Авторская программа по дисциплине элективный курс «Решение задач по химии повышенного уровня сложности»
элективный курс по химии (9 класс) на тему

Сорокина Гульсиня Габдулахатовна

Данная программа разработана для проведения элективного курса «Решение задач повышенного уровня сложности», содержание программы рассчитано  на 35 часов. Элективный курс проводится 1 час в неделю, в нём участвуют учащиеся  9-х классов, стремящиеся к раскрытию своего творческого потенциала и развитию интеллектуальных способностей. Срок реализации программы рассчитан на 5 лет.

           Темы, рассматриваемые на занятиях, развивают у учащихся химическое мышление, умение применять полученные знания при решении практических задач. В основу составления и подбора задач положен химический принцип, а материал почерпнут из различных разделов теоретической химии. Умение решать задачи является одним из основных критериев творческого усвоения курса. Кроме тех разделов, которые являются обязательными в курсе основной  и средней школы включены задачи с использованием газовых законов, различных видов концентрации растворов, задачи по химической кинетике, задачи на установление состава смеси, а также на вывод формул. Решение этих задач способствует выявлению межпредметных причинно-следственных связей и лучшему восприятию окружающего мира, позволяют закрепить знания, полученные на уроках.

Скачать:

ВложениеРазмер
Файл sorokinoy_g._g._avtorskaya_programma.docx147.18 КБ

Предварительный просмотр:

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО КОМИТЕТА                                                 НИЖНЕКАМСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА

РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

                                                                                                         Утверждаю

Председатель муниципального

методического совета, заместитель начальника                                                                                              

управления образования НМР РТ

__________________Сибгатуллина Р.Р.

«_________»____________2015 г.

 

Авторская программа

по дисциплине

элективный курс «Решение задач по химии повышенного уровня сложности»

для учащихся 9 классов

учителя химии                                                                                  первой квалификационной категории                                                                                   МБОУ «Средняя общеобразовательная школа №33 с углубленным изучением английского языка»

Сорокиной Гульсины Габдулахатовны

 Рассмотрено на заседании                                                                     Согласовано

муниципального методического совета                                             методист управления образования                          

                                                                                                                                                               (Ф.И.О методиста)

Протокол № ___ от « ___ »  _______2015 года                                 « ____»  ______________2015 года                                                                                                                

                                           

         

2015 год

                                            Авторская программа

по дисциплине

элективный курс «Решение задач по химии повышенного уровня сложности»

для учащихся 9 -х классов

Автор:

Сорокина Гульсиня Габдулахатовна, учитель химии первой квалификационной категории муниципального бюджетного образовательного учреждения МБОУ «Средняя общеобразовательная школа №33 с углубленным изучением английского языка»  Нижнекамского муниципального района РТ

Рецензенты:

  1. Сагитова Р.Н. – доцент кафедры химического образования Химического института им. А.М.Бутлерова К(П)ФУ.

Оглавление

  1. Пояснительная записка.....................................................................................стр.4
  2. Содержание программы...................................................................................стр.7
  3. Тематическое планирование............................................................................стр.11
  4. Использованная литература.............................................................................стр.20
  5. Приложение ......................................................................................................стр.22
  6. Результаты апробации......................................................................................стр.53
  7. Рецензии............................................................................................................стр.61

Программа элективного курса «Решение задач по химии повышенного уровня сложности»

Пояснительная записка

            Данная программа разработана для проведения элективного курса «Решение задач повышенного уровня сложности», содержание программы рассчитано  на 35 часов. Элективный курс проводится 1 час в неделю, в нём участвуют учащиеся  9-х классов, стремящиеся к раскрытию своего творческого потенциала и развитию интеллектуальных способностей. Срок реализации программы рассчитан на 5 лет.

           Темы, рассматриваемые на занятиях, развивают у учащихся химическое мышление, умение применять полученные знания при решении практических задач. В основу составления и подбора задач положен химический принцип, а материал почерпнут из различных разделов теоретической химии. Умение решать задачи является одним из основных критериев творческого усвоения курса. Кроме тех разделов, которые являются обязательными в курсе основной  и средней школы включены задачи с использованием газовых законов, различных видов концентрации растворов, задачи по химической кинетике, задачи на установление состава смеси, а также на вывод формул. Решение этих задач способствует выявлению межпредметных причинно-следственных связей и лучшему восприятию окружающего мира, позволяют закрепить знания, полученные на уроках.

  Конкурсные  работы, тематика которых приводится в программе, позволяют сформировать у учащихся умение самостоятельно приобретать и применять знания, а также развивают их творческие способности.

  Программа может быть полезна учащимся, интересующимся химией, участникам олимпиад, а также при подготовке учащихся к сдаче ОГЭ и ЕГЭ.

                   

Новизна работы

           В программе разработаны различные типы расчетных и качественных задач для учащихся всех классов с учетом тенденции увеличения доли чисто качественных химических задач, построенных на теоретическом материале курса химии  на различных этапах химических олимпиад. Речь идет в данном случае не об описании химических свойств химических элементов и их соединений, а о самостоятельных формулировке  и обобщении закономерностей, выводов, специфических особенностей отдельных химических процессов и превращений веществ. Постепенно возрастает теоретический уровень содержания заданий, что согласуется  с общей тенденцией формирования творческого мышления у учащихся, которая находит отражение в задачах практически всех этапов химических олимпиад. «Всякое вещество – от самого простого до самого сложного – имеет три различные взаимосвязанные стороны: свойство, состав, строение»,- указывал академик Б.М.Кедров. «Связывая последовательно все три основные стороны вещества, выражаемые тремя рассмотренными категориями, получим некоторый познавательный треугольник. Этот треугольник вместе с тем выражает и три основные проблемы, каждая из которых попарно связывает отдельные стороны вещества между собой в целях объяснения менее  глубокой  его стороны более глубокой его стороной». Именно изучению характеристик состав – строение – свойство и их взаимосвязям состав – свойство, структура – свойство и состав – структура посвящены комплекты качественных задач.

Актуальность

                В настоящее время в центр внимания поставлена задача выявления и развития с ранних лет способностей детей, поиск талантливой молодежи. В этой связи усиленно ведется работа по совершенствованию профориентационной  работы в школе, созданию системы профессиональной ориентации и переходу к углубленной подготовке старшеклассников по отдельным циклам наук в соответствии с их способностями и интересами.

  Современные психолого – педагогические требования к процессу усвоения химических знаний отводят важную роль формированию практических навыков активного использования получаемых теоретических знаний к решению различного типа задач, включая расчетные и качественные (на превращения различных классов химических соединений). Их решение как на уроках, так и внеурочное время ( на факультативах и химических олимпиадах, в кружках, при подготовке к сдаче ОГЭ и ЕГЭ) развивает творческую самостоятельность учащихся, ориентирует их на более глубокое освоение учебного предмета, оказывает профориентационное воздействие. Именно через решение задач различных типов и уровней сложности может быть эффективно освоен курс химии.

Цель:

- подготовить учащихся, ориентированных на химический профиль обучения  к усвоению материала повышенного уровня сложности по данному предмету; способствовать повышению качества знаний  учащихся  по учебному предмету «химия»   на более высокий уровень.

Задачи

-   создать на занятиях атмосферу психологической комфортности;

-  научить учащихся  решать любые задачи в рамках школьного курса и программы факультатива;

        - развивать  самостоятельность учащихся в овладении навыками решения расчетных и качественных задач по химии;

- активизировать  познавательную деятельность учащихся в урочное и внеурочное время;

- подготовить  школьников к различным этапам химических олимпиад; содействовать  в подготовке к ЕГЭ/ОГЭ;

-побудить учащихся к собственному творческому поиску; помочь учащимся в реализации их творческих способностей;

            -содействовать развитию химической грамотности, повышению качества знаний по учебному предмету «химия».

       

Методы

               

           - практикум по решению задач

           - конкурсы

           - творческая самостоятельная работа учащихся по составлению сборника задач;

           - составление и решение ситуационных расчетных задач из рубрики «Полезная химия», например «Домашняя аптечка», «Химия на кухне», «Химия в косметичке», «Химия в автомобиле, «Химия в ванной» и др.

Ресурсное обеспечение  программы:

- сборники задач;

- пособия для поступающих в вузы;

- раздаточный материал ( таблицы, карточки);

- обучающие программные диски.

- мультимедийное оборудование

Ожидаемые результаты

          -приобретение учащимися навыков в решении типовых задач и задач повышенного уровня сложности;  

             -сформирование у учащихся системного мышления; реализация их творческой активности;

 -повышение качества знаний у учащихся  по химии  на более высокий уровень (высокие результаты ЕГЭ/ОГЭ, предметных олимпиад и конкурсов);

 

Содержание программы (35 часов).

1. Основные физические и химические величины (1ч)

2. Решение типовых задач (1ч)

3. Расчеты с использованием данных о составе и состоянии вещества (4 ч)

4. Расчеты с учетом избытка одного из реагирующих веществ (2ч)

5. Расчеты с использованием разности масс реагентов и продуктов реакции (2ч)

6. Расчеты по уравнениям нескольких последовательных реакций (2ч)

           7. Расчеты по уравнениям одновременно протекающих реакций (1ч)

           8. Определение формулы неизвестного вещества с использованием количественных      данных (3ч)

9.  Задачи на распознавание веществ (4ч)

10. Задачи на получение и синтез новых веществ (1ч)

11. Задачи на проведение расчетов и качественный анализ  (2ч)

12. Задачи на знание химических свойств веществ и химическую эрудицию (4ч)

13. Расчеты по химической кинетике (2ч)

14. Решение олимпиадных задач (6ч)

Тематическое планирование.

1. Основные физические и химические величины (1ч)

Содержание

Виды деятельности учителя и учеников

Колич часов

1.

Основные физические и химические величины.

Повторение таких величин как «количество вещества», «масса», «молярная масса», «объем», «молярный объем», «плотность», «относительная плотность», «постоянная Авогадро»

1

2. Решение типовых задач (1ч)

Содержание

Виды деятельности учителя и учеников

Колич

часов

2.

Решение задач с составлением одной пропорции или на основании формул  

Решение  типовых задач

1

             3. Расчеты с использованием данных о составе и состоянии вещества. (4 ч)

Содержание

Виды деятельности учителя и учеников

Колич

часов

3.

Вещества и смеси.

Решение задач на определение состава вещества, содержания элемента в веществе; определение состава смеси и разделение смеси на отдельные вещества.

1

4.

Газовые законы.

Решение задач с использованием законов Авогадро, Бойля-Мариотта, кратных отношений, уравнения Менделеева-Клапейрона.

1

5.

Растворы.

Решение задач на вычисление массовой и мольной доли растворенного вещества, с использованием молярной концентрации веществ, на смешивание растворов.

1

6.

Определение химической формулы вещества.

Решение задач на нахождение химической формулы на основании данных химического анализа

1

             4. Расчеты с учетом избытка одного из реагирующих веществ (1ч)

Содержание

Виды деятельности учителя и учеников

Колич

часов

7.

 Расчеты с учетом избытка одного из реагирующих веществ.

Решение задач, когда одновременно даны массы или объемы обоих реагирующих веществ.

1

5. Расчеты с использованием разности масс реагентов и продуктов реакции (2ч)

Содержание

Виды деятельности учителя и учеников

Колич

часов

8-9.

Расчеты с использованием разности масс реагентов и продуктов реакции.

Решение задач на основе мольных и массовых соотношений реагирующих веществ.

2

     6. Расчеты по уравнениям нескольких последовательных реакций (2ч)

Содержание

Виды деятельности учителя и учеников

Колич

часов

10-11.

Расчеты по уравнениям нескольких последовательных реакций.

Решение задач по уравнениям нескольких последовательных реакций. Составление алгоритмов.

2

7. Расчеты по уравнениям одновременно протекающих реакций (1ч)

Содержание

Виды деятельности учителя и учеников

Колич

часов

12

Расчеты по уравнениям одновременно протекающих реакций.

Составление алгоритмов и решение задач на основе химических процессов, включающих в себя несколько параллельных химических реакций.

1

  8.  Определение формулы неизвестного вещества с использованием количественных данных (3ч)

Содержание

Виды деятельности учителя и учеников

Колич

часов

13

Определение формулы вещества на основе известных масс продуктов реакции.

Составление алгоритмов и решение задач на определение формулы неизвестного вещества.

1

14

Определение формулы вещества на основе известных массовых долей элементов.

Составление алгоритмов и решение задач на определение формулы на основе известных массовых долей элементов.

1

15

Решение комбинированных усложненных задач.

Решение олимпиадных задач

1

9. Задачи на распознавание веществ (4ч)

Содержание

Виды деятельности учителя и учеников

Колич.

часов

16-17

Определение одного или нескольких веществ в цепочках превращений.

Определение формул, зашифрованных в цепочке превращений  неизвестных веществ и составление уравнений происходящих процессов.

2

18-19

Определение одного или нескольких веществ на основании качественных реакций.

 Мысленный эксперимент или составление плана действий и х предполагаемые результаты. Экспериментальное решение качественных задач по определению веществ, находящихся в склянках без этикеток.

2

           10. Задачи на получение и синтез новых веществ (2ч)

Содержание

Виды деятельности учителя и учеников

Колич.

часов

20

Задачи на получение и синтез неорганических веществ.

Рациональное планирование и осуществление превращений неорганических  соединений.

1

21

Задачи на получение и синтез органических веществ.

Планирование и осуществление превращений органических веществ.

1

               11. Задачи на проведение расчетов и качественный анализ  (2ч)

Содержание

Виды деятельности учителя и учеников

Колич.

часов

22-23.

Задачи на проведение расчетов и качественный анализ.

Решение задач химических олимпиад.

2

             12. Задачи на знание химических свойств веществ и химическую эрудицию (4ч)

Содержание

Виды деятельности учителя и учеников

Колич.

часов

24-25.

Задачи на знание химических свойств веществ и химическую эрудицию

Рекомендация книг для расширения и пополнения знаний. Решение конкурсных задач для выявления самых эрудированных

2

26.

Интеллект-шоу «Эврика».

познавательно-развлекательная игра

1

27.

Игра «Счастливый случай»

интеллектуальная игра

1

13. Расчеты по химической кинетике (2ч)

Содержание

Виды деятельности учителя и учеников

Колич.

часов

28.

Решение задач на вычисление скорости и константы реакций.

Подбор и решение задач по данной тематике.

1

29.

Решение задач на основе закона действующих масс и правила Вант – Гоффа.

Подбор и решение задач по данной тематике.

1

14. Решение олимпиадных задач (6ч)

Содержание

Виды деятельности учителя и учеников

Колич.

часов

30-31.

Решение олимпиадных задач муниципального  уровня.

Подбор и решение задач олимпиадных задач данного уровня

2

32-33.

Решение олимпиадных задач  регионального уровня.

Подбор и решение задач олимпиадных задач данного уровня

2

34-35.

Решение олимпиадных задач всероссийского уровня.

Подбор и решение задач олимпиадных задач данного уровня

2

Литература:

  1. П.Будруджак. Задачи по химии. – Перевод с румынского канд. хим. наук С.В.Калугера под редакцией канд. хим. наук С.С.Чуранова. М.: «Мир», 1989. -340с.
  2. Сорокин В.В.,Загорский В.В., Свитанько И.В. Задачи химических олимпиад. Изд. Московского университета, 1989. – 253с.
  3. Хомченко И.Г. Решение задач по химии. М,: «Новая Волна», 2000. – 252с.
  4. Хомченко Г.П., Хомченко И.Г. Задачи по химии для поступающих в вузы. М,: «Высшая школа», 1987. -238с.
  5. Чуранов С.С. Химические олимпиады в школе. М.: «Просвещение», 1982. – 189с.
  6. Губанова Ю.К. Сборник задач по органической химии с решениями. Саратов: «Лицей», 1999. -111с.  
  7. Сборник упражнений и усложненных задач с решениями по химии. Составитель С.С.Молодцов. Нижнекамск, 1997. 158с.

  1. Савин Г.А. Олимпиадные задания по органической химии.10 – 11 классы. Волгоград: «Учитель», 2004. -70с.

  1. Гольдфарб Я.Л., Ходаков Ю.В. Сборник задач и упражнений по химии. М.: «Просвещение», 1974.236с.

  1. Кузьменко Н.Е., Еремин В.В. 2500 задач по химии с решениями для поступающих в вузы. М.: «Оникс 21 век», «Мир и образование», 2002. -640с.

  1. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. М.: «Химия», 1965 -265с.

Приложения

1.Основные физические и химические величины.

Задача 1. Определите количество вещества атомарного бора, содержащегося в тетраборате натрия Na2B4O7  массой 40,4 г.

Решение. Молярная масса М (Na2B4O7) = 202 г/моль. Определяем количество вещества Na2B4O7. n (Na2B4O7.) = 40,4г : 202 г/моль = 0,2 моль. Из формулы следует, что n (B) = 4 n Na2B4O7. n(B) = 0,2 ∙ 4= 0,8 моль

Задача 2. Определить количество вещества объемом 5000 литров при н,у.

Решение. 1 моль газа занимает объем 22,4 литра., х моль газа занимает объем 5000 литров.         1 : х  = 22,4 : 5000;  х = 223,2 моль

Задача 3. Определить массу молекулы газа, если газ объемом 10-3 м3 при н.у. имеет массу   0, 1785 ∙ 10-3 кг.

Решение. Исходя из молярного объема газа определяем  киломоль газа. Газ объемом в 10-3 м3 имеет массу 0,1785 ∙ 10-3 кг, газ объемом в 22,4 м3 имеет массу х кг.

Х = 22,4 м3 ∙ 0,1785∙ 10-3кг / 10-3м3 = 4 кг. Масса молекулы газа m = 4кг: 6,02∙1023 = 0,665 ∙10-26 кг.

Задача 4. Некоторое количество металла, эквивалентная масса которого равна 28г\ моль, вытесняет из воды 0,7 л водорода (н.у.). Определите массу металла.

Решение. Зная, что эквивалентный объем водорода равен 11,2 л, составляем рассуждение, потом пропорцию и находим искомое. 28г металла эквивалентны 11,2 л водорода

                                                                   х--------------------------------- 0,7 л водорода

28 : х = 11,2 : 0,7    х = 1,75

 

2. Решение задач с составлением одной пропорции или на основании формул  

Задача1. Какой объем водорода выделится при нормальных условиях, если растворить алюминий массой 10,8 г в избытке соляной кислоты?

Решение. Записываем уравнение химической реакции: 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

Определяем количество вещества алюминия, вступившего в реакцию: n(Al) = m: M = 10,8г : 27 г/моль = 0,4 моль. Из уравнения следует, что при растворении 2 моль алюминия образуется 3 моль водорода. Отсюда следует: n(H2) = 3∙0,4 : 2 = 0,6 моль.

3. Вещества и смеси.

Пример 1. В руде содержится 58% оксида марганца(IV). Каково содержание марганца в руде, если в MnO2 оно составляет 63,2%.

Решение. Массовая доля марганца в руде равна 0,58 ∙ 0,632 = 0,366 или 36,6%

Пример 2. Чему равны массовые доли изотопов неона  20Ne  и  22Ne в природном газе, имеющем среднюю относительную атомную массу 20,2?

Решение. Примем за x число атомов 20Ne в каждых 100 атомах природного неона, тогда число атомов 22Ne будет (100 –х). Масса атомов  20Ne равна 20х, масса атомов 22Ne = 22∙ (100-х)

20х +22 (100-х) = 20,2 ∙ 100.

Из уравнения находим х = 90 ( атомов 20Ne) и 100-90=10 (атомов 22Ne). Таким образом, массовая доля 20Ne  составляет 90%, а массовая доля  22Ne – 10%

Пример 3. Смесь медного купороса CuSO4 ∙ 5H2O  и кристаллов соды  Na2CO3∙10H2O содержит 38% связанной воды. Рассчитайте, чему равны массовые доли (%) каждого из веществ смеси.

Решение. Обозначим через х массовую долю медного купороса в смеси. Тогда в смеси массой m имеется mx г медного купороса и (m-mx) г соды. М( H2O) = 18г/моль; М(СuSO4 ∙ 5H2O ) = 250 г/моль; М( Na2CO3 ∙ 10H2O) = 286 г/моль. Масса воды в m г смеси составляет (0,38m) г. Масса воды в mx (г) CuSO4∙5H2O  равна mx (5∙18) : 250, а масса воды в (m-mx) (10∙18) : 286. Исходя из того, что масса воды в смеси равна  сумме масс воды, входящей в состав медного купороса и соды,  запишем уравнение

    0,38m= (5∙18)mx/ 250 + (10∙18) (m-mx)/286;

        0,38m=0,36mx + 0,63m- 0,63mx;

        0,63mx – 0,36mx=0,63m-0,38m;

            0,27mx=0,25m;

           x =0,25m/ 0,27m= 0,925

Состав смеси в процентах: 92,5% CuSO4∙5H2O и 100-92,5=7,5% Na2CO3∙10H2O.

4. Газовые законы.

Пример 1. Углекислый газ объемом 1 л при нормальных условиях имеет массу 1,977 г. Какой реальный объем занимает моль этого газа ( при н.у.)? Ответ поясните.

Решение. Молярная  масса М (CO2) = 44 г/моль, тогда объем моля 44 / 1,977 = 22,12 л. Эта величина  меньше принятой  для  идеальных газов (22,2 л).  Уменьшение объема связано с возрастанием взаимодействия между молекулами CO2,  т.е отклонением от идеальности.

Пример 2. Газообразный хлор массой 0,01 г, находящийся в запаянной ампуле объемом 10 см3, нагревают от 0 до 2730С. Чему равно начальное давление хлора при 00С и при 2730С?

Решение. Mr (Cl2) = 70,9; отсюда 0,01 г хлора  соответствует 1,4 ∙ 10-4 моль. Объем ампулы равен 0,01 л. Используя уравнение Менделеева – Клапейрона  pV= ὐRT, находим начальное давление хлора (p1)  при 00С:

 P1 =  1,4 ∙ 10-4∙ 0,082 ∙ 273    = 0,31 атм.  

                  0,01

Аналогично находим  давление хлора (p2) при 2730C:   р2 = 0,62 атм.

Пример 3. Чему равен объем, который занимают 10 г оксида углерода (II) при 150C и давлении 790 мм рт.ст.?

Решение.

Mr (CO) = 28;  pV = mRT/ M;

V = mRT/ Mp = 10 ∙ 0,082 ∙288 = 8,1 (л)

                28∙790/760

5. Растворы

Пример 1. 500 мл раствора содержат 20 г NaOH. Найдите молярную концентрацию раствора.

Решение. М(NaOH) = 40 г/моль; 20 г NaОH составляет 20/ 40 = 0,5 (моль) NaOH. Далее  составляем пропорцию:

в 500 мл раствора содержится 0,5 моль NaOH,

в 1000 мл –»--    --»--  х моль  NaOH,

х = 1000∙0,5 =1 (моль),

          500

т.е. концентрация раствора 1 моль/л (или 1М).

Пример 2. Кристаллогидрат СоСl2∙6Н2О массой 476 г растворили в воде, при этом массовая доля хлорида кобальта (II) в растворе оказалось равной 13,15%. Рассчитайте массу воды, взятую для растворения кристаллогидрата.

Решение. М(СоСl2) = 130 г/моль; М(СоСl2 ∙ 6Н2О) = 238, т.е. 476 г. СоСl2 ∙ 6H2O составляет 2 моль, в растворе, соответственно, будет находиться 2 моль СоСl2 (2 ∙ 130 = 260 г).

В растворе массой 100 г содержится 13,15 г СоСl2,

                                  в х  г  -----------     260г СоСl2,

Х = 260 ∙ 100 / 13,5  =1976 (г) – масса раствора;

следовательно, масса воды, взятая для растворения кристаллогидрата, равна 1976 – 476 (масса кристаллогидрата) = 1500 (г).

Пример 3. Для приготовления раствора взяли навеску вещества массой m г и воду. После растворения получен раствор объемом V см2, плотностью  p г/см2. Предложите формулу для расчета в общем виде массовой доли исходного вещества в полученном растворе ω %. Во всех ли случаях пригодна такая формула? Приведите примеры веществ, при растворении, для которых этой формулой пользоваться нельзя.

Решение. Формула для расчета массовой доли вещества в растворе имеет вид

ω  =       m (в-ва)    100 (%)

                m (р-ра)                                                        

Эту формулу можно использовать для расчета массовой доли в растворе, например, таких веществ, как NaCl, K2SO4, и др. Формула не пригодна для веществ, которые при растворении в воде с ней химически взаимодействуют. Так, при растворении натрия в воде происходит реакция

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

Масса раствора при этом уменьшается за счет выделения водорода; в растворе находится не исходный металл, а его гидроксид – NaOH.

Пример 4. При растворении 5,38 г кристаллогидрата сульфата цинка ZnSO4 ∙ xH2O в 92 см3 воды получен раствор с массовой долей сульфата цинка 0,0331. Установите состав кристаллогидрата (величину х).

Решение. Масса раствора, полученного при растворении кристаллогидрата, составляет 92+5,38=97,38 (г).

Масса ZnSO4 равна 97,38/0,0331=3,23 (г); M(ZnSO4) = 161,4 г/моль.

Находим молярную массу ZnSO4∙xH2O:

               3,23 г – 161,4 г/моль

                  5,38 г – х г/моль

                  х = 269,4 г/моль

М(ZnSO4 ∙ xH2O)=269,4 г/моль; масса «х» моль Н2О равна 269,4 – 161,4 = 108 (г).

Количество воды в кристаллогидрате равно 108/18 = 6 (моль), следовательно, состав кристаллогидрата ZnSO4∙6H2O.

 

6. Определение химической формулы вещества.

Задача 1. Определите простейшую формулу вещества, в котором массовые доли элементов составляют: 33,3% натрия, 20,29% азота и 46, 38% кислорода.

Решение. Предположим, что в состав молекулы вещества входит х моль атомов натрия, у моль атомов азота, z моль атомов кислорода. Тогда задача сводится к нахождению х, у, z в формуле Nax Ny Oz. Поскольку Ar(Na) = 23, Ar(N) = 14, Ar(O) = 16, находим, что по массе на долю натрия приходится 23х, на долю азота 14у, на долю кислорода 16z. Отношение этих величин равно отношению массовых долей элементов в соединении, т.е. 23х : 14у : 16z = 33,3 : 20,9 : 46, 38                х : у : z = 1,45 : 1,45 : 2,90 = 1: 1 : 2. Следовательно формула вещества NaNO2.

7.Расчеты с учетом избытка одного из реагирующих веществ.

Задача 1. К цинку массой 6,5 г прибавили 150 г раствора соляной кислоты с массовой долей HCl  20%. Какова масса соли, образовавшейся при этом?

Решение. Составим уравнение химической реакции: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 . Найдем массу HCl в растворе:   m(HCl) = 150×0,2= 30г. Определим количество вещества Zn и HCl: n(Zn)= 6,5г : 65г/моль = 0,1моль, n= (HCl)= 30г: 36,5г/моль = 0,82 моль. По соотношению n(Zn) : n(HCl) = 1:2 определили, что цинк находится в избытке. Для дальнейшего расчета берем HCl. n(ZnCl2)= 0,82: 2= 0,41моль. M(ZnCl2)=136 г/моль. M(ZnCl2) = 0,41x 136 = 55,76 г.

8-9.Расчеты с использованием разности масс реагентов и продуктов реакции.

    Задача 1. Медную пластинку массой 20 г опустили в раствор нитрата ртути (II). Масса пластинки увеличилась на 2,73 г. После этого пластинку прокалили и она приобрела первоначальный вид. Как изменилась при этом масса пластинки?

    Решение. Уравнение реакции:

Cu + Hg(NO3)2 = Cu(NO3)2 + Hg

Изменение массы пластинки на 1 моль прореагировавшей меди равно 200,5-63,5=137 (г). Поэтому в реакцию вступило 2,37/137=0,02 моль меди. При прокаливании вся ртуть испарится и масса пластинки по сравнению с первоначальной уменьшится на 0,02*63,5=1,27 (г).

10-11.Расчеты по уравнениям нескольких последовательных реакций.

Задача 1. Оксид натрия массой 6,2 г растворили в 100 мл воды (раствор 1). Затем к раствору 1 приливали соляную кислоту с массовой долей 10% до тех пор, пока реакция среды не стала нейтральной (получен раствор 2). Определите массовые доли веществ в растворах 1 и 2 массу раствора соляной кислоты, пошедшей на нейтрализацию.

Решение. Оксид натрия реагирует с водой:

Na2O  +  H2O  = 2NaOH.

При нейтрализации гидроксида натрия с соляной кислотой идет реакция:

NaOH  +  HCl  =  NaCl  +  H2O.

Стехиометрическая схема: Na2O → 2NaOH→ 2NaCl.

Из 6,2/ 62 =0,1 моль оксида натрия образуется 0,2 моль, или 0,2 ∙ 40 = 8,0 г щелочи. Масса раствора равна 100 ∙ 1 +6,2 = 106,2 г, и, следовательно, массовая доля в нем NaOH равна: ω(NaOH) =8 : 106,2 ∙ 100% = 7,53%. На нейтрализацию потребуется 0,2 моль, или 0,2 ∙ 36,5 = 7,3 г кислоты, которая содержится в ( 100/10) 7,3 = 73 г ее раствора. Масса раствора 2 равна 106,2 + 73 = 179,2 ;

г. В нем растворено 0,2 моль, или 0,2 ∙ 58,5 = 11,7 г поваренной соли с массовой долей 11,7: 179,2 ∙ 100% = 6,53%.

12.Расчеты по уравнениям одновременно протекающих реакций.

Задача 1. Смесь цинка и безводного нитрата цинка прокалили на воздухе, ее масса при этом не изменилась. Определите  массовые доли компонентов смеси.

Решение. При прокаливании происходят реакции:  

2Zn  + O2 = 2ZnO;

2Zn(NO3)2 = 2ZnO + 4NO2 + O2

Mr (Zn) = 65;   Mr(ZnO) = 81;   Mr(Zn(NO3)2) = 189.

Пусть масса цинка в смеси – m1,  а масса нитрата цинка – m2. При окислении цинка образуется (81/65) m1 г ZnO. При разложении нитрата получается (81/189) m2 г ZnO. По условию задачи масса смеси после прокаливания не изменяется, следовательно:

1,24m1 + 0,43 m2 = m1 + m2, откуда m1 = 2,37m2. Таким образом, массовая доля нитрата цинка в смеси равна: m2 : (m2 + 2,37m2) = 0,296, или 29,6%. Массовая доля цинка 70,4%.

13.Определение формулы вещества на основе известных масс продуктов реакции.

Задача 1. При взаимодействии оксида некоторого металла с азотной кислотой образовалось 34,0 г соли и 3,6 г воды. Какая масса оксида металла, использованного для реакции?

Решение. Пусть формула соли А(NO3)n, а оксида – A2On. Оксид растворяется в азотной кислоте:

A2On + 2nHNO3 = 2A(NO3)n + nH2O.

При образовании 1 моль ( [M(A) + 62 n] г) нитрата одновременно образуется n/2 моль воды (9n г) :  (М (А) + 62 n) г соли – 9n г H2O,

                  34 г соли        -  3,6 г H2O.

Отсюда  М (А) + 62 n =  9   , или М(А) = 85 – 62n . Очевидно, что М(А) > 0  только при n = 1.

                          34           3,6

Значит, М(А) = 23; это натрий. Оксид натрия растворяется в азотной кислоте:

Na2O + 2HNO3 = 2NaNO3 + H2O.

При растворении 62 г Na2O  выделяется 18 г воды,

                    х г  Na2O  выделяется    3,6 г воды,

отсюда  х = 12,4 г Na2O.

Задача 2. При сжигании 23 г газообразного вещества с плотностью ρ =2,05 г/л при н.у получено 44 г диоксида углерода 27 г воды. Изобразите структурную формулу этого вещества.

Решение. Неизвестный газ – Х. Согласно закону для идеальных газов

М(Х) = ρхRT  = 46 г/моль.  ν(Х) = 23/46 = 0,5 моль; ν (CO2) = 44\44=1 моль; ν (С) = 1 моль;

      p

m(C) = 12 г;        ν( H2O) = 27\18 = 1,5 моль,    ν( H) = 3 моль,      m(H) = 3 г. Соединение содержит также и кислород, поскольку      m(C) +  m(H) =12 +3 < 23 г;    

m(O) = 23-15= 8 г.         ν( О) = 0,5 моль;       ν (С) :   ν( H)  : ν( О) =1: 3: 0,5 = 2:6:1. ν( О) молекулярная формула соединения    C2H6O. Этой формуле отвечают два изомера: CH3CH2OH  - этанол и   CH3OCH3 – диметиловый эфир., но этанол при обычных условиях жидкость, значит неизвестный газ – диметиловый эфир.                                

 

14.Определение формулы вещества на основе известных массовых долей элементов.

Задача 1. Вещества А и Б бурно реагируют между собой с образованием продукта В. При обработке В оксидом углерода (IV) образуются вещества Б и Г (Г содержит 8,14% углерода и 32,5% кислорода). Определите вещества А –Г, напишите уравнения реакций.

