ВВЕДЕНИЕ
Решение расчетных задач – важнейшая составная часть школьного предмета «химия», так как это один из приёмов обучения, посредством которого обеспечивается более глубокое и полное усвоение учебного материала по химии и вырабатывается умение самостоятельного применения полученных знаний.
Чтобы научиться химии, систематическое изучение известных истин химической науки должно сочетаться с самостоятельным поиском решения сначала малых, а затем и больших проблем.
1. Математические способы решения расчетных задач по химии
Как бы ни были интересны теоретические разделы учебника и качественные опыты практикума, они недостаточны без численного подтверждения выводов теории и результатов эксперимента: ведь химия – количественная наука. 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 предпрофильного и профильного политехнического обучения.
Решение задач является одним из звеньев в прочном усвоении учебного материала, так как формирование теорий и законов, запоминание правил и формул, составление уравнений реакций происходит в действии.
В решении химических задач целесообразно использовать алгебраические приёмы. В этом случае исследование и анализ ряда задач сводятся к преобразованиям формул и подставлению известных величин в конечную формулу или алгебраическое уравнение. Задачи по химии похожи на задачи по математике, и некоторые количественные задачи по химии (особенно на «смеси») удобнее решать через систему уравнений с двумя неизвестными.
Рассмотрим несколько таких задач
Задача 1.
Смесь карбонатов калия и натрия массой 7 г обработали серной кислотой, взятой в избытке. При этом выделившийся газ занял объем 1,344 л (н.у.). Определить массовые доли карбонатов в исходной смеси.
Решение .
Составляем уравнений реакций:
xг
yл
Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + CO2^ + H2O
1моль
1моль
106г
22,4л
(7-х)г
(1,344-у)л
K2CO3 + H2SO4 = K2SO4 + CO2^ + H2O
1моль
1моль
138г
22,4л
Обозначим через хг массу карбоната натрия в смеси, а массу карбоната калия – через (7-х)г. Объём газа, выделившегося при взаимодействии карбоната натрия с кислотой, обозначаем через у л, а объём газа, выделившегося при взаимодействии карбоната калия с кислотой, обозначаем через (1,344-у)л.
Над уравнениями реакций записываем введенные обозначения, под уравнениями реакций записываем данные, полученные по уравнениям реакций, и составляем систему уравнений с двумя неизвестными:
х/106 = у/22,4 (1)
(7-х)/138=(1,344-у) (2)
Из первого уравнения выражаем у через х:
у = 22,4х/106 (3)
(1,344-22,4х/106)•138=22,4•(7-х). (4)
Решаем уравнение (4) относительно х.
185,472-29,16х=156,8-22,4х
6,76х=28,672
х=4,24
Следовательно, масса карбоната натрия равна 4,24 г.
Массу карбоната калия находим вычитанием из общей массы смеси карбонатов массы карбоната натрия:
7г-4,24г=2,76г.
Массовые доли карбонатов находим по формуле:
w=(mком-та/mобщая)•100%
w(Na2CO3)=(4.24/7)•100%=60.57%
w(K2CO3)=(2.76/7)•100%=39.43%.
Ответ: массовая доля карбоната натрия равна 60,57%, массовая доля карбоната калия равна 39,43%.
Задача 2.
Смесь карбонатов калия и натрия массой 10 г растворили в воде и добавили избыток соляной кислоты. Выделившийся газ пропустили через трубку с пероксидом натрия. ............
