решение рачетных и экспериментальных задач по химии

Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования «Костромской государственный университет имени Н.А. Некрасова»
СОГЛАСОВАНО
Проректор по учебной работе
КГУ им. Н.А. Некрасова
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой химии
КГУ им. Н.А. Некрасова
______________(Асадулина И.Г.)
________________(Кусманов С.А.)
2 сентября 2013 г.
Программа допрофессионального образования:
РЕШЕНИЕ РАЧЕТНЫХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЗАДАЧ ПО ХИМИИ
Автор:
канд. хим. наук,
доцент кафедры химии
Свиридов А.В.
Рецензент:
канд. хим. наук,
доцент кафедры химии
Литвиненко В.Э.
Кострома
2013
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Данная программа предусматривает расширение и углубление знаний учащихся по
химии, развитие их познавательных интересов, предпрофессиональную ориентацию
старшеклассников. Программа предназначена для учащихся, проявляющих повышенный
интерес к изучению химии и собирающихся углубить полученные знания, получить
дополнительную подготовку для сдачи государственной итоговой аттестации,
государственного экзамена, расширить кругозор и стать конкурентоспособными при
поступлении в ВУЗ.
Программа состоит из модулей «Общая и неорганическая химия» и «Органическая
химия» и рассчитана на 2 года обучения учащихся 8-11 классов.
Ведущие идеи курса:
 Обеспечить углубленное изучение отдельных учебных предметов.
 Создать условия для дифференциации содержания обучения.
 Установить равный доступ к полноценному образованию разным категориям
обучающихся, расширить возможности их социализации.
 Обеспечить
преемственность
между общим
и
профессиональным
образованием, в том числе более эффективно подготовить выпускников школы к
освоению программ высшего профессионального образования.
Общие черты методической системы достижения целей:
 Лекционные занятия, занятия в группах, разработка алгоритма решения задач
каждого типа.
 Средства изучение нового материала, а также повышение интереса к предмету:
урок-соревнования, занимательные задачи.
Цели программы:
 Закрепить и систематизировать теоретические знания учащихся по химии.
 Научить решать разнообразные задачи повышенного уровня сложности,
соответствующие требованиям ВУЗов естественно-научного профиля.
Задачи программы:
 Повысить теоретический уровень знаний учащихся по химии.
 Привить навыки владения учащимися вычислительными действиями,
алгоритмами решения типовых химических задач, применения при решении задач
важнейших физических законов.
 Способствовать интеграции знаний учащихся, полученных при изучении
предметов естественно-научного профиля при решении расчетных задач по химии.
 Формировать представления о химической картине природы как о важном
компоненте естественно-научного мировоззрения.
 Развить у ребят мышление, память, речь, самостоятельность, творческие и
коммуникативные способности на основе интегративного получения химической и
первоначальной методической подготовки.
Знания, умения и навыки, формируемые данным курсом:
По итогам курса учащиеся должны знать:
- химические свойства разных классов неорганических и органических
соединений;
- признаки, условия и сущность химических реакций;
- химическую номенклатуру.
По итогам курса учащиеся должны уметь производить расчеты:
- по формулам и уравнениям реакций;
- определение компонентов смеси;
- определение формул соединений;
- растворимости веществ;
- вычисление объема газообразных веществ при н.у. и условиях, отличающихся
от нормальных;
- энтальпии веществ;
- переход от одного способа выражения концентрации к другому.
Методы преподавания курса:
1. Фронтальный разбор способов решения задач.
2. Коллективное обсуждение решения наиболее сложных и нестандартных задач.
3. Решение расчетно-практических задач.
4. Составление учащимися оригинальных задач.
5. Работа учащихся над творческими проектами.
Режим занятий:
90 минут в неделю
Домашние задания по образцу к каждому занятию.
Контроль:
Входной контроль, 3 контрольные работы. Творческий проект.
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
Модуль «Общая и неорганическая химия»
Тема 1. Типы и способы решения расчетных задач по химии
Классификация расчетных задач. Основные способы решения типовых химических
задач: приведение к единице, пропорция, алгебраический, графический, арифметический,
с помощью квадрата Пирсона, стехиометрических схем, готовых формул.
Тема 2. Задачи на газовые законы и газовые смеси
Закон Авогадро. Молярный объем газов. Закон Бойля — Мариотта. Закон ГейЛюссака. Уравнение идеального газа. Уравнение Клайперона — Менделеева. Задачи,
решаемые на основе использования газовых законов.
Плотность газов. Относительная плотность газов.
Задачи, связанные с объемными отношениями газов при химических реакциях.
Газовые смеси. Объемная, мольная, массовая доли компонентов газовой смеси.
Средняя молярная масса газовой смеси, ее расчет.
Задачи на смеси газов, не реагирующих и реагирующих между собой.
Парциальные давления компонентов газовых смесей и задачи с их использованием.
