Статья "Методика выполнения заданий ЕГЭ из области расчетных задач по химии"

«Методика выполнения заданий ЕГЭ из области расчетных задач по химии»

Заместитель директора школы

по учебно-воспитательной работе

МОАУ СОШ с УИОП №37 г. Кирова,

учитель химии высшей

квалификационной категории

Доронина Нэлли Юрьевна

Планируемые изменения КИМ ЕГЭ по химии в 2016 года:

1.  В части 1 работы изменен формат шести заданий базового уровня сложности с кратким ответом (6, 11, 18, 24-26).

2.  Изменен формат заданий 34 и 35 части 2: установление соответствия вместо заданий на выбор нескольких верных ответов из предложенного списка.  3. Проведена корректировка в отношении распределения заданий по уровню сложности и видам проверяемых умений и способов деятельности (уменьшено количество заданий на химические свойства органических веществ в части 2, задание на химическое равновесие перенесено из части 1 в часть 2).

4. В части 2 работы сложность вызывает задание (на позиции 33 (В6), которое ориентировано на проверку элементов содержания: «качественные реакции на неорганические вещества и ионы», «качественные реакции органических соединений».

5. Общее количество заданий в каждом варианте КИМ составило 40 (не изменилось)

Количество заданий:

Базовый уровень 26 заданий (включая расчетные задачи 24-26) – 26 баллов

Повышенный уровень 9 заданий  - 18 баллов

Высокий уровень 5 заданий – 3+4+5+4+4 =20 баллов

Итого 64 балла – 3,5 часа

При ознакомлении с демонстрационным вариантом контрольных измерительных материалов ЕГЭ 2016 г. следует иметь в виду, что задания, включённые в него, не охватывают всех элементов содержания, которые будут проверяться с помощью вариантов КИМ в 2016 г.

Полный перечень элементов, которые могут контролироваться на едином государственном экзамене 2016 г., приведён в кодификаторе элементов содержания и требований к уровню подготовки выпускников общеобразовательных учреждений для единого государственного экзамена 2016 г. по химии.

Распространенная ошибка – подготовка к ЕГЭ только по подобным заданиям ДЕМО варианта.

Назначение демонстрационного варианта заключается в том, чтобы дать возможность любому участнику ЕГЭ составить представление о структуре вариантов КИМ, типах заданий и об уровнях их сложности: базовом, повышенном и высоком. Приведённые критерии оценки выполнения заданий высокого уровня сложности, с развёрнутым ответом, включённые в этот вариант, дают представление о требованиях к полноте и правильности записи развёрнутого ответа.

КИМ ЕГЭ по химии 2016 года содержит пять расчетных задач:

- три задачи в части 1  оцениваются по 1 баллу каждая

- 39 (С4) – комбинированная расчетная задача – 4 балла

- 40 (С5) – задача на вывод формулы органического соединения и доказательства его химических свойств или получения – 4 балла

24 – 24 – 26

Типы расчетных задач, которые могут быть предложены (еще раз акцентирую внимание, что нельзя полностью полагаться на ДЕМО вариант, прорешивая только аналогичные задания, необходимо смотреть кодификатор проверяемых элементов знаний).

Общая позиция по данным задачам – цена 1 балл, т.е.  это не комбинированная задача, а задача, где проверяется один элемент знаний – понятие «растворы», «тепловой эффект», «избыток», вычисление массы, объема или количества вещества по уравнению химической реакции.

Ответ необходимо записывать в соответствии с рекомендациями (акцент – внимательно читать рекомендации в скобках и обязательно читать рекомендации в прямоугольнике перед заданиями - единицы измерения писать не надо) – до сотых, до десятых, до целого числа, и учащиеся часто по невнимательности допускают неправильное округление.

1)    Задачи на растворы.

- Научить четко понимать, что такое

«Раствор (вещество + растворитель)», что такое «Вещество».

- Начинать решать задачу с записи формулы:

«массовая доля = масса вещества \ масса раствора»

- вычитывая задачу, «собирать» вещество в числителе, раствор в знаменателе.

- Т.е. решать эту задачу быстро – не по действиям, а осуществляя сразу «сборку» по формуле

Например,

1.Вычислите массу  нитрата калия, которую следует растворить в 150 г   раствора с массовой долей этой соли 10% для получения раствора с массовой долей 12%

w = mв. / m р-ра

0,12 = х+150 · 0,1 / х + 150

х = 3,4

Прогнозируемая ошибка

0,12 = х+150 · 0,1/ 150

х = 3

2.Вычислите массовая доля серной кислоты в растворе, получившемся при смешивании 120 г  20%-ного  и 40г 50%-ного растворов этой же кислоты

w = mв. / m р-ра

w = 120 · 0,2+40·0,5 / 120 + 50

3.Вычислите массовую долю азотной кислоты в растворе, полученном после добавления 20 г воды к 160 г ее 5%-ного раствора

w = mв. / m р-ра

w = 160 · 0,05 / 20 + 160

Распространенная ошибка: 5% переводят в 0,5.

2)    Задачи с участием газообразных веществ

-         Объёмы реагирующих и образующихся газов, измеренные при одинаковых условиях, относятся как небольшие целые числа (коэффициенты в уравнении реакции)

Например,

1. Какой объём (н.у.) аммиака может теоретически образоваться при взаимодействии 50 л (н.у.) азота с необходимым объёмом водорода?

N₂ + 3H₂ =2NH₃

n(NH₃) = 2n(N₂)

50·2=100

- Задачи, где вопрос «найти объем воздуха» при обжиге   часто ведет к ошибочным ответам: 

1 причина – ошибки в уравнении химической реакции (до одного оксида)

2 причина – ошибки в коэффициентах

3 причина – ассоциация «Кислород = Воздух»

Например,

Какой объем воздуха потребуется для обжига 0,3 моль сульфида меди (II)?

3)    Задачи на тепловой эффект химической реакции

Акцент - ТЭХР - теплота, выделенная или поглощенная термодинамической системой при протекании в ней химической реакции, что это именно та цифра, которая прописывается в ТХУР.

Задачи несложные, забываются учащимся и,  поэтому,  перед экзаменом необходимо напомнить, как они решаются.

Кроме данных типов наиболее распространенными являются задачи на нахождение массы осадка, объема или количества вещества.

39 (С4)

Задания 39 (С4) – это комбинированные расчетные задачи. Их выполнение требует знания химических свойств веществ и предполагает осуществление некоторой совокупности действий, обеспечивающих получение правильного ответа. В числе таких действий назовем следующие:

– составление уравнений химических реакций (согласно данным условиям задачи), необходимых для выполнения стехиометрических расчетов;

– выполнение расчетов, необходимых для нахождения ответов на поставленные в условии задачи вопросы;

– формулирование логически обоснованного ответа на все поставленные в условии задачи вопросы.

Условия заданий 39 (С4) наиболее разнообразны по содержанию и алгоритму их выполнения по сравнению с другими заданиями части 3.

Несмотря на то, что в процессе выполнения этих заданий выпускники используют почти одни и те же понятия и формулы для расчетов, все же каждая задача предусматривает использование своего алгоритма решения.

Задачи чаще всего бывают 2 типов:

- комбинированная задача с участием растворов,

- комбинированная задача с участием смеси веществ.

Например,

В избытке кислорода сожгли 8 г серы. Полученный газ пропустили через 200 г 85%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовые доли солей в полученном растворе.

I.      Рассуждение о химических процессах, описанных в задаче.

1. Внимательно прочитать задачу.

2.Определить, какие химические процессы описаны в задаче.

Например,

-сожгли серу в кислороде;

- полученный газ пропустили через раствор гидроксида натрия.

3.     Написать уравнения реакций всех химических процессов (чаще всего учащиеся сначала останавливаются в данной задаче на двух химических процессах)

S + O₂ = SO₂

SO₂ + NaOH =NaHSO₃           или      SO₂ + 2NaOH = Na₂SO₃ + H₂O

4.     Извлечь из текста максимум информации. Например, в данной задаче фраза «Определите массовые доли солей в полученном растворе», говорит о том, что в результате получится не одна, а несколько солей.

5.     Сформулировать проблему: «Какие соли могли еще получиться в результате данных химических процессов» - сформулировать ответ:  соли образованные однокислотным основанием и двухосновной кислотой могут быть только кислые или средние.

II.  Выполнение расчетов и формулировка выводов по расчетам.

6.     Провести химические расчеты и

- определить количество вещества серы и, затем, сернистого газа (0,25 моль)

 - определить количество гидроксида натрия (0,4моль)

7.              На основании уравнений химических реакций сформулировать выводы:

- Если бы соотношение было 1:1, то получилась бы только кислая соль

- Если бы соотношение было 1:2, то получилась бы только средняя соль.

Но, ни количественное соотношение, рассчитанное по данным задачи, ни само условие, где говорится о нескольких солях, не удовлетворяют данным выводам.

8.     Возникшее противоречие должно привести к рациональной мысли, что оставшееся в избытке вещество продолжает реагировать с образовавшейся солью.

При этом данная задача может быть решена двумя способами в зависимости от того как развивалась мысль ученика

SO2 + NaOH =NaHSO3	SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O
NaHSO3 + NaOH = Na2SO3 + H2O	Na2SO3 + SO2 + H2O = 2NaHSO3

9.     Необходимо учить сопоставлять происходящие химические процессы с математическими расчетами: «сколько образовалось – сколько израсходовалось» – рациональный способ максимально большее количество расчетов проводить по количеству вещества, затем переводя его в массу вещества.

10. Вычисление массы раствора («суммируем по тексту задачи, вычитаем по уравнениям»)

- обратиться к тексту задачи и ответить на вопрос «Из чего собирался раствор» (проще всего изобразить стакан и стрелками обозначить, что собирается в емкость) суммировать массы растворов (ошибка - суммируют массу вещества из раствора), веществ.

- обратиться к уравнениям химических реакций и вычислить массы осадков и (или газообразных веществ), если они образовались  в результате реакций и вычесть их из массы раствора.

11. Прочитать вопрос задачи и четко рассчитать массовые доли веществ, исходя из вопроса задачи.

Таким образом,

Важно научить работать с текстом задачи (обращаться к тексту задачи на каждом этапе решения)

1 этап -  записать краткое условие и вопросы задачи, понять химические процессы, написать уравнения химических реакций - 1б.

2 этап (+работа с уравнениями химических реакций) – используя численные данные задачи произвести расчеты (вычислить количества веществ, определить избыток, прописать какое вещество находится в избытке) -1б.

3 этап (+работа с уравнениями химических реакций) – найти массы искомых веществ, вычислить массы раствора -1б.

4 этап – произвести расчеты в соответствии с заданными вопросами задачи (массовые доли вещества в растворе и т.д.) -1б.

11. Часто в задачах С4 такая подсказка как «Определите массовые доли солей в полученном растворе» бывает минимизирована фразой «Определите состав и массовые доли всех веществ в полученном растворе»

В данном случае необходимо обратить внимание на то, что рассчитать надо

- не только массовые доли образовавшихся веществ,

- но и вещества которое определили как избыток – т.е., рассчитать массу вещества, которое осталось, не прореагировало после реакции и вычислить его долю.

- массовую долю воды рациональнее считать, вычитая из 100% (1) все рассчитанные доли веществ.

12. Другая ситуация «Рассчитайте массовую долю серной кислоты в полученном растворе», при этом серная кислота по условию задачи уже прореагировала с карбидом алюминия. Если нет навыка решения такого типа задач, то возникают затруднения с пониманием сути происходящих химических процессов. Необходимо научить, что данная ситуация сразу говорит о то, что кислота дана в избытке и прореагировала не полностью, необходимо найти массу этого избытка и ее долю в растворе.

13. Также при подготовке к 39 (С4) необходимо обратить внимание еще на один тип задач – задачи на смеси: где смесь веществ обрабатывают одним реагентом, затем ту же навеску обратывают другим реагентом. Данные задачи требуют более четкого подхода к пониманию химических процессов описанных в задаче и все расчеты и уже будут связаны с логической цепью происходящих химических реакций.

40 (С5)

Задачи на определение формулы органического вещества бывают нескольких видов.

- Определение формулы вещества по массовым долям химических элементов или по общей формуле вещества;

- Определение формулы вещества по продуктам сгорания;

- Определение формулы вещества по химическим свойствам.

 Обычно решение этих задач не представляет особых сложностей, однако часто выпускники теряют баллы на этой задаче. Причин бывает несколько:

- Некорректное оформление;

- Решение не математическим путем, а методом перебора;

- Неверно составленная общая формула вещества;

- Ошибки в уравнении реакции с участием вещества, записанного в общем виде.

- ошибки в написании структурной формулы и подтверждения свойств (получения) данного вещества.

Плюс данной задачи – в тексте прописаны все оцениваемые элементы знаний 1-4, что соответствует количеству баллов за задачу.

При сжигании образца некоторого органического соединения массой 14,8 г получено 35,2 г углекислого газа и 18,0 г воды. Известно, что относительная плотность паров этого вещества по водороду равна 37. В ходе исследования химических свойств этого вещества установлено, что при взаимодействии этого вещества с оксидом меди(II) образуется кетон.

