – одна молекула сложного вещества, состоящая из двух атомов нитрогена и одного атома оксигена.

4HNO3 – четыре молекулы сложного вещества, каждая из которых состоит из одного атома гидрогена, одного атома нитрогена и трех атомов оксигена.

7H2 – семь молекул простого вещества водорода, каждая из которых состоит из двух атомов гидрогена.

4.

Второй уровень

5.

6.

7. С повышением температуры равновесие сместится в сторону исходных веществ.

mirznanii.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *