Metodă de rezolvare a problemelor de calcul în chimie de diferite nivele de complexitate

Necesitatea de a putea rezolva sarcinile de proiectare

• înțelegere;
• depozitare;
• aplicarea în condiții standard;
• aplicare în condiții noi, non-standard și diverse combinații.

În toate aceste etape, diferite tipuri de sarcini pot fi utilizate pentru instruire și monitorizare.

Primii profesori și metodologi care au prezentat și au apărat ideea necesității de a introduce sarcini în procesul de predare a chimiei au fost VN. Verkhovsky, Ya.L. Goldfarb, L.A. Tsvetkov, LM Smorgonsky, S.G. Shapovalenko, Yu.V. Hodakov.

În ciuda diversității abordărilor față de problema predării elevilor pentru rezolvarea problemelor chimice, toată lumea recunoaște că principala formă de formare ar trebui să fie munca independentă. Activitatea independentă a elevilor este eficientă în prezența unor cunoștințe de bază suficiente și a unor beneficii bune, cărți cu probleme.

În prezent, există o contradicție între nivelul sarcinilor standard ale cursului școlar și nivelul de sarcini al UȘE. Dificultatea unor sarcini ale USE este adesea prohibitivă nu numai pentru elevi, ci pentru majoritatea profesorilor. În diverse manuale, sunt date exemple de rezolvare a unor probleme destul de dificile. Cu toate acestea, după cum arată experiența, cunoștințele chimice, fizice și matematice ale majorității elevilor nu sunt suficiente pentru a le înțelege. Prin urmare, este imposibil să treceți cu succes USE fără a lua cursuri în cursuri pregătitoare sau cu tutori. Și asta necesită mult timp și bani și duce la suprasolicitarea elevilor de liceu.

Prin urmare, urgența problemei de a învăța elevii abilitatea de a rezolva problemele chimice este evidentă.

Sarcini pentru găsirea fracției de masă a unui element în materie

Primul și, cel mai simplu, cel mai simplu tip de probleme studiate de elevii din clasa a VIII-a este găsirea fracțiunilor de masă ale elementelor chimice în materie. Acestea sunt sarcini foarte simple, însă experiența de muncă arată că pentru majoritatea studenților este o problemă serioasă de a ne aminti chiar și formule simple pentru calcule. De la început am fost concentrându-mă pe logica studenților, dar nu pe zuberozhku lor mecanic. Numai denumirea "fracțiune de masă" arată că masele sunt folosite pentru calcul.

Îi cer elevilor o întrebare simplă:

- Ce trebuie făcut, ca fiecare să primească cota de la ceva?

Elevii dau instantaneu răspunsul:

În plus, le observ atenția asupra faptului că partea este o parte a întregului. Prin urmare, în calcul, este necesar să se împartă partea din masa care intră pe elementul chimic în masa întregii molecule.

Astfel, elevii cu ușurință, cu ajutorul logicii, derivă formula necesară pentru a găsi fracțiunea de masă a unui element chimic în materie.

Problema 1. Calculați fracția de masă a hidrogenului și oxigenului din molecula de apă.

Soluție: În primul rând, se calculează greutatea moleculară relativă Mr of water:

Mr (H20) = Ar (H) * 2 + Ar (O) = 1 * 2 + 16 = 18;

apoi fracția de masă a hidrogenului: (H) = * 100% = = 11,1%

și oxigen: (O) = = = 88,9%

Răspunsul este: (H) = 11,1%. (O) = 88,9%.

Problemele de găsire a formulei unei substanțe de către fracțiile de masă ale elementelor, constituenții ei

Apoi studiază soluția problemei inverse - ei găsesc formula substanței prin fracțiile de masă cunoscute ale elementelor chimice care intră în componența sa. Algoritmul de rezolvare a acestor probleme este ușor de învățat de către studenți. Dificultatea este cauzată de aducerea raportului atomilor de elemente chimice la numere întregi simple. Vă explic că este necesar să alegeți cel mai puțin din toate numerele raportului și să împărțiți toate numerele relației în ea. Dar în acest caz, nu se pot desprinde numere întregi. Apoi trebuie să dublezi, triple și așa mai departe. pentru a obține numere întregi care nu abrevieză.

