И так, что же конкретно можно сделать, чтобы придать обычной

.
Методические разработки по решению нестандартных задач по химии.
Учителя 1 категории Касьяновой А.Г.
Цель: научить обучающихся решать нестандартные задачи по химии.
Задачи:

расширить знания учащихся о видах и способах решения расчетных
задач по химии;

систематизировать ранее полученные знания, глубже понять сложные
теоретические вопросы;

научиться не только воспроизводить информацию, но и творчески ее
применять;

создать
условия
для
развития
логического
мышления.
• сформировать у учащихся устойчивый интерес к предмету для дальнейшей
самостоятельной деятельности при подготовке к олимпиадам, ОГЭ, ЕГЭ, к
конкурсным экзаменам в ВУЗы;
Решение задач занимает в химическом образовании 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. Учащихся должен овладеть в совершенстве простейшими
приемами умственной деятельности, развить творческое мышление. Важным
компонентом этого процесса является умение решать химические задачи, так
как оно всегда связано с более сложной мыслительной деятельностью.
Психологические исследования проблемы обучения решению задач
показывают, что несформированность умений является следствием причин,
которые обучающиеся просто не принимают во внимание. Зачастую задачи
решают по тому образцу, который предложен преподавателем, и не пытаются
сделать это нестандартными способами, по-своему. Решая задачу, не осознают
должным образом свою собственную деятельность, т. е. не понимают сущности
задач и хода их решения. Не всегда анализируют содержание задачи, проводят
ее осмысление и обоснование. Не вырабатывают общие подходы к решению, не
определяют последовательность действий. Часто неправильно используют химический язык, математические действия и обозначения физических величин.
На первое место при решении задач ставится получение ответа любым
действием, а не объяснение хода решения. При решении химической задачи не
выделяют ее химическую часть и математические действия. Не задают цель
проверить правильность полученного результата не по ответу в задачнике, а
решением обратной задачи или другим способом. Не вырабатывают понимания
определенной системы задач, и они представляются бесформенным скоплением
различных типов, видов, несвязанных друг с другом.
Для тех, кто сможет преодолеть эти недостатки, решение задач не
будет вызывать особых трудностей. Процесс решения станет увлекательным и
будет приносить удовлетворение. Умение решать задачи развивается в
процессе обучения, и развить это умение можно только одним путем –
постоянно, систематически решать задачи.
Принципиально разных типов химических задач сравнительно немного,
особенно в школьном курсе. Все они известны и четко классифицированы по
содержанию и способам решения. Поэтому в принципе не представляет
больших проблем натренировать школьников решать стандартные задачи. По
данным педагогических исследований, для закрепления умения и навыков
школьник должен решить около 15 задач каждого типа. Проблема не сводиться
лишь к решению большого числа задач, тем более, что невозможно перерешать
все их виды, поэтому необходимо научить учащихся к такому подходу к задаче,
при котором она выступает как объект тщательного изучения, а её решение –
объект конструирования и изобретения. В этом случае школьники учатся
логически мыслить, творчески применять теоретические знания в неожиданных
для них ситуациях. Не следует забывать, что решение расчётных задач по
химии должно содействовать глубокому пониманию химических процессов,
поэтому необходимо приучать учеников к составлению вопросов, грамотной
записи решения, и, конечно, анализу результата.
Другое дело – задачи нестандартные. Любое малейшее отклонение от
проторенной дорожки приводит большинство учащихся в ступор, переходящий
в полный паралич умственной деятельности. Они просто не знают, что делать.
Результатом является чистый лист.
Правильно подобранные задачи в соответствии с уровнем развития
учащихся не только реализуют их психологически потенциал, но и мобилизует
личность в целом, охватывая эмоциональную сферу, интересы, потребности. По
наблюдениям психологов, учителей и методистов сверхтрудные задачи,
превышающие известный барьер сложности, не только не стимулируют, а
наоборот, снижают уровень мышления и не приносят пользы. Чтобы задачи
будили мысль и развивали мышление, они должны быть посильны. Тогда
мысль учащегося последовательно переходит от одного объекта к другому, это
приковывает его внимание к задаче и стимулирует дальнейшее решение.