Решение. Определяем молярную массу вещества, содержащего 1 моль атомарного углерода: 12:0,0814 = 147,4 г/моль. На кислород в полученном веществе приходится 147,4 ∙ 0,325 =48 г. Очевидно, в составе вещества имеется карбонат – ион CO32-. В случае одновалентного металла его молярная масса равна (147,4 – 60) /2 = 43,7 г/моль. Такого металла нет. Если металл двухвалентный, его молярная масса равна 147,4 – 60 = 87,4 г/моль. Металл – стронций. Полученный продукт Г – SrCO3, тогда А – SrO, Б –H2O, В -  Sr(OH)2. Уравнения реакций:

SrO  + H2O = Sr(OH)2,

Sr(OH)2 + CO2 = SrCO3 + H2O.

15.Решение комбинированных усложненных задач.

 Задача. Простые вещества А и Б способны реагировать между собой, образуя вещество В, а также гореть на воздухе, образуя соответственно вещества Г и Д. Продукты их сгорания реагируют между собой, причем в отсутствие воды при реакции веществ Г и Д получается только одно вещество Е, которое может получаться также при окислении вещества В. Предложите вещества А и Б, лучше всего соответствующие условию данной задачи. Схема реакции:                          

                                А                О2               Г

                               В                О2                 Е

                      Б                  О2              Д

Решение.  Для схемы реакций, приведенной в условии задачи, можно сделать следующие обобщения. Из простых веществ (А) – металлов – пригодны  Li, Be, Mg, Ca (Na, K, Sr, Ba при горении образуют пероксиды).  Из простых веществ (Б) – неметаллов –  непригодны: а) сера, так как при реакции  SO2 (вещество Д) с оксидом металла (вещество Г) образуется сульфит  (вещество Е), а при окислении сульфида (вещество В) образуется сульфат; б) азот и углерод, так как в нитриде и нитрате, карбиде и карбонате различное соотношение металла и азота, а также металла и углерода соответственно.  Из неметаллов подходит, например,  фосфор. Тогда превращения, соответствующие условию задачи, записываются следующими уравнениями:

  3Li  +  P = Li3P,     4Li + O2 = 2Li2O,      4P + O2 = 2P2O5

  А         Б      В                               Г                             Д

3Li2O + P2O5 = 2Li3PO4,     Li3P  +  2O2 = Li3PO4.

                                                                        Е

16-17.Определение одного или нескольких веществ в цепочках превращений.

Задача 1. Два газа, А и Б, с резким запахом, в зависимости от условий, реагируют между собой по – разному: а) в случае избытка А по схеме: 8А + 3Б = 6В + Г

                                                                                    (сухой      (газ)

                                                                                   остаток)

б) в случае избытка Б – по иной схеме: 2А + 3Б = Г + 6Д.

                                                                                (газ)

Белое вещество В обратимо разлагается при нагревании, образуя  А и Д. Плотность Г составляет 1,25 г/л (н.у). Расшифруйте перечисленные вещества.

Решение. Так как плотность Г составляет 1,25г/л (н.у.), то его относительная молекулярная масса равна 28, что может соответствовать азоту, тогда:

А – NH3,  Б – Cl2,  В – NH4Cl,  Г – N2,  Д – HCl.

8NH3 + 3Cl2 = 6NH4Cl + N2  (избыток  NH3);

2NH3 + 3Cl2 = N2 + 6HCl     (избыток Cl2 );

NH4Cl ↔ NH3 + HCl.

Задача 2. Вещество А, хранившееся в темноте, не имеет запаха; однако, если его хранить на свету, обладает слабым запахом. При освещении из него образуется твердое вещество Б и газ В. Вещество Б растворяется  в концентрированном водном растворе Г, при этом образуется раствор вещества Д и газ Е. Раствор Д снова переходит в раствор Г при действии газа Ж с резким запахом, имеющего кислые свойства и образующегося при реакции В с водородом. При смешении вещества В с раствором Д снова образуется  А , а при смешении с газом Е с водой образуется раствор, содержащий Г и Ж. Расшифровать вещества А – Ж и написать уравнения всех описанных реакций.

Решение. Наличие запаха при фоторазложении и образование при этом двух веществ, позволяет предположить, что исходное вещество – хлорид серебра (бром и иод - не газы; а фтор не может быть выделен),

2AgCl = 2Ag + Cl2

   А            Б        В

Ag + 2HNO3 = AgNO3 + NO2↑ + 2H2O

                                 Е

AgNO3 + HCl = AgCl↓ + HNO3

    Д           Ж         А           Г

Cl2 + H2O = HCl + HClO

HCl + AgNO3 =  AgCl↓ + HNO3

Ж          Д            А

NO2  + Cl2 + 2H2O = 2HNO3 + 2HCl.

Е          В                      Г             Ж

18 – 19.Определение одного или нескольких веществ на основании качественных реакций.

 Пример 1. В пронумерованных склянках содержатся растворы следующих веществ: нитрата серебра, соляной кислоты, сульфата серебра, нитрата свинца, аммиака и гидроксида натрия. Не используя других реактивов, определите в какой склянке раствор какого вещества находится.

Решение. Для решения задачи составим таблицу матрицу, в которую будем заносить в соответствующие квадратики данные наблюдения результатов сливания веществ одних пробирок с другими. Наблюдение результатов последовательного приливания содержимого одних пронумерованных пробирок ко всем другим:

1 + 2 – выпадает белый осадок;

1 + 3 – видимых изменений не наблюдается;

1 + 4 – в зависимости от порядка сливания растворов может выпасть осадок;

1 + 5 – выпадает осадок бурого цвета;

2 + 3 – выпадает осадок белого цвета;

2 + 4 – видимых изменений не наблюдается;

2 + 5 – видимых изменений не наблюдается;

3 + 4 – наблюдается помутнение;

3 + 5 – выпадает белый осадок;

4 + 5 – видимых изменений не наблюдается.

Вещества

1.AgNO3

2.HCl

3.Pb(NO3)2

4.NH4OH

5.NaOH

1.AgNO3

-

AgCl↓белый

-

выпадающий осадок растворяется

Ag2O↓ бурый

2.HCl

AgCl↓белый

-

PbCl2↓белый

-

-

3.Pb(NO3)2

-

PbCl2↓белый

-

Pb(OH)2↓ помутнение

Pb(OH)2↓ белый

4.NH4OH

-

-

Pb(OH)2↓ помутнение

-

-

5.NaOH

Ag2O↓ бурый

-

Pb(OH)2↓ белый

-

-

 Запишем далее уравнения протекающих реакций в тех случаях, когда наблюдаются изменения в реакционной системе ( выделение газа, осадка, изменение цвета) и занесем формулу наблюдаемого вещества в соответствующий квадратик матрицы:

1 + 2   AgNO3 + HCl = AgCl↓ + HNO3

1 + 5  2AgNO3 + 2NaOH = Ag2O↓ + 2NaNO3 + H2O    2AgOH → Ag2O + H2O

2 + 3  2HCl + Pb(NO3)2 = PbCl2 + 2HNO3

3 + 4  Pb(NO3)2 + 2NH4OH = Pb(OH)2↓ + 2NH4NO3

3 + 5  Pb(NO3)2 + NaOH = Pb(OH)2↓ + 2 NaNO3

( при приливании нитрата свинца в избыток щелочи  осадок может сразу раствориться). Таким образом, на основании пяти опытов различаем вещества, находящиеся в пронумерованных пробирках.

Пример 2. В восьми пронумерованных пробирках ( от 1 до 8) без надписей содержатся сухие вещества: нитрат серебра (1), хлорид алюминия (2), сульфид натрия (3), хлорид бария (4), нитрат калия (5), фосфат калия (6), а также растворы серной (7) и соляной (8) кислот. Как, не имея никаких дополнительных реактивов, кроме воды, различить эти вещества?

Решение. Прежде всего растворим твердые вещества в воде и отметим пробирки, где они оказались. Составим таблицу матрицу, в которую будем заносить данные наблюдения результатов сливания веществ одних пробирок с другими. В правой части таблицы введем дополнительную графу «общий результат наблюдения», которую заполним после окончания всех опытов и суммирования итогов наблюдений по горизонтали слева направо.

1 + 2:  3AgNO3 + AlCl3 = 3AgCl↓

                                            белый

1 + 3:   2AgNO3 + Na2S = Ag2S↓ + 2NaNO3

                                            черный

1 +4:   2AgNO3 + BaCl2 = 2AgCl↓ + Ba(NO3)2

1 + 6:  3AgNO3 + K3PO4 = Ag3PO4↓+ 3KNO3

                                           желтый

1 + 7:  2AgNO3 + H2SO4 = Ag2SO4↓ + 2HNO3

                                            белый

1 + 8:   AgNO3 + HCl = AgCl↓+ HNO3

2 + 3:  2AlCl3 + 3Na2S + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑ + 6NaCl

           ( Na2S + H2O = NaOH + NaHS, гидролиз)

2 + 6:  AlCl3 + K3PO4 = AlPO4↓+ 3KCl

                                        белый

3 + 7:   Na2S + H2SO4 = Na2SO4 + H2S↑

                                                      (запах тухлых яиц)

3 + 8:   Na2S + 2HCl = 2NaCl + H2S↑

4 + 6:  3BaCl2 + 2K3PO4 = Ba3(PO4)2↓+ 6KCl

                                           белый

4 + 7:  BaCl2 + H2SO4 = BaSO4↓+ 2HCl.

                                        белый

Видимых изменений не происходит только нитратом калия. По тому, сколько раз выпадает осадок и выделяется газ, однозначно определяются все реагенты. Кроме того, BaCl2 и K3PO4 различают по цвету выпавшего осадка с AgNO3:  AgCl – белый,  а Ag3PO4 – желтый. В данной задаче решение может быть более простым – любой из растворов кислот позволяет сразу выделить сульфид натрия, им определяются нитрат серебра и хлорид алюминия. Нитратом серебра определяются среди оставшихся трех твердых веществ хлорид бария и фосфат калия, хлоридом бария различают соляную и серную кислоты.

20.Задачи на получение и синтез неорганических веществ.

Пример 1. У юного химика имеются медь и соляная кислота. Какими способами он может получить хлорид меди (II)? Напишите уравнения соответствующих химических реакций.

Решение. Из меди и соляной кислоты получить CuCl2 непосредственным взаимодействием невозможно, так как Cu не реагирует с HCl. Можно осуществить синтез: Cu + Cl2 = CuCl2, подвергнув предварительно соляную кислоту электролизу: 2HCl = H2 + Cl2. Однако в реальных условиях всегда можно воспользоваться кислородом воздуха – при этом воздух может быть использован как реактив.

а. Нагреем медь на воздухе и полученный оксид растворим в соляной кислоте, профильтруем и выпарим воду:

2Cu + O2 = 2CuO,     CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O.

б. Проведем электролиз соляной кислоты и сожжем медь в полученном хлоре:

 2HCl эл.ток  H2 + Cl2,  Cu + Cl2 = CuCl2.

в. В присутствии воздуха медь медленно реагирует с кислотами (зеленеет). Поэтому можно получить хлорид, медленно продувая воздух через суспензию порошка меди в соляной кислоте, затем профильтровать и выпарить:

2Cu + 4HCl + O2 = 2CuCl2 + 2H2O.

