Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Химия / Другие методич. материалы / Методика решения расчетных задач

Методика решения расчетных задач



Осталось всего 2 дня приёма заявок на
Международный конкурс "Мириады открытий"
(конкурс сразу по 24 предметам за один оргвзнос)


  • Химия

Поделитесь материалом с коллегами:

Введение

Одним из специфических методов обучения химии является решение химических задач. В процессе решения задач определяется степень усвоения материала, умение использовать полученные знания.

Различают качественные, расчетные и комбинированные задачи. Расчетные задачи подразделяют, в свою очередь, на три группы:

  1. Задачи, решаемые с использованием химической формулы вещества или на вывод формулы.

  2. Задачи, для решения которых используют управления химической реакций.

  3. Задачи, связанные с растворами веществ.

Каждая из групп содержит различные виды задач.

Программой по химии предусмотрены следующие виды расчетных задач:

  1. Вычисление относительной молекулярной массы веществ по химическим формулам.

  2. Вычисления по химическим уравнениям количества вещества, участвующего в реакции, по известному количеству вещества, принимающего участие в химической реакции.

  3. Вычисления по химическим уравнениям объема газов по известному количеству вещества одного из вступающих в реакцию веществ или получающихся в результате ее.

  4. Вычисление массовой доли и массы вещества в растворе.

  5. Вычисление по химическим уравнениям массы по известному количеству вещества одного из вступающих или получающихся в реакции веществ.

Основным требованием к отбору задач является их химическое содержание. Условия задачи должны соответствовать целям урока, должны быть доступны по содержанию и нести сведения практического характера.

Расчетные задачи можно применять при объяснении нового материала, при закреплении знаний, для домашнего задания, при текущем учете знаний, при повторении материала и итоговом зачете, при выполнении самостоятельных и контрольных работ, на факультативных или кружковых занятиях.

При решении задач необходимо правильно применять общепризнанные буквенные обозначения физических величин и их единиц измерения в системе СИ (см. таблицу 1 в Приложении) и использовать единый стиль оформления задач.

Последовательность действий учителя и ученика при решении задач следующая:


  1. Понимание сущности задачи.

  2. Выполнение химической части решения задачи (запись условия, уравнений реакций, постановка вопроса).

  3. Выбор наиболее рационального способа решения.

  4. Расчет

  5. Запись ответа.


Существует несколько способов решения задач.

Наиболее распространенными являются:

1. Соотношение масс веществ.

2. Использование величины “количество вещества”.

3. Составление пропорций.


Эти способы решения будут использованы в данном пособии.


  1. Вычисление относительных атомных и молекулярных масс.


Относительная атомная масса(Аr)-это отношение массы атома элемента к 1/12 массы атома углерода:

Аr(Э)=hello_html_m3e2acf5b.gif =m(Э)hello_html_m3c62c67f.gif1аем. (1)


ma(Э)-масса атома элемента;

ma(Э)-масса атома углерода;

1/12 ma(c)=1,66hello_html_m3c62c67f.gif10-24г - одна атомная единица массы (а.е.м).


Задача 1. Найдите относительную атомную массу натрия, если масса атома натрия 38 hello_html_m3c62c67f.gif10-24 г, а масса атома углерода 20 hello_html_m3c62c67f.gif10-24 г.

Ход рассуждений. Запишем кратко условие задачи. Вспомним определение Аr и формулу для ее вычисления. Подставим числовые данные. Сделаем расчет.


hello_html_mb689f5b.gifДано: Решение:

ma(Na)=38hello_html_m3c62c67f.gif10-24г Ar(Na)=hello_html_m137e07.gif

mhello_html_m2f4cac47.gifa(с)=20hello_html_m3c62c67f.gif10-24г Ar(Na)=hello_html_97e9027.gif


Аr(Na)-? Ответ: Аr(Na)=23



Относительная молекулярная массаr)-это отношение массы молекулы вещества к 1/12 массы атома углерода:

Mr=hello_html_m53e40532.gif(а.е.м) (2)

Mm- масса молекулы вещества.


