«Методика решения химических задач по уравнениям реакций по известным параметрам исходного вещества без примесей и с примесями. в формате ОГЭ и ЕГЭ»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

СЛУШАТЕЛЯ ПРОГРАММЫ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ «МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К РЕШЕНИЮ РАСЧЁТНЫХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЗАДАЧ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ОГЭ И ЕГЭ ПО ХИМИИ»

По теме «Методика решения химических задач по уравнениям реакций  по известным параметрам исходного вещества без примесей и с примесями.

 в формате ОГЭ и ЕГЭ»

Учителя МБОУ Нахабинская СОШ № 3

Г.о. Красногорск п. Нахабино

Московской области

Новиковой Татьяны Юрьевны

ГОРОД КРАСНОГОРСК

2018

Расчётные задачи по химии учащиеся решают с начала VIII класса и до конца обучения в школе. Решение задач позволяет:

• расширять кругозор учащихся;
• развивать умение логически мыслить;
• воспитывать самостоятельность, внимательность, умение анализировать, делать правильные выводы;
• устанавливать связь химии с другими науками: физикой, математикой, биологией, экологией и др.;
• способствует политехнической подготовке учащихся, готовиться к успешной аттестации по предмету (в том числе в форме ОГЭ и ЕГЭ).

Решая задачи, учащиеся более глубоко усваивают учебный материал, учатся применять приобретённые теоретические знания на практике.

Использование задач в школе позволяет решать основные функции обучения и воспитания.

• Обучающие функции обеспечиваются формированием важных структурных элементов знаний, осмыслением химической сущности явлению, умением применять усвоенные знания в конкретно заданной ситуации. Решение задач – это активный познавательный процесс.
• Воспитывающие функции реализуются формированием мировоззрения, расширением кругозора. Учебные задачи являются действенным средством воспитания трудолюбия, настойчивости, воли, характера.
• Развивающиеся функции проявляются в результате формирования логического, творческого мышления, развитие смекалки учащихся. Решение задач – это мыслительный процесс.

Традиционная методика обучения решения химических задач (чаще всего – это решение задач методом составления пропорций) имеет ряд недостатков. В результате лишь немногие учащиеся сознательно и творчески овладевают общим подходом к решению, умеют оценивать свои действия в процессе решения, самостоятельно составлять условия задач, умеют выбирать рациональные способы решения и др.

Представленная методика обучения решения задач от общих приёмов к частным позволяет решить недостатки традиционных способов обучения. В данной работе показываются приёмы решения задач с использованием основных физических величин. Среди них величина n (или ν) - количество вещества - позволяет связать все основные физические величины друг с другом. Это даёт возможность составлять логические схемы решения задач с использованием этих физических величин.

Задача учителя состоит в том, чтобы научить учащихся понимать смысл этих физических величин и применять физические формулы при решении расчётных задач различных типов, научить анализировать условия задач, через составление логической схемы решения конкретной задачи на основе знания общего подхода к решению. Составление логической схемы задачи предотвращает многие ошибки, которые допускают учащиеся.

При решении задач необходимо руководствоваться несколькими простыми правилами:
Порядок решения задачи:

1)     Прочитайте задачу, запишите краткое условие.

2)     Составьте уравнение химической реакции.

3)     Рассчитайте массу чистого вещества, необходимого для реакции по уравнению реакции.

4)     Вычислите массу примесей в образце по условию.

5)     Вычислите массовую долю примесей по формуле: ω_прим. = m_прим./m_смеси.

Образец решения:

Определите массовую долю примесей в техническом образце карбида кальция, если из 200 г его получили 56 л ацетилена.