Пример 2. Какие новые вещества можно получить, используя хлор, серу, нитрат серебра, воду и продукты их превращений? Приведите уравнения химических реакций.

Решение.  

4AgNO3 + 2H2O  электролиз   4Ag + O2 + 4HNO3,

2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2,

S + O2 = SO2,

2Ag + Cl2 = 2AgCl,

Cl2 + H2O = HCl + HClO,

2SO2 + O2 = 2SO3,

SO3 + H2O = H2SO4,

4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3,

3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO  и т.д.

21.Задачи на получение и синтез органических веществ.

Пример 1. Напишите схему получения этилацетата, используя в качестве исходных только неорганические вещества.

Решение.

CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2↑,

                                              ацетилен

C2H2 + H2O → CH3CHO,

                        уксусный альдегид

CH3CHO + Ag2O → CH3COOH + 2Ag↓,

                               уксусная кислота

C2H2 + H2 → C2H4,

                      этилен

C2H4 + H2O → C2H5OH,

                       этиловый спирт

CH3COOH + C2H5OH → CH3COOC2H5 + H2O.

                                         этилацетат

Пример 2. Исходя из неорганических веществ, предложите схему получения фенола.

Решение.

CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2↑,

                                              ацетилен

3C2H2 → C6H6,

                бензол

C6H6 + Br2 → C6H5Br + HBr,

                      бромбензол

C6H5Br + KOH →C6H5OH + KBr.

                               фенол

22-23.Задачи на проведение расчетов и качественный анализ.

Пример 1. Космический корабль потерпел аварию и совершил посадку на неизвестную планету. Командир корабля поручил одному из космонавтов определить состав атмосферы. В распоряжении космонавта  оказались лишь яблоко, малахитовая шкатулка и немного известковой воды. Он установил, что разрезанное яблоко не изменяется в атмосфере планеты, известковая вода не мутнеет, а при нагревании малахита образуется красный порошок. К какому выводу пришел космонавт и почему?

Решение. Если яблоко не темнеет, следовательно, в атмосфере планеты нет кислорода или других газов, являющихся окислителями. Отсутствие в атмосфере CO2  подтверждается фактом, что известковая вода не мутнеет. При нагревании малахита образуется красный порошок меди, а не черный порошок оксида меди. Следовательно в атмосфере имеется водород, который восстанавливает медь из оксида меди:

(CuOH)2CO3 = CuO + H2O + CO2,

CuO + H2 = Cu + H2O.

Кроме водорода в атмосфере планеты могут содержаться благородные газы и азот.

Пример 2. Кристаллогидрат соли металла М массой 8,22 г с общей формулой МSO4 ∙ 7H2O был растворен в 50 мл воды. Измеренная через некоторое время массовая доля вещества в растворе оказалась равной8,51%. Определить о каком металле идет речь в условии задачи.

Решение. Пусть атомная масса металла М – х, тогда молярная масса кристаллогидрата х + 32 + 4∙16 + 7∙18 = х + 222. В растворе содержится (50 + 8,22) ∙ 0,0851 = 4,96 г соли. В исходной навеске кристаллогидрата находится 8,22 – 4,95 = 3,27 г, или 0,182 моль воды, следовательно, соли – 0,026 моль, и масса соли равна 4,95/0,026 = 190,7, а относительная атомная масса металла 94,7. Такого металла нет. Поскольку, концентрация измерена не сразу, в растворе могла пройти реакция. Результат не может быть объяснен протеканием реакции гидролиза, так как соли такого типа полностью не гидролизуются, невозможно и простое разложение сульфата. Единственно возможное решение – взаимодействие с водой:

MSO4 + H2O = M(OH)SO4 + 1\2H2↑.

Кристаллогидрата было 8,22/ (х + 222) моль, M(OH)SO4 столько же, водорода выделилось 8,22/ 2(х+222) моль, или 8,22/ (х + 222) г, тогда масса раствора равна (50 + 8,22 – 8,22/(х + 222)) г, в нем содержится ( (х + 113) 8,22/х+222) г  M(OH)SO4, откуда

( х + 113) 8,22/ х+222  ∙100  = 8,51;  х = 52.  Металл – хром, соль CrSO4 ∙ 7H2O

50+8,22 – 8,22/х+222                                

2CrSO4 + 2H2O = 2Cr(OH)SO4 + H2↑.

24-25.Задачи на знание химических свойств веществ и химическую эрудицию.

Пример 1. В комнату с температурой 250С поместили два одинаковых стакана с дистиллированной водой и раствором серной кислоты с массовой долей 80%. Что можно сказать о температуре каждого из стаканов через некоторое время?

Ответ. Температура раствора серной кислоты через некоторое время станет выше 250С (из – за поглощения паров воды из воздуха), а температура воды будет меньше 250С (за счет охлаждения при ее испарении).

Пример 2. При обработке ультразвуковым излучением смеси крахмала, водного раствора иодида калия и тетрахлорида углерода наблюдается появление синего окрашивания. Предложите объяснение этому явлению.

Ответ. Синее окрашивание объясняется образованием комплекса иода с крахмалом. Ультразвук не может окислить иод, но приводит к распаду четыреххлористого углерода с образованием свободных радикалов.

CCl4 →CCl3 ∙ + Cl ∙ ,     2CCl3 ∙ →C2Cl6,

2Cl ∙ → Cl2.

Образующийся хлор вступает в реакцию с иодидом:

2KI + Cl2 = 2KCl + I2, а выделяющийся иод дает синее окрашивание с крахмалом.

Пример 3. Может ли органическое соединение содержать 40% водорода? Если оно существует, то как его получить?

Ответ. Соединение, наиболее богатое водородом, метан содержит его всего 25%. Большее содержание водорода в молекуле по массе может быть достигнуто, если речь идет о более тяжелых его изотопах. Например, СD4 содержит 40% дейтерия. Получить это соединение можно взаимодействием карбида алюминия с тяжелой водой:

Al4C3 + 12D2O = 4Al(OD)3 + 3CD4↑.

Пример 4. При внесении некоторого твердого вещества А в жидкость Б выделился газ Х, поддерживающий горение деревянной лучины. Обсудите, что могут представлять вещества А, Б, Х, и напишите возможные уравнения реакций.

Ответ. Случай 1: вещество А – катализатор  MnO2
2H
2O2 = 2H2O + O2

 2Mn2O7 = 4MnO2 + O2↑,  образующийся MnO2  является катализатором этого процесса.

Случай 2: А реагирует с Б

 2KMnO4 + 3H2O2 = 2MnO2 + 2KOH + 3O2 + 2H2O

 4KO2 + 2H2O = 4KOH + 3O2↑.

Пример 5. В 1811 г. император Наполеон Бонапарт готовился к нападению на Россию. Но для этого ему нужен был порох. Французы наладили производство калийной селитры, так как британский флот отрезал пути к ее заморским месторождениям. Чтобы получить селитру, нужен был поташ K2CO3. Его вымывали из пепла морских водорослей. Этим делом занимался также аптекарь Куртуа. Как – то, закрывая свою аптеку, он решил выгнать во двор кошку, но она прыгнула с полки и ненароком перевернула стакан с концентрированной серной кислотой. Стакан упал и разбился, кислота пролилась на пепел из водорослей. Изумленный аптекарь заметил облачко… окрашенного дыма. Это был неизвестный в то время свободный… Какого же цвета был дым, выделившийся из водорослей, и какое вещество помогла открыть кошка?

Ответ. Облако фиолетового цвета, это был неизвестный в то время йод.

26.Интеллект-шоу «Эврика».

Цель: повысить интерес учащихся к изучению химии, объяснять значение химии в развитии общества, расширить научный кругозор учащихся.

Ход мероприятия:

  1. Вступительное слово учителя. Объявление начала игры, представление участников и членов жюри.
  2. Проведение конкурсов.

Первый конкурс «Тема».

Игрок выбирает тему из предложенного списка и отвечает на вопросы этой темы. За каждый правильный ответ он получает 1 балл. В случае ошибки прекращает участвовать в этом конкурсе.

Темы

  1. Из истории химии.
  2. Роль химии в жизни общества.
  3. Значение веществ.
  4. Вещества в природе.

Вопросы к темам:

Тема 1. Из истории химии.

  1. Официальной датой его открытия считается 1772 год, а лавры первооткрывателя отданы Д.Резерфорду. Но еще в 1770 г. Швед, помощник аптекаря карл Шееле, будущий академик, выделил вещество из «сгоревшего воздуха», но не сообщил об этом. О каком веществе говорится? (об азоте).
  2. Купец и алхимик Х. Бранд  выделил это вещество в 1669 г. и стал наживаться с помощью своего открытия, получая подарки и деньги за демонстрацию «своего огня», как он говорил. О каком открытии говорится? (о фосфоре).
  3. Французский химик, который в 1854 г. впервые осуществил синтез жира тристеарина

 (М.Бертло).

  1. Этот металл был известен с древних времен. Алхимики изображали его в виде полумесяца (серебро).
  2. История не оставила нам дату открытия этого металла. Металл металлов, его алхимический знак – Солнце  (золото).

Тема 2. Роль химии в жизни общества.

  1. Вещества, используемые для изготовления какого -  нибудь физического тела (материалы).
  2. Источниками энергии чаще всего являются чаще всего традиционные невозобновляемые природные ресурсы. Какие именно? (уголь, нефть, природный газ, торф, сланцы).
  3. Промышленные материалы, используемые в производстве промышленных продуктов (сырье).
  4. Химическая форма движения материи,  которую изучает химия (химические реакции).

Тема 3. Значение веществ.

  1. Эти вещества добавляют в прохладительные напитки, конфеты, кремы, парфюмерные и косметические изделия для придания им запаха и аромата (сложные эфиры).
  2. Это вещество известно людям издавна, поскольку образуется в результате скисания вина. В больших количествах используется в органическом синтезе, производстве лекарственных препаратов, искусственного волокна. Применяется как консервирующее средство и вкусовая приправа (уксусная кислота).
  3. Благодаря гигроскопичности он используется в парфюмерии и фармации, является основой мазей, добавкой к мылам, используется при обработке пряжи и кожи с целью их улучшения (глицерин).
  4. Это вещество является исходным в производстве красителей, лекарственных препаратов, взрывчатых веществ, пластических масс. 5% - ный раствор его используют для обеззараживания помещений, хирургических инструментов. Очень токсичное вещество (Фенол).
  5. Это самое первое вещество, синтезированное человеком. Первое литературное упоминание о нем – получение перегонкой вина – относится к VIII в., а элементный состав установлен в начале ХIХ в. Используется как растворитель в фармации, медицине, пищевой промышленности (этанол).

Тема 4.Вещества в природе.

  1. Причиной ощущения жара после укуса муравья является… (муравьиная кислота).
  2. Неприятный запах прогорклому сливочному маслу придает…(масляная кислота).
  3. Под влиянием солнечной энергии в листьях растений происходит реакция фотосинтеза, в результате которой образуется…(глюкоза).
  4. Вещество, накапливаемое в свекле и тростнике…(сахароза).
  5. Природный полимер, синтезируемый в растениях. Полимерные цепи неоднородны, число звеньев от одной до пяти тысяч. Содержится в картофеле, рисе, пшенице (крахмал).

