Решение расчетных химических задач

При обучении школьников во всех классах решению расчетных типовых задач учитель должен выявить уровень знаний учащихся по понятиям, необходимым для решения данной задачи, установить, знаком ли им тип химической реакции, используемой в данной задаче.

К ученикам в процессе обучения решению задач необходимо предъявлять единые методические требования, которые в конечном итоге должны способствовать формированию следующих умений:

1. Грамотно проводить анализ условия задачи и выявлять, решается ли она:

- по химической формуле вещества;

- по уравнению реакции;

- по математической формуле.

2. Обращать внимание на вопрос задачи, устанавливать, в каких единицах должен быть получен ответ.

3. Записывать кратко данные (условие) задачи.

4. Продумывать логическую последовательность решения.

5. Выполнять решение, применяя необходимые формулы (в общем виде).

6. Осуществлять вычисления.

7. Проверять решение.

8. Грамотно записывать ответ в соответствии с вопросом задачи.

На начальном этапе обучения ответ должен записываться полностью.

Решение задач должно проводиться систематически. Как правило, на объяснение решения почти каждого нового типа задач требуется 10-15 минут урока.

В домашнее задание включаются 2-3 задачи. Очень важно на каждом уроке проверять работу учеников: путем вызова ученика к доске с целью решения домашней задачи (или аналогичной), фронтальной проверки или проверки тетрадей примерно у одной трети учащихся класса.

Над определенным типом задач ведется работа в течение 3-5 уроков.

Для проверки умения решать задачи данного типа в конце одного из уроков может быть дана самостоятельная работа по индивидуальным заданиям (1-2 задачи) на 10-15 минут. (Число часовых контрольных строго регламентировано и заранее планируется на год по всем предметам).

При задании задач на дом надо помнить о том, что у учащихся есть и другие предметы. По существующим нормативам, время, затраченное на все домашние задания, не должно превышать у учащихся 7-8 классов трех часов, а у учащихся 9-10 классов – четырех часов.

Решение типовых задач в 8 классе

Тип 1: Вычисление массы вещества, взятого определенным количеством вещества.

Задачи решаются по математической формуле и даются для ее уяснения и закрепления.

Задача: Вычислить массу H₂SO₄ количеством вещества 3 моль.

Дано:
(H2SO4) = 3 моль
m(H2SO4) = ?

Решение:

m = M·

M = / Mr /

Mr(H₂SO₄) = 2Ar(H) + Ar(S) + 4Ar(O), Mr(H₂SO₄) = 2 + 32 + 4·16 = 98

M = 98 г/моль

m = 98 г/моль·3 моль = 294 г.

Ответ: Масса H₂SO₄ количеством вещества 3 моль равна 294 г.

Тип 2: Вычисление по химическим уравнениям масс веществ по известному количеству вещества одного из вступающих или получающихся в реакции веществ.

Если в задаче речь идет о химическом взаимодействии, решение начинают с написания уравнения реакции. Затем над формулами веществ записывают данные задачи. Под формулами, прежде всего, указывают количество веществ в соответствии с коэффициентами и молярные массы веществ.

Расчеты удобнее всего вести по количествам веществ. Часто это упрощает расчеты.

Пример: Найти массу Na₂CO₃, которая получится при пропускании через избыток NaOH всего углекислого газа, полученного при сжигании углерода, массой 24 г.

Дано:
m(C) = 24 г
m(Na2CO3) = ?

Решение:

24 г Х г

C + O₂ = CO₂, 2NaOH + CO₂  Na₂CO₃ + H₂O,

1моль 1 моль 1 моль 1 моль

M=12 г/моль M=106 г/моль

(Na₂CO₃) = (CO₂), (CO₂) = (C), отсюда (Na₂CO₃) = (C),

, (Na₂CO₃) = 2 моль,

m(Na₂CO₃) = 106 г/моль · 2 моль = 212 г.

Если расчеты ведутся по одному уравнению, то можно вести их и по массе. В этом случае рекомендуют подробную запись перехода от количества вещества к массе.

Пример: Найти массу H₂O, которая получится при взаимодействии водорода, массой 8 г, с избытком кислорода.

Дано:
m(H2) = 8 г
m(H2O) = ?

Решение:

8 г Х г

2H₂ + O₂ = 2H₂O.

2 моль 2 моль

M = 2 г/моль M = 18 г/моль

m = 4 г m = 36 г

4 г H₂ - 36 г H₂O

8 г H₂ - х г H₂O,

Тип 3: Вычисление по химическим уравнениям объема газов по известному количеству вещества одного из вступающих в реакцию или получающихся в результате ее.

Эти задачи аналогичны предыдущим, но здесь используется понятие молярный объем V_m = 22.4 л/моль и математическая формула V = V_m· вместо m = M·.

Тип 4: Вычисление относительной плотности газов.

Эти задачи являются фрагментами более сложных задач и даются для закрепления понятия "относительная плотность газов":

.

Массы пропорциональны Mr, поэтому , отсюда или Mr(x) = 29·Д _возд.

Тип 5: Вычисление по термохимическим уравнениям.

При решении данных задач расчеты аналогичны расчетам по обычным химическим уравнениям.

Пример: Термохимическое уравнение взаимодействия водорода с хлором

H₂ + Cl₂ = 2HCl + 184 КДж.

Рассчитайте, какое количество теплоты выделится при образовании хлороводорода объемом 8.96 л (н.у.).

Дано:
Q = 184 КДж
V(HCl) = 8.96 л
Q' = ?

Решение:

8.96 л х КДж

H₂ + Cl₂ = 2HCl + 184 КДж.

 = 2 моль

V = 44.8 л

44.8 л - 184 КДж

8.96 л - х КДж,

Тема: Вычисление объемных отношений газов по уравнениям химических реакций.

Учащиеся должны знать: объемы реагирующих и полученных газов относятся друг к другу, как количество вещества одного газа относится к количеству вещества другого газа (получено из закона Авогадро):

.

Пример: Смесь CO и CO₂ объемом 12 мл смешали с избытком кислорода и сожгли, после чего общий объем всей газовой смеси уменьшился на 4 мл. Найдите объемы CO и CO₂ в исходной смеси.

Решение:

2CO + O₂ = 2CO₂.

2 моль 1 мл 2 моль

(CO) = (CO₂), то есть V(CO) = V(CO₂),

значит, объем мог измениться только за счет расхода O₂ (CO₂ не горит),

отсюда V(O₂) = 4 мл.

, V(CO) = 2V(O₂) = 8 мл, V(CO₂) = 12 мл – 8 мл = 4 мл.

Кроме рассмотренных типов задач могут быть задачи комбинированного типа, например:

Плотность газа равна 1.25 г/л. Определите его молярную массу. Какой это

газ?

Дано:
 = 1.25 г/л
M = ?

Решение: Начинаем, как всегда, с вопроса.

(1)

так как это газ, то (2)

Подставим (2) в (1), получим:

M =  · V_m.

M = 1.25 г/л · 22.4 л/моль = 28 г/моль - это N₂.