Тема 3. Задачи на вывод формул неорганических соединений
Определение молекулярной формулы вещества по массовым долям образующих
его элементов.
Определение молекулярной формулы вещества с использованием плотности или
относительной плотности газов.
Определение молекулярной формулы вещества по отношению атомных масс
элементов, входящих в состав данного вещества.
Определение молекулярных формул кристаллогидратов.
Определение молекулярных формул простых или сложных веществ по уравнениям
химических реакций.
Тема 4. Количественные соотношения в растворах
Способы выражения состава растворов, массовая доля растворенного вещества,
молярная концентрация. Задачи, связанные с растворением вещества, кристаллогидрата в
воде, исходном растворе. Задачи, связанные с выпариванием воды из раствора.
Задачи, связанные со смешиванием и разбавлением растворов. «Правило креста»,
или «квадрат Пирсона».
Тема 5. Расчеты по уравнениям химических реакций
Расчеты по уравнениям реакций с участием реагентов, содержащих примеси.
Расчеты по уравнениям реакций с использованием понятия практического выхода
реакции.
Задачи на избыток и недостаток. Смешанные задачи.
Задачи с использованием термохимических уравнений.
Задачи с использованием уравнений последовательных и параллельных реакций.
Задачи с использованием уравнений реакций, происходящих в растворах.
Тема 6. Задачи повышенного уровня сложности по изученным темам
Задачи на смеси веществ. Задачи с использованием закона эквивалентов.
Комбинированные усложненные задачи. Нестандартные задачи. Задачи олимпиадного
уровня.
Тема 7. Идентификация некоторых индивидуальных неорганических
соединений
Методика распознавания некоторых индивидуальных неорганических соединения
в твердом и в растворенном состояниях.
Тема 8. Задачи по химической кинетике
Понятие химической кинетики. Понятия скорости, механизма, молекулярности
химической реакции. Средняя скорость химической реакции. Расчет скорости по
изменению концентрации исходного вещества и продукта реакции. Закон действующих
масс. Порядок химической реакции. Скорость гомогенной и гетерогенной реакций.
Константа скорости химической реакции, ее физический смысл, размерность, расчет
алгебраическим и графическим методами. Зависимость скорости от природы
реагирующих веществ, температуры. Правило Вант-Гоффа. Уравнение С. Аррениуса.
Энергия активации химической реакции.
Тема 9. Задачи по химической термодинамике
Понятие химической термодинамики. Первый закон термодинамики. Понятие
внутренней энергии вещества. Тепловые эффекты химических реакций при постоянном
объеме системы и при постоянном давлении. Закон Гесса и следствия из него. Расчеты с
использованием закона Гесса. Энергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал).
Определение возможности протекания химической реакции.
Тема 10. Задачи по теме: «Химическое равновесие»
Понятие химического равновесия. Константа равновесия. Термодинамический
критерий химического равновесия. Расчет температуры начала прямой реакции в
обратимом процессе. Расчет константы равновесия, равновесных концентраций реагентов,
состава равновесных смесей веществ.
Тема 11. Задачи по теме: «Электролитическая диссоциация и ионные реакции
в растворах»
Сильные и слабые электролиты. Расчеты концентрации ионов водорода в
растворах электролитов. Водородный показатель. Расчеты pH растворов слабых
электролитов. Гидролиз солей. Расчет степени и константы гидролиза. Расчеты pH
растворов гидролизуемых солей.
Произведение растворимости электролитов. Расчеты произведения растворимости,
концентрации ионов малорастворимых электролитов, концентрации электролитов.
Определение возможности выпадения осадка при химической реакции.
Комплексные соединения. Расчеты с использованием значений констант
нестойкости (устойчивости) комплексных ионов.
Расчеты с использованием уравнений химических реакций и различных способов
выражения концентрации раствора (массовая доля, мольная (молярная) доля, молярная,
эквивалентная концентрации).
Тема 12. Задачи по теме: «Окислительно-восстановительные процессы»
Составление
и
подбор
коэффициентов
уравнений
окислительновосстановительных реакций (ОВР). Эквивалентная масса реагента, фактор
эквивалентности, окислительное число для окислительно-восстановительных реакций.
Расчеты по уравнениям окислительно-восстановительных реакций.
Электродные (окислительно-восстановительные) потенциалы металлов и
окислительно-восстановительных систем. Определение направления окислительновосстановительной реакции. Расчет электродвижущей силы гальванического элемента.
Задачи на электролиз с использованием закона Фарадея.
Тема 13. Задачи по теме: «Неметаллы»
Расчеты на вывод формул и по уравнениям химических реакций с участием серы,
азота, фосфора, углерода и их соединений.
Тема 14. Задачи по теме: «Главные переходные металлы»
Расчеты по уравнениям химических реакций с участием металлов четвертого
периода периодической системы Д.И. Менделеева.