Второй конкурс  «Точка зрения»

Участники разбиваются на группы. Игроки должны за 1 минуту полно и аргументированно высказать собственное мнение по вопросу «Химия и жизнь - несовместимы». Время для подготовки 1 минута. Один игрок выступает «за», второй «против».

Третий конкурс «Практикум»

Во время демонстрации опыта конкурсанты должны идентифицировать явление, пояснить его, по возможности записать уравнения реакции, назвать вещества для реакции. Учитель демонстрирует опыт, после чего учащимся дается 1 минута для его пояснения.

Опыт. Учащимся сообщается, что необходимо определить, в какой из пробирок содержится концентрированная, а в какой разбавленная серная кислота.

  В обе пробирки учитель кладет канцелярские кнопки. Нужно объяснить наблюдения, определить растворы и записать уравнения реакции.

Четвертый конкурс «Дуэль»

В финальной игре принимают участие два игрока. Учитель читает вопросы, а отвечает тот из игроков, кто раньше поднял руку. Если ответ неверный, отвечает другой игрок.

  1. Оксид, занимающий второе место по распространенности в природе и широко используемый в хозяйстве (оксид кремния).
  2. В 1800 году А. Карлейль и У. Николсон пропустили через воду электрический ток и определили, что при таких условиях вода…(разлагается на два газа – кислород и водород).
  3. 3. В древности исследователи заметили, что разряды молнии всегда сопровождаются появлением специфического запаха. Это вещество…(озон).
  4. Процесс нагревания каучука получил название «вулканизация» - от имени греческого бога огня Вулкана. А вулканизированный каучук стали называть …(резина).
  5. Почти все кислотные оксиды реагируют с водой с образованием…(соответствующих кислот).
  6. Какого химического элемента, кроме трех основных (C, H, O), больше всего содержится в винограде, апельсинах, арбузах, огурцах? (калий).
  7. При недостатке какого витамина в организме человека нарушается зрение, снижается иммунитет, нарушается минеральный обмен? (витамин А).
  8. Растворимые в воде основания называются…(щелочами).
  9. Недостаток этого химического элемента в организме человека приводит к увеличению щитовидной железы и ее заболеванию (иод).
  10. Эта соль широко используется для консервирования мяса, растительной продукции, как сырье для разных производств химической промышленности (обычная соль – хлорид натрия).
  11. Жюри подводит итоги конкурса, награждает игроков и победителей.

27.Игра «Счастливый случай».

План проведения игры

  1. Представление команд и жюри.
  2. Гейм 1 «Дальше – дальше…». Задается по 15 вопросов каждой команде, отвечать надо сразу. За каждый правильный ответ – 1 балл.
  3. Гейм 2 «Заморочки из бочки». Каждой команде по два вопроса. За правильный ответ  - 3 балла.
  4. Гейм 3 «Темная лошадка». Один из учеников переодевается, чтоб его не узнали, и задает каждой команде по вопросу. За ответ – 3 балла.
  5. Конкурс капитанов. За правильный ответ команда получает 5 баллов.
  6. Гейм 4 «Гонка за лидером». За три минуты команда должна ответить на большее количество вопросов. За каждый правильный ответ – 1 балл.
  7. Подведение итогов. Награждение команд и активных учащихся.

Гейм «Дальше – дальше»

Первая команда:

  1. Самый твердый металл (хром)
  2. Самый тугоплавкий металл (вольфрам)
  3. Наиболее активный неметалл (фтор)
  4. Известковая вода – это  (раствор Ca(OH)2 в воде)
  5. Используют во время тушения пожаров в пенных огнетушителях (углекислый газ)
  6. Самый распространенный элемент на Земле (кислород)
  7. Вещество, которое может находиться сразу в трех агрегатных состояниях (вода)
  8. Самый легкий элемент (водород)
  9. Связь между ионами (ионная)
  10. Вещество, замедляющее реакцию (ингибитор)
  11. Элементы первой группы (щелочные металлы)
  12. Открыл закон сохранения массы вещества (М.В.Ломоносов)
  13. В центре атома находится…(ядро)
  14. Число, которое пишется перед формулой (коэффициент)
  15. При разложении перманганата калия выделяется…(кислород).

Вторая команда:

  1. Число Авогадро (6,02∙ 1023)
  2. Атом, потерявший электрон (ион)
  3. Реакция, где один из веществ выпадает в осадок (необратимая)
  4. Автор Периодической таблицы (Д.И.Менделеев)
  5. Я уголь, и алмаз, и графит, и карандаш (углерод)
  6. Поваренная соль имеет кристаллическую решетку (ионную)
  7. Реакция между двумя сложными веществами (обмена)
  8. Количество вещества измеряется в (молях)
  9. Наименьшая химически неделимая частица (атом)
  10. Средние соли серной кислоты (сульфаты)
  11. Реакция, идущая с поглощением теплоты (эндотермическая)
  12. Натрий – металл (щелочной)
  13. Оксид цинка является (амфотерным)
  14. Нашатырный спирт – раствор (аммиака в воде)
  15. Жидкость жизни (вода).

Гейм 2 «Заморочки из бочки»

  1. Французские биологи считают, что этот металл поможет в борьбе с переутомлением. Опыты показывают, что в крови переутомленных людей содержится меньше металла. Нужно знать, что когда человек часто и по любым причинам сердится, металл, который содержится в организме, «сгорает». Вот почему у нервных легко возбудимых людей, нарушение работы сердечных мышц наблюдается чаще. Что это за металл? (магний).
  2. Явление адсорбции открыл академик Т.Е.Ловиц. Он же указал и на возможность использования этих свойств вещества для практических целей, например для очищения протухшей воды на кораблях, уксуса и т.д. В инструкциях к морской службе указывалось: «В далеких морских путешествиях с большой пользой используют это вещество, чтоб предотвратить повреждение воды, обжигая бочки внутри». Оригинально явление адсорбции использовали в Англии, где с помощью этого вещества очищали воздух, который поступал в помещение парламента. Он находился на берегу Темзы, которая была загрязнена гниющими остатками, отравляющими воздух. Назовите это вещество. (уголь).
  3. Хоть этот металл был получен еще в 1827 г., он до сих пор является ценностью. Организаторы Парижской выставки в 1855г. дали ему оригинальное название «серебро из глины». Н.Г. Чернышевский, увидев ложку из этого металла, сказал: метал: «Этому металлу суждено великое будущее!» А в романе «Что делать?» героиня Вера Павловна в четвертом сне видит картины далекого будущего и «повсюду…». Что это за металл? (Алюминий)
  4. Это прозрачный газ без запаха. Как и все газы, его можно превратить в жидкость. В природе он образуется в результате разложения под землей или под водой остатков органических веществ, растений и животных. Его можно встретить и в угольных шахтах. Там может скопиться такое количество газа, что он становится опасным: достаточно небольшой искры, чтоб газ начал реагировать с кислородом и произошел взрыв. Как называется газ? (Метан)

Гейм 3 «Темная лошадка»

  1. В течении многих лет это вещество вызывало страх у шахтеров. При зажигании лампы в шахте мгновенно происходил взрыв. Погибало много людей, но в темноте без света ничего нельзя было сделать. Владельцы шахт обратились к известному в то время химику Гемфи Деви, чтоб он помог им. После большогоколичества проделанных опытов и титанического труда он пришел к выводу, что взрывоопасная смесь этого вещества с воздухом горит в стеклянной трубке, но не горит в медной. Тогда Дэви сделал лампу, в которой пламя было ограждено медной сеткой. Это открытие так и называлось «лампа Дэви». Как называлось вещество, о котором идет  речь? (Газ-метан)
  2. Однажды Роберт Вуд направлялся домой из лаборатории. Дорога шла через негритянский квартал. Посреди дороги стояла большая лужа, а неподалеку стояли негры. Проходя мимо них, Вуд на виду у всех плюнул в лужу и незаметно бросил какое–то вещество. Произошел большой взрыв, большое пламя поднялось над водой. Люди испугались, стали кричать, молить о помощи: «…Этот человек плюнул огнем!! Сама сатана умеет это делать!» Какое вещество упомянуто в рассказе? (Натрий)

Гейм 4 «Гонка за лидером»

Команда 1

  1. Объем одного моля газа при н.у .(22,4 л)
  2. Радиоактивный металл, носящий название одной из планет.  (Нептуний)
  3. Газ, используемый для сварки и резки металлов.  (Кислород)
  4. Бытовое название продукта разрушения железа под действием влажного воздуха. (Ржавчина)
  5. Энергетическое состояние электронов в атоме или молекуле.  (Орбиталь)
  6. Способ получения металлов.  (Металлотермия)
  7. Вода в газообразном состоянии. (Пар)
  8. Самый электроотрицательный элемент.  (Фтор)
  9. Способность атома притягивать электроны. (Электроотрицательность)
  10. Частица с наименьшей массой.  (Электрон)
  11. Вертикальный ряд сходных по свойствам элементов.  (Группа)
  12. Положительно заряженный электрод.  (Анод)
  13. Вещество, в состав которого входит один элемент.  (Простое)
  14. Формула кремниевой кислоты.  (H2SiO3)
  15. Горизонтальный ряд химических элементов.  (Период)
  16. Молярная масса измеряется в… (г/моль)
  17. Вид связи в молекуле соляной кислоты.  (Ковалентная полярная)

Команда 2

  1. Белый, красный, черный фосфор – явление… (Аллотропии)
  2. Раствор аммиака в воде.  (Нашатырный спирт)
  3. Жидкий металл. (Ртуть)
  4. Какая связь в молекуле брома?  (Ковалентная неполярная)
  5. Как заряжены электроны в атоме?  (Отрицательно)
  6. Соединение азота и водорода.  ( Аммиак)
  7. Сколько электронов может находиться на последнем энергетическом уровне у магния. (Два)
  8. Отрицательный заряженный электрод.  (Катод)
  9. Вещество, ускоряющее реакцию.  (Катализатор)
  10. Наука, изучающая вещества и их превращения.  (Химия)
  11. Противогаз изобрел… (Н.Н. Зелинский)
  12. Соли угольной кислоты.  (Карбонаты)
  13. Химия соединений на основе углерода.  (Органическая)
  14. Природный газ.  (Метан)
  15. Сплав меди и цинка.  (Латунь)
  16. О каком металле в народе говорят: «Металл – и плуг в поле, и гвоздь в доме».  (Железо)
  17. Негашеная известь.  (Гидроксид кальция)

   

28.Решение задач на вычисление скорости и константы реакций.

Задача 1. В сосуде объемом 2 л смешали газ А количеством вещества 4,5 моль газ И количеством вещества 3 моль. Газы А и В реагируют в соответствии с уравнением А + В = с. Через 20 с  в системе образовался газ С количеством вещества 2 моль. Определите среднюю скорость реакции. Какие количества непрореагировавших газов А и В остались в системе?

Решение. Из уравнения следует, что ∆n(C):  ∆n(A) = 1: 1, ∆n (A) = 2 моль, где ∆n – изменение количества вещества в ходе реакции. Аналогично получаем, что ∆n(В) = ∆n(C) = 2 моль.

Следовательно,  в сосуде осталось: n2(A) = 4,5 – 2 = 2,5 моль; n2(В) = 3 – 2 = 1 моль.