На основании данных условия задания:

1) произведите вычисления, необходимые для установления молекулярной формулы органического вещества;

2) запишите молекулярную формулу исходного органического вещества;

3) составьте структурную формулу этого вещества, которая однозначно

отражает порядок связи атомов в его молекуле;

4)  напишите уравнение реакции этого вещества с оксидом меди(II).

Элементы ответа.

1. Найдено количество вещества продуктов сгорания:

Общая формула вещества – C_xH_yO_z

n(CO₂) = 35,2 / 44 = 0,8 моль; n(С) = n(CO₂) = 0,8 моль

n(H₂O) = 18,0 / 18 = 1,0 моль; n(H) = 2n(H₂O) = 1,0 · 2 = 2,0 моль

m(O) = 14,8 – 0,8 · 12 – 2 = 3,2 г; n(O) = 3,2 ⁄ 16 = 0,2 моль

Научить четко прописывать обоснования действий

2. Определена молекулярная формула вещества:

x : y : z = 0,8 : 2 : 0,2 = 4 : 10 : 1

Вычисленная формула – C₄H₁₀O

M_выч(C₄H₁₀O) = 74 г/моль

M_ист(C_xH_yO_z) = 37 · 2 = 74 г/моль

Молекулярная формула исходного вещества – C₄H₁₀O

3. Составлена структурная формула вещества:

CH₃CHCH₂CH₃

      OH

Обязательно акцентировать внимание на этапах решения задачи выполняя итог по каждому элементу задания

4. Записано уравнение реакции вещества с оксидом меди(II):

CH₃CHCH₂CH₃ + CuO → CH₃CCH₂CH₃+ Cu + H₂O

      OH                                      O

Осуществляя подготовку к заданию 40 не останавливаться только на решении задач по продуктам сгорания, обязательно прорешивать и другие типы задач на вывод формул органических соединений

И в этом случае ошибки  могут быть следующие

Например, решение задач, где необходимо написать уравнение в общем виде

1 балл – написание уравнения в общем виде

1.     Работая с текстом задачи, четко определить, какой класс органических соединений предложен в задаче, и использовать общую формулу именно этого класса

2.     Необходимо знать химические свойства органических соединений, но для того, чтобы успешно преодолеть первый этап решения данного типа задач нужно уметь записывать уравнения химических реакций в общем виде (что  составляет определенные сложности для учащихся, этому нужно учить).

3.     Как один из вариантов предлагать ученикам сначала записать предложенную в задаче реакцию на каком-либо конкретном веществе, затем перевести ее в общий вид.

4.     Необходимо научить расставлять коэффициенты, особое внимание при этом уделить реакциям сгорания, как углеводородов, так и кислородосодержащих и азотсодержащих органических соединений.

5.     Только при правильно написанной реакции со всеми коэффициентами выставляется 1 балл.

1 балл - Вычисление количества вещества, молярной массы и молекулярной формулы искомого вещества

1. Основная формула, которая используется на данном этапе это определение количества через молярную массу (или молярный объем).

 2. Запись этой формулы при решении дает возможность визуального контакта, и быстрее наводит на мысль как обработать данные задачи.

3. Необходимо четко научить вести записи:

- определение количества известного вещества

- сопоставление по уравнению и вывод количества искомого вещества

- расчет молярной массы искомого вещества

1 балл - определение структурной формулы искомого вещества

1.     Научить работать с общей формулой вещества и рассчитывать n, если известна молярная масса

Если М(C_nH_2n+1OH)=46

12n + 2n +1 + 16 +1 =46

14n = 28

n = 2

2.     Обратить внимание, что при данных расчетах не допускать грубого округления, что n при расчетах должно получиться целое число, а если не получается, необходимо искать ошибку - пересмотреть общую формулу вещества, коэффициенты, пересчитать молярную массу.

3.     При записи ответа обязательно обратиться к тексту задачи и внимательно прочитать вопрос:

варианты – определите молекулярную формулу

                - определите структурную формулу и назовите вещество

                - напишите все структурные изомеры для данного вещества и т.д.

Записывая ответ, четко следовать заданному вопросу.

1 балл – написание уравнения выведенного вещества по описанным свойствам

1.     Четко следуя описанию химически процессов написать уравнение химических реакций

Т.О. осуществляя подготовку к решению расчетных задач по химии в рамках ЕГЭ необходимо повторить все типы задач школьного курса как неорганической так и органической химии.