Розрахункові задачі з хімії та способи їх розвязку

Зміст.

ВСТУП

1. Типи розрахункових задач з  хімії.

1.1. Обчислення за хімічними формулами.

1.2. Обчислення з використанням понять про розчини.

1.3. Обчислення за рівняннями хімічних реакцій.

1.4. Знаходження  формул речовин.

2. Способи розв’язку розрахункових задач з хімії.

2.1. Фізичний спосіб.

2.2. Розв’язок задач з використанням пропорцій.

2.3. Метод «приведення до одиниці».

2.4. Метод підбору

ВИСНОВОК.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В С Т У  П

Розрахункові  задачі з хімії посідають особливе місце у вивченні хімії. Систематичне їх розв’язування сприяє свідомому засвоєнню хімічних знань, формуванню логічного мислення, розвитку розумової діяльності, навчає практичному використанню набутих теоретичних знань.

Розв’язування хімічних задач - важливий аспект оволодіння основами науки хімії. Введення задач в навчальний процес дає змогу реалізувати такі дидактичні принципи навчання:

• забезпечення самостійності й активності учнів;
• досягнення єдності знань і умінь;
• встановлення зв’язку навчання з життям.

Під час розв’язування розрахункових  задач реалізуються міжпредметні зв’язки.

Розрахункові  задачі можна використовувати на всіх етапах навчального процесу: при  вивченні нового матеріалу, при його засвоєнні, а також при перевірці  та контролі знань учнів.

У ході розв’язування задач відбувається складна мисленнєва діяльність учнів, яка визначає розвиток як змістового боку мислення (знань), так і діяльнісного (операції, дії). Найтісніший зв’язок  знань і дій є основою формування різних прийомів мислення: суджень, умовисновків, доказів.

Задачі  відіграють значну роль в організації  пошукових ситуацій, необхідних при  проблемному навчанні, а також  у здійсненні перевірки знань  учнів і закріплення засвоєного навчального матеріалу.

Розв’язування розрахункових задач сприяє виробленню вмінь і навичок проводити розрахунки. Це важливий засіб розвитку мови і мислення учнів.

1. Типи розрахункових задач з хімії.

Розрахункові  задачі з хімії, передбачені шкільною програмою, умовно можна поділити на такі типи та підтипи:

1.1. Обчислення за хімічними формулами.

• Обчислення відносної молекулярної маси речовини.
• Обчислення масової частки елемента у сполуці.
• Обчислення числа атомів (молекул) у певній кількості речовини.
• Обчислення маси певної кількості речовини та кількості речовини певної її маси.
• Обчислення об’єму газу, який взято у певній кількості речовини.
• Обчислення маси певного об’єму газу за нормальних умов і об’єму газу, який займає за н.у. певна маса газу.
• Обчислення відносної густини і молекулярної маси газів.

Приклади розв’язку задач даного типу:

Обчислення  за хімічною формулою молярної маси, маси і кількості.

Числове значення молярної маси дорівнює відносній  атомній або відносній молекулярній (формульній) масі речовини.

Наприклад, потрібно з'ясувати, яка молярна  маса кисню. Оскільки Мr(0₂) = 32, то М(0₂) = (32 г)/(1 моль) = 32 г/моль.

Молярну масу складної речовини можна обчислити, виходячи з молярних мас хімічних елементів, які входять до її складу, наприклад:

Mr(H₂S0₄) = 1·2 + 32 + 16 ·4 = 98;

M(H₂S0₄) = 98 г/моль.

m(1 моль H₂S0₄) = 98 г, тобто 98 г сульфатної кислоти H₂S0₄ — це її маса, що відповідає кількості речовини 1 моль.

Отже, молярна маса — це стала характеристика кожної окремої речовини. Вона виражає  залежність між масою і кількістю  речовини, а тому дає змогу визначати одну величину за відомою іншою, наприклад масу за кількістю речовини і навпаки, кількість речовини за масою:

m = M · v (г); v = m/M (моль)

m = M (г/моль) · v (моль) = Mv(r);

v = m(г) : М (г/моль) = m/M (моль).