Р е ш е н и е:       

1.     Записываем уравнение химической реакции:

                                              CaC₂ + 2Н₂О = С₂Н₂   + Са(ОН)₂

        Определяем количество вещества ацетилена:

                            n= V/Vm                n= 56/22,4 =2,5 моль,

следовательно, по уравнении химической реакции чистого CaC₂     вступило в реакцию 2,5 моль

             m(CaC₂)   =n× M (CaC₂)   

m(CaC₂)   = 2,5 ×64  = 160г

m примесей = 200-160=40 г

3) определяем массовую долю примесей:

                                       ω_прим  = 40 г/ 200 г = 0,2 (или 20%).

                                                                                                   Ответ: ω_прим  = 20%.                                         

Решение расчетных задач «на примеси» и определение массовой доли вещества в растворе после реакции.

 При решении задач такого типа считается, что примеси – это вещества, не способные вступать в реакцию по составленному для решения уравнению.

 Пример 1. 10 г железа, содержащего 16 % примесей, растворили в 150 мл 10 % раствора соляной кислоты (плотностью 1,05 г/мл). Вычислите объем выделяющегося газа (н. у.) и массовую долю хлороводорода в полученном растворе.

Алгоритм решения:

1.     Составляем уравнение реакции по условию задачи, расставляем коэффициенты.

 Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂

16% от 10 г – примеси, которые не реагируют по составленному уравнению. Находим массу чистого вещества железа. m(Fe) = 10 . (1 – 0,16) = 8,4

Находим количество вещества железа по формуле n = m/M,

(n(Fe) = 8,4/56 = 0,15 моль

2.     Учитываем, что коэффициенты в любом химическом уравнении указывают на соотношение количеств веществ участников реакции. Следовательно, количество вещества израсходованной HCl будет в два раза больше, чем количество вещества железа (коэффициенты 2 и 1, соответственно), а количество вещества водорода будет равно количеству вещества железа (коэффициенты 1 и 1, соответственно).

Находим массу израсходованного хлороводорода m(HCl) = 0,3 . 36,5 = 10,95 г

Объем образующегося водорода (н. у.) рассчитываем по формуле V = n . 22,4, что составит V(HCl) = 0,15 . 22,4 = 3,36 л.

3.     По условию задачи требуется найти массовую долю хлороводорода в растворе после прохождения реакции (соляная кислота – это раствор хлороводорода в воде). Массовую долю находим по формуле w = m части/mцелого.

В данном случае часть – это масса оставшегося после прохождения реакции хлороводорода, целое - масса раствора после реакции.

 Очень важно понимать, что в состав раствора входит растворитель (вода в данном случае) и вещества, растворенные в этом растворителе. Образующийся нерастворимый в воде газ и осадки не входят в состав раствора.

Находим массу исходного раствора соляной кислоты по формуле:

mраствора = Vраствора . p(плотность раствора)

После чего массу вещества хлороводорода в растворе рассчитываем по формуле

m = mраствора × массовую долю вещества (выраженную десятичным числом).

Соединяем две последние формулы и получаем m(HCl) = 150 × 1,05 ×0.1 = 15,75 г.  

Из этой массы израсходовано на растворение железа 10,95 г хлороводорода, следовательно осталось 15,75 – 10,95 = 4,8 г.

Находим массу раствора после реакции. Для этого надо сложить массу исходных железа (оно растворилось в кислоте полностью) и раствора соляной кислоты, затем вычесть из полученной суммы массу улетевшего из раствора водорода

 m(раствора после реакции) = 8,4 + 150 . 1,05 – 0,15 . 2 = 166,2 г

Определяем массовую долю хлороводорода в растворе после прохождения реакции

w = 4,8/166,2 = 0,0289 или 2,89 %.

Пример 2. 11,2 г мрамора растворили в избытке соляной кислоты и получили 2, 24 л газа (н.у.). Рассчитайте массовую долю примесей в израсходованном образце мрамора.

