Розрахункові задачі з хімії та способи їх розвязку

Виведення молекулярної формули органічної речовини здійснюється за формулами:    М = 29D_пов;    М =2D_Н2;

ω (Е) =

 

ν=

 

Приклад 1. Визначте істинну формулу вуглеводню, при спалюванні 4,4 г якого одержали 13,2 г карбон(IV) оксиду і 7,2 г води. Відносна густина парів вуглеводню за воднем дорівнює 22.

Розв’язання

Напишемо  рівняння реакції:

  Із рівняння реакції видно,  що всі атоми Карбону з даної  речовини переходять у СО₂, а Гідрогену — в Н₂О. Знаючи маси СО₂ і Н₂О, обчислимо кількості цих речовин:

  Із рівняння реакції виходить:

Найпростіше цілочисельне співвідношення ν(С)і ν(Н) у цьому вуглеводні дорівнює: , отже, найпростіша формула вуглеводню: С₃Н₈.

Обчислимо його молярну масу:

Порівняємо  з молярною масою, обчисленою за густиною за воднем:  

Отже, у цьому випадку найпростіша  формула є істинною.

2. Способи розв’язку розрахункових задач з хімії.

У методиці навчання хімії розроблені різні способи вирішення розрахункових завдань. Серед них виділяють наступні: 
• фізичний спосіб (рішення задач з використанням формул математичної залежності);

• розв’язок задач з використанням пропорцій;

• метод «приведення до одиниці»;

• спосіб підбору;

2.1. Фізичний спосіб.

При виборі даного способу розв’язку розрахункових задач з хімії слід спиратися на знання школярів отримані при вивченні фізики та математики. На уроках фізики учні вирішують завдання з використанням формул математичної залежності величин. При цьому вони підбирають потрібні формули, вирішують спочатку задачі в загальному вигляді, а потім підставляють числові значення. У цей блок входять численні типи завдань, що вимагають при вирішенні застосування відомих формул:

1.      , звідси

2.      , звідси і

3.      , звідси і

4.      , звідси і

5.      , звідси

6.      , звідси і

7.      , звідси і

8.     , звідси

Рішення хімічних задач фізичним способом включає наступні етапи: а) підбір формули для шуканої величини; б) перетворення формули в загальному вигляді; в) підстановка у формулу числових значень і знаходження відповіді.

Приклад 1. Яку масу має аміак, що займає об'єм 5,6 дм3 (при н.у.)?

Дано: V(NH3) = 5,6 дм3

Розв’язок 1.Підбираємо формулу для знаходження маси .В ній невідома кількість хімічних речовин. 2. Підбираємо формулу для знаходження кількості речовини . 3. Визначаємо загальну формулу для знаходження  4. Підставляємо в загальну формулу числові значення і знаходимо масу аміаку.     Мr(NH3) = Ar(N) + 3Ar(H) = 14 + 3 · 1 = 17;     М(NH3) = 17 г/моль.     m(NH3) = · 17 г/моль = 4,25 г; Відповідь: аміак об’ємом 5,6 дм3 (при н.у.) має масу 4.25 г.

m(NH3)=?

 

2.2. Розв’язок задач з використанням пропорцій.

Складання пропорцій при вирішенні розрахункових завдань з хімії найбільш часто використовується в шкільній практиці. Цей спосіб багато вчителів вважають найбільш зрозумілим учням. Однак застосування його обмежене, оскільки складання пропорцій при вирішенні окремих типів завдань не завжди виправдано. Найбільш раціонально застосовувати пропорції при проведенні розрахунків за хімічними рівняннями. 
Розв’язок розрахункових задач з хімії з використанням пропорцій включає етапи: а) встановлення пропорційної залежності; б) складання пропорції; в) рішення пропорції і знаходження відповіді.

Приклад 2. Яку масу фосфору потрібно спалити для отримання оксиду фосфору (V) масою 7,1 г?

Дано: m(P2O5) = 7,1 г

Розв’язок 1. Складаємо рівняння реакції і встановлюємо стехіометричні відносини між відомою і шуканою величиною:                                                          x г                                   7,1 г                                                                                                                                                   4P   +   5O2   =   2P2O5                                                                      n     4 моль                             2 моль                                                 M    31 г/моль            -            142 г/моль                                                m    124 г                      -          284 г    2. Складаємо пропорцію, розмірковуючи: при спалюванні фосфору масою 124 г утворюється оксид фосфору (V) масою 284 г, а при спалюванні фосфору масою x г виходить оксид фосфору (V) масою 7,1 г:   = 3. розв’язуємо пропорці.: х = = 3,1 г Відповідь: для отримання оксиду фосфору (V) масою 7,1 г необхідно спалити фосфор масою 3,1 г.

m(P)=?