Приклад 1. Яка маса відповідає магній оксиду MgO кількістю речовини 6 моль?

Дано: v(MgO) = 6 моль	Розв'язування: m = M · v; M(MgO) = 24 + 16 = 40 г/моль; m(MgO) = 40 г/моль ·6 моль = 240 г. Відповідь. Кількості речовини магній оксиду MgO 6 моль відповідає його маса, що дорівнює 240 г.
m(MgO) — ?

 

 

Приклад 2. Яка кількість речовини ортофосфатної кислоти Н₃Р0₄ відповідає її масі 392 г?

Дано: m(Н3Р04) = 392 г	Розв'язування: v = m/M; М(Н3Р04) =1 · 3 + 31 + 16 · 4 = 98 г/моль; v (Н3Р04) = (392 г)/(98 г/моль) = 4 моль Відповідь. Ортофосфатній кислоті масою 392 г відповідає кількість речовини 4 моль.
v(Н3Р04) — ?

 

1.2. Обчислення з використанням понять про розчини.

• Обчислення масової частки розчиненої речовини в розчині.
• Обчислення маси розчиненої речовини в розчині.
• Обчислення розчинності речовин.

Приклади розв’язку задач даного типу:

Обчислення  з використанням понять про розчини.

Масова частка розчиненої речовини — це відношення маси розчиненої речовини до загальної маси розчину:

Масова частка виражається в частках одиниці або відсотках. В останньому випадку одержана внаслідок обчислення величина масової частки множиться на 100 %.

Маса розчиненої речовини:

Маса розчину:

Масу  розчину можна також знайти, склавши маси розчиненої речовини (або речовин) і масу розчинника (наприклад води):

Приготування  розчину із заданою масовою часткою  розчиненої речовини:

Щоб приготувати  розчин із заданою масовою часткою, слід обчислити масу розчиненої речовини та води.

Наприклад, необхідно приготувати 200 г розчину натрій хлориду з масовою часткою 5 % (0,05). Обчислимо масу солі, необхідної для приготування розчину:

Обчислимо масу води:

 

1.3. Обчислення за рівняннями хімічних реакцій.

• Обчислення за хімічними рівняннями кількості речовини, яка бере участь у реакції, за відомою кількістю іншої реагуючої речовини.
• Обчислення за хімічними рівняннями мас речовин або об’ємів газів (н.у.) за відомою кількістю речовини, що вступає в реакцію або одержана в результаті реакції.
• Обчислення об’ємних відношень газів при хімічних реакціях.
• Обчислення за термохімічними рівняннями.
• Обчислення маси або об’єму продукту реакції за відомою масою чи об’ємом вихідної речовини, що містить домішки.
• Визначення масової або об’ємної частки виходу продукту реакції за відношенням до теоретично можливого.
• Обчислення за хімічними рівняннями, якщо одну з реагуючих речовин взято у надлишку.

Приклади розв’язку задач даного типу:

Хімічне рівняння — умовний запис хімічної реакції за допомогою хімічних формул. Його складають на основі закону збереження маси речовин, згідно з яким маса речовин, що вступають у реакцію, дорівнює масі речовин, що утворюються внаслідок реакції. Добираючи коефіцієнти до формул речовин, ти зрівнюєш число атомів кожного елемента в лівій і правій частинах і дістаєш хімічне рівняння, що відповідає закону збереження маси.

Пам'ятай! Для розрахунків важливо обирати такі одиниці вимірювання маси, об'єму, кількості речовини, які відповідають одна одній.

За  хімічним рівнянням можна робити різні розрахунки — обчислювати  кількість речовини, масу, об'єм вихідних речовин або продуктів реакції. Для цього потрібно спочатку записати скорочену умову задачі, правильно використовуючи фізичні величини і їх позначення.

Рівняння  хімічної реакції дає змогу здійснювати  розрахунки маси, об'єму або кількості  речовини вихідних речовин чи продуктів  реакції. 
Розглянемо конкретні приклади.

