Решение расчётных задач по химии

Формирование умения решать расчётные задачи по уравнению реакции в курсе основной школы

Умение решать расчётные задачи является важным показателем усвоения учеником основ химии, способствует развитию логического мышления, требует привлечения знаний математики.

         Умение решать расчётные задачи включает в себя следующие элементы

Состав умения:

1.     Знание физических величин (масса вещества, объём, плотность, количество вещества, массовая доля) их единиц измерения, переход от одних единиц измерения к другим.

2.     Знание расчётных формул и умение их преобразовывать.

3.     Умение составлять уравнение химической реакции в соответствии с условием, расставлять коэффициенты, определять продукты реакции на основе химических свойств веществ.

4.     Умение составлять план решения задачи.

5.     Умение составлять математические уравнения на основе пропорции и решать их.

6.     Умение сделать проверку, оценить правильность полученного результата.

Этапы формирования, умения решать расчётные задачи.

Тема урока

Элемент умения

Химические формулы. Относительная атомная и молекулярная массы. Простые вещества металлы. Простые вещества неметаллы. Количество вещества Молярный объём газов Решение задач с применением массы, объёма, количества вещества

Новые физические величины Ar и Mr Новая единица измерения массы - атомная единица массы, связь а.е.м. с граммом, границы применимости а.е.м., связь между относительной и абсолютной атомной массой. Решение математических задач на сплавы с химическим содержанием. Решение математических задач на смеси, примеси с химическим содержанием, на нахождение m, V, ρ вещества. Введение новой физической величины, ее  размерность, связь с массой. Молярная масса вещества, её связь с относительной молекулярной массой. Число Авогадро.  Постоянные и переменные физической величины, характеризующие вещество связь массы, объема, плотности и количества вещества. Знание и преобразование расчётных формул. Решение задач с помощью пропорций.

Степень окисления. Чистые вещества и смеси. Массовая и объёмная доля компонентов смеси (раствора). Химические реакции. Расчёты по химическим уравнениям. Основные классы неорганических веществ.

Умение правильно составлять формулы химических соединений Обозначение массовой, объёмной доле вещества в смеси или растворе их размерность, связь φ и х для газов. Преобразование расчётных формул или применение пропорций для решения задач Умение записывать химические уравнения и расставлять коэффициенты Преобразование формул. Составление плана решения задачи. Отработка алгоритма решения задач. Знание химических свойств веществ, определение продуктов реакции, условий протекания реакций.

Практические способы и методы формирования умения решать расчётные задачи.

Формирование любой составной части умения решать расчётные задачи предусматривает следующие этапы:

1. „Введение” умения

2. объяснения учителя у доски

3. закрепления умения

4. корректировка умения (анализом типичных ошибок)

5. проверка элементов учения

При этом использую методы парной работы с одним заданием, тренировочные диктанты с самопроверкой или взаимной поверкой, индивидуальную работу по карточкам, тестовые задания, используют демонстрационные таблицы как опорные схемы.

Для отработки математических навыков и умения записывать величины с помощью условных обозначений на начальном этапе изучения химии предлагаю учащимся для решения математические задачи с химическим содержанием.

Задача №1

Масса сплава двух металлов железа и никеля составляет 200 г. Массовая доля железа в сплаве составляет 80%. Определите массу каждого металла в сплаве.

Примерный образец записи условия в тетради ученика:

m_сплава = 200 г

     ^Fe+Ni

массовая доля (Fe) = 80%

m _Fe =?

m _Ni =?

Решение:

200 г сплава
80% Fe	20% Ni
m (Fe) – ?	m (Ni) – ?

200 г сплава – 100%

X г железа – 80%

²⁰⁰/_x = ¹⁰⁰/₈₀;      X = ^200•80/₁₀₀ = 160

m_Fe = 160 г

m_Ni = 200 г – 160 г = 40 г

Ответ: В 200 г сплава содержится 160 г железа и 40 г никеля.

Задача №2

Какой объём займёт кислород массой 64 г, если плотность газа составляет

1, 48 ^г/_л

 

m (О₂) = 64 г         V = ^m/ ρ; V = ^{64 г}/_{1,48 г/л} ≈43,2л

ρ (О₂) = 1, 48 ^г/_л

V (O₂) –?

Ответ: 64 г О₂ займут объём  ≈ 43,2л

Задача №3

Вещество массой 48 г занимает объём 22, 4 л. Найти плотность вещества, определить, в каком агрегатном состоянии находится вещество.

Задача №4

Сколько граммов железа и серы нужно взять для приготовления смеси массой 100 г, чтобы массы железа и серы находились в отношении:

 а)1:2                      б) 2:3               в) 3:4

 Задача №5

Сколько г жира содержится в 200 г молока, если % жира в молоке составляет 3, 2%

Задача №6

Чему равна доля кислоты в растворе, образовавшемся при смешивании 20 г уксусной кислоты и 80 г воды?

При решении задач на нахождение массы, объёма, количества веществ по расчётным формулам использую опорную схему, позволяющую сразу проследить ход решения, составить план решения, определить количество действий в задаче .

При решении задач на первоначальном этапе можно переписывать элементы схемы.

№1

m (CO₂) = 88 г                        m               V

V (CO₂) = ?                                    

M (CO₂) = 44 ^г/_моль                              n         1) n (CO₂) = ^m(CO2)/_{M (CO2)}

V_M (газа) = 22, 4 ^л/_моль                                                 2) V (CO₂) = n (CO₂)•V_M

№2

V (CO₂)=44,8 л                          m               V

m (CO₂) - ?

M (CO₂)= 44 ^г/_моль                                                 n         1) n = ^V/V_M

V_M (газа)= 22, 4 ^л/_моль                                                         2)m = n• M

Для закрепления умения решать расчётные задачи по формулам составляем таблицы, позволяющие последить, какие величины могут изменяться, а какие остаются постоянными. В них хорошо видна прямо пропорциональная зависимость между количеством вещества и массой, объёмом вещества .

Практика показывает, что самым трудным в решении задач по уравнениям оказывается составление пропорции между количествами веществ в реакции. Поэтому этот элемент умения отрабатываем отдельно, решая задачи следующего типа:

1) Сколько молей вещества В вступит в реакцию с веществом А, если

                 а) n_A : n_B  =1:2

                 б) n_A : n_B = 2:3 

                           в) n_A : n_B = 3:4

2) Хватит ли 10 молей вещества B для реакции с 3 моль вещества А, если отношение количеств веществ А и В в реакции составляет

              а) 1:2           б) 2:3          в) 3:2

 Решение задач осуществляем 2 способами

1)    с помощью пропорций

2)    с помощью формул

При решении задач осуществляем проверку решения (устную).

В некоторых классах отрабатываем это умение дополнительно с помощью таблиц.

Заполните таблицу, если известны вещества А и В вступают в реакцию в отношении

              а) 1:2           б) 2:3          в) 2:1          г) 3:2

по количеству вещества

а)                                                                       б)                                                                         

А		В
1моль
3 моль
10 моль
	1:2

А		В
1моль
3 моль
10 моль
	2:3

в)                                                                       г)

А		В
1моль
3 моль
10 моль
	2:1

А		В
1моль
3 моль
10 моль
	3:2

После того, как учащиеся осваивают решение задач по формулам и находят количество веществ по уравнению в соответствии с коэффициентами, приступаем к решению расчётных задач по уравнению химических реакций в 3 действиях. Сначала, как правило, подробно рассматривается конкретная задача с подробным анализом, решение записывается с пояснениями к каждому действию, записывается полный ответ, анализируется найденное решение. Затем составляем алгоритм решения задач в 3 действия в общем виде и с опорой на эту схему решаем задачи в парах, затем индивидуально.

На начальном этапе уравнения реакции даём в готовом виде, затем по мере изучения химических свойств веществ, учащиеся составляют его сами. Для задач, предлагаемых в качестве домашнего задания, в классе составляем краткий план решения.

Сильным учащимся, освоившим алгоритм решения задач, на последующих уроках предлагаются задачи с усложнением (прямые задачи на примеси и растворы).

Решение задач по уравнениям с использованием растворов можно предварить опытом.

Навеску металла цинка растворяем в соляной кислоте, массу которой предварительно рассчитываем. После того, как учащиеся видят, что не весь цинк растворился (вступил в реакцию), задаём вопрос, почему. Учащиеся высказывают свои гипотезы. Приходим к заключению, что в растворе содержится вода, поэтому не происходит полное растворении цинка. Делаем вывод, что m_р-ра кислоты, необходимого для реакции, всегда > m „чистой” кислоты. Когда записываем массы веществ по условию над веществами в уравнении реакции, ещё раз акцентируем внимание на том, почему над HCL нельзя записывать данную массу раствора кислоты определённой концентрации. При нахождении m кислоты в растворе актуализируем понятие % и доля (20% = ¹/₅ = 0, 2).

Делаем вывод, если вещество находится в виде раствора или содержит примеси, в I действии нужно находить m чистого вещества, т.к. в большинстве случаев имеется ввиду, что растворитель и примеси не вступают в реакцию.

После отработки прямых задач на растворы и примеси приступаем к решению обратных задач по нахождению m_р-ра, ω_в-ва в растворе или техническом образце вещества. При анализе условия определяем, к какому из 3 типов принадлежит данная задача, для сильных учащихся можно дополнить схему объёмом раствора и плотностью раствора и усложняющим элементом на нахождение массовой доли веществ в растворе после окончания реакции.

При решении задач уделяю постоянное внимание, особенно на первых порах правильному и аккуратному оформлению, структурированию решения в виде пронумерованных действий, правильной записи условных обозначений, единиц измерения. Постоянные величины обычно берём из справочной литературы.

В – во, n(моль)	m(г)	M(г/моль)	V(л)	VM(л/моль)	Ρ(плотность)
1моль Н2О	18 г	18  г/моль	18  мл	18  мл/моль	1­­ г/мл
2моль  Н2О
Н2О	9 г
1моль H2SO4					1,84  г/мл
0,5моль H2SO4
CO2			22,4 л CO2
CO2			44,8 л CO2

              Заполни недостающие величины

      Для формирования осознанного умения решать расчетные задачи целесообразно использовать такие приёмы как

1.     составление текста задачи по краткому условию и уравнению

2.     составление задачи по уравнению реакции

3.     составление обратных задач после решения прямых задач

Ответ, найденный в прямой задаче, становится исходным данным для обратной задачи, например

Прямая задача

Дано:                                                                          Найти:

m(Zn)=6,5г                                                                 m(р-ра HCl)=?

ω(HCl в р-ре)=0,2                                                      Ответ: 49г

Обратная задача

Дано:                                                                          Найти:

m(р-ра HCl)=49г                                                       m(Zn)=6,5г                                     

ω(HCl в р-ре)=0,2                                                     Ответ: 6,5г

      Решение обратной задачи является проверкой правильности решения прямой задачи.                                       

                                                                                                                         Прямая задача   

                                        m_Zn          n_Zn               n_HCl                m_HCl             m_{HCl р-ра}

      Обратная задача

Краткое описание документа:

В статье обобщён личный опыт по формированию умения решать расчётные задачи по химии, проанализированы этапы формирования умения.Для многих учащихся умение решения расчётных задач вырабатывается является достаточно сложным, поэтому не следует пренебрегать этапами, предшествующими непосредственному решению задач по уравнению реакций.