СОШ 6 г Краснокамска Давыдовой Ирины Викторовны
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Пермский краевой институт повышения квалификации работников образования
Методика обучения
решению задач на вычисление
массы компонентов в смеси
Курсовая работа учителя химии
МОУ «СОШ №6» г. Краснокамска
Давыдовой Ирины Викторовны
2009 г., Пермь
Введение.
Добиться усвоения знаний учащимися, можно, как известно, разными способами.
Решение химических задач – важная сторона овладения знаниями основ химической науки. Включение задач в учебный процесс позволяет реализовать следующие дидактические принципы обучения: 1)обеспечение самостоятельности и активности учащихся; 2) достижение прочности знаний и умений; 3) осуществление связи обучения с жизнью; 4) реализация политехнического обучения химии, профессиональная ориентация.
Формирование умений решать задачи является одним из компонентов обучения химии. Для успешного преподавания химии необходимо использование основного дидактического принципа единства обучения, воспитания и развития.
В процессе решения задач происходит уточнение и закрепление химических понятий о веществах и процессах, вырабатывается смекалка в использовании имеющихся знаний. Задачи, включающие определённые химические ситуации, становятся стимулом самостоятельной работы учащихся над учебным материалом. Побуждая учащихся повторять пройденное, углублять и осмысливать его, химические задачи способствуют формированию системы конкретных представлений, что необходимо для осмысленного восприятия последующего материала.
Решение задач является одним из звеньев в прочном усвоении учебного материала ещё и потому, что формирование теорий и законов, запоминание правил, формул, составление химических уравнений происходит в действии.
У учащихся в процессе решения задач воспитываются трудолюбие, целеустремлённость, развивается чувство ответственности, упорство и настойчивость в достижении поставленной цели. В процессе решения задач реализуются межпредметные связи, показывающие единство природы, что позволяет развивать мировоззрение учащихся.
В ходе решения задач идёт сложная мыслительная деятельность учащихся, которая определяет развитие как содержательной стороны мышления (знаний), так и действенной (операции, действия). Теснейшее взаимодействие знаний и действий является основой формирования различных приёмов мышления: суждений, умозаключений, доказательств. В свою очередь знания, используемые при решении задач, можно подразделить на два рода: знания, которые ученик приобретает при разборе текста задачи и знания, без привлечения которых процесс решения невозможен. Сюда входят различные определения, знание основных теорий, законов, разнообразные химические понятия, физические и химические свойства веществ, формулы соединений, уравнения химических реакций и т.д. Мышление при этом выступает как проблема «складывания» операций в определённую систему знаний с её последующим обобщением.
Значительна роль задач в создании поисковых ситуаций, необходимых при проблемном обучении, а также в осуществлении процесса проверки знаний учащихся и при закреплении полученного на уроке учебного материала.
Таким образом, при использовании химических задач в процессе обучения реализуются как ключевые, так и предметные компетенции учащихся и учителя: ценностно-смысловая, учебно-познавательная, информационная компетенции, компетенция личностного самосовершенствования, овладение основами химической науки, овладение общенаучными и частнонаучными методами познания, понимание социальной значимости химии и др.
Химические расчётные задачи условно делят на три группы:
1. Задачи, решаемые с использованием химической формулы или на вывод формулы вещества.
2. Задачи, для решения которых используют уравнения химических реакций.
3. Задачи, связанные с растворами веществ.
Каждая из этих групп включает различные типы задач.
Большое значение имеют задачи, в которых наряду с известными явлениями, понятиями даются новые неизвестные. В этом случае решение задачи является средством применения имеющихся знаний и умений для получения и осмысливания новых знаний.
Решение задач, связанных с определением состава смеси веществ, является одним из наиболее сложных для учащихся и интересных разделов при обучении химии. Для определения состава смеси веществ можно использовать разные способы и приёмы решения задач.
В данной работе я попыталась представить поэтапное решение задач «на определение состава смеси веществ» для создания интерактивной химии, которое, на мой взгляд, послужит как вспомогательным материалом для обучения и развития школьников решению задач данного типа, так и средством контроля за уровнем обученности по предмету.