Задача 2. Определите относительную молекулярную массу Fe2O3, если известно, что масса молекулы оксида железа (III) 2,6hello_html_31814259.gif

Ход рассуждений. Запишем кратко условие задачи. Вспомним определение Мr. Поскольку для вычисление Мr через массу молекулы необходимо знать массу атома углерода, подставим ее значение в условие задачи. Запишем формулы(2). Подставим числовые данные в формулу. Сделаем расчет.

mhello_html_m54e136e9.gifM(Fe2O3)=2.6hello_html_mcc843f4.gifhello_html_m7bde103.gifMr (Fe2O3)=hello_html_m48617b55.gif

ma(С)=20hello_html_76efef7b.gif Mr (Fe2O3)=hello_html_m64739436.gif


hello_html_m3ded7190.gifМr(Fe2O3)-? Ответ: Mr (Fe2O3)=160


2. Определение относительной молекулярной массы и массы молекулы


Относительную молекулярную массу (Mr) можно вычислить по относительной атомной массе элементов, входящих в эту молекулу. Для этого нужно знать формулу вещества, т.е. какие элементы входят и каково число атомов каждого элемента в молекуле:

Mr = Аr(Э1) * n1+ Аr(Э2) * n2 + … (3)


Аr1) – относительная атомная масса первого элемента;

n1 – число атомов первого элемента в молекуле;

Аr2) - относительная атомная масса второго элемента

n2 - число атомов второго элемента в молекуле;


Задача 3. Определите относительную молекулярную массу углекислого газа СO2, зная относительные массы углерода и кислорода.

Ход рассуждений. Запишем кратко условие задачи. Определим формулу для вычисления (Mr), если известны относительные атомные массы (Аr) кислорода и углерода. Подставим числовые данные в формулу (3).Сделаем расчет.

Дhello_html_40862967.gifано: Мr (СО2) = Аr(С) * nс+ Аr(О) * nо

Мr (СО2) =12*1+16*2=44

Аr (С)=12

Аhello_html_m59492c59.gifr (О)=16

Мr (СО2) - ? Ответ: Мr (СО2) = 44


3. Нахождение массовой доли элемента в веществе


Нахождение массовой доли элемента в веществе – центральная задача среди расчетов по формуле вещества. Рекомендуются упражнения этого вида выполнить в таком количестве, чтобы учащиеся приобрели навык расчета массовой доли элемента в веществе.

Массовая доля элемента в веществе (W) показывает, какую часть составляет масса атомов элемента от массы молекулы вещества. Для чистого вещества с постоянным составом массовая доля элемента в веществе постоянна. В любой массе массовая доля элемента такая, как в истинной или условной молекуле. Для нахождения W (Э) необходимо относительную атомную массу Аrвсех атомов данного элемента (n) отнести к относительной молекулярной массе вещества (Мr) :hello_html_m53d4ecad.gif


hello_html_m54560ac6.gif(4)

Массовую долю элемента в веществе можно выражать в долях или процентах. Во втором случае полученный по формуле (4) результат умножают на 100%:



hello_html_10e0f143.gif



Задача 4. Определить массовую долю элемента кислорода в 320 г серной кислоты.

hello_html_6efeebcc.gifДано: Решение:

hello_html_m441d7c7e.gifm(H2SO4)=320г W(O) = Ar (O) *n

Аr (О)=16 Mr (H2SO4)

Аr (S)=32

Аr (H)=1 Mr (H2SO4) = 1*2+32*1+16*4=98

hello_html_m2f4cac47.gifhello_html_1cbd7991.gifW (O) -? W(O) = 16*4 = 0,65 или 65 %

98




4. Вычисления с использованием понятия «Количество вещества», «Число Авогадро»

Количество вещества – (υ) – это физическая величина, определяемая числом структурных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов) и других частиц). Единица измерения количества вещества –МОЛЬ. Моль равна количеству вещества системы, которая содержит столько же структурных частиц, сколько содержится атомов в углероде – 12 массой 0,012 кг (12г), 1 моль вещества содержит 6*1023 структурных частиц. Является величиной постоянной и называется числом Авогадро (NA).


NA hello_html_m53d4ecad.gifhello_html_m5965791f.gif

Используя понятие «моль» необходимо указывать, о каких структурных частицах говорится. Если число структурных частиц, содержащихся в системе (N) разделить на число структурных частиц, составляющих 1 моль (NA), можно определить число молей.


hello_html_m53d4ecad.gifhello_html_mb60b119.gifυ = N (5)

NA


Задача 5. Какое количество вещества содержит 18*1023 молекул Н2S?

hello_html_4cbb7abc.gif

Дано: Решение:

Nhello_html_mb60b119.gifhello_html_1cbd7991.gif2S) = 18*1023 υ = N = 18*1023 = 3 моль Н2S

υhello_html_m2f4cac47.gif 2S) -? NA 60*1023




Задача 6. Какое число атомов соответствует 0,25 моль железа?


Дhello_html_645808b7.gifано: Решение:

hello_html_m2f4cac47.gifυ (Fe) = 0,25моль

N (Fe) -?N = υ * NA

N (Fe) =0,25 моль * 6*1023 = 1,5*1023 атомов

Ответ: N (Fe) = 1,5*1023 атомов


Количество вещества (υ) взаимно связано с массой вещества (m):

m = υ * М (6)


Где М – молярная масса.