Согласно определению скорость реакции равна:

υ = ∆n(A) =  2 моль/ 2 ∙20 л∙сек = 0,05 моль/ л∙сек.

       v τ

Задача 2. Обратимая реакция выражается уравнением:

А + 2В ↔ С

При установившемся равновесии концентрации участвующих в реакции веществ равнялись:  [А] = 0,6 моль/л  [В] = 1,2 моль/л  [С] = 2,16 моль/л

Вычислить константу равновесия и исходные концентрации веществ А и В.

Решение. Для данной реакции константа равновесия выражается уравнением

К =  [С]

     [A] [B]2 

Подставляя в это уравнение указанные в условии задачи величины концентраций, получаем К = 2,16/ 0,6 ∙ (1,2)2 = 2,5.

Чтобы определить исходные концентрации веществ А и В нужно учесть, что согласно уравнению реакции из одного моля вещества А и двух молей вещества В образуется один моль вещества С. Отсюда следует, что на образование каждых 2,16 моль вещества С пошло 2,16 моль вещества А и 2,16 ∙ 2 = 4, 32 моль вещества В. Таким образом, исходные концентрации веществ А и В равнялись: [А] = 0,6 + 2,16 = 2,76 моль/л, [В] = 1,2 + 4,32 = 5,54 моль/л.

29.Решение задач на основе закона действующих масс и правила Вант – Гоффа.

Задача 1. Реакция при температуре 500С протекает за 2 мин 15 с. За сколько времени закончится эта реакция при температуре 700С, если в данном температурном интервале температурный коэффициент скорости реакции равен 3?

Решение. При увеличении температуры с 50 до 700С скорость реакции в соответствии с правилом Вант-Гоффа возрастает:

υ (t2)   =Ѵ( t2-t1 )\10 ,

υ (t1)  

где t2=700C, t1=500C, a υ (t2)  и υ (t1) – скорости реакции при данных температурах. Получаем  

υ (t2)   =Ѵ(70-50)\10 =32=9

υ (t1)  

т.е. скорость реакции увеличивается в 9 раз.

В соответствии с определением скорость реакции обратно пропорциональна времени реакции, следовательно,

υ (t2)   = τ (t2)   ,

υ (t1)       τ (t1)

где  τ (t2) и τ (t1) – время реакции при температурах t1 и t2.

Отсюда получаем

τ (t2) = τ (t1) υ (t1)   .

                     υ (t2)  

Учитывая, что τ (t1) = 135 с(2 мин 15 с), определяем время реакции при температуре t2:

τ (t2)=135∙1/9 с = 15 с.

Задача 2. Как изменится скорость реакции между сернистым ангидридом и кислородом

2SO2 + O2 = 2SO3  если уменьшить объем  газовой смеси в три раза?

Решение. Пусть концентрации сернистого ангидрида и кислорода до изменения объема равнялись [SO2] = a    [O2] = b

При этих условиях скорость реакции

   υ= k∙ a2b

Вследствие уменьшения объема в три раза концентрация сернистого ангидрида и кислорода во столько же раз увеличились и стали равны:   [SO2] = 3a,       [O2] = 3b

При новых концентрациях скорость реакции

υʹ = k∙ (3a)2 3b = k 27a2b

Сравнивая  υ и υʹ, видим, что скорость реакции увеличилась в 27 раз.

30 - 31.Решение олимпиадных задач муниципального  уровня.

Задача 1. Элементы А и В, расположенные в одном периоде системы элементов Д. И. Менделеева, образуют между собой соединение, содержащее 79,77% элемента В(по массе). При гидролизе этого соединения выделяется газ, обладающий кислотными свойствами и содержащий 2,74 водорода и 97,26% элемента В (по массе). Выведите молекулярную формулу соединения А с В и напишите уравнения реакции его гидролиза.

Решение. Гидролиз неизвестного бинарного соединения АхВу с образованием кислоты НхВ происходит по уравнению

АхВу + хуН2О = хА(ОН)у + уНхВ

Массовая доля элемента В в соединении АхВу равна

ωВ  =              МвУ              =   0,7977       (1)

            МА х + Мву  

а массовая доля водорода в кислоте НхВ составляет 

ωн  =      х        =   0,0274                (2)

            х + Мв

Из уравнений (1) и (2) находим Мв = 35,5х; МА = 9,0у. Эти параметрические выражения для молярных масс имеют химический смысл и удовлетворяют условию задачи только при х=1 и у=3. В этом случае Мв = 35,5 г/моль, т.е. элемент В – хлор; МА  = 27 г/моль,т.е. элемент А – алюминий. Формула бинарного соединения – AlCl3. При высоких температурах оно подвергается полному гидролизу:

AlCl3 + 3 H2O  = Al(OH)3↓+3HCl↑

Задача 2. Относительная молекулярная масса кислоты, содержащей йод, равна 176. При реакции этой кислоты с сероводородом образуются I2, S и H2O. В полученной после реакции

Смеси на 1 моль I2 приходится 5 моль S. Установите формулу исследованной кислоты.

Решение. Поскольку в реакции между йодсодержащей кислотой и Н2О, кислота содержит кислород. Пусть формула кислоты – HxIyOZ.

2HxIyOZ + (2z – х) H2S = уI2 + 2zH2O + (2z – x) S

(Весь кислород кислоты переходит в 2z моль воды, поэтому необходимы 4z – 2x  моль атомов водорода из 2z – x моль H2S.)

Mr HxIyOz = x + 127y + 16z = 176.

Очевидно, что y = 1,  так как при y> 1 Mr > 176.Следовательно, x + 16z = 49. Формально у этого уравнения есть три решения с целыми положительными значениями x и z: а) х = 1, z = 3  и формула кислоты HIO3; б) х = 17,  z = 2(H17IO2); в) х = 33, z = 1 (H33IO), но две последние формулы не имеют смысла. Таким образом, восстановлению была подвергнута иодноватая кислота HIO3:

 2HIO3 + 5H2S = I2 + 6H2O + 5S

32 – 33. Решение олимпиадных задач  регионального уровня.

Задача 1. Для нейтрализации 1,6 г раствора, содержащего HCl и  NaCl, требуется 65 мл 0,1 М раствора NaOH. Для полного осаждения всех ионов Cl-  в полученном нейтральном растворе необходимо 80,4 мл 0,1 М раствора AgNO3. Вычислить процентное содержание (по массе) HCl  и NaCl в исходном растворе.

Решение. Проведенные реакции описываются следующими уравнениями:

NaOH + HCl = NaCl + H2O

NaCl + AgNO3 = AgCl↓ + NaNO3

Найдем количество NaOH в V1 = 65 мл 0,1 М раствора:

 ν (NaOH) = cNaOH ∙ V1 = 0,1 ∙ 65 ∙ 10-3 = 65 ∙ 10-4 (моль)

Согласно уравнению (1), ν (HCl) = ν (NaOH), т.е. в 1,6 г исследуемого раствора содержится 65 ∙ 10-4 моль HCl (М = 36,5 г/моль), или 36,5 ∙ 65 ∙ 10-4 = 0,2373 г HCl.  Рассчитаем количество AgNO3  в V2 = 80,4 мл 0,1 М раствора:

ν (АgNO3) = cAgNO3 ∙ V2 = 0,1 ∙ 80,4 ∙ 10-3 = 80,4 ∙ 10-4 моль

Cогласно уравнению (2), ν (Cl-) = ν (АgNO3), т.е. в 1,6 г исследуемого раствора содержится 80,4 ∙ 10-4 – 65 ∙ 10-4 = 15,4 ∙ 10-4 моль ионов Сl-  входит в состав NaCl. Таким образом, в 1,6 г раствора содержится 15,4 ∙ 10-4 моль NaCl (М = 58,5 г/моль), или 58,5 ∙ 15,4 ∙ 10-4 = 0,0901 г NaCl. Массовые доли HCl и  NaCl в исходном растворе составляют

 ω% (HCl) = 0,2373: 1,6 ∙100% = 14,8%

ω% (NaCl) = 0,0901: 1,6 ∙ 100% = 5,635%

Задача 2. Дан ряд химических превращений:

FeS2 + O2 → a + b                                       (1)

a + HCl → c + d                                          (2)

c + Zn → FeCl2 + e                                     (3)

FeCl2 + HCl + f → c + CrCl3 + KCl + d     (4)

a) Укажите формулы веществ а – f.   б) Напишите полные уравнения химических реакций (1) – (4).  в) Вычислите процентное содержание Fe  во взятом пирите, если в реакцию (1) ввели 0,5 г пирита, а в реакции (4) израсходовали 35,8 мл раствора вещества f,  нормальная концентрация которого в этой реакции равна 0,1 н. г) Укажите, какое практическое применение находят приведенные выше реакции.

Решение. а) и б)  На основании написанных схем можно предположить, что условию задачи удовлетворяют следующие превращения:

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 4SO2                                       (1)

Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O                                       (2)

2FeCl3 + Zn = 2FeCl2 + ZnCl2                                         (3)

6FeCl2 + 14HCl + K2Cr2O7 = 6FeCl3 + 2KCl + 7H2O     (4)

в) Вычислим количество K2Cr2O7,  содержащееся в 35,8 мл 0,1 н раствора K2Cr2O7. Молярная масса эквивалента K2Cr2O7 в реакции (4) в соответствии со схемой

Cr2O72- + 14H+ + 6e- = 2Cr3+ + 7H2O

Равна 1/6 его молярной массы: МЕK2Cr2O7 = M K2Cr2O7 / 6.

Количество K2Cr2O7  (М =242 г/моль) во взятом растворе равно

 ν (K2Cr2O7) = 0,1 ∙ 35,8 / 6 ∙ 1000 = 5,97 ∙ 10-4 (моль)

Массу железа (М = 56 г/моль), содержащегося в 0,5 г пирита, можно вычислить в соответствии с количеством K2Cr2O7 :

 mFe = 6 ∙ 56 ∙ 5,97 ∙ 10-4 = 0,2 г

Массовая доля железа в пирите составляет ω (Fe) =0,2 /0,5 )= 0,4 (или 40%).

34-35.Решение олимпиадных задач всероссийского уровня.

Задача 1. Неизвестный металл массой 13 г обработали избытком очень разбавленного раствора азотной кислоты. К полученному раствору прибавили избыток раствора щелочи и прокипятили, при этом выделилось 1,12 л газа (н.у.). Установите, какой металл был растворен в азотной кислоте. Напишите уравнения описанных реакций. Подтвердите ответ расчетами.

Решение. При взаимодействии раствора образовавшейся соли со щелочью выделяется газ. Таким газом может быть только аммиак; следовательно, в реакции металла Мt c HNO3  образуется NH4NO3

  8Mt + 10nHNO3 8Mt(NO3)n + nNH4NO3 + 3nH2O            (1)

n   NO3- + 10H+ + 8e- = NH4+ + 3H2O

8                  Mt0 – ne- = Mt

NH4+ + OH- = NH3 + H2O                                           (2)

Согласно уравнениям (1) и (2), 8 моль  металла дают n  моль аммиака, т.е.                            ν (Mt) = 8 ν NH3/ n.

По условию задачи было получено 1,12 /22,4 = 0,05 моль NH3.