Определение состава смеси,
все компоненты которой взаимодействуют
с указанными реагентами
Задача №1.
При растворении в соляной кислоте смеси железа и алюминия массой 11 г выделился водород объёмом 8,96 л. Определите массу каждого металла в исходной смеси.
Дано:
m (Fe и Al) = 11 г
Vобщ (H2) = 8,96 л
-----------------------
m (Fe) - ?
m (Al) - ?
Решение:
1 этап. Составим уравнения реакций.
х г. а л
2Al + 6 HCl 2AlCl3 + 3H2 ↑ (1)
2 моль 3 моль
М = 27 г/моль Vm = 22,4 л/моль
m = 54 г V = 67,2 л
(11-x) г b л
Fe + 2HCl FeCl2 + H2↑ (2)
1 моль 1 моль
М = 56 г/моль Vm = 22,4 л/моль
m = 56 г V = 22,4 л
2 этап. Зададим массы алюминия и железа:
m (Al) = x г, m (Fe) = (11 – x) г
3 этап. Вычислим объём водорода а, выделившегося в результате
реакции (1).
a = 67,2х / 54 = 1,244х
4 этап. Вычислим объём водорода b, выделившегося в результате реакции (2).
b = (11 – x)*22,4 / 56 = 0,4(11 – х)
5 этап. Составим выражение для общего объёма водорода. По условию
a + b = 8,96 , тогда уравнение для расчёта объёма водорода имеет вид:
1,244х + 0,4(11 – х) = 8,96
6 этап. Вычислим х:
4,56 = 0,844х,
отсюда х = 5,4 г – масса алюминия.
7 этап. Вычислим массу железа:
11 – 5,4 = 5,6 г
Ответ: m (Fe) = 5,6 г, m (Al) = 5,4 г.
Задача №2
При действии соляной кислоты на 4,66 г смеси железа и цинка было получено 1.792 л водорода (н.у.). Каков состав смеси?
Дано:
m (Fe и Zn) = 4,66 г
V (H2) = 1,792 мл
М (Fe) = 56 г/моль
М (Zn) = 65 г/моль
Vm = 22,4 л/моль
_________________
m (Fe) - ?
m (Zn) - ?
Решение:
1 этап. Зададим массы железа и цинка:
m (Fe) = x г, m (Zn) = (4,66 – x) г
2 этап. Составим уравнения реакций:
Fe + 2HCl FeCl2 + H2↑ (1)
Zn + 2HCl ZnCl2 + H2↑ (2)
3 этап. Определим по уравнению реакции (1) объём выделившегося
водорода a:
x /56 = a / 22,4
a = 22,4x /56 = 0,4x
4 этап. Определим по уравнению реакции (2) объём выделившегося
водорода b:
4,66 – х) /65 = b / 22,4
b = 22,4 *(4,66 – x) /65
b = 1,6 – 0,34x
5 этап. По условию выделилось 1,792 л водорода (общий объём).
Выразим его как сумму объёмов Н2 в уравнениях (1) и (2):
0.4х + 1,6 – 0,34х = 1,792
6 этап. Вычислим х:
0,06х = 0,192
х = 3,2 (г) – масса железа
7 этап. Вычислим массу цинка:
4,66 – 3,2 = 1,46 (г)
Ответ: m (Fe) = 3,2 г, m (Zn) = 1,46 г.
Задача №3
При каталитическом гидрировании смеси уксусного и пропионового альдегидов массой 19,3 г затрачен водород объёмом 8,06 л. Определите массовую долю уксусного альдегида в смеси.
Дано:
m (смеси) = 19,3 г
Vобщ (Н2) = 8,06 л
Vm = 22,4 л/моль
М (СН3СНО) = 44 г/моль
М (СН3СН2СНО) = 58 г/моль
-------------------------------
W (СН3СОН) - ?
Решение:
1 этап. Составим уравнения реакций гидрирования уксусного
и пропионового альдегидов.