Нужно различать понятия «масса», «относительная молекулярная масса» и «молярная масса». Первые два понятия уже описаны выше. Молярная масса –это масса 1 моль вещества или масса 6*1023 структурных частиц. Единица измерения моляронй массы – г/моль. Связь с относительной молекулярной (Mr)

М=Mr * 1 г/моль

Mr (NaOH) =40

M (NaOH) = 40г/моль


Задача 7. Определите массу 0,3 моль оксида алюминия.


Дhello_html_645808b7.gifано: Решение:

υ (Al2O3) = 0,3моль M (Al2O3)=27*2+16*3=102г/моль

M (Al2O3)=102г/моль m (Al2O3)=0,3 моль*102г/моль= 30,6 г

mhello_html_m2e8fe607.gif (Al2O3) -? Ответ: m (Al2O3)= 30,6 г

Задача 8. Сколько моль вещества составляет 12 г гидроксида калия?

Дhello_html_645808b7.gifано: Решение:

m(KOH) = 12 г Преобразуем формулу (6)

M (KOH)=56г/моль υ =hello_html_m674e2f59.gif

υ hello_html_m2e8fe607.gif(KOH) -? υ (КОН) = 12г = 0,2 моль

hello_html_m2bddf96.gif56 г/моль


Ответ: υ (КОН) = 0,2 моль.


  1. Вычисление массовой доли и массы вещества в растворе.


Массовая доля растворенного вещества определяется как отношение массы растворенного вещества к массе раствора:

hello_html_752ae39b.gif

W – массовая доля растворенного вещества;

mр.в.- масса растворенного вещества, г;

mр-ра.- масса раствора, г;

Массовую долю можно выражать в долях (умножение на 100% в этом случае опускается ) или в процентах.










Расчеты по химическим формулам.

Алгоритмы.


  1. Записать химическую формулу вещества.

  2. Установить определяемый элемент.

  3. Рассчитать массу вещества и массу определяемого элемента. Составить пропорцию и рассчитать Х.


Задача.

Вычислить массу меди, содержащуюся в 320 г. оксида меди (II).



Дано:

m(CuO)=320г

m(Cu)=Х г






Решение:

М(CuO)=80г/моль m(CuO)=80г

М(Cu)=64г/моль m(Cu)=64г

hello_html_m2e49af44.gif

Ответ: 256г Сu


























Расчеты на закон Авогадро.


Решение задач ведется через коэффициенты в уравнениях реакций, используя то, что 1 Моль любого газа занимает объем 22,4 л/моль.

Необходимо помнить, если в задаче масса в г, то объем в л; масса в кг, то объем в м3; масса в т, то объем 103 м3.

Алгоритмы.

  1. Написать уравнение реакции и расставить коэффициенты.

  2. Дать над формулами числовые обозначения веществ.

  3. Определить объем газа с учетом коэффициента при н.у.

  4. Составить пропорцию и рассчитать «Х».


Задача.

Какой объем водорода вступит в реакцию с 56г азота (н.у.)?




Дано:

m (N2) = 56г

V (H2) = x л









Решение:

hello_html_m578b0e6f.gif














Расчеты на избыток и недостатки.

Алгоритмы.

  1. Написать уравнение реакции и расставить коэффициенты.

  2. Дать над формулами числовые обозначения веществам.

  3. Найти вещество в недостатке и по нему сделать расчет.







Дано:

m (CuSO4)=16 г

m (NaOH)=10 г

m (Cu(OH)2)=16г











Решение:

hello_html_m20e132cd.gif

Нахождения вещества в недостатке

hello_html_6ea3365f.gif0,1<0,12, следовательно,

hello_html_m36712224.gif



















Расчеты по химическим уравнениям.

Алгоритмы.

  1. Написать уравнение реакции и расставить коэффициенты.

  2. Дать над формулами числовые обозначения веществ.

  3. Расставить массы веществ с учетом коэффициентов. Составить пропорцию и рассчитать «Х».


Задача.

Сколько гидроксида калия потребуется для нейтрализации 49 г. серной кислоты?


Дано:

m(H2SO4)=49 г.

m(KOH)=х г.







Решение:

hello_html_761f224.gif
























Решение задач на определение молекулярной формулы вещества по продуктам сгорания.

Алгоритмы.

  1. Написать уравнение реакции горения углерода и водорода.

  2. Вычислить массы сгоревшего углерода и водорода

  3. Найти массу третьего элемента по разнице масс.

  4. Обозначить число атомов искомого вещества через х: у: z.

  5. Приравнять отношение чисел атомов элементов отношению атомных факторов.

  6. Найти простейшую формулу и значение относительной молекулярной массы.

  7. Определить относительную молекулярную массу искомого вещества по плотности.

  8. Узнать во сколько раз истинная формула вещества больше простейшей.

