Поиск рациональных способов решения расчетных задач на вывод формул химических веществ

Автор: Даньковский Роман Иосифович

Организация: ГУО Субочская средняя школа

Населенный пункт: Республика Беларусь, а.г. Субочи

Решение расчетных и качественных задач на уроках химии является одним из видов деятельности, направленной на осознанное усвоение теоретического материала учащимися. Анализ условия задачи, поиск взаимосвязей между приведёнными в ней численными и качественными данными, способность выполнять необходимые математические действия требуют определённых мыслительных и практических навыков. Включение разнотипных задач в содержание проводимых уроков – важный информативный метод контроля  знаний учащихся. Анализ рассуждений ребят в ходе решения конкретной задачи позволяет учителю судить о характере  и особенностях их мышления. Однако у некоторых школьников этот вид деятельности может вызвать трудности, основными причинами которых являются следующие:

* поверхностный анализ условия задачи;

* перегруженность содержания задачи лишней информацией, усложняющей её восприятие;

* недостаточно сформированная  мотивация к данному виду деятельности;

* отсутствие внутренних стимулов для поиска путей решения;

* выпадение отдельных этапов в логической модели построения плана действий;

* недостаточная математическая подготовка учащихся;

* отсутствие системности в выполнении этого вида деятельности.

Одним из важнейших факторов, определяющих эффективность работы в данном направлении, является выбор оптимального пути решения. Рассмотрим способы решений расчетных и качественных задач на вывод формул химических соединений.

Задача 1. Газообразный углеводород  массой 0,28 г. сожгли в избытке кислорода  с образованием оксида углерода (IV) объёмом 448 см³ (н. у.) и  0,45 г. паров воды. Определите молекулярную формулу данного вещества, если его плотность при нормальных условиях составляет 2,5892 г/дм³.

Решение:

Анализ условия задачи позволяет исключить почти всю информацию в её содержании, кроме плотности углеводорода. Представим молекулярную формулу углеводорода  через С_хН_у.  М(С_хН_у) = Vm · ρ = 22.4 г/дм³ ·2,5892 г/дм³ = 58г/моль. Мr(С_хН_у) = 58. Исходя из численных значений относительных атомных масс углерода и водорода, составим уравнение:

12х + у = 58 (1)

Так как в предельном углеводороде С_хН_2х+2 с х атомами углерода связано максимально возможное число атомов водорода, равное 2х +2, то для индексов х и у молекулярной формулы С_хН_у любого углеводорода имеет место неравенство:

 у ≤ 2х + 2 (2)

Выразив с помощью уравнения (1) у через х и подставив в неравенство (2), имеем:

58 - 12х ≤ 2х + 2, т.е. х ≥ 4.

Значение х не может быть больше или равно 5, поскольку при х ≥ 5 левая часть (1) оказывается больше правой. Поэтому х = 4, из уравнения (1) имеем: у = 10.

Следовательно, молекулярная формула углеводорода С₄Н₁₀.

Задача 2. Докажите возможность соответствия данных формул реальным веществам: а) Al₂Si₂H₄O₉;  б) Li₂Al₂F₂(SiO₃)₂ [2, c. 15]

Решение.

 а)  элементы формулы:   Al    Si    H    O

      степени окисления:    +3   +4   +1   -2

Находим сумму степеней окисления всех химических элементов в соединении:

3 ∙ 2 + 4 ∙ 2 + 1∙ 4 + (-2) ∙ 9 = 0.

Формула Al₂Si₂H₄O₉ или в преобразованном виде Al₂O₃∙2SiO₃∙2H₂O отвечает реальному веществу - каолину.

б) Данная запись формулы позволяет выделить катионы Li⁺, Al³⁺  и анионы F^-, SiO₃^2- в составе вещества, суммарный заряд которых численно равен:

 (1+) ∙ 2 + (3+) ∙ 2 + (1-) ∙ 1 + (2-) ∙ 2 = 3 ≠ 0.

Следовательно, эта формула не может соответствовать реальному веществу.

 

Полный текст статьи см. в приложении.

 

1. file0.docx (44,8 КБ)

Опубликовано: 28.11.2024