Для того, чтобы облегчить переход к решению нестандартных задач, я
предлагаю на начальном этапе брать обычную задачу, а затем на основе ее,
частично дополняя и немного изменяя условия, превращать в нестандартную,
тем самым показывая, что в принципе все не так уж сложно, как кажется на
первый
взгляд.
Что же конкретно можно сделать, чтобы придать обычной школьной задаче
нестандартный характер: частично изменить ситуацию, в которой проходит
химическое явление, или ввести дополнительный параметр, или наоборот,
убрать какую-то необходимую для расчета величину, которую надо будет
искать по справочнику или же по дополнительному описанию в тексте задачи.
Приведу пример решения ряда нестандартных, полученных на основе
простой задачи из школьного курса
Стандартная задача.
9,2 г натрия поместили в воду. Найдите массы
образующихся в результате реакции веществ.
Дано: m (Na) = 9.2 г
Найти: m (H2) - ?
m (NaOH) -?
Решение:
1. Сначала уч-ся должен понять, что ему требуется найти. Для этого
необходимо составить уравнение химической реакции.
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
Посмотрев на продукты реакции, уч-ся понимает, что ему нужно найти массы
водорода и гидроксида натрия.
2. Находим количество вещества натрия.
n = m/М
M (Na) =23 г/моль
n (Na) = 9,2 г : 23 г/моль = 0,4 моль
3. Находим количество вещества водорода по уравнению химической реакции.
n (H2) = 1/2 n (Na)
n (H2) = 0,2 моль
4. Находим массу водорода.
m=n*M
M (H2) = 2 г/моль
m (H2) = 0.2 моль * 2 г/моль = 0,4 г
5. Находим количество вещества гидроксида натрия по уравнению химической
реакции.
n (NaOH) = n (Na)
n (NaOH) = 0,4 моль
6. Находим массу гидроксида натрия.
m=n*M
M (NaOH) = 40 г/моль
m (NaOH) = 0.4 моль * 40 г/моль = 16 г
Ответ: m (H2) = 0,4 г; m (NaOH) = 16 г.
Задача обычная, поэтому ее решение не должно вызвать проблем. Затем
предложим в условия задачи добавить объем воды и поменять вопрос, и
простая задача уже требует более глубокого осмысления, но так как в основе ее
уже знакомая задача, то проблем при ее решении будет меньше.
Нестандартная задача. Вариант 1. 9,2 г натрия поместили в стакан со 100 мл
воды. Найдите массу содержимого стакана после окончания реакции.
Дано: m (Na) = 9.2 г
V (H2O) = 100мл
Найти: m содержимого - ?
Решение:
1. Сначала уч-ся должен понять, что ему требуется найти, за счет чего масса
содержимого стакана после реакции может измениться. Для этого необходимо
составить уравнение химической реакции.
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
Посмотрев на продукты реакции, уч-ся понимает, что изменение массы
происходит за счет выделяющегося газа водорода, значит, его массу нам нужно
найти.
2. Находим количество вещества натрия.
n = m/М
M (Na) =23 г/моль
n (Na) = 9,2 г : 23 г/моль = 0,4 моль
3. Находим количество вещества водорода по уравнению химической реакции.
n (H2) = 1/2 n (Na)
n (H2) = 0,2 моль
4. Находим массу водорода.
m=n*M
M (H2) = 2 г/моль
m (H2) = 0.2 моль * 2 г/моль = 0,4 г
5. Находим массу воды, так как в условиях дан ее объем.
m=V*ρ
ρ (H2O) = 1 г/мл
m (H2O) = 100мл * 1 г/мл = 100г
6. Находим начальную массу содержимого стакана, которая складывается из
масс реагирующих веществ, то есть натрия и воды
m содержимого1 = m (Na) + m (H2O)
m содержимого1 = 9,2 г + 100 г = 109,2 г
7. Находим массу содержимого стакана после прохождения реакции (после
выделения водорода).
m содержимого2 = m1 - m (H2)
m содержимого2 = 109,2 г – 0,4 г = 108,8 г
Ответ: m содержимого = 108,8 г
Для ускорения процесса берем данные из предыдущих решений, что позволит
сэкономить время и решить большее количество задач.