 

2.3. Метод «приведення до одиниці».

Метод «приведення до одиниці» при вирішенні розрахункових  завдань з хімії близький до попереднього способу. Він заснований на логічних міркуваннях, тому може бути рекомендований для учнів старших класів (особливо фізико-математичного напряму).

Розглянемо розв’язок  попередньої задачі (приклад 2) цим  способом.

Хід міркувань: оксид фосфору (V) масою 142 г містить хімічну кількість речовини 1 моль. Отже, оксид фосфору (V) масою 1 г містить хімічну кількість речовини 1/142 моль, а P₂O₅ масою 7,1 г - в 7,1 рази більше, тобто 7,1/142 моль = 0,05 моль оксиду фосфору (V).

Згідно рівнянню реакції при одержанні оксиду фосфору (V) хімічною кількістю 4 моль згоряє фосфор хімічною кількістю 2 моль, а при утворенні 0,05 моль оксиду фосфору (V) згорає 0,1 моль фосфору. 
1 моль фосфору має масу 31 г, а 0,1 моль фосфору - в 0,1 рази більше, тобто 31 г · 0,1 = 3,1 г.

2.4. Метод підбору.

Способом підбору, як правило, розв’язуються хімічні задачі на розрахунки, пов'язані з перебуванням невідомого елемента чи речовини. Розглянемо цей спосіб на конкретному прикладі.

Приклад 3. Метал, масою 16 г, взаємодіючи з молекулярним киснем об'ємом 4,48 дм3 (н.у.), утворює оксид. Визначте, який це метал.

Дано: m(Ме) = 16 г V(O2) = 4,48 дм3

Розв’язок 1. Складаємо рівняння реакції одержання оксиду, прийнявши за х валентність металу в оксиді.                                                         х   II      4Ме  +  хO2  =  2Ме2Oх                       2. Знаходимо хімічну кількість прореагировавшего кисню:      n(O2) = = = 0,2 моль. 3. Визначаємо по рівнянню реакції хімічну кількість прореагованого металу:     = ;         n(Ме) = = моль = моль. 4. Знаходимо молярну масу металу і підбором визначаємо, який це метал:      М(Ме) = = = 20х г/моль. Далі задача розв’язується способом підбору:    якщо х = I, то М(Ме) = 20 г/моль, такого металу немає;     якщо х = II, то М(Ме) = 40 г/мол ьцей метал – кальцій;     якщо х = III, то М(Ме) = 80, такого металу немає.  відповідб: метал – кальцій.

Ме=?

 

 

ВИСНОВОК

Розв’язання задач в  хімічній освіті займає важливе місце, бо являється одним із прийомів навчання, через яке забезпечується більш  глибоке і повне засвоєння  навчального матеріалу по хімії і виробляє вміння самостійного використання набутих знань.

У процесі розв’язування  задач відбувається уточнення і  закріплення хімічних понять про  речовини і процеси. Задачі, які включають  визначені ситуації, стають стимулом самостійної роботи учнів над навчальним матеріалом. Стає зрозумілою загальноприйнята в методиці думка, що мірою засвоєння матеріалу потрібно вважати не тільки і навіть не скільки переказ тексту підручника, скільки умінню використовувати одержані знання при розв’язуванні різноманітних задач.

Значна роль задач виявляється в організації пошукових ситуацій, які необхідні при проблемному навчанні, а також в процесі перевірки знань учнів, при закріпленні отриманого на уроці матеріалу.

Отже вміння учнів  розв’язувати різні типи задач і при цьому використовувати різні способи їх розв’язку забезпечує більш глибоке і повне засвоєння навчального матеріалу.

 

 

 

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ:

1. Буpинська Н.М. Методика викладання хімії. - Київ, 1988.

2. В.В. Сухан, Т.В. та інш. Хімія. Посібник для вступників до вузів.-Київ, 1993, 995,1996. Укладач- Табенська Тетяна Володимиpівна, доцент, к. х. н.

3. Попель Л.Л., Крикля Л.С. Хімія. Підручник для загальноосвітніх навчальних закладів. 9 клас. – К.: Академія, 2009.

4. Хомченко Г.П., Хомченко И.Г. Сборник задач по химии для поступающих в вузы. - М.: Новая волна, 2002. - 278с.