Алгоритм решения

1.     Мрамор – это минерал, основу которого составляет карбонат кальция. Составляем уравнение реакции, расставляем коэффициенты

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Рассчитываем количество вещества газа (газ - это углекислый газ)

n (CO2) = 2,24/22,4 = 0,1 моль

Исходя из соотношения количеств веществ в уравнении (1 к 1 при формуле карбоната кальция и углекислого газа), количество вещества карбоната кальция такое же, 0,1 моль. 2. Находим массу чистого карбоната кальция в образце мрамора.

 m(CaCO3) = 0,1 . 100 = 10 г

Следовательно, масса примесей составит 11,2 – 10 = 1,2 г

Массовая доля примесей w(примесей) = 1,2/11,2 = 0,1071 или 10,71%.

Пример 3. Технический карбид кальция массой 20 г обработали избытком воды, получив ацетилен, при пропускании которого через избыток бромной воды образовался 1,1,2,2 –тетрабромэтан массой 86,5 г.  Определите массовую долю СаС2 в техническом карбиде.

Дано: m = 20 г; m(C2H2Br4)=86,5 г.

Найти: ω(СаC2) =?

Решение: записываем уравнения взаимодействия карбида кальция с водой и ацетилена с бромной водой и расставляем стехиометрические коэффициенты.

CaC₂ +2 H₂O = Ca(OH)₂ + C₂H₂

C₂H₂ +2 Br₂ = C₂H₂Br₄

Находим количество вещества тетрабромэтана.

n(C2H2Br4) = m(C2H2Br4)/ М(C2H2Br4) = 86,5/ 346 = 0,25 моль.

Из уравнений реакций следует, что n(C2H2Br4) =n(C2H2) = n(СаC2) =0,25 моль. Отсюда мы можем найти массу чистого карбида кальция (без примесей).

m(СаC2) = n(СаC2) • М(СаC2) = 0,25• 64 = 16 г.

Определяем массовую долю СаC₂ в техническом карбиде.

ω(СаC2) =m(СаC2)/m = 16/20 = 0,8 = 80%.


Пример 4. В бензоле объемом 170 мл растворили серу массой 1,8 г. Плотность бензола равна 0,88 г/мл. Определите массовую долю серы в растворе.

Дано: V(C₆H₆) =170 мл;

m(S) = 1,8 г;

ρ(C₆H₆)=0,88 г/мл.

Найти: ω(S) =?

Решение: для нахождения массовой доли серы в растворе необходимо рассчитать массу раствора. Определяем массу бензола.

m(C₆H₆) = ρ(C₆H₆) •V(C₆H₆) = 0,88•170 = 149,6 г.

Находим общую массу раствора.

m(р-ра) = m(С6C6) + m(S) =149,6 + 1,8 = 151,4 г.

Рассчитаем массовую долю серы.

ω(S) =m(S)/m=1,8 /151,4 = 0,0119 = 1,19 %.

Задачи для самостоятельного решения 9 класс

1.Какая масса азотной кислоты образуется при взаимодействии серной кислоты  с 200г нитрата натрия, содержащего 10% примесей?

2.Какой объем газа выделится при разложении 300г нитрата лития, содержащего 20% примесей?

3. Какая масса азотной кислоты образуется при взаимодействии 196г серной кислоты и 100г нитрата калия, сод.20% примесей?

4.При разложении 250г нитрата натрия выделился газ объемом 22,4л. Найдите долю чистого вещества нитрата натрия  в исходном образце?

Краткое описание документа:

Расчётные задачи по химии учащиеся решают с начала VIII класса и до конца обучения в школе. Решение задач позволяет:

• расширять кругозор учащихся;
• развивать умение логически мыслить;
• воспитывать самостоятельность, внимательность, умение анализировать, делать правильные выводы;
• устанавливать связь химии с другими науками: физикой, математикой, биологией, экологией и др.;
• способствует политехнической подготовке учащихся, готовиться к успешной аттестации по предмету (в том числе в форме ОГЭ и ЕГЭ).

Решая задачи, учащиеся более глубоко усваивают учебный материал, учатся применять приобретённые теоретические знания на практике.