РЕШЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЗАДАЧ ПО ХИМИИ Пояснительная

1
РЕШЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЗАДАЧ ПО ХИМИИ
Пояснительная записка
Программа курса рассчитана на 53 часа. В курсе по выбору представлены типы расчетных задач, которые не рассматриваются в
базовом курсе химии. Курс «Решение расчетных задач по химии» разделен на три блока: расчеты по химическим формулам,
количественные характеристики растворов, вычисления по химическим уравнениям. Каждый блок начинается с теоретического введения,
учитель показывает учащимся разные способы решения задач. В дальнейшем учащиеся самостоятельно определяют способ решения главное, чтобы он был рациональным и логически последовательным. Решение задач способствует развитию логического мышления,
прививает навык самостоятельной работы. Решение сложных задач - интересный и творческий процесс, результат его часто бывает
оригинальным и нестандартным, таким образом, решение задач способствует самореализации ученика. Задачи обеспечивают закрепление
теоретических знаний, учат творчески применять их в новой ситуации.
Задачи курса:
1. Углубить знания учащихся по химии, научить их методически правильно и практически эффективно решать задачи.
2. Дать учащимся возможность реализовать и развить свой интерес к химии.
3. Предоставить учащимся возможность уточнить собственную готовность и способность осваивать в дальнейшем программу
химии на повышенном уровне.
4. Создать учащимся условия для подготовки к аттестации по химии.
В курсе по выбору предполагается использовать следующие методы: фронтальный разбор способов решения новых типов задач,
групповое и индивидуальное самостоятельное решение задач, коллективное обсуждение решения наиболее сложных и нестандартных
задач, решение расчетно-практических задач, составление учащимися оригинальных задач, работа учащихся над творческими проектами.
По окончании курса учащиеся должны уметь:
- производить расчеты по химическим формулам: определять среднюю молекулярную массу смеси, относительную плотность
газовой смеси, состав газовой смеси;
- производить вычисления состава растворов с использованием массовой доли растворенного вещества, молярной концентрации,
растворимости;
- производить расчеты по уравнениям: вычислять объемные отношения газов, определять состав смеси, массы продуктов
реакций, если одно из реагирующих веществ дано в избытке.
На первом занятии учитель объясняет цели и задачи данного курса и предлагает учащимся выполнить творческие задания:
- подобрать из разных источников или (и) составить оригинальные задачи:
а) определенного типа (например, «Газовые смеси»)
б) по выбранной теме (например, «Соединения азота»);
- составить задание для школьной олимпиады по химии для 8 класса; (все задачи сдаются в решенном виде)
- смоделировать и изготовить прибор для определения массовой доли примесей в природных карбонатах, определения состава
кристаллогидрата карбоната натрия, определения количественного состава смеси, содержащей металл и т. п.
На последнем занятии проводится защита проектов: составители задач показывают решение наиболее интересных, на их взгляд,
задач, учащиеся, конструировавшие приборы, показывают их действие и расчеты, позволяющие определить состав смеси или
кристаллогидрата.
Тематический план
Тема
1. Расчеты по химическим формулам
2. Количественные характеристики растворов, смесей
3. Вычисления по химическим уравнениям.
Итого:
Кол-во часов для занятий
12ч
16ч
25ч
53ч
ПРОГРАММА
1. Расчеты по химическим формулам. Основные понятия и законы химии. Количество вещества. Молярная масса. Постоянная
Авогадро. Число структурных единиц. Молярный объем газа. Относительная плотность газа. Массовая доля элемента. Массовая
доля вещества. Мольная доля вещества. Средняя молекулярная масса смеси газов. Массовая доля газов в газовой смеси. Вычисления
с использованием физических величин (количество вещества, молярный объем газа, относительная плотность газа, массовая доля) и
постоянной Авогадро. Определение средней молекулярной массы смеси. Определение относительной плотности газовой смеси.
Определение состава газовых смесей.
2. Растворы. Массовая доля растворенного вещества. Правило смешения. Расчеты с использованием массовой доли
растворенного вещества. Молярная концентрация. Расчетно-практические задачи на приготовление растворов заданной
концентрации из чистого растворенного вещества и воды, кристаллогидрата и воды, другого раствора и воды. Растворимость веществ.
Насыщенные растворы. Массовая доля вещества в насыщенном растворе. Решение задач на растворимость. Среда растворов. Смеси,
как общий случай растворов.
3. Вычисления по химическим уравнениям. Закон объемных отношений газообразных веществ. Вычисление объемных
отношений газов. Задачи, связанные с вычислением массовой доли вещества в образовавшемся растворе. Вычисление массы (объема,
количества вещества) продукта реакции, если одно из реагирующих веществ дано в избытке: вещество, взятое в избытке, не реагирует с
продуктом реакции; вещество, взятое в избытке, взаимодействует с продуктом реакции. Определение состава смеси, все компоненты
которой взаимодействуют с указанными компонентами. Определение состава смеси, компоненты которой выборочно взаимодействуют с
2
указанным реагентом. Защита творческих проектов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Глинка, Н. Л. Задачи и упражнения по общей химии. - Л.: Химия,1984.-264 с.
2. Глинка, Н. Л. Общая химия. -Л.: Химия, 1974. - 727 с.
3. Гудкова, А. С., Ефремова, К. М., Магдесиева, Н. Н., Мельчакова, Н. В.500 задач по химии. - М.: Просвещение, 1977. - 159 с.
4. Кузьменко, Н. Е., Еремин, В. В. Сборник задач и упражнений похимии для школьников и абитуриентов. - М.: Оникс 21 век, 2001. - 544 с.
5. Кузьменко, Н. Е., Еремин, В. В. Химия. 2400 задач для школьникови поступающих в вузы. - М.: Дрофа, 1999. - 560 с.
6. Кузьменко, Н. Е., Еремин, В. В., Попков, В. А. Начала химии, современный курс для поступающих в вузы. - М.: Федеративная книготорговая
компания, 1997. - 384 с.
7. Михилев, Л. А., Пасет, Н. Ф., Федотова, М. И. Задачи и упражненияпо неорганической химии. -Л.: Химия, 1985. -232 с.
8. Новошинский, И. И., Новошинская, Н. С. Типы химических задач испособы их решения. 8-11 кл. - М.: Оникс 21 век, 2004. - 176 с.
9. Оржековский, П. А., Давыдов, В. П., Титов, Н. А., Богомолова, Н. В.Творчество учащихся на практических занятиях по химии. - М.: Аркти,1999. 152с.
10. Рэмсден, Э. Н. Начала современной химии. - Л.: Химия, 1989 -784 с.
11. Семенов, И. Н. Задачи по химии повышенной сложности (для абитуриентов). В 4 вып. - Л.: Ленинградский ун-т, 1991. - 16 с.
12. Хомченко, Г. П. Химия для поступающих в вузы. - М.: Высшаяшкола, 1994. -447 с.
13. Хомченко, Г. П., Хомченко, И. Г. Сборник задач по химии для поступающих в вузы. - М.: Новая волна, 1997. - 303 с.
14. Штремплер, Г. И., Хохлова, А. И. Методика решения расчетныхзадач по химии. 8-11 кл. - М.: Просвещение, 2000. - 207 с.
Календарно-поурочный план
№
занятия
Тема занятия
Кол-во
часов
Расчеты по химическим формулам (12 ч)
1-2
3-4
Основные понятия и законы химии
Вычисления с использованием физических величин и постоянной Авогадро.
2ч
2ч
5-6
7-8
Определение средней молекулярной массы смеси.
Определение относительной плотности газовой смеси
Определение состава газовых смесей
Вывод молекулярной формулы вещества
2ч
2ч
9-10
11-12
2ч
2ч
Растворы (16 ч)
13-14
Количественные характеристики смесей
2ч
15-16
Массовая доля растворенного вещества. Расчеты с использованием массовой доли растворенного вещества.
2ч
17-18
Правило смешения.
2ч
19-20
Расчетно-практиеские задачи на приготовление растворов заданной массовой доли из чистого растворенного
вещества и воды, кристаллогидрата и воды, другого раствора и воды
2ч
21-22
Молярная концентрация. Вычисления с использованием молярной концентрации
2ч
23-24
Растворимость веществ. Решение задач на растворимость
2ч
25-26
Среда растворов. Определение pH среды.
2ч
27-28
Комбинированные задачи с использование понятия смеси веществ
2ч
Вычисления по химическим уравнениям (24 ч)
29-30
Закон эквивалентов и его следствия
2ч
31-32
Закон объемных отношений газообразных веществ.
Вычисление объемных отношений газов
2ч
33-34
Задачи, связанные с вычислением массовой доли вещества в образовавшемся растворе
2ч
35-36
Вычисление массы (объема, количества вещества) продукта реакции, если одно из реагирующих веществ дано в
избытке: а) вещество, взятое в избытке не реагирует с продуктом реакции; б) вещество, взятое в избытке
взаимодействует с продуктом реакции
2ч
37-38
Определение состава смеси, все компоненты которой взаимодействуют с указанными компонентами.
2ч
39-40
Определение состава смеси, компоненты которой выборочно взаимодействуют с указанным реагентом
2ч
41-42
Массовая (объемная) доля выхода продукта реакции
2ч
43-44
Тепловой эффект реакции
2ч
45-48
49-53
Решение нестандартных и комбинированных задач
4ч
5ч
Разработка и защита проектов
3
Типовые задачи
1.2-1.3.
1. Состав оксида некоторого металла может быть выражен простейшей формулой Ме 2 О3. Известно, что оксид массой
76,5 г содержит металл массой 40,5 г. Какой металл образует оксид?
2. Найдите плотность по азоту воздуха, имеющего следующий объемный состав: 20 % О2, 79 % N2, 1% Аr.
3. Рассчитайте среднюю молярную массу воздуха, имеющего следующий состав (в % по объему): 21% О2 , 78% N2,
0,5% Аr и 0,5% СО2.
4. Массовая доля кристаллизационной воды в железном купоросе составляет 45,3 %. Определите число молекул воды
в формуле железного купороса (FeSО4 • nН2О).
1.4-1.5.
1. Газовая смесь содержит равные массы кислорода и азота. Чему равно объемное соотношение между газами в
этой смеси?
2. Плотность газовой смеси, состоящей из водорода и гелия, по воздуху составляет 0,1. Определите объемную долю
этих газов в исходной смеси.
3. Смесь азота и углекислого газа объемом 14 л (н. у.) имеет массу 25,5 г. Определите объемную, мольную и
массовую долю азота в смеси.
4. При н. у. плотность смеси, состоящей из азота и кислорода составляет 1,35 г/л. Определите объемную и
массовую доли (%) газов в смеси.
2.6-2.7.
1. В лаборатории имеются растворы с массовой долей хлорида натрия 10 % и 20 %. Какую массу каждого раствора
надо взять для получения 300 г раствора с массовой долей соли 12 %?
2. Какая масса воды и раствора с массовой долей хлорида магния 0,2 потребуется для приготовления раствора с
массовой долей МgС12 0,04 массой 300 г?
3. Какой объем раствора с массовой долей серной кислоты 60 %(р 1=1,5 г/мл) и раствора с массовой долей серной
кислоты 30 %(р2=1,2 г/мл) надо взять для приготовления 240 г раствора с массовой долей кислоты 50 %?
4. Определите массы медного купороса СиSО4 • 5Н2О и воды, необходимые для приготовления раствора сульфата
меди (II) массой 40 кг с массовой долей СuSО4 2 %?
5. Сделайте расчет для приготовления 1 л 5%-ного раствора гидроксида натрия (р=1,054 г/мл).
6. Найти массы воды и кристаллогидрата ВаС1 2 • 2Н2О, необходимые для приготовления 500 мл 5%-ного раствора
хлорида бария (р=1,0275 г/мл).
7. Какой объем 96%-ного (по массе) серной кислоты р = 1,84г/мл и какую массу воды нужно взять для
приготовления 400 мл5%-ного раствора серной кислоты (р = 1,032 г/мл)?
2.8-2.9.
1. Определите молярную концентрацию раствора, полученного при растворении сульфата натрия массой 42,6 г в
воде массой300 г, если плотность полученного раствора равна 1,12 г/мл.
2. Какой объем раствора с массовой долей серной кислоты9,3 % (р=1,05 г/мл) потребуется для приготовления
раствора0,35М Н2SО4 объемом 40 мл?