х моль х моль
СН3СНО + Н2 -- СН3СН2ОН (1)
y моль y моль
СН3СН2СНО + Н2 CH3CH2CH2OH (2)
2 этап. Выразим количества вещества уксусного и пропионового
альдегидов соответственно через переменные величины:
х моль и y моль.
3 этап. Выразим количество вещества водорода по уравнению реакции (1):
n (CH3CHO) = n (H2) = x моль.
4 этап. Выразим количество вещества водорода по уравнению реакции (2):
n (CH3CH2CHO) = n (H2) = y моль.
5 этап. Выразим общее количество вещества водорода по формуле: n = V /Vm
8,06/22,4 = 0,36 моль
6 этап. Выразим общее количество вещества водорода через
заданные величины:
x + y = 0,36
7 этап. Выразим массы альдегидов через заданные переменные
величины количества вещества по формуле: m = M*n:
m (CH3CHO) = 44x г, m (CH3CH2CHO) = 58y г.
8 этап. Масса смеси по условию 19,3 г. Выразим её через данные
с переменными x и y:
44х + 58y = 19,3
9 этап. Составим систему уравнений и решим её:
x + y = 0,36
44x + 58y = 19,3
x = 0,36 – y
44*(0,36 – y) + 58y = 19,3
15,84 + 14y = 19,3
y = 0,247 моль, х = 0,113 моль
10 этап. Вычислим массу уксусного альдегида:
44 * 0,113 = 4,967 г
11 этап. Вычислим массовую долю уксусного альдегида в смеси по формуле:
W = mв-ва /mсмеси
W (СН3СНО) = 4,967/19,3 = 0,258 или 25,8%
Ответ: 25,8 %
Задача №4
Известно, что 1,12 л (н.у.) смеси ацетилена с этиленом в темноте полностью связывается с 3,82 мл брома (ρ = 3,14 г/мл). Во сколько раз уменьшится объём смеси после пропускания её через аммиачный раствор оксида серебра?
Дано:
Vсмеси = 1,12 л М (Br2) = 160 г/моль
Vраствора (Br2) = 3,82 мл Vm = 22,4 л/моль
ρ (Br2) = 3,14 г/мл
___________________
V1смеси/V2смеси -?
Решение:
1 этап. Все ли компоненты смеси реагируют с бромом? Составьте
уравнения реакций:
C2H4 + Br2 - C2H4Br2 (1)
C2H2 + 2Br2 -- C2H2Br4 (2)
2этап. Обозначим количества вещества этилена и ацетилена
через переменные величины соответственно:
n (C2H4) = x моль,n (C2H2) = y моль.
3 этап. Вычислим общее количество вещества газовой смеси по формуле:
n = V /Vm
nсмеси = 1,12 / 22,4 = 0,05 моль
4 этап. Выразим общее количество вещества смеси через количества
вещества этилена и ацетилена в уравнениях (1) и (2):
x + y = 0,05
5 этап. По уравнению реакции (1) n(Br2) = n (C2H4). Выразим
количество вещества брома, вступающего в реакцию с этиленом:
n (Br2) = x моль
6 этап. По уравнению реакции (2) n(Br2) = 2n (C2H2). Выразим
количество вещества брома, вступающего в реакцию с ацетиленом:
n (Br2) = 2y моль
7 этап. Вычислим общее количество вещества брома, которое дано
по условию по формуле: n (Br2) = ρ*V /M
n (Br2) = 3,82* 3,14 / 160 = 0,075 моль
8 этап. Представим общее количество вещества брома как сумму
количеств по двум уравнения реакций:
x + 2y = 0,075
9 этап. Составим систему уравнений с двумя неизвестными:
x + y = 0,05
x + 2y = 0,075
10 этап. После решения системы уравнений получили: х = 0,025 моль,
y = 0,025 моль
11 этап. Какое вещество реагирует с аммиачным раствором оксида серебра?
