Могильная Наталья Петровна

Решение задач занимает в химическом образовании важное место, так как позволяет
систематизировать полученные знания, глубже понять сложные теоретические вопросы,
научиться не только воспроизводить информацию, но и творчески ее применять.
В настоящее время большое значение придается практической направленности
обучения, поэтому умение решать расчетные задачи становится одним из определяющих
факторов при оценке уровня знаний учащихся.
Процесс решения задачи длителен и трудоемок. Он включает и запись условия, и
размышления в поисках путей решения, и математические расчеты. С целью
интенсификации этого процесса используют при решении расчетных задач алгоритмы и
опорные схемы.
Алгоритмическое предписание позволяет учащимся строить мыслительный
процесс, как и в какой последовательности действовать, оперировать условием задачи, и
обязательно приводит к получению правильного решения. Таким образом, использование
алгоритмов дисциплинирует и направляет деятельность учащихся при самостоятельном
решении задач.
Алгоритм решения любой задачи.
1. Внимательно прочитай и изучи условие задачи так, чтобы она стала тебе понятной.
2. Выясни, говорится ли в задаче о химическом процессе или только о конкретном
веществе. (В первом случае записывается уравнение реакции, а во втором –
формула вещества).
3. Запиши условие задачи, используя общепринятые обозначения величин.
4. Проведи анализ задачи. Подумай, какие известные величины ты можешь ее
использовать при ее решении, запиши их.
5. Наметь план решения задачи. Выбери наиболее рациональный способ ее решения.
6. Выполни необходимые расчеты.
7. Запиши ответ задачи.
8. Проверь правильность решения (составь и реши обратную задачу или используй
другой способ).
Используют алгоритмические предписания при решении различных типов
расчетных задач. Например,
Алгоритм решения задач на вывод химической
формулы вещества по массовым долям элементов.
1. По известным массовым долям элементов данного вещества найди отношение
числа атомов.
2. Меньшее число прими за единицу и найди следующее отношение.
3. Так как должно быть целое число атомов, то приведи это отношение к целым
числам.
Задача. Известно соединение, содержащее 0,27928 массовых долей (27,928%)
фосфора и 0,72072 массовых долей (72,072%) серы. Найти его простейшую формулу.
Дано:
Решение:
W(P) = 27,928%
27,928 : 72,072 = 0,90090 : 2,25225;
W(S) = 72,072%
1) P:S = 31
32
0,9009 : 2,25225 = 1 : 2,5;
PxSy - ?
2) P:S = 0,9009
0,9009
3) P:S = 1 : 2,5 = 2 : 5
Ответ: химическая формула данного вещества P2S5.
Алгоритм решения задач на нахождение
отношения масс элементов по химической формуле вещества.
1. Найди молярную массу вещества.
2. Найди отношение масс элементов в веществе.
Задача. Найдите отношение масс элементов в сульфатной кислоте.
Дано:
Решение:
1) M(H2SO4) = 2 1 + 32 + 4 16 = 98 г/моль
2) H:S:O = 2 : 32 : 64 = 1 : 16 : 32
H2SO4
m(H):m(S):m(O)
Ответ: отношение масс гидрогена, сульфура и оксигена в H2SO4 равно 1 : 16 : 32.
Алгоритм решения задач на нахождение
массы элемента по известной массе сложного вещества.
1. Найди молярную массу вещества.
2. Вычисли массу элемента.
Задача. Вычислите, сколько сульфура содержится в 320т сульфур (VI) оксида.
Дано:
m(SO3) = 320т
m(S) - ?
Решение:
1) M(SO3) = 32 + 16 3 = 32 + 48 = 80г/моль;
m = M = 80т;
2) 80т(SO3) – 32т(S);
320т(SO3) – Xт(S);
320__32
m(S) =
80
= 128т
Ответ: 320т SO3 содержит 128т S.
Алгоритм решения задач на вычисление
количества вещества, соответствующего определенной массе вещества
Обрати внимание на то, что в задаче говорится о конкретном веществе, а не о
химическом процессе, поэтому используй формулу количества вещества.
Задача. Какое количество вещества составляет 147г сульфатной кислоты?
Дано:
m(H2SO4) = 147г
V(H2SO4) - ?
Решение:
m
V= M ;
1) M(H2SO4) = 2 + 32 + 64 = 98г/моль;
m(H2SO4)
147
2) V(H2SO4) = M(H2SO4) = 98 = 1,5(моль)
Ответ: 147г H2SO4 составляет 1,5 моль.
Алгоритм решения задач на вычисление
объема определенной массы газообразного вещества (н.у.)
1. Вычислите молярную массу газа.
2. Определите количество вещества, которому соответствует данная в задаче масса
газа.
3. Рассчитайте объем, который занимает полученное количество вещества газа.
Задача. Какой объем займут 32г сульфур (IV) оксида.
Дано:
m(SO2) = 32г
V(SO2) - ?
Решение:
1) M(SO2) = 32 + 16 2 = 64г/моль;
m(SO2) 32г
2) V(SO2) = M(SO2) = 64г/моль = 0,5моль;
3) 1моль (SO2) – 22,4л;
0,5моль (SO2) = Х л
0,5 22,4
V(SO2) =
1
= 11,2л
Ответ: 32г SO2 займут объем 11,2л.
Алгоритм решения задач на определение
массовых долей элементов в сложном веществе.
1. Найдите молярную массу вещества.
2. Вычислите молярную массу вещества.
3. Проверьте правильность вычисления.
Задача. Вычислить массовые доли элементов в сульфате натрия.
Дано:
Na2SO4
W(Na) -?
W(S) - ?
W(O) - ?
Решение:
1) M(Na2SO4) = 23 2 + 32 + 16 4 = 46 + 32 + 64 = 142 г/моль;
Mr = m = 142;
n Ar(эл.)
2) W(эл.) = Mr(в-ва) ;
_2 23_
_46_
W(Na) = 142 = 142 = 0,32 = 32%;
_32_
W(S) = 142 = 0,23 = 23%;
_64_
W(O) = 142 = 0,45 = 45%;
3) 32 + 23 + 45 = 100%.
Ответ: элементный состав Na2SO4 таков: W(Na) = 32%, W(S) = 23%, W(O) = 45%.
Алгоритм решения задач на приготовление растворов заданной консистенции.
1. Вычислите массу 1л раствора заданной консистенции.
2. Найдите массу вещества, содержащегося в данной массе раствора заданной
консистенции.
3. Определите объем полученной массы вещества.
4. Вычислите объем воды, необходимый для приготовления раствора заданной
концентрации.
Задача. Какой объем раствора (Р=1,80г/куб.см), в котором содержание H2SO4 в
массовых долях равно 0,88, потребуется, чтобы приготовить 1л раствора, содержание
H2SO4 в котором будет равным в массовых долях 0,1 (Р=1,069 г/куб.см).
Дано:
W1(H2SO4) = 0,88 (88%)
P1р-ра = 1,80 г/куб.см
W2 (H2SO4) = 0,1 (10%)
Р2 р-ра = 1,069 г/куб.см
V1 р-ра(H2SO4) - ?
Решение:
1) Вычисляем массу 1л р-ра, в котором содержание H2SO4
10%
1л – 1 куб.дм; 1 куб.дм = 100 куб.см
m(р-ра) = 1000 куб.см 1,069 г/куб.см = 1069г
2) Определяем массу чистого H2SO4, которая потребуется.
100г необходимого р-ра – 10г H2SO4
1069г р-ра – Хг H2SO4
1069 10
m(H2SO4) =
100
= 106,9г;
3) Находим, сколько потребуется раствора с W(H2SO4)
88%.
100г р-ра – 88г H2SO4
Хг - 106,9г H2SO4
100 106,9
m(р-ра)H2SO4 =
88
= 121,5г;
4) Вычисляем объем р-ра H2SO4 с Wр-ра = 88%
m
m
Р= V;
V= P ;
V1 (р-ра) = 121,5г/1,80г/куб.см = 67б5мл.
Ответ: потребуется 67,5 мл раствора, в котором содержание H2SO4 составляет
88%.
Алгоритм решения задач по уравнениям химических реакций.
1. Составьте уравнение соответствующей химической реакции.
2. В уравнении реакции одной чертой подчеркните химические формулы тех
веществ, величины которых даны в задаче, двумя чертами – вещество, величину
которого необходимо определить.
3. Далее работайте только с теми веществами, которые подчеркнуты.
4. Над подчеркнутыми веществами запишите данные величины в задаче.
5. Под этими веществами запишите их величины по уравнению реакции, учитывая
коэффициенты.
6. Если по условию задачи вещества даны с примесями, то сначала вычислите массу
чистого вещества, содержащегося в смеси, а затем эту массу напишите над этим
веществом в уравнении реакции.
7. Если в задаче необходимо найти практический выход вещества по его массовой
доле от теоретического выхода, то, согласно уравнению реакции, сначала найдите
теоретический выход вещества, а потом по массовой доле – практический.
8. Если в задаче известны данные двух вступающих в реакцию веществ, значит,
одно их веществ может быть дано в избытке. Чтобы определить, какое из веществ
дано в избытке, находим количество каждого из веществ. Зная, что вещества
вступают в реакцию в строго определенных соотношениях, по уравнению
находим то вещество, которое дано в избытке. Избыток вещества в реакцию не
вступит. Поэтому расчеты ведем по тому веществу, которое дано в недостатке.
9. По записям в уравнении реакции составьте пропорцию и решите ее.
10. Запишите ответ задачи.
Задача. Какой объем кислорода расходуется на сжигание сероводорода, если при
этом образуется 18л сульфур (IV) оксида.
Дано:
V(SO2) = 18л
V(O2) - ?
Решение:
1) 2H2S + 3O2 --- 2H2O + 2SO2
3моль
2моль
2) V(O2) = V(O2) ;
V(SO2)
V(SO2)
V(O2) = V(SO2) V(O2) = 18 3 = 27л
V(SO2)
2
Ответ: при сжигании H2S расходуется 27л О2.
Задача. Определить массу сульфатной кислоты, которую можно получить из 480т
свинцового блеска, содержащего 15% примесей.
Дано:
Решение:
480т
m(PbS) = 480т
W(пр.) = 15%
m(H2SO4) - ?
Хт
PbS --- H2SO4
1 моль
239т/моль
1 моль
98т/моль
W(PbS) = 100% - 15% = 85%
W(в-ва) = m(в-ва) 100% ; m(в-ва) = W(в-ва) m(р-ра) ;
m(р-ра)
100%
m(PbS) = 85% 480т = 408т ;
100%
M(PbS) = 207 + 32 =239 т/моль;
M(H2SO4) = 98 т/моль;
m(H2SO4) = 408т/моль 98т/моль = 167,3т
239 т/моль
Ответ. получат 167,3т H2SO4.
Задача. железо массой 2,8г погрузили в раствор меди (II) сульфата. В результате
реакции в осадок выпало 3г меди. Сколько процентов это составляет от теоретически
возможного выхода?
Дано:
Решение:
2,8г
m(Fe) = 2,8г
m(Cu) = 3г
Wпр(Cu)
хг
Fe + CuSO4 --- FeSO4 + Cu I
56г
64г
M(Fe) = 56г/моль; m = M = 56г;
M(Cu) = 64г/моль; m = M = 64г;
m(Cu) = 2,8г 64г = 3,2г;
56г
3,2г – 100% ; х = 3 100% = 93,75%.
3г - х %
3,2
Ответ: практический выход Cu составляет 93,75%.
Задача. В раствор, содержащий сульфатную кислоту массой 11,76г, погрузили
кусочек алюминия массой 3,24г. Сколько алюминий сульфата образовалось?
Дано:
Решение:
0,12моль
m(H2SO4) = 11,76г
m(Al) = 3,24г
m(Al2(SO4)3) - ?
0,12 моль
х моль
2Al + 3H2SO4 --- Al2(SO4)3 = 3H2 I
2 моль
3 моль
1 моль
V=m ; m=M V;
M
M(H2SO4) = 2 + 32 + 64 = 98 г/моль:
M(Al) = 27 г/моль;
M(Al2(SO4)3) = 342 г/моль;
1) V(Al) = 3,24г = 0,12 моль;
27г/моль
V(H2SO4) = 11,76г = 0,12 моль;
98г/моль
2) V(Al) : V(H2SO4) = 2 : 3;
V(Al) = V(H2SO4) 2 = 0,12 2 = 0,8 моль,
3
3
а по условию задачи 0,12 моль, таким образом, алюминий взят
в избытке.
3) V(H2SO4) : V(Al2(SO4)3) = 3: 1;
V(Al2(SO4)3) = V(H2SO4) 1 = 0,12моль 1моль = 0,04моль;
3
3моль
m(Al2(SO4)3) = 342 г/моль 0,04 моль = 13,68г
Ответ: образуется 13,68г алюминий сульфата.