Problema 2. Găsiți formula substanței, care conține 83,33% carbon și 16,67% hidrogen.

Soluție: Pentru o substanță de compoziție Ax, următoarea formulă este valabilă:

Înlocuind datele din această formulă, obținem expresia :.

Calculele simple dau răspunsul: 5. 12

Răspuns: formula substanței С5Н12

Dar nu întotdeauna răspunsul este atât de ușor.

Pe exemplul acestei probleme în liceu atunci când se ocupă cu elevii mai dotați se poate demonstra că compusul binar este echivalent cu numărul de atomi z este numeric egală cu starea de oxidare. Pentru a face acest lucru, să luăm în considerare în mod condiționat substanța compoziției Ax Boo ca produs al interacțiunii atomilor elementelor A și B:

Din schema procesului de oxidare-reducere rezultă că: z (A) = m. z (B) = n.

Există totuși mulți compuși binari ale căror formule nu sunt compilate în concordanță cu gradul de oxidare a elementelor. Acestea includ multe carburi, nitruri, oxizi, hidrocarburi și alte substanțe. De exemplu: CaC2. Cr7C3. Mn8 C3. Mn4N, Mo2N, Fe3O4. U3O8.

Este evident că pentru fiecare element din material, chiar dacă nici o formulă se face prin stări de oxidare, este posibil să se calculeze echivalent sau molar element de masă. Dar pentru multe astfel de substanțe, stările de oxidare ale elementelor sunt exprimate în numere fracționate și, prin urmare, numerele echivalente vor fi de asemenea fracționate. Rezolvăm problema 2 folosind conceptul de "echivalent". Pentru aceasta, în expresia matematică a legii echivalente

= unde M (1 / z (A) A) este masa molară a echivalentului lui A,

• Este necesar să se introducă fracțiile de masă ale elementelor A și B în compoziția substanței complexe Ahu Wu.
• așa cum se arată mai sus, z (A) = m. z (B) = n.

Împărțim z (A) cu z (B): =. Considerând că x m = y n. găsiți raportul:

Exprimăm masele moleculare A și B în termeni de masele molare ale echivalenților:

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

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

Substitut în formula: = expresie scrisă, iar raportul dintre numere echivalente exprimate în raportul indicilor, obținem o expresie matematică a legii echivalente:

Utilizăm această formulă pentru a rezolva problema: înlocuim valoarea masei moleculare a echivalentului de hidrogen și a fracțiunilor de masă ale elementelor:

Prin urmare, calculăm masa molară a echivalentului de carbon din această substanță:

M (1 / z (C) C) = 5 g / mol.

Apoi determinați numărul echivalent de carbon din această substanță:

Prin urmare, gradul de oxidare a carbonului într-o hidrocarbură este -12 / 5.

Definiți formula sa: Cx-12/5 Well +1;

prin urmare, cea mai simplă formulă C5 H12.

Dacă prin condiția problemei este necesară determinarea formulei compusului binar format de un element necunoscut, conceptul de "echivalent" poate fi folosit cu succes pentru ao rezolva.

Problema 3. Determinați formulele a două oxizi ale aceluiași element dacă fracția de masă a acestor oxizi este de 88,11% și 84,75%. Acest element formează de asemenea fluorură care conține 32,47% fluor în greutate.

Calculați echivalentul oxigenului în oxizi, luând în considerare faptul că gradul de oxidare a oxigenului este -2:

Folosind formula (2), se calculează masa molară a echivalentului elementului necunoscut R în primul oxid:

; M (1 / z (R) R) = 89,28 g / mol.

presupunem că numărul echivalent al elementului R în primul oxid este un număr întreg, iar metodele de selecție sunt definite element de masă molară, având în vedere că:

M (R) = z (R) * M (1 / z (R) R), obținem Tabelul 1:

Din datele din Tabelul 3 rezultă că elementul necunoscut poate fi neptuniu, deoarece nu există fluorură de staniu trivalent. Apoi, primul oxid, în care fracția de masă a elementului este de 88,11%, poate fi NpO2. În același timp, calculele pentru cel de-al doilea oxid dau un răspuns real: hafniul (nu există oxidul Fr2O5). Cum să eliminați această contradicție?