Напишите уравнение реакции:
NH3, t
С2Н2 + Ag2O --- CH3CHO + 2Ag (3)
12 этап. Зная, что количество вещества ацетилена в смеси
0,025 моль, вычислим, какой объём ацетилена вступил в реакцию
с оксидом серебра, по формуле V = Vm*n:
V (C2H2) = 0,025 * 22,4 = 0,56 л
13 этап. Вычислим, во сколько раз уменьшился объём смеси:
V1/V2 = 1,12 /0,56 = 2
Ответ: объём газовой смеси уменьшился в 2 раза.
Задача №5*
При взаимодействии смеси металлического цинка и его карбоната с избытком водного раствора соляной кислоты выделяется 13,44 л (н.у.) газа. После полного сжигания образовавшегося газа на воздухе и конденсации водяных паров объём газа уменьшился до 8,96 л. Какова доля цинка (в %) в исходной смеси?
Дано:
Vгаза1 = 13, 44 л
Vгаза 2 = 8, 96 л
М (Zn) = 65 г/моль
М (ZnCO3) = 125 г/моль
Vm = 22,4 л/моль
____________________-
W (Zn) - ?
Решение:
1 этап. Составим уравнения реакций, которые соответствуют задаче:
Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 ↑ (1)
ZnCO3 + 2HCl ZnCl2 + H2O + CO2↑ (2)
2 этап. Какие газы образуются в результате реакций? Чему равен
объём полученных газов?
V (H2) + V (CO2) = 13,44 л
3 этап. Какой газ сожгли? Составим уравнение реакции:
2H2 + O2 2H2O (3)
4 этап. По условию пары воды сконденсировали, какой газ остался
после конденсации паров воды? Чему равен объём оставшегося газа?
После конденсации водяных паров газ стал состоять только
из углекислого газа, т.е. V (CO2) = 8,96 л
5 этап. Вычислим объём водорода, выделившегося в результате реакции (1):.
V (H2) = 13,44 – 8,96 = 4,48 л
6 этап. Вычислим количество вещества цинка в соответствии с
уравнением реакции (1):
по уравнению реакции (1) n (Zn) = n (H2) = 4,48 / 22,4 = 0,2 моль
7 этап. Вычислим массу цинка по формуле: m = n*M
m (Zn) = 0,2 * 65 = 13 г
8 этап. Вычислим количество вещества карбоната цинка в соответствии
с уравнением реакции (2): по уравнению реакции (2)
n (ZnCO3) = n (CO2) = 8,96 / 22,4 = 0,4 моль
9 этап. Вычислим массу карбоната цинка по формуле: m = n*M
m (ZnCO3) = 0,4 * 125 = 50 г
10 этап. Вычислим массу исходной смеси веществ:
m смеси = m (Zn) + m (ZnCO3) = 13 + 50 = 63
11 этап. Вычислим массовую долю цинка в исходной смеси по
формуле: W = mв-ва /mсмес
W (Zn) = m (Zn) / mсмеси = 13 / 63 = 0, 206 или 20,6%
Ответ: массовая доля цинка в смеси 20,6 %
Задача №6
Имеется смесь, содержащая 30% алюминия и 70% цинка. Определите, какую навеску смеси нужно взять для получения 10 л водорода при взаимодействии с соляной кислотой.
Дано:
W (Al) = 30%
W (Zn) = 70%
V (H2) = 10 л
V m = 22, 4 л/моль
М (Zn) = 65 г/моль
M (Al) = 27 г/моль
________________
mсмеси - ?
Решение:
1 этап. Зададим массу искомой навески:
mсмеси = а (г)
2 этап. Выразим массы алюминия (30%) и цинка (70%):
m (Al) = 0,3a г, m (Zn) = 0,7a г
3 этап. Составим уравнения реакций:
0,7a г х л
Zn + 2HCl ZnCl2 + H2↑ (1)
1 моль 1 моль
М = 65 г/моль Vm =22,4 л/моль
m = 65 г V = 22,4 л
0,3а г y л
2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2↑ (2)
2 моль 3 моль
М = 27 г/моль Vm =22,4 л/моль
m = 54 г V = 67,2 л
4 этап. Определим объём выделившегося водорода х по реакции (1)
с цинком:
0,7 а /65 = х /22,4
х = 0,24а
5 этап. Определим объём выделившегося водорода y по реакции (2)
с алюминием:
0, 3 а /54 = y / 67,2
y = 0,37a
6 этап. По условию нужно получить 10 л водорода. Выразим общий
объём водорода как сумму объёмов по уравнениям:
0, 24а + 0, 37а = 10
7 этап. Вычислим массу навески смеси а:
а = 16,4 г.