Нестандартная задача. Вариант 2
9,2 г натрия поместили в 100 мл воды.
Раствор, какого вещества при этом получился? Какова его массовая доля в этом
растворе?
Дано: m (Na) = 9.2 г
V (H2O) = 100мл
Найти: ω (NaOH) =?
Решение:
1. Сначала уч-ся должен понять какое вещество ему требуется найти. Для этого
необходимо составить уравнение химической реакции.
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
Посмотрев на продукты реакции, уч-ся понимает, что в растворе образуется
гидроксид натрия, значит, его массовую долю нам нужно найти.
ω(NaOH) = m (NaOH) / m раствора
Для нахождения массовой доли нам необходимо найти массы получившихся
гдроксида натрия и раствора.
2. Находим количество вещества натрия.
n = m/М
M (Na) =23 г/моль
n (Na) = 9,2 г : 23 г/моль = 0,4 моль
3. Находим количество вещества гидроксида натрия по уравнению химической
реакции.
n (NaOH) = n (Na)
n (NaOH) = 0,4 моль
4. Находим массу гидроксида натрия.
m=n*M
M (NaOH) = 40 г/моль
m (NaOH) = 0.4 моль * 40 г/моль = 16 г
5. Находим количество вещества водорода по уравнению химической реакции.
n (H2) = 1/2 n (Na)
n (H2) = 0,2 моль
6. Находим массу водорода.
m=n*M
M (H2) = 2 г/моль
m (H2) = 0.2 моль * 2 г/моль = 0,4 г
7. Находим массу воды, так как в условиях дан ее объем.
m=V*ρ
ρ (H2O) = 1 г/мл
m (H2O) = 100мл * 1 г/мл = 100г
8. Находим массу получившегося раствора, которая складывается из масс
натрия и воды и минус масса водорода.
mраствора = m (Na) + m (H2O) - m (H2)
mраствора = 9.2 г + 100 г – 0.4 г = 108,8 г
9. Находим массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.
ω(NaOH) = m (NaOH) / m раствора
ω(NaOH) = 16г : 108,8г = 0,147 или 14,7%
Ответ: ω(NaOH) = 0,147 или 14,7%
Нестандартная задача. Вариант 3 9,2 г натрия растворили в 100 мл воды,
через образовавшийся раствор, пропустили 5,6 л углекислого газа (н.у.).
Раствор какого вещества и какой массовой долей получился в итоге.
Дано: m (Na) = 9.2 г
V (H2O) = 100мл
V (СО2) = 5,6 л
Найти: ω (NaHСО3) =?
Решение:
1. Сначала уч-ся должен понять какое вещество ему требуется найти. Для этого
необходимо составить уравнения химических реакций.
Первая реакция
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
Посмотрев на продукты реакции, уч-ся понимает, что в растворе образуется
гидроксид натрия, зная химические свойства щелочей и кислотных оксидов,
составляем второе уравнение реакции.
2NaOH + CO2 = Na2 СО3 + H2O
Но не забываем, что может образовываться, не только средняя соль, но и
кислая, поэтому составляем еще одно (третье) уравнение химической реакции.
NaOH + CO2 = Na НСО3
Какая соль образуется зависит от количественных отношений щелочи и
углекислого, поэтому
нам нужно найти количество вещества гидроксида
натрия и углекислого газа.
2. Находим количество вещества натрия.
n = m/М
M (Na) =23 г/моль
n (Na) = 9,2 г : 23 г/моль = 0,4 моль
3. Находим количество вещества и массу водорода по первому уравнению
химической реакции.
n (H2) = 1/2 n (Na)
n (H2) = 0,2 моль
m=n*M
M (H2) = 2 г/моль
m (H2) = 0.2 моль * 2 г/моль = 0,4 г
4. Находим количество вещества гидроксида натрия по первому уравнению
химической реакции.
n (NaOH) = n (Na)
n (NaOH) = 0,4 моль
5. Находим количество вещества и массу углекислого газа.
n = V / Vm
n (CO2) = 5,6 л : 22,4 л/моль = 0,4 моль
m=n*M
M (CO2) = 44 г/моль
m (CO2) = 0,4 моль *44 г/моль = 17,6 г
6. n (CO2) = 0,4 моль
n (NaOH) = 0,4 моль
Количества вещества щелочи и углекислого газа равны, поэтому будет
образовываться кислая соль - Na НСО3.