  9. Написать истинную формулу вещества.


Задача.

При сгорании 3,2 г вещества, образовалось 4,4 СО2; 3,6 Н2О. Плотность паров этого вещества по воздуху [d(O2)] равна 1,1. Из каких элементов состоит это вещество. Определить его молекулярную формулу.


Дано:

m вещества =3,2 г

m (CO2)=4.4 г

m(H2O)=3.6г

d(O2)=1.1

__________________СхНуОz__








Решение:

hello_html_38424109.gif


Решение задач на определение молекулярной формулы вещества по известной массовой доле.

Алгоритмы.

  1. Обозначить число атомов искомого вещества через x:y:z.

  2. Прировнять отношение чисел атомов элементов отношению атомных факторов.

  3. Найти простейшую формулу и значения относительной молекулярной массы.

  4. Определить относительную молекулярную массу искомого вещества по плотности.

  5. Узнать во сколько раз истинная формула вещества больше простейшей.

  6. Написать истинную формулу вещества.

  7. Написать ответ.


Задача.

Определить молекулярную формулу углеводорода имеющего состав С=80%, Н=20%. Плотность этого вещества по водороду равна 15.

Решение:

Дано:

С=80%

Н=20%

d [H2]=15

hello_html_m3ded7190.gif

CxHy- ?









hello_html_m4483039.gif


ХИМИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ


Алгоритмы составления химического уравнения

Уравнения химической реакции между водородом и кислородом

  1. Составить схему взаимодействия:

слева записать формулы веществ,

вступивших в реакцию;

справа- получившихся, соединив их знаком «+».


1. Н22=>Н2О

В реакции вступают 2 простых вещества, получается 1 сложное вещество.


2. Подобрать коэффициенты для каждого так, чтобы число атомов каждого элемента в левой части было равно числу атомов этого элемента в правой части


2. а) уравнять число атомов кислорода. поставив коэффициент 2 перед формулой воды.

б) уравнять число атомов водорода, поставив коэффициент 2 перед формулой водорода.

22=>2H2O



  1. Проверить число атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения.

  2. Поставить знак равно («=»).



n(H)=2*2=4

n(O)=1*2=2

2H2+O2=2H2O



















Решение задач по химическим уравнениям

(с помощью пропорции)


Алгоритм решения

Пример

  1. Составить уравнение химической реакции.

  2. В уравнении одной чертой подчеркнуть формулы веществ. массы (объемы) которых указаны в условии, двумя чертами- формулы веществ, массы (объемы) которых требуется вычислить.

  3. Что дано- записать над формулами веществ.

  4. а) Под формулами записать:

  1. количество вещества (ν), определяется по коэффициентам уравнения;

  2. Молярную массу (М), рассчитывается через Mr;

  3. массу вещества (m), m=M* ν.


  1. б. 1) количество вещества (ν);

2) молярный объем для газов при н.у. (Vm)

Vm=22.4 л/моль

3) объем газа (V), V=Vm* ν

  1. Составить пропорцию.

  2. Решить пропорцию.

  3. Записать ответ.


Рассчитать, какой объем кислорода (н.у.) вступит в реакцию с оксидом серы (IV) массой 6,4 г.



hello_html_cbf1cbf.gif

Ответ: в реакции вступит 1,12 л кислорода.













РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО ХИМИЧЕСКИМ УРАВНЕНИЯМ

(ПО КОЛИЧЕСТВУ ВЕЩЕСТВА)


Алгоритм решения

Пример

  1. Составить уравнение химической реакции

  2. В уравнении одной чертой подчеркнуть формулы веществ, массы (объемы) которых указаны в условии, двумя чертами- формулы веществ. массы (объемы) которых требуется вычислить.

  3. Что дано- записать над формулами веществ.

  4. Под формулами записать количество вещества (ν), определяется по коэффициентам уравнения.

  5. Рассчитать, какое количество вещества (в молях) составляет масса (объем) вещества, указанного в условии задачи

hello_html_m713c1cda.gif

  1. По уравнению определить количество вещества (в молях) искомого вещества.

  2. Определить объем (массу) искомого вещества V= νVm

(m= νM)

  1. Записать ответ.


Рассчитать, какой объем кислорода (н.у.) вступит в реакцию с оксидом серы (IV) массой 6,4 г.

hello_html_27116bd5.gif

Ответ: В реакцию вступит 1,12 л кислорода





57 вебинаров для учителей на разные темы
ПЕРЕЙТИ к бесплатному просмотру
(заказ свидетельства о просмотре - только до 11 декабря)


Автор
Дата добавления 31.10.2015
Раздел Химия
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров567
Номер материала ДВ-111439
Получить свидетельство о публикации

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх