Многообразие способов решения задач на уроках химии
Разделы: Химия
Решение задач занимает в химическом образовании важное место, так как это один из приёмов обучения, посредством которого обеспечивается более глубокое и полное усвоение учебного материала и вырабатывается умение самостоятельного применения приобретённых знаний. Включение задач в учебный процесс позволяет уточнять и закреплять химические понятия о веществах и процессах, вырабатывать смекалку в использовании имеющихся знаний. Задачи побуждают учащихся повторять, углублять и осмысливать имеющиеся знания. В процессе решения задач воспитывается трудолюбие, целеустремлённость, развивается чувство ответственности, упорство и настойчивость в достижении поставленной цели. При решении задач реализуются межпредметные связи, показывается единство природы. В процессе решения задач идёт сложная мыслительная деятельность. Взаимодействие знаний и действий способствует формированию разных приёмов мышления: суждений, умозаключений, доказательств.
Химические задачи можно решать устно, письменно и экспериментально, используя различные способы решения. Нельзя решать задачи от случая к случаю. Успех выработки умения решать задачи развивается, закрепляется при условии непрерывного решения задач на протяжении всего курса химии на основе созданной учителем определённой, постепенно усложняющейся системы. Как в природе всё гармонично, так и в решении задач должна быть своя гармония. Любая задача начинается с изучения её условия. Условия задач, если её нет в учебнике и сборнике задач, я предлагаю учащимся на карточках, чтобы они могли самостоятельно познакомиться с данными.
После изучения условия задачи, обязательно выясняем, с какими величинами предстоит проводить вычисления, устанавливаем единицы измерения и числовые значения данных задачи, чётко определяем искомую величину. Химические превращения записываем в виде уравнений реакций, расставляя коэффициенты перед формулами.
Решение любой задачи подобно сочинению музыки. Чтобы её сочинить, нужно знать ноты. Этими нотами в химии являются количественные соотношения. Взаимосвязь зависимости массы, объёма, числа частиц и теплового эффекта с количеством отражена на схеме:
Любые задачи можно решить несколькими способами. Знакомство учащихся с разными способами позволяет им самим находить пути решения. Какой способ окажется более рациональным, ребята могут сравнить на уроке или в неурочное время, использую мультимедийный проектор. На примерах я покажу несколько способов решения задач.
Большинство задач, связанных с переходом от одного вещества к другому, мы решаем через количественные отношения. От нот к музыкальной фразе, точно так мы идём с учащимися при решении задач. Сначала отрабатываем количественные отношения в формулах, затем между веществами. На основе этого составляем схему решения задач на смеси веществ, между которыми нет взаимодействия:
Для решения такого типа задач используем схему
1. Смесь метана и этана массой 19 г занимает объём равный 16,8 л (при н. у.). Найти массовую или объёмную долю компонентов смеси.
Для решения многих задач используем несколько способов
1. Находим общее количество смеси: vсмеси=
vсмеси = 
= 0,75 моль
Используем схему перехода от количества к массе
Так как мольная доля равна объёмной доли, следовательно:
vметана= 
= 0,333 или 33,3% 
этана= 66,7%
Массовую долю веществ определяем по формуле:
этана=
= 0,78,9 или 78,9%, метана= 11,1%
1. Находим общее количество смеси: vсмеси=
vсмеси = = 0,75 моль
2. Пусть х г- масса метана, (18-х)г — масса этана.
3 Находим количество веществ:
v = 
vметана= 
vэтана=
15х + 152 -8х = 180
этана== 0,78,9 или 78,9%, метана= 11,1%
vметана=
vэтана=
Так как мольная доля равна объёмной доли, следовательно:
метана= = 0,333 или 33,3% этана= 66,7%
Обязательно знакомлю учащихся с графическими способами решения задач.
При решении задач графическим способом знакомлю учащихся со схемой состава бинарной системы, которую можно представить в виде отрезков прямой линии:
Начало этого отрезка соответствует содержанию одного компонента в смеси в чистом виде, конец — другому компоненту в чистом виде. В направлении от «А» к «Б» уменьшается содержание компонента «А» и увеличивается содержание компонента «Б». На оси абсцисс данные для компонентов «А» и «Б» будут иметь обратно пропорциональную зависимость.
Для нахождения массовых долей компонентов допускаем, что масса порции 19 г соответствует метану, тогда количество метана
vметана =
Если масса порции 19 г соответствует этану, то его количество равно
vэтана=
Строим график зависимости количественного содержания газов в смеси газов в смеси от массовых долей компонентов смеси. На оси ординат откладываем точку, соответствующие количеству метана. От оси абсцисс из точки, соответствующей 100% содержанию этана, проводим параллельную оси ординат и на ней откладываем точку, соответствующую содержанию в смеси этана. Соединяем эти две точки прямой и получаем график зависимости количественного содержания газов в смеси от их массовых долей.
От оси ординат на данную прямую проектируем точку, соответствующую количеству исходной смеси. Из полученной точки опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и получаем значение массовых долей компонентов в смеси.
Метана — 21% , этана — 79%
Аналогично можно найти и объёмные доли.
При решении задач на смеси веществ, вступивших в реакцию с другими веществами можно также использовать несколько способов решения.
Задача 4. На нейтрализацию смеси азотной и серной кислот массой 35 г израсходовано 400 г раствора гидроксида калия с массовой долью 8,4%. Определить массовые доли кислот в исходной смеси.
Решение задачи любым способом начинаем с записи уравнений реакций:
При решении задач на смеси использовались схемы переходов:
Определяем количество гидроксида калия в растворе.
mвещества = m раствора * 
m (КОН ) = 400 * 0,084 = 33,6 г
Из 1 уравнения: v (КОН) = v (HNO3 ) = х моль
Решаем систему уравнений:
Из уравнения находим: x = 0,4 моль y = 0,1моль
(H2SO4) = 9,8 / 35 = 0,28 или 28%
(HNO3 ) =25,2 / 35 = 0,72 или 72%
Определяем количество гидроксида калия в растворе.
mвещества = m раствора *
m (КОН ) = 400 0,084 = 33,6 г
Пусть х — v (КОН), вступивших в реакцию с серной кислотой,
(0,6 — х) — v (КОН) вступивших в реакцию с азотной кислотой.
Из 1 уравнения: v (HNO3 ) = v (КОН) = (0,6 — х) моль
49х + 37,8 — 63х = 35
(H2SO4) = 9,8 / 35 = 0,28 или 28%
(HNO3 ) =25,2 / 35 = 0,72 или 72%
Из 1 уравнения v (КОН) = v (HNO3 )=(35-х) / 63моль
(35 -х) /63 + 2х / 98=0,6
3430-98х +126х = 3704,4
(H2SO4) = 9,8 / 35 = 0,28 или 28%
(HNO3 ) =25,2 / 35 = 0,72 или 72%
4 способ ( графический)
Допустим, 35г -составляет серная кислота.
v (H2SO4) =35 / 98 =0,357 моль Из 2 уравнения: v (КОН) = 2 * 0,357 = 0,714 моль
Допустим , что 35г составляет азотная кислота.
v (HNO3 ) = 0,555 моль. Из 1 уравнения: v (КОН) =0,555моль
Строим график зависимости ? (КОН) израсходованного на нейтрализацию этих кислот от массовых долей кислот в смеси.
На оси ординат откладываем ? (КОН), израсходованного на нейтрализацию серной кислоты. на оси абсцисс — массовую долю этих кислот в смеси. От оси абсцисс из точки, соответствующей 100% содержанию азотной кислоты, проводим прямую, параллельную оси ординат, и на ней отмечаем точку, соответствующую количеству гидроксида калия, израсходованного на нейтрализацию азотной кислоты. Соединяем эти две точки прямой и получаем график зависимости содержания кислот в смеси от их массовых долей. От оси ординат проектируем прямую на данный график, соответствующую количеству гидроксида калия израсходованного на нейтрализацию смеси этих кислот. Из данной точки опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и получаем массовые доли этих кислот в смеси, только помним, что значения будут иметь обратно пропорциональную зависимость.