Ответ: масса навески смеси алюминия и цинка составляет 16,4 Г.
Задача №7
Смесь массой 6 г из алюминия и меди обработали соляной кислотой и собрали 3,7 л водорода. Определите массовые доли (%) металлов в смеси.
Дано:
m смеси = 6 г
V (H2) = 3,7 л
М (Al) = 27 г/ моль
М (Cu) = 64 г/ моль
__________________
W (Al) - ?
W (Cu) - ?
Решение:
1 этап. Все ли компоненты смеси реагируют с соляной кислотой?
Составьте уравнение реакции.
С соляной кислотой вступают в реакцию те металлы, которые
находятся в электрохимическом ряду напряжений до водорода.
Из металлов данной смеси с соляной кислотой реагирует только
алюминий.
х г 3,7 л
2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3H2↑
2 моль 3 моль
М = 27 г/моль Vm = 22,4 л/ моль
m = 54 г V = 67,2 л/ моль
2 этап. По уравнению реакции вычислим массу алюминия.
х / 54 = 3,7 / 67,2
x = 2,973 (г)
3 этап. Вычислим массу меди в смеси. По условию масса смеси 6 г, а
масса алюминия 2,973 г.
m (Cu) = 6 – 2,973 = 3,027 (г)
4 этап. Вычислим массовые доли металлов в смеси по формуле:
W (Ме) = m (Ме) / mсмеси
W (Al) = 2,973 / 6 = 0, 4955 или 49, 55 %
W (Cu) = 3,027 / 6 = 0, 5045 или 50,45 %
Ответ: W (Al) = 49,55 % ; W (Cu) = 50,45 %
Задача №8
При последовательном пропускании смеси газов: азота, оксида углерода (II), оксида углерода (IV) объёмом 10 л (н.у.) через избыток известковой воды и затем над нагретым оксидом меди (II) выпадает 10 г осадка и образуется 6,35 г меди. Определите объёмную долю каждого газа в смеси.
Дано:
Vcмеси = 10 л
m (CaCO3) = 10 г
m (Cu) = 6,35 г
М (СаСО3) = 100 г/ моль
М (Сu) = 63,5 г/ моль
_____________________
φ (N2) -?
φ (CO) -?
φ (CO2) -?
Решение:
1 этап. С каким из газов реагирует избыток известковой воды при
последовательном пропускании смеси? Составьте уравнение реакции.
х л 10 г
Са (ОН)2 + СО2 → СаСО3↓ + Н2О (1)
1 моль 1 моль
Vm = 22, 4 л/моль М = 100 г/ моль
V = 22 , 4 л m = 100 г
В результате реакции выпадает осадок карбоната кальция массой 10 г.
2 этап. Вычислим объём углекислого газа, содержавшегося в смеси по
уравнению реакции (1):
х / 22,4 = 10 / 100
х = 2,24 л
3 этап. Какой из оставшихся газов вступает в реакцию с нагретым оксидом
меди (II)? Составьте уравнение реакции.
y л 6,35 г
CuO + CO → Cu↓ + CO2↑ (2)
1 моль 1 моль
Vm = 22, 4 л/моль М = 63, 5 г/моль
V = 22, 4 л m = 63, 5 г
4 этап. Вычислим объём угарного газа по уравнению реакции (2):
y /22,4 = 6,35 / 63,5
y = 2, 24 л
5 этап. Какой газ, содержавшийся в смеси, не прореагировал?
Вычислите его объём.
Вычислим объём азота: V (N2) = 10 – 2,24 – 2,24 = 5,52 л
6 этап. Вычислим объёмные доли газов в исходной смеси.