Se poate presupune că în cel de-al doilea oxid elementul are o stare de oxidare fracționată, iar numărul echivalent z (R) în al doilea oxid este fracțional. Plecând de la această ipoteză, definim numărul echivalent z 1 (R) și, apoi, formula celui de-al doilea oxid:

Pentru determinarea formulei celui de-al doilea oxid, se poate folosi formula (1):

Astfel, formula celui de-al doilea oxid este Np3O8.

Rezolvarea problemelor folosind "regula crucii"

"Regula crucii" este familiar studenților din lecțiile de matematică. Obișnuiesc elevii mei la calcule chimice, acolo unde este posibil, să folosească această regulă. Există o mulțime de astfel de posibilități, în special în calculele legate de pregătirea soluțiilor unei anumite concentrații. Pentru aceasta, "regula crucii" poate fi scrisă după cum urmează:

Aici A și B sunt concentrațiile substanțelor inițiale, C este concentrația soluției rezultate.

Dacă concentrația soluției exprimată în procente, regula poate afirma, după cum urmează: pentru a se obține (A - B) grame de soluție de concentrație C%, este necesar să se ia o (C - B) grame de concentrația soluției de A% și (A - C) soluție de concentrație g în%.

A și B pot lua valori de la 0 (solvent pur) la 100 (substanță solubilă pură), în timp ce C va fi întotdeauna mai mare decât A, dar mai mic decât B.

Dacă concentrația soluțiilor, exprimată în mol / l, această regulă poate afirma după cum urmează: pentru a se obține (A - B) ml (sau L) Concentrația soluției C mol / l, este necesar să se ia o (C-B) ml (sau L) concentrație O soluție de mol / l și (A-C) ml (sau 1) din soluția de concentrație B mol / l.

Aplicarea "regulii crucii" face posibilă simplificarea soluționării problemelor și evitarea calculelor intermediare, în care se fac deseori greșeli, precum și scurtarea timpului pentru rezolvarea problemei.

Luați în considerare posibilitățile de aplicare a "regulii crucii" pe exemple concrete.

Problema 4. Determinați masa de sare de masă și volumul de apă distilată necesară pentru a obține 230 g de soluție de sare de 12%.

Să facem o schemă pentru aplicarea "regulii crucii", adăugând-o cu datele inițiale: x - masa de sare, y - masa de apă:

Pentru a determina x și y vom compune și rezolva două proporții:

Răspunsul este: V (H2O) = 202,4 ml.

Volumul Sarcina 5.Opredelit apă (în ml), care trebuie să fie adăugat la 400 ml dintr-o sare de rezistență densitate soluție 18% de 1,132 g / ml pentru a se obține o soluție de 11%.

Masa soluției inițiale este: m = p * V; m = 1,130 * 400 = 152,8 (d).

Vom compune schema și vom găsi volumul de apă:

Răspuns: V (H2O) = 288,15 ml.

Programe de calculator pentru predarea problemelor în chimie

Unul dintre instrumentele universale pentru educație - programe de instruire pe bază de calculatoare care au cele mai extinse capabilități. Ideea utilizării computerelor pentru predarea elevilor pentru rezolvarea problemelor chimice nu este nouă și sa reflectat chiar și în numele mai multor cărți cu probleme și manuale pentru profesori. În acest sens, am oportunități minunate, dacă nu unice: împreună cu chimia, încă predau și știința calculatoarelor. Nu am doar o cameră de calculator la dispoziția mea. Am o experiență decentă de a folosi un calculator în predarea discipolilor de chimie, inclusiv rezolvarea problemelor chimice.

Articole similare

• Exemple de rezolvare a problemelor 1

Trimiteți-le prietenilor: