Сборник заданий по теме: «Задачи на составление системы уравнений"

Отдел образования администрации города Енакиево

 Муниципальная образовательная организация «Специализированная школа – Лицей информационных технологий города Енакиево»

Методическая разработка

Сборник задач по теме: «Решение различных типов задач по химии составлением системы уравнений»

Выполнила:

Лысак Надежда Сергеевна,

учитель химии

МОО «СШ ЛИТ города Енакиево»

Енакиево -2018 г.

АНОТАЦИЯ на методическую разработку

по теме «Решение различных типов задач по химии составлением системы уравнений» учителя химии Лысак Надежды Сергеевны

Актуальность работы обоснована необходимостью разработки механизмов внедрения приоритетных направлений развития общего среднего образования, которые определены Государственным образовательным стандартом общего среднего образования МОН ДНР.

Цель исследования: теоретически обосновать и экспериментально проверить эффективность алгоритмического подхода в решении задач, внедрение данной методики в учебный процесс для повышения его качества, формирования умений и навыков.

Практическое значение исследования заключается в разработке и внедрении сборника задач, возможность его использования в деятельности преподавателей по организации процесса обучения с использованием различных типов задач.

Данная работа не исчерпывает всех аспектов проблемы внедрения алгоритмического подхода в решении задач. Она убеждает в необходимости дальнейших исследований и разработок моделей и технологий управления учебным процессом, исследований функциональных взаимодействий руководителей учебного заведения с его участниками.

Содержание

Введение

1.      Пояснительная записка

1.1.   Методические рекомендации

1.2. Задания по теме: «Реакции разложения смеси солей с образованием одинаковых продуктов»

1.3. Задания по теме: «Реакции взаимодействия смеси солей с кислотой» (определение состава исходной и полученной смеси)

1.4. Задания по теме: «Реакции взаимодействия сплавов щелочных металлов с водой» (определение процентного состава сплава)

1.5. Задания по теме: «Реакции взаимодействия сплавов металлов с кислотой» (определение процентного состава сплава)

1.6. Задания по теме: «Реакции взаимодействия сплавов металлов и неметаллов со щелочами» (определение массы и процентного состава сплава)

2. Примеры решения задач

3. Ответы к заданиям по темам

Выводы

Список литературы

Приложение

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы обусловлена ​​необходимостью формирования и развития у детей ключевых компетентностей. Эта проблема приобретает актуальность в связи с тем, что современный мир характеризуется стремительным социальным, технологическим и политическим развитием, которое требует от человека способности делать духовно-нравственный выбор, мобильности и ответственности в принятии решений, умения эффективно общаться и быть успешным. Происходит переосмысление образовательных стратегий, определение приоритетов, характера и нового содержания образования, которое должно быть направлено ​​на формирование жизнеспособной личности.

Стратегия современного образования заключается в том, чтобы предоставить возможность всем без исключения ученикам проявить свои таланты, творческий потенциал и реализовать свои личные планы. Для этого необходимо развивать образовательный процесс, опираясь на следующие действия: научиться познавать (учиться), научиться делать (работать), научиться жить вместе; научиться жить в согласии с самим собой.

Очевидно, что реализовать принципы личностно-ориентированного обучения при традиционном подходе к образованию, традиционных средствах обучения, ориентированных на классно-урочную форму занятий, невозможно. Для включения каждого ученика в активный познавательный процесс, должна быть создана учебно-предметная среда, которая обеспечивает возможность свободного доступа к различным источникам информации, общения со сверстниками, совместной работы при решении различных проблем. 

Образовательно-воспитательный потенциал методической разработки заключается в возможности приобретения учащимися целостных знаний, в повышении мотивации школьников к получению дополнительной информации, овладении важнейшими методами научного познания (выдвинуть и обосновать замысел, самостоятельно формулировать задачи, найти способ анализа ситуации и т.д.), навыками поисково-исследовательской работы, а также рефлексии и интерпретации результатов.

«Духовная жизнь ребенка, писал Сухомлинский, - полноценна лишь тогда, когда он живет в мире игры, сказки, музыки, фантазии, творчества. Без этого она - засушенный цветок ».

Чтобы иметь возможность найти свое место в жизни, ученик современной школы должен обладать определенными качествами: 

• гибко адаптироваться в меняющихся жизненных ситуациях;

• самостоятельно и критически мыслить;

• уметь видеть и формировать проблему (в личном и профессиональном плане), находить пути ее рационального решения;

• осознавать, где и каким образом полученные знания могут быть использованы в окружающей его действительности;

• быть способным генерировать новые идеи, творчески мыслить;

• грамотно работать с информацией (уметь собирать необходимые факты, анализировать их, выдвигать гипотезы решения проблем, делать необходимые обобщения, сопоставления с аналогичными или альтернативными вариантами решения, устанавливать статистические закономерности, делать аргументированные выводы, использовать их для решения новых проблем);

• быть коммуникабельным, контактным в различных социальных группах, уметь работать в коллективе, в различных отраслях, различных ситуациях, легко предотвращать и уметь выходить из любых конфликтных ситуаций;

• уметь самостоятельно работать над развитием личной нравственности, интеллекта, культурного уровня.

Такими качествами ученик может овладеть только благодаря учителю, который чаще всего выступает в роли организатора всех видов деятельности ученика как компетентный консультант и помощник. Его профессиональные умения должны быть направлены не просто на контроль знаний и умений школьников, а на диагностику их деятельности и развития. Это достигается с помощью образовательных технологий. Выбор образовательной технологии - это всегда выбор стратегии, приоритетов, системы взаимодействия, тактик обучения и стиля работы учителя с учеником.

Пояснительная записка

«Химия имеет тесную связь с естественными науками».

М. В. Ломоносов

«Ум заключается не только в знании, но и в умении предлагать знание на деле».

Аристотель

Введение новых Государственных стандартов обучения ставит перед общеобразовательными организациями задачу дать учащимся прочные знания, обеспечить более высокий уровень преподавания, улучшить постановку профессиональной ориентации, усилить политехническую направленность содержания образования. Уроки химии являются со­ставной системы дифференцированного обучения, помогают расширить кру­гозор школьников, привлечь их к различным формам деятельности, создать основу для продолжения обучения в старшей профильной школе, получить навыки самостоятельной познавательной деятельности. Данное пособие предназначено для  учителей и учащихся 8-9 классов общеобразовательных школ.

Новизна данной методической разработки – в подборе заданий различного уровня сложности для поэтапного формирования понимания сущности химических процессов и наиболее полного усвоения темы «». Решение упражнений приводит к увеличению количества практически значимой информации, использованию дополнительных источников информации. При этом возрастает доля исследовательской деятельности учащихся, предложенный сборник  можно использовать для подготовки учащихся к участию в олимпиадах, написанию и защите работ Малой академии наук (МАН), он позволяет учитывать индивидуальные интересы и потребно­сти учащихся, создает условия для реализации личностно ориен­тированного обучения.

При решении различных химических задач, например, взаимодействие с кислотой смеси металлов, учащимся необходимо обратить внимание на следующие вопросы: знание химических свойств основных классов неорганических соединений, генетическая связь между основными классами неорганических соединений, проводить анализ возможных продуктов реакции и в случае, если продукты одинаковые, применить стандартный алгоритм. Решение упражнений и задач формирует у учащихся следующие умения и навыки:

1.     составлять уравнения реакций, осуществлять подбор коэффициентов;

2.     определять тип реакции, прогнозировать возможные продукты реакции.

3.     классифицировать реакции, вести расчеты по уравнениям;

4.     записывать уравнения реакций, составлять системы уравнений, рассчитывать массы, определять состав взятой и полученной смесей для различных реакций;

5.     применять знания полученные на уроках математики и информатики на уроках химии, реализуя тем самым метапредные связи;

6.      способствует в приобретении навыков саморазвития и самообразования, развитию у учащихся интереса и способностей к химии и биологии, формированию ключевых жизненных компетентностей.

Содержание материала отображает современные достижения химической науки, имеет метапредметную направленность.

•          организация метапредметных связей, которые дают возможность изучить смежные учебные предметы на профильном уровне;

•          помочь в осуществлении профессионального выбора, в накопле­нии определенных образовательных результатов для успешной реализации в будущей профессиональной деятельности;

•          интеграция знаний по химии и математики, умение использовать сведения, которые изучаются в курсе математики для объяснения фактов, явлений и закономерностей, которые явля­ются объектом изучения химии и других школьных предметов;

•         развитие природных способностей, интеллекта, памяти, способ­ности к самообразованию;

Методические рекомендации. Одной из основных задач пособия является формирование осмысленного использования знаний учащимися, формулирование  ценностных суждений, умение использовать знания смежных предметов. Са­моразвитию и самообразованию учащихся способствует работа учителя, направленная на формирование у учащихся умений и навыков работы с раз­ными источниками информации. Практические занятия дают возможность эффективнее усвоить и научиться применять практически по­лученные знания, умения и навыки. Эффективность усвоения про­граммного материала будет обеспечена благодаря использованию современ­ных информационных технологий обучения, увеличение в обучении само­стоятельной работы учащихся. В предложенном пособии преобладает практи­ческий компонент, который должен привлечь внимание учащихся к изучению химии и развить навыки практической деятельности,  привить интерес к химии. Завершается изучение темы самостоятельной работой. Одним из видов самостоятельной работы является поиск в различных источниках задач, которые можно решить с использованием системы уравнений, отнесение их к определенному типу, самостоятельное решение с применением алгоритма. Проверка результатов самостоятельной работы безусловно даст представление о сформированных ком­петентностях учащихся, даст им возможность проявить индивидуальный, творческий подход к решению различных типов задач по химии.

Задания по теме: «Реакции разложения смеси солей с образованием одинаковых продуктов»

Задача 1

При разложении 136,7 г смеси бертолетовой соли с перманганатом калия образовалось 24,64 л кислорода (н.у.). Определить состав исходной смеси.

Задача 2

При разложении 9,68 г смеси гидрокарбонатов калия и натрия образовалось 1,12 л углекислого газа (н.у.). Определить состав взятой и полученной смесей.

Задания по теме: «Реакции взаимодействия смеси солей с кислотой» (определение состава исходной и полученной смеси)

Задача 3

При обработке 10,88 г смеси карбонатов кальция и магния серной кислотой образовалось 15,2 г безводных сульфатов кальция и магния. Определить состав исходной и полученной смесей.

Задача 4

При обработке 18,08 г смеси хлоридов калия и натрия серной кислотой образовалось 8,06 г смеси безводных сульфатов калия и натрия. Определить состав исходной и полученной смесей.

Задача 5

При обработке 5,94 г смеси поташа и соды серной кислотой получили 7,74 г смеси безводных сульфатов калия и натрия. Определить состав исходной и полученной смесей.

Задания по теме: «Реакции взаимодействия сплавов щелочных металлов с водой» (определение процентного состава сплава)

Задача 6

При растворении в воде 15,4 г сплава калия с натрием выделилось 6,72 л водорода (н.у.). Определить процентный состав  сплава.

Ответ: 25,33%  калия и 74,67% натрия;

Задания по теме: «Реакции взаимодействия сплавов металлов с кислотой» (определение процентного состава сплава)

Задача 7

При растворении в разбавленной азотной кислоте 5 г сплава меди , железа и золота образовалось 1,344 л монооксида азота (н.у.) и 0,04 г нерастворимого остатка. Определить процентный состав  сплава.

Задача 8

При растворении 4,5 г сплава алюминия с магнием в кислоте выделилось 5,04 л водорода (н.у.). Определить процентный состав  сплава.

Задача 9

При растворении 9,3 г сплава алюминия с магнием в разбавленной азотной кислоте выделилось 2,8 л N₂O (н.у.). Определить процентный состав  сплава.

Задания по теме: «Реакции взаимодействия сплавов металлов и неметаллов со щелочами» (определение массы и процентного состава сплава)

Задача 10

Смесь кремния и магния для разделения обработали щелочью. Выделившийся водород занял при  8,96 л (н.у.). При обработке того же количества смеси кислотой выделилось при тех же условиях 2,8 л водорода. Определить массу и процентный состав  исходной смеси.

2. Примеры решения задач

Пример решения задачи по теме: «Реакции взаимодействия сплавов металлов с кислотой» (определение процентного состава сплава)

При растворении 4,5 г сплава алюминия с магнием в кислоте выделилось 5,04 л водорода(н.у.). Определить процентный состав сплава.

Дано:                        Решение:

m(сплава)=4,5г        Оба металла взаимодействуют с кислотой.

V(H₂)=5,04л             (1) Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂↑

w(Al) - ?                   (2) 2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑

w(Mg) - ?                  Пусть масса магния в сплаве равна x г, тогда масса

                                 алюминия равна (4,5-x)г.

Пусть объем выделившегося в первой реакции водорода равен y л, тогда объем выделившегося водорода во второй реакции (5,04-y) л. Составим систему уравнений:

 

 

 

m(Mg)=1,78 г

m(Al)=4,5 – 1,78 = 2,72 (г)

w(Mg)=m(Mg)/m(сплава) = 1,78/4,5 = 0,4 или 40%

w(Al)=100 – 40 = 60 (%)

Ответ: 40% магния, 60% алюминия.

Пример решения задачи по теме: «Реакции взаимодействия сплавов щелочных металлов с водой» (определение процентного состава сплава)

Задача 6

При растворении в воде 15,4 г сплава калия с натрием выделилось 6,72 л водорода(н.у.). Определить процентный состав сплава.

Дано:                        Решение:

m(сплава)=15,4г      (1) 2K + 2H₂O = 2KOH + H₂

V(H₂)=6,72л             (2) 2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂

w(K) - ?                    Пусть масса калия равна x г, тогда масса натрия (15,4-x)г

w(Na) - ?                   Пусть объем водорода, выделившегося в первой

                                 реакции, равен y л, тогда объем водорода, выделившегося во второй реакции, (6,72-y) л. Составим систему уравнений:

 

 

m(K) = 3,9 г

m(Na) = 6,72 - 3,9 = 2,82 (г)

w(K) = m(K)/m(сплава) = 3,9/15,4 = 0,253 или 25,3%

w(Na) = 100 – 25,3 = 74,7 (%)

Ответ: 25,3% калия, 74,7% натрия.

Пример решения задачи по теме: «Реакции разложения смеси солей с образованием одинаковых продуктов».

Задача №3

При разложении 9,68 г смеси гидрокарбонатов калия и натрия образовалось 1,12 л углекислого газа(н.у.). Определить состав взятой и полученной смесей.

Дано:                                          Решение:

m(KHCO₃+NaHCO₃)=9,68г        (1) 2KHCO₃ = K₂CO₃ + CO₂ + H₂O (при t˚)

V(CO₂)=1,12л                            (2) 2NaHCO₃ = Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O (при t˚)

m(KHCO₃) - ?                             Пусть масса гидрокарбоната калия равна x г,

m(NaHCO₃) - ?                           тогда масса гидрокарбоната натрия равна

m(K₂CO₃) -?                               (9,68-x) г.

m(Na₂CO₃) - ?                             Пусть объем углекислого газа, выделившийся        в первой реакции, равен y л, тогда объем углекислого газа, выделившегося во второй реакции, равен (1,12-y). Составим систему уравнений:

 

 

m(KHCO₃) = 8 г

n(KHCO₃) = m/M = 8/100 = 0,08 моль

m(NaHCO₃) = 9,68 – 8 = 1,68 (г)

n(K₂CO₃) = 0,08/2 = 0,04 моль

m(K₂CO₃) = 0,04*138 = 5,52 (г)

n(NaHCO₃) = 1,68/84 = 0,02 моль

n(Na₂CO₃) = 0,01 моль

m(Na₂CO₃) = 0,01*106 = 1,06 (г)

Ответ: m(KHCO₃) = 8 г, m(NaHCO₃) = 1,68 г, m(K₂CO₃) = 5,52 г,

m(Na₂CO₃) = 1,06 г.

Задача №4

При разложении 136,7 г смеси бертолетовой соли с перманганатом калия образовалось 26,64 л кислорода (н.у.). Определить состав исходной смеси.

Дано:                         Решение:

m(смеси)=136,7г       (1) 2KClO₃ = 2KCl + 3O₂ (при t˚)

V(O₂)=26,64л             (2) 2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂ (при t˚)

m(KClO₃) - ?              Пусть масса бертолетовой соли равна x г, тогда масса

m(KMnO₄) - ?             перманганата калия равна (136,7-x) г.

                                   Пусть объем кислорода, выделившегося в первой реакции, равен y л, тогда объем кислорода, выделившегося во второй реакции, равен (26,64-y) л. Составим систему уравнений:

 

 

m(KClO₃) = 83,4 г

m(KMnO₄) = 53,3 г

Ответ: m(KClO₃) = 83,4 г, m(KMnO₄) = 53,3 г.

3. Ответы к заданиям по темам

 Ответы к заданиям по теме: «Реакции разложения смеси солей с образованием одинаковых продуктов»

Задача 1 Ответ: 63,2 г перманганата калия и 73,5 г бертолетовой соли. Задача 2 Ответ: 8 г гидрокарбоната калия и 1,68 г гидрокарбоната натрия; 5,52 г карбоната калия и 1,06 г карбоната натрия;

Ответы к заданиям по теме: «Реакции взаимодействия смеси солей с кислотой» (определение состава исходной и полученной смеси)

Задача 3 Ответ: 5 г карбоната кальция и 5,88 г карбоната магния; 6,8 г сульфата кальция и 8,4 г сульфата магния; Задача 4 Ответ: 4,47 г хлорида калия и 2,34 г хлорида натрия; 2,84 г сульфата натрия и 5,22 г сульфата калия; Задача 5 Ответ: 2,76 г карбоната калия и 3,18 г карбоната натрия; 4,26 г сульфата натрия и 3,48 г сульфата калия;

Задания по теме: «Реакции взаимодействия сплавов щелочных металлов с водой» (определение процентного состава сплава)

Задача 6 Ответ: 25,33%  калия и 74,67% натрия;

Задания по теме: «Реакции взаимодействия сплавов металлов с кислотой» (определение процентного состава сплава)

Задача 7 Ответ: 22,4%  железа, 76,8% меди и 0,8% золота;

Задача 8 Ответ: 60%  алюминия и 40% магния;

Задача 9 Ответ: 87.1 %  алюминия и 12.9 % магния;

Задания по теме: «Реакции взаимодействия сплавов металлов и неметаллов со щелочами» (определение массы и процентного состава сплава)

Задача 10

Ответ: 8.6 г смеси; 65,1 %  кремния и 34.9 % магния

ВЫВОДЫ

Обновление всех сфер социальной и духовной жизни общества требует качественно нового уровня образования, который отвечал бы международным стандартам. Сейчас большое внимание уделяется методам с применением компьютерных программ, реализующих деятельностный подход к обучению. Данная методическая разработка содержит задания, решение которых реализуется через стандартный алгоритм, реализовать который  можно при помощи комплекса  программно-аппаратных средств (компьютер, мультимедийный проектор, сенсорная доска, web-камера, графический планшет и т.д.), т.е. организовать учебно-познавательную деятельность путем интерактивного обучения. Эти методы обучения захватывают учащихся, пробуждают у них интерес, стимулируют, повышают мотивацию, обучают самостоятельности в мыслительной деятельности.

 Применение новейших информационных технологий в учебном процессе обусловлено с одной стороны, необходимостью подготовить ученика к его будущему рабочему месту, а с другой - необходимостью более эффективной передачи знаний, имеет целью повышение уровня качества информационной компетентности и компетенции будущего специалиста. В данной работе были предложены способы повышения эффективности решения задач на уроках химии, теоретически обоснованы формы, методы и педагогические условия, в которых использование интерактивных средств обучения становится средством повышения эффективности обучения.

• Позволяет улучшить уровень усвоения учебного материала.

• Интерактивные средства в профессиональной подготовке ориентированы не только на нужды и специфику учебного процесса, но и на развитие личности, в том числе и на творческое развитие учащихся;

 •Повышает профессиональную компетентность и ориентацию в сфере информационных технологий, гибкость и адаптацию мышления при решении профессиональных задач у будущих специалистов.

• Способствует активизации познавательного интереса учащихся к изучаемому материалу;

• побуждает к более эффективному формированию знаний, умений и навыков на уроках химии.

             ПРИЛОЖЕНИЕ

Данное пособие можно использовать для организации кружковой работы. Решая данные типы задач ученица 8 класса Фабричная В. заинтересовалась воссозданием условий задачи 1. На фото выбор химической посуды и реактивов для воссоздания условий задачи.

Данное фото иллюстрирует етап формирования навыков работы с лабораторной посудой.

В соответствии с условием задачи с соляной кислотой взаимодействуют алюминий и цинк, это можно увидеть на 3 фотографии.

После того как накопилось некоторое количество газа мы провели качественную реакцию на водород. Характерный звук при сгорании показал, что водород находится в смеси с кислородом. При последующем испытании в системе находился только водород.

Особенно ценным, с моей точки зрения, является то, что ученица при решении задач на растворы смогла провести аналогии с данными типами задач и даже подготовила сообщение о разновидностях задач на растворы, которые решаются с помощью составления систем уравнений.

Краткое описание документа:

Данное пособие поможет объяснить алгоритм составления систем уравнения при решении задач различных типов. Включая расчетные задания на составление реакций разложения солей с образованием газообразных продуктов, реакции замещения между кислотами и металлами, взаимодействие амфотерных металлов со щелочами.

Использование алгоритма для решения подобных задач значительно облегчает понимание закономерностей протекания химических реакций и расчетов по уравнениям химических реакций.