Но использование алгоритмов может быть осознанным и неосознанным, можно
алгоритм знать, но не уметь им пользоваться. Кроме того, алгоритмическое предписание
жестко регламентирует – делай так! – что не способствует творческому мышлению. А
также не для всех задач можно построить типичные алгоритмы. Многие задачи требуют
не стандартного подхода, а выдумки и творчества. Это разнообразие таково, что ученик
запутывается в алгоритмах. Поэтому кроме алгоритмирования я использую при решении
расчетных задач опорные схемы.
Составление опорных схем при решении задач включают мыслительную
деятельность самым активным образом уже на первых, казалось бы, непроизводительных
этапах решения задачи. Еще записывая условие, стараюсь добиться от учащихся полного
осмысления сути задачи, а составляя опорную схему плана, они ее уже практически
решают.
Задача. Сколько серы (по массе) прореагирует с газом, полученным при
взаимодействии цинка массой 6,5г с избытком разбавленной серной кислоты, если
используется только 80% газа.
В первый раз условие читаем для ознакомления. Во второй раз читаем медленнее,
выделяя отдельные смысловые части и составляя опорную схему условия.
Читаемая часть
Запись схемы
m-?
Сколько серы по массе прореагирует с газом …
газ + сера …
m-?
… полученным
--- газ + сера …
… при взаимодействии цинка массой 6,5г…
цинк --- газ + сера …
… с избытком разбавленной серной кислоты
H2SO4 + Zn --- газ + сера …
m=6,5г
изб.
если используется только 80% газа
разб.
изб.
m-?
6,5г
m-?
6,5г
m-?
H2SO4 + Zn --- газ + сера …
разб.
V=80%
Окончательная опорная схема условия задачи:
изб.
6,5г
m-?
Дано: H2SO4 + Zn --- газ + сера
разб.
V=80%
Найти: m(S) - ?
Следующий этап – осмысление процессов, происходящих в задаче. Записываем
уравнение реакций:
Zn + H2SO4 --- ZnSO4 + H2 (a)
H2 + S --- H2S (б),
на основе которых составляем стехиометрическую схему, выполняя только те вещества,
для которых в условии заданы какие-либо числовые данные, необходимые при решении:
H2SO4 ---- H2 --- S
Находим молярные массы этих веществ:
M(Zn) = 65 г/моль
M(H2) = 2 г/моль
V(S) = 32 г/моль
Затем составляем план решения в виде опорной схемы, которую можно представить как
цепочку взаимосвязанных физических величин, начинающихся искомой величиной и
заканчивающихся исходной.
Опорная схема – это решение задачи в общем виде, вычленение типовых,
простейших задач и определение последовательности их решения. Рассуждаем так: массу
серы можно найти по уравнению (б), исходя из массы водорода, который с ней реагирует.
Тогда первое звено цепочки опорной схемы имеет вид:
ур.р-ции
m(S) ----- m(H2)
Но данная масса водорода составляет лишь 80% от массы этого газа, который образуется
при взаимодействии Zn с H2SO4 . Обозначим ее как m(H2) 80%. Необходимо прежде узнать
сколько Н2 выделиться при взаимодействии Zn с H2SO4 по уравнению реакции (а), если
теоретический выход равен 100%. Обозначим эту массу m(H2) 100%. Записываем
следующее звено цепочки ОС:
m(S) ----- m(H2)80% --- m(H2)100%
Масса водорода по уравнению (а) может быть найдена, исходя из массы Zn, которая в
условии задана. Следующее звено цепочки ОС будет последним. Вся схема приобретает
вид:
ур.р-ции
ур.р-ции
V
m(S) ----- m(H2)80% --- m(H2)100% ----- m(Zn)
3
2
1
Над стрелкой записываем условные обозначения операций, с помощью которых
определяем искомые величины, под стрелкой номера действий.
Далее следует традиционное решение:
хг
6,5г
1) Zn + H2SO4 --- ZnSO4 + H2
1 моль
65г
1 моль
2г
6,5 = х ;
65
2
2) 0,2 г - 100%
х г - 80%
6,5 2 = 0,2 г
65
х = 0,2 80 = 0,16г
100
0,16г х г
3) H2 + S --- H2S
1 моль
2г
1 моль
32г
0,16 = х ;
х = 0,16 32 = 2,56г
2
32
2
Ответ: с водородом взаимодействует сера массой 2,56г.
Умение решать задачи развивается в процессе обучения, и развить это умение
можно только одним путем – постоянно систематически решать задачи.
Могильная Наталья Петровна
Учитель химии Мангушской ОШ №2
Першотравневого района Донецкой области.