Ответ: (HNO3 ) = 72% (H2SO4 =28%
Поиск альтернативных способов решения задач активизирует учебную деятельность, использование различных технологий развивает познавательную активность и творческое мышление, а найденный удачный путь решения возвышает учащихся в собственных глазах, придаёт уверенности в своих силах и в глазах окружающих.
Источник
Методы решения химических задач
Один из аспектов изучения химии – это формирование умения решать задачи. Решение задач необходимо не только в учебе, но и в научно-производственной деятельности.
Просмотр содержимого документа
«Методы решения химических задач»
«Математика — царица наук» — сказал когда-то великий французский математик Карл Фридрих Гаусс. В наше время никто не станет оспаривать это высказывание, ведь мы не можем представить свою жизнь без математики. Без её существования у нас не было бы компьютеров, телефонов, Интернета. Был бы невозможным быстрый обмен информацией, нельзя было бы преодолевать огромное расстояние с помощью автомобилей, поездов, самолетов. Человечество не смогло бы развить технику без развития математики. Одним словом, у людей не было бы ничего, к чему они привыкли. Также без математики немыслимо было бы развитие и других наук, не только точных, таких как физика, астрономия, информатика, но и гуманитарных, и естественных. Например, изучение химии не возможно представить себе без изучения математики.
Один из аспектов изучения химии – это умение решать задачи. Решение задач необходимо не только в учебе, но и в научно-производственной деятельности. Химические процессы являются основой многих производств,
где требуются детальные расчеты материального баланса: расход сырья и энергии, количество получаемой продукции, производственные потери и т.п. Знания взаимопревращений веществ и владение приемами расчета химических процессов очень важны для их реализации в лабораториях и на производстве. Поэтому при изучении химии большое внимание уделяется решению задач, они способствуют улучшению знаний и развитию логического мышления. Решение химических задач при помощи математических методов поможет ученикам лучше усвоить многие темы по таким предметам, как алгебра и химия.
Изучить какими математическими методами можно решать расчетные химические задачи.
Ознакомиться с литературой по решению химических задач
Найти наиболее рациональные математические методы решения химических задач
Решить наиболее распространённые расчетные задачи по химии с помощью найденных методов
Категории химических задач
Все химические задачи можно условно разделить на две категории: качественные и расчетные.
Качественные задачи направлены на обнаружение, идентификацию и определение составных частей (атомов, ионов, радикалов, молекул, функциональных групп) анализируемого объекта, определение последовательности соединения и взаимного расположения отдельных составных частей в веществе, определение изменения природы и концентрации составных частей объекта во времени. Обычно такие задачи не связаны с математическими расчетами.
Для решения же расчетных задач нужно знать основные химические свойства соединений и уметь применять основные понятия и законы химии, подобрать наиболее рациональные методы вычислений, используя математический аппарат (системы уравнений с несколькими неизвестными, неравенства, степенные и логарифмические функции).
Расчетные задачи в свою очередь делятся еще на две категории:
Задачи, связанные с использованием формул веществ;
Расчеты по уравнениям реакций.
Среди задач первой категории можно выделить несколько типов:
Вычисление массы вещества по его количеству и обратный расчет.
Определение массовой доли элемента в веществе по его молекулярной массе и наоборот.
Расчет объемов и объемных долей газов с использованием газовых законов (Авогадро, Бойля – Мариотта, Гей-Люссака, Менделеева – Клапейрона).
Вывод формул соединений по количественному составу.
Задачи второй категории, как правило, основаны на применении закона сохранения массы вещества. Эти задачи также подразделяются на несколько типов:
Задачи на вычисление количеств, масс и объемов исходных веществ по количеству, массе и объему продуктов реакции и обратные расчеты.
Расчет количеств, масс и объемов продуктов реакции, если один из реагентов взят в избытке.
Вычисления количеств, масс и объемов продуктов реакции, если один из реагентов содержит примеси.
Задачи на определение выхода продукта реакции от теоретически возможного.
Вычисления по уравнениям реакций, протекающих в растворах и требующих учета концентрации реагентов.
В этой работе хотелось бы рассмотреть только несколько типов задач.
Источник