Приклад 1. Яку масу гашеного вапна Са(ОН)2 можна добути внаслідок взаємодії з водою кальцій оксиду масою 280 г? 
Передусім запиши скорочену умову задачі та склади рівняння хімічної реакції.

Дано: m(СаО) = 280 г

Розв'язування:   СаО + Н2О = Са(ОН)2 Прочитай  ще раз умову задачі та підкресли відоме (що дано) і невідоме (що треба взнати). Над підкресленими формулами простав вихідні дані з умови задачі: 280 г х  СаО + Н2О = Са(ОН)2 Під формулами речовин запиши дані, які  можна дістати з рівняння реакції: 280 г х СаО + Н2О = Са(ОН)2 М= 40 + 16 = 56 г/моль М= 40 + 32 + 2 = 74 г/моль v = 1 моль v = 1 моль m = 1 моль·56 г/моль = 56 г m = 1 моль·74 г/моль = 74 г Розв'язання задачі будується на використанні прямо  пропорційної залежності між кількісними  характеристиками величин.

m(Са(ОН)2) — ?

 

 

Приклад 2. Яка кількість речовини нітроген(V) оксиду прореагувала з водою, якщо утворилася нітратна кислота HNО3 кількістю речовини 10 моль?

Дано: v(HNО3) = 10 моль	Розв'язування: х 10 моль N205 + Н20 = 2HN03 1 моль : х = 2 моль : 10 моль; х = (1 моль ·10 моль)/(2 моль) = 5 моль Відповідь. Якщо утворилася нітратна кислота HN03 кількістю  речовини 10 моль, то з водою прореагував  нітроген(V) оксид кількістю речовини 5 моль (v(N205) = 5 моль).
v(N2О5) — ?

 

Приклад 3. Магній масою 3 г взаємодіє з киснем. Яка кількість речовини магній оксиду утвориться при цьому?

Дано: m(Mg) = 3 г

Розв'язування: З г х  2Mg + 02 = 2MgO v= 2 моль v = 2 моль Оскільки  відносно магнію виявились різні  одиниці вимірювання (грами і  молі), треба визначити, яку кількість речовини становлять 3 г магнію: n = m/M M(Mg) = 24 г/моль; v(Mg) = (3 г)/(24 г/моль) = 0,125 моль Рівняння  реакції показує, якщо у взаємодію  з киснем вступає 2 моль магнію, то утворюється 2 моль MgO. Отже, якщо в реакцію вступає 0,125 моль Mg, то й утворюється 0,125 моль MgO. Відповідь. Якщо з киснем взаємодіє магній масою 3 г, то утворюється магній оксид MgO кількістю  речовини 0,125 моль (v(MgO) = 0,125 моль).

v(MgO) — ?

 

 

• Для розв'язування розрахункової задачі використовуй такий алгоритм:  
  Запиши скорочену умову задачі.
• Склади рівняння хімічної реакції.
• Підкресли в рівнянні формули речовин, про які йдеться в умові задачі (відомої і невідомої).
• Над формулами речовин з умови задачі запиши відому величину й невідому з відповідними одиницями вимірювання (йдеться лише про чисті речовини, без домішок).
• Під формулами речовин з відомою і невідомою величиною запиши відповідні значення цих величин, знайдені за рівнянням реакції.
• Склади й розв'яжи пропорцію на підставі двох даних, узятих з рівняння реакції, і двох даних — з умови задачі.

Запиши  повне формулювання відповіді.

1.4. Знаходження  формул речовин.

• Знаходження молекулярної формули газоподібної органічної речовини на основі її густини, відносної густини за воднем чи за повітрям та масовими частками елементів.
• Знаходження молекулярної формули газоподібної органічної речовини на основі маси чи об’єму продуктів згоряння.

Приклади  розвязку задач даного типу:

Емпірична формула будь-якої речовини - це формула, яка виражає найпростіше цілочисельне відношення елементів, що містяться  в даному веществе. Емпіричні формули  іноді називають також найпростішими  формулами. Для виведення емпіричної формули речовини достатньо знати його кількісний склад (масові частки елементів).