ν (Mt) = 8 ∙ 0,05 / n = 0,4 / n  моль

М (Мt) = 13n / 0,4 = 32,5 n (г/моль)

При взаимодействии металлов с азотной кислотой образуются соединения, в которых степень окисления металла не превышает 4. Из четырех формально возможных значений МMt : 32,5; 65; 97,5 и 130 – только второе значение совпадает с молярной массой цинка, а остальные не соответствуют никакому элементу. Следовательно, неизвестный металл – цинк.

Задача 2. В газовой сфере протекает реакция CO2 (г) +  H2 (г) ↔ CO(г)  + H2O(г).

а) Вычислите свободную энергию Гиббса этой реакции ∆G01000  при 1000 К, если известны энтальпия реакции ∆H01000 = 35040 Дж и энтропия реакции ∆S01000 = 32,11 дж/К.  б) Найдите, чему равна константа равновесия Кр этой реакции при 1000К? в) Вычислите значения констант равновесия  Кχ и Ке при той же температуре ( исходите из предположения, что все газы подчиняются законам идеальных газов). г) Газовую смесь состава 35% H2, 45% CO и  20%  паров   H2O (проценты по объему ) нагрели до 1000К. Каков будет состав ( в процентах п объему) смеси после установления равновесия? д) Вычислите энтальпию реакции ∆H01400  при 1400 К, если известна энтальпия реакции ∆H01000 = 35040 дж, а молярные теплоемкости веществ при постоянном давлении в интервале 1000 – 1400 К зависят от температуры следующим образом:

       С0р (CO2) = 42,31 + 10,09 ∙ 10-3T  (Дж/ (моль ∙ К))

       C0p (H2) = 27,40 + 3,20 ∙ 10-3T       (Дж/ (моль ∙ К))

 

       C0p (CO) = 28,34 + 4,14 ∙ 10-3T     (Дж/ (моль ∙ К))

       C0p (H2O) = 30,09 + 10,67 ∙ 10-3   (Дж/ (моль ∙ К))

Для проведения расчетов используйте формулу

b

a (c1 + c2x) dx = c1 (b – a) + 0,5c2 (b2 – a2)

е) В каком направлении сместится равновесие обсуждаемой реакции при повышении температуры?

Решение.

а) ∆G01000  = ∆H01000 ∙ Т∆S01000 = 2930 Дж

б) ∆G01000  = - RT ln Kp, откуда Кр = exp (-∆G01000  / RT)  ≈ 0,703

в) Поскольку реакция не сопровождается изменением суммарного числа молей, константы равновесия имеют одно и то же значение: Кс = Кχ = Кр = 0,703.

г) Мольные доли компонентов газовой смеси составляют χСО = 0,45; χH2 = 0,35; χH2O = 0,20; χСО2 = 0. Предположим, что мольная доля СО2 в полученной равновесной смеси (χʹСО2) равна х. Тогда мольные доли других газов при равновесии составляют χʹСО = χ СО – х; χʹH2O = χH2O – x; χʹH2 = χH2 + х, а константа равновесия имеет вид

Кр = χʹСО ∙ χʹH2O / χʹСО2 ∙ χH2 = (χ СО – х) (χH2O – x) / х (χH2 + х)

Подставляя численные данные, получим уравнение второго порядка относительно х. Единственное решение этого уравнения, имеющее физический смысл, - х = 0,104. Таким образом, мольные доли компонентов газовой смеси при равновесии составят χʹСО = 0,346;

χʹСО2 = 0,104; χʹH2O = 0,096; χʹH2 = 0,454. Объемные доли компонентов газовой смеси совпадают с их мольными долями.

д) ∆С0р = С0р (СО) + С0р (H2O) - С0р (СО2) - С0р (H2) = -11,28 + 1,52 ∙ 10-3 T

∆H01400  = ∆H01000 +  ∫1400 ∆С0р dT = 31258 Дж

                                   1000

е) Так как реакция экзотермическая, Кр  увеличивается при повышении температуры.

Сведения о результативности работы учителя химии муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения «Средняя  общеобразовательная   школа №33 с  углублённым изучением английского языка»  Нижнекамского муниципального района Республики Татарстан                                            

           Сорокиной Гульсины  Габдулахатовны

по авторской программе элективного курса  «Решение задач повышенного уровня сложности»

Результаты итоговой аттестации учащихся, изучавших элективный курс «Решение задач повышенного уровня сложности»

Предмет

Форма аттестации

Год

Количество сдававших

Средний балл/оценка/проц.

верных ответов

Количество обучающихся,на-

бравших более 80 баллов/процентов / количество обучающихся, получивших «5» и «4»

Ф.И.О.ученика,имеющего высокий балл/результат/ процент

Химия

ЕГЭ

2012

8

62,5 баллов

Мусабирова Гузель (78б)

Химия

ЕГЭ

2013

5

78,6 баллов

3

Шабанова Розалина (92б)

Закирова Лилия (89б)

Никитина Регина (82б)

Химия

ЕГЭ

2014

2

65,5 баллов

Казакова Татьяна (75б)

Химия

ЕГЭ

2015

5

61

1

Ямков Андрей (84б)

Химия

ЕГЭ

2016

3

61,6

1

Лазарева Анастасия (87б)

Химия

ГИА

2012

7

3,8

1

Рахимов Тимур (84%)

Химия

ГИА

2013

2

4

Патракова Алина(75%)

Шайдуллина Чулпан (75%)

Химия

ОГЭ

2014

4

3,75

Химия

ОГЭ

2015

2

4,5

2

Захарова Полина (100%)

Химия

ОГЭ

2016

22

4,1

6

Мухамадиева Айсылу(91%)

Садыков Максим(88%)

Трошина Елена(85%)

Шеина Анастасия(82%)

Шепелина Анна(97%)

Ямалиев Салават(82%)

Результативность участия в конкурсах, олимпиадах

школьников, посещавших элективный курс «Решение задач повышенного уровня сложности»

Название конкурсного мероприятия

Год

Уровень (муниципальный, региональный, республиканский, российский, международный)

Результат /  подтверждающий документ

Ф.И. участника/класс

Всероссийская олимпиада по химии

2012 - 2013

муниципальный

призер / диплом

Ямков Андрей/9 кл.

Всероссийская олимпиада по химии

2012 - 2013

региональный

участник / сертификат

Ямков Андрей/9 кл.

Всероссийская олимпиада по химии

2013-2014

муниципальный

призер/ диплом

Мельников Дмитрий /  8 кл

Всероссийская олимпиада по химии

2013-2014

региональный

участник/ сертификат

Мельников Дмитрий /  8 кл

Всероссийская олимпиада по химии

2014- 2015

муниципальный

призер/ диплом

Мельников Дмитрий/ 9 класс

Международная олимпиада по химии «Молодежное движение»

2014-2015

международный

диплом II степени

Регида Анастасия/ 9 класс

Международная дистанционная олимпиада по химии проекта «Инфоурок»

2014-2015

международный

диплом II cтепени

диплом II cтепени

диплом II степени

диплом III степени

Мельников Дмитрий/9 класс

Захарова Полина/9 кл.

Коновнина Анастасия/8

Ямалиев Салават/8 кл

Всероссийская олимпиада по химии

2015-2016

муниципальный

призер/ диплом

Мельников Дмитрий/ 10 класс

                                        Поступаемость в профильные вузы (бюджет)

Вуз

Год

Факультет

Ф. И.

КНИТУ(КХТИ)

2012

технологический

Ситдикова Алия

КГМУ

2013

лечебное дело

Шабанова Розалина

ИГМА

2013

  лечебное дело

Закирова Лилия

НХТИ

2013

технологический

Никитина Регина

ИГМА

2014

лечебное дело

Казакова Татьяна

КНИТУ

2015

технологический

Ямков Андрей

СПбНУМС

2015

нефтепереработка

Малышев Вадим

ИГМА

2016

лечебное дело

Лазарева Анастасия

Участие руководителя элективного курса  «Решение задач повышенного уровня сложности» в конкурсах  и   мероприятиях

Название конкурсного мероприятия

Год

Уровень (муниципальный, региональный, республиканский, российский, международный)

Результат /  подтверждающий документ

Конкурс  «Наш лучший учитель»

2011

республиканский

победитель/ грант

Выступление «Актуальные вопросы подготовки к ЕГЭ по химии » на  секционном заседании учителей химии в рамках августовской конференции НМР РТ.

2011

муниципальный

участник/ сертификат

Участие в составе экспертной комиссии Республиканского конкурса учебно-исследовательских работ студентов СМОУ РТ

2013

республиканский

благодарственное письмо

Выступление «Прикладная роль химии в повседневной жизни на Республиканском обучающем семинаре «Методика и наглядность проведения внеклассных  мероприятий по химии» г.Лениногорск.

2013

республиканский

свидетельство

 Выступление с темой «Методическая система работы учителя химии в условиях введения ФГОС. Технологическая карта проблемного урока» на круглом столе ПМЦК и ППРО гимназия №40 г.Казани.

2014

республиканский

сертификат

Выступление с темой  «Формирование и оценка личностных, метапредметных и предметных результатов обучающихся в процессе обучения химии» на педагогическом совете школы

2014

школьный

Участие в конкурсе «Учитель года 2015»

      2015

Муниципальный

Республиканский (зональный этап)

победитель/ диплом

участник/ сертификат

Участие в конкурсе «Все грани химии»

2015

Республиканский

диплом лауреата

Конкурс «Учитель - мастер

2016

Республиканский

победитель

Директор МБОУ «СОШ №33                                                              

с углубленным изучением английского                                         _________   Л.Г.Салихзянова                                                        

языка» Нижнекамского муниципального района РТ  


По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Программа элективного курса "Решение задач по химии повышенного уровня сложности"

Тематическое планирование элективного курса для 9 класса. Цель курса: проверить готовность обучающихся, ориентированных на химический профиль обучения, к усвоению материала повышенного уровня сло...

Программа факультативного курса «Решение задач по химии повышенного уровня сложности» для учащихся 9 класса

Факультативный курс «Решение задач по химии повышенного уровня сложности» предназначен для учащихся 9 классов, увлекающихся химией.  Данный факультативный курс позволяет помочь учащимся бо...

Элективный курс "Решение задач по химии повышенного уровня сложности" 10-11 класс

Содержание программы носит интегрированный характер и способствует интеллектуальному, творческому, эмоциональному развитию, ориентации школьников на основные направления профессий связанных с химией....

Программа элективного курса «Решение задач по химии повышенного уровня сложности»

Элективный курс «Решение задач по химии повышенного уровня сложности» предназначен для учащихся 9 классов и носит предметно-ориентированный характер...

Программа элективного курса «Решение задач по химии повышенного уровня сложности»

Элективный курс « Решение задач по химии повышенного уровня сложности» предназначен для учащихся  10 – 11 класса и носит предметно – ориентированный характер.Содержание курса поможет учащимся нау...

Программа элективного курса "Решение задач по химии повышенного уровня сложности"

Данный элективный курс является углублённым и имеет предметно-ориентированный характер. Его актуальность подтверждается тем, что курс расширяет возможность совершенствования умений учащихся решать рас...

Программа элективного курса «Решение задач по химии повышенного уровня сложности»

Программа элективного курса предназначена для учащихся 9 класса и носит предметно-ориентированный характер....