7. Находим количество вещества и массу гидрокарбоната натрия по третьему
уравнению реакции.
n (CO2) = n (NaOH) = n (Na НСО3 ) = 0,4 моль
m=n*M
M (Na НСО3 ) = 84 г/моль
m (Na НСО3 ) = 0,4 моль * 84 г/моль = 33,6 г
8. Находим массу воды, так как в условиях дан ее объем.
m=V*ρ
ρ (H2O) = 1 г/мл
m (H2O) = 100мл * 1 г/мл = 100г
9. Находим массу получившегося раствора, которая складывается из масс
натрия, воды, углекислого газа и минус масса водорода.
mраствора = m (Na) + m (H2O) + m (CO2) - m (H2)
mраствора = 9.2 г + 100 г + 17,6 г – 0.4 г = 126,4 г
10. Находим массовую долю гидрокарбоната натрия в полученном растворе.
ω(Na НСО3) = m (Na НСО3) / m раствора
ω(Na НСО3) = 33,6г : 126,4г = 0,266 или 26,6%
Ответ: ω(Na НСО3) = 0,266 или 26,6%
Нестандартная задача. Вариант 4 9,2 г натрия растворили в воде, найти
какой объем 0,5М раствора азотной кислоты потребуется для нейтрализации
получившегося раствора.
Дано: m (Na) = 9,2 г
C (HNO3) = 0,5M
Найти: V (HNO3) = ?
Решение:
1. Сначала уч-ся должен понять, какие процессы происходят, для этого
необходимо составить уравнения химических реакций.
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
Посмотрев на продукты реакции, уч-ся понимает, что в растворе образуется
гидроксид натрия, который затем будет вступать в реакцию нейтрализации с
азотной кислотой.
NaOH + HNO3 = NaNO3 + HOH
2. Находим количество вещества натрия.
n = m/М
M (Na) =23 г/моль
n (Na) = 9,2 г : 23 г/моль = 0,4 моль
3. Находим количество вещества гидроксида натрия по первому уравнению
химической реакции.
n (NaOH) = n (Na)
n (NaOH) = 0,4 моль
4. Находим количество вещества азотной кислоты, по второму уравнению
химической реакции.
n (HNO3) = n (NaOH)
n (HNO3) = 0,4 моль
5. Находим объем азотной кислоты из формулы молярной концентрации.
C = n /V
V=n/С
V (HNO3) = 0,4 моль : 0,5 моль/л = 0,8 л
Ответ: V (HNO3) = 0,8 л.
Умение решать нестандартные задачи является одним из основных
показателей уровня химического развития, глубины и полноты усвоения
учащимися теоретического материала, наличия у них навыков приобретённых
знаний с достаточной самостоятельностью. Отсутствие умения решать
нестандартные расчётные задачи обнаруживается на химических олимпиадах
школьников, ОГЭ и ЕГЭ.
Решение задач не самоцель, а средство обучения, развития и воспитания.
Список литературы:
1.
Ерыгин Д.П., Шишкин Е.А. Методика решения задач по химии. М.:
Просвещение, 1989. - 176 с.
2.
Штремплер Г.И Хохлова А.И. Методика решения расчетных задач по
химии. М.: Просвещение, 1998. - 195 с.
3.
Чернобельская Г.М. Методика обучения химии в средней школе. М.:
ВЛАДОС, 2000. - 303 с.
4.
Лабий Ю.Н. Решение задач по химии с помощью уравнений и неравенств.
М.: Просвещение, 1987. - 80 с.
5.
Гузеев В.В. О системе задач и задачном подходе к обучению. // Химия в
школе. 2001, № 8. - С. 12-14.