3. К раствору объемом 500 мл с массовой долей аммиака 28 %(р=0,9 г/мл) прибавили воду объемом 1 л. Определите
молярную концентрацию аммиака в полученном растворе.
2.10.-2.11.
1. Массовая доля хлорида аммония в насыщенном при 30 °С растворе равна 29,5 %. Определите растворимость
хлорида аммония при данной температуре.
2. Вычислите, какая масса нитрата калия выпадет в осадок, если100 г насыщенного при температуре 70 °С раствора
нитрата калия охладить до температуры О °С. Растворимость нитрата калия со ставляет 138 г при температуре 70 °С и 13,3
г при температуре О °С.
3. Коэффициент растворимости хлорида аммония при температуре 15 °С равен 35 г. Определите массовую долю
хлорида аммония в насыщенном при температуре 15 °С растворе.
3.12.
1. К смеси метана и азота объемом 50 мл прибавили 100 мл кислорода. После сгорания метана и охлаждения
продуктов реакции до исходной температуры объем газовой смеси составил 78 мл. Определите объемную долю (%)
метана и азота в исходной смеси.
2. После взрыва 0,02 л смеси водорода с кислородом осталось0,0032 л кислорода. Вычислите объемные доли газов
в исходной смеси.
3. Объем смеси оксида углерода (П) и кислорода составляет 170 мл. После сжигания оксида углерода (П) объем
уменьшился на 50 мл. Определите объемный состав исходной смеси.
4
3.13.
1. Оксид фосфора (V) массой 21,3 г растворили в горячей воде массой 400 г. Вычислите массовую долю
ортофосфорной кислоты в полученном растворе.
2. Для полного осаждения ионов меди (II) в виде сульфида меди (II) из раствора массой 200 г с массовой долей
сульфата меди(II) 16 % необходим раствор сульфида натрия массой 50 г. Определите массовую долю сульфида натрия в
растворе.
3.14.
1. Определите массу соли, полученной при смешении раствора объемом 40 мл с массовой долей азотной кислоты 0,2 и
плотностью1,12 г/мл с раствором объемом 36 мл с массовой долей гидроксида натрия 0,15 и плотностью 1,17г/мл.
2. Водный раствор, содержащий гидроксид кальция массой3,7 г, поглотил углекислый газ объемом 1,68 л (н.у.).
Определите массу осадка.
3. К раствору массой 25 г с массовой долей хлорида алюминия 8 %прилили 25 г 8%-ного раствора гидроксида натрия.
Образовавшийся осадок отфильтровали и прокалили. Определите его массу и состав.
3.15.
1. При растворении в соляной кислоте смеси железа и алюминия массой 11 г выделился водород объемом 8,96 л.
Определите массу каждого металла в исходной смеси.
2. Вычислите массу меди, железа и алюминия в смеси, если при действии на смесь массой 13 г раствором гидроксида
натрия выделился газ объемом 6,72 л, а при действии соляной кислоты – газ объемом 8,96 л.
3.16.
1. Количественный анализ школьных мелков.
2. Определение массовой доли каждого металла в выданной смеси медных, цинковых, железных и алюминиевых
опилок.
3. В условиях длительного хранения многие кристаллогидраты теряют часть кристаллизационной воды. Предложите
методику проведения эксперимента по определению степени гидратации кристаллогидрата. Проверьте ее на опыте:
определите фактическую степень гидратации кристаллогидрата карбоната натрия.
4. В начале 1970-х годов у пассажиров и экипажей самолетов, совершавших перелеты Нью-Йорк - Токио, на высоте
15 000 метров были зафиксированы симптомы странного заболевания: головная боль, кашель, кровотечение из носа.
Комиссия по расследованию этих происшествий установила, что аппаратура, нагнетающая забортный воздух в салоны
самолетов, во всех случаях работала нормально; единственное, что отличало роковые рейсы, - несколько большая по
сравнению с установленной правилами высота полета. В конечном итоге причина заболевания была выяснена, а для его
предотвращения на борту самолетов были установлены специальные устройства.
Предположите, к каким выводам пришла комиссия. Предложите конструкцию устройства, предотвращающего
заболевание, и экспериментально докажите его эффективность.