Тема 15. Задачи типовые и повышенного уровня сложности по изученным
темам
Задачи по общей и неорганической химии в государственной итоговой аттестации
и едином государственном экзамене. Комбинированные усложненные задачи.
Нестандартные задачи. Задачи олимпиадного уровня.
Тема 16. Экспериментальные задачи на идентификацию индивидуальных
веществ и их смесей
Качественные реакции на катионы. Качественные реакции на анионы. Решение
экспериментальных задач на идентификацию индивидуальных веществ и их смесей.
Модуль «Органическая химия»
Тема 1. Углеводороды
Задачи на вывод формул алканов, алкенов, алкадиенов, алкинов и ароматических
углеводородов по продуктам их сгорания, по количеству присоединяемых к
непредельным углеводородам реагентов. Расчеты по уравнениям реакций с участием
углеводородов, включая их смеси.
Тема 2. Предельные одноатомные и многоатомные спирты
Задачи на вывод формул спиртов по продуктам их сгорания, по количеству
реагентов и продуктов реакций с участием спиртов. Расчеты по уравнениям реакций с
участием спиртов, включая их смеси. Качественные реакции на спирты.
Тема 3. Фенолы (одноатомные и двухатомные)
Задачи на вывод формул фенолов по количеству реагентов и продуктов реакций с
участием фенолов. Расчеты по уравнениям реакций с участием фенолов, включая их
смеси. Качественные реакции на фенолы.
Тема 4. Альдегиды и кетоны
Задачи на вывод формул альдегидов и кетонов по количеству реагентов и
продуктов реакций с участием альдегидов и кетонов. Расчеты по уравнениям реакций с
участием альдегидов и кетонов. Задачи на смеси. Качественные реакции на альдегиды и
кетоны.
Тема 5. Карбоновые кислоты (одноосновные и двухосновные)
Задачи на вывод формул карбоновых кислот по количеству реагентов и продуктов
реакций с участием карбоновых кислот. Расчеты по уравнениям реакций с участием
карбоновых кислот, включая их смеси. Качественные реакции на карбоновые кислоты..
Тема 6. Амины (алифатические и ароматические)
Задачи на вывод формул аминов по продуктам их сгорания, по количеству
реагентов и продуктов реакций с участием аминов. Расчеты по уравнениям реакций с
участием аминов, включая их смеси. Качественные реакции на амины.
Тема 7. Углеводы
Задачи на вывод формул углеводов по продуктам их сгорания. Расчеты по
уравнениям реакций с участием углеводов, включая их смеси. Качественные реакции на
углеводы.
Тема 8. Аминокислоты и оксикислоты
Задачи на вывод формул аминокислот и оксикислот по продуктам их сгорания.
Расчеты по уравнениям реакций с участием аминокислот и оксикислот. Задачи на
определение состава пептидов. Качественные реакции на аминокислоты и оксикислоты.
Тема 9. Задачи типовые и повышенного уровня сложности по изученным
темам
Задачи по органической химии в едином государственном экзамене.
Комбинированные усложненные задачи. Нестандартные задачи. Задачи олимпиадного
уровня.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ерыгин Д.П., Шишкин Е.А. Методика решения задач по химии. М.: Просвещение,
1989. – 176 с.
2. Хомченко И.Г. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. М.: ООО
“Изд-во Новая Волна”: ЗАО “Издательский дом “ОНИКС”. 1999. – 222 с.
3. Современная химия в задачах международных олимпиад. /В.В. Сорокин, И.В.
Свитанько, Ю.Н. Сычев, С.С. Чуранов. М. : Химия, 1993. – 288 с.
4. Еремин В.В., Кузьменко Н.Е., Попков В.А. Конкурсные задачи по химии. М.: ПринтАтелье, 1995. – 120 с.
5. Всероссийская химическая олимпиада школьников: Кн для учителя /Л.А.
Оржековский, Ю.Н. Медведев, А.В. Чураков, С.С. Чуранов; Под ред. Г.В.
Лисичкина.- М.: Просвещение, Учебная литература, 1996. – 192 с.
6. Зубович Е.Н., Асадник В.Н. Химия. Решение задач повышенной сложности: Справ.
Пособие. – Мн.: Книжный дом, 2004. – 224 с.
7. Задачи всероссийских олимпиад по химии / Под общей ред. академика РАН,
профессора В.В. Лунина – М.: Издательство «Экзамен», 2003. – 480 с.
8. Артемов.А.В. Школьные олимпиады. Химия. 8-11 классы/А.В. Артемов, С.С.
Дерябина. - .: Айрис-пресс, 2007.-240 с.
9. Химия: сборник олимпиадных задач. Школьный и муниципальный этапы: учебнометодическое пособие/Под ред. В.Н. Доронькина. – Ростов н/Д:Легион, 2009. – 253 с.