φ (N2) = 5,52/ 10 = 0,552 или 55,2 %
φ (CO) = 2,24 /10 = 0,224 или 22,4 %
φ (CO2) = 2,24 / 10 = 0,224 или 22,4 %
Ответ: φ (N2) = 55,2 %; φ (CO) = 22,4 %; φ (CO2) = 22,4 %.
Задача №9
Определите массовую долю каждого из газов в смеси, состоящей из водорода и метана, если её плотность по водороду равна 5.
Дано:
D (H2) = 5
M (H2) = 2 г/моль
М (СН4) = 16 г/моль
________________
W (H2) -?
W (CH4) -?
Решение:
1 этап. Обозначим массовые доли газов через переменные величины.
W (H2) = х %, W (CH4) = (100 – х) %
2 этап. Вычислим среднюю молярную массу смеси по формуле
М = M (H2)* D (H2)
М = 5 * 2 = 10 г/ моль
3 этап. Выразим массы водорода и метана с учётом массовой доли
газов в смеси по формуле: m = M* W/ 100%
m (H2) = 2*x/ 100; m (CH4) = 16*(100 – x)/ 100
4 этап. Выразим среднюю молярную массу смеси как сумму масс газов в
смеси и вычислим х:
2*х /100 + 16*(100 – x) / 100 = 10
х =42, 85 %
5 этап. Вычислим массовую долю метана в смеси:
W (CH4) = 100 – 42, 85 = 57, 15 %
Ответ: W (H2) = 42, 85 %; W (CH4) = 57, 15 %.
Список литературы
1.Т.М. Варламова, А.И. Кракова Общая и неорганическая химия. Базовый курс. М.: Рольф, 2000, с. 58 – 60, 63.
2. А.С. Гудкова, К.М. Ефремова 500 задач по химии. М.: Просвещение, 1977, с. 39, 57, 118, 129.
3. Д.П. Ерыгин, Е.А. Шишкин Методика решения задач по химии.
М.: Просвещение, 1989, с. 5 – 10, с. 136 – 142.
4. Н.Н. Магдесиева, Н.Е. Кузьменко Учись решать задачи по химии.
М.: Просвещение, 1986, с. 79, 191.
5. Н.Е. Кузьменко, В.В. Ерёмин, В.А. Попков Начала химии (2 том).
М.: издательство «Экзамен», 2007, с, 172, 225.
6. А.Г. Пилипенко, В.Я. Пачинок, И.П. Середа Справочник по элементарной химии. Киев: Наукова Думка, 1985.
2. .Общая характеристика чрезвычайных ситуаций Основные понятия определения и классификация чрезвычайных
3. запишите его пожалуйста Степанова Степанова ах Степанова да дайте мне взглянуть на список
4. Российский государственный профессиональнопедагогический университет Институт социологии и права Ка
5. тема мужчины и женщины
6. Perseus Перевод А
7. Утвердить Положение о порядке формирования городского реестра молодежных и детских общественных объедин
8. Анализ средств коммуникации социальной работы с пожилыми гражданами
9. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук.3
10. тема управление системой операция модель оптимизация решение
11. Гражданское право как отрасль частного права
12. вариант пассивного индивидуалиста не преодолевшего состояние самоотчуждения
13. вариантам. Непринужденным игривым тоном эта книга объясняет основы 30 легких техник БДСМ от порки до бонд
14. кинематика прямолинейного движения материальной точки.html
15. Расчёт потребного воздухообмена и мощности центробежного вентилятора для гаражного помещения и стоянки машин
16. свободные существа в мире нет фатальной зависимости от Бога люди не равны и это предопределено Богом все
17. 1-152 п.а.2 і спільного наказу Міністерства охорони здоров~я України та Академії Медичних наук України від 11 вер
18. Введение В настоящее время экономика требует от предприятия повышения эффективности производства конку
19. Мужчины любят девушек которые соблюдают Правила.
20. Реферат на тему- Залежність клімату від широти підстиляючої поверхні циркуляції атмосфери