Алгоритмы
учебно-методическое пособие по химии (8, 9, 10, 11 класс)

Метод электронного баланса складывается из следующих этапов:

1) записывают схему реакции (формулы реагентов и продуктов)

MnCO3 + KClO3 → MnO2 + KCl + CO2

2) определяют степень окисления элементов в веществах

 +2+4-2       +1+5-2    +4-2       +1 -1    +4-2

  MnCO3 +     KClO3 → MnO2 + KCl + CO2

3) находят элементы, которые повышают и понижают свои степени окисления, и выписывают их отдельно:

MnCO3 + KClO3 → MnO2 + KCl + CO2
Cl+5                = Cl−I
Mn+2              = Mn+4

4) составляют уравнения полуреакций восстановления и окисления, соблюдая законы сохранения числа атомов и заряда в каждой полуреакции:

Cl+5 + 6e− = Cl−I   восстановление      C+4 - окислитель

Mn+2 − 2e− = MnIV+4 окисление         Mn+2 - восстановитель

5) подбирают дополнительные множители для уравнения полуреакций так, чтобы закон сохранения заряда выполнялся для реакции в целом, для чего число принятых электронов в полуреакциях восстановления делают равным числу отданных электронов в полуреакции окисления через наименьшее общее кратное :

 1          Cl+5 + 6e− = Cl−I   восстановление 

 3          Mn+2 − 2e− = MnIV+4 окисление

6) проставляют (по найденным множителям) стехиометрические коэффициенты в схему реакции (коэффициент 1 опускается):

3MnCO3 + KClO3 = 3MnO2 + KCl + CO2

д) уравнивают числа атомов тех элементов, которые не изменяют своей степени окисления при протекании реакции (если таких элементов два, то достаточно уравнять число атомов одного из них, а по второму провести проверку). Получают уравнение химической реакции:

3MnCO3 + KClO3 = 3MnO2 + KCl + 3CO2

е) проводят проверку по элементу, который не менял свою степень окисления (чаще всего это кислород):

слева 9 + 3 = 12 атомов O 
справа 6 + 6 = 12 атомов O

Подбор коэффициентов проведен правильно.

Составление ионных уравнений реакций.

Задание. Составьте ионное уравнение взаимодействия хлорида алюминия с гидроксидом калия.

Составление уравнений реакций,  характеризующих общие химические свойства кислот.

Задание. Составьте уравнения реакций, характеризующих общие химические свойства кислот, на примере серной кислоты.

Алгоритм  Номенклатура алканов

Задание. Назовите углеводород  по систематической номенклатуре:

Решение:

1. Выберите главную цепь (наиболее длинная цепь углеродных атомов):

2. Пронумеруйте символы атомов углерода в главной цепи с той стороны, где  ближе разветвление ( стоит заместитель - углеводородный радикал):

Последовательно назовите:  

1)  номер углеродного атома, с которым связан радикал;

2) радикал;

3)  основа названия углеводорода — число атомов углерода в пронумерованной цепи:

       2-метилбутан.

4. Допишите число  атомов водорода, соблюдая четырехвалентность атома углерода:

Правила систематической (международной) номенклатуры

http://cnit.ssau.ru/organics/chem2/iupac.htm    интерактивные правила называния алканов

http://www.chem.msu.su/rus/teaching/mendeleeva/lesson7.html

Далее - принципы номенклатуры органических соединений на примере предельных углеводородов. Важно дать учащимся представление о том, зачем понадобилось вводить номенклатуру, еще раз напомнив, насколько многочисленны органические соединения, и об основном принципе номенклатуры ИЮПАК . Названия должны быть однозначными, т.е. каждому веществу должно соответствовать единственное название и наоборот, название должно отвечать только одному и только одному веществу. Все правила номенклатуры подчинены этому принципу. Не надо думать, что номенклатура ИЮПАК это что-то раз и навсегда созданное и застывшее. Она постоянно дополняется и уточняется. Если есть возможность, хорошо поручить кому-нибудь из учащихся подготовить краткие доклады об истории создания номенклатуры в органической химии и о деятельности союза ИЮПАК (О союзе ИЮПАК см. энциклопедию " Аванта+ ", том "Химия", с.333).

Номенклатура ИЮПАК составлена по заместительному принципу  . Представляется, что структурная формула состоит из основной цепи и заместителей.

При этом название состоит из следующих блоков:

Ключевым моментом в составлении названия является выбор основной цепи.

Алгоритм выбора основной цепи :

1) В основную цепь должна входить старшая характеристическая группа, 
2) В нее должны максимально быть включены кратные связи, 
3) Основная цепь должна быть максимально длинной, 
4) Выбирают самую разветвленную цепь. 
4) Цепь нумеруется так, чтобы сумма номеров заместителей была наименьшей.

Правило с меньшим номером имеет приоритет над правилом с большим номером.

Названия неразветвленных алканов

К данной структуре названия можно обращаться каждый раз при изучении номенклатуры конкретного класса веществ, а для начала, принципы номенклатуры разбирают на примере названий предельных углеводородов.

Для предельных углеводородов можно предложить следующий алгоритм составления названий:

1. В структурной формуле выбирают основную цепь. Для алканов такая цепь содержит максимально возможное число атомов углерода. Если существует несколько цепей максимальной длины, то выбирают самую разветвленную из них.

2. Основную цепь нумеруют так, чтобы углеводородные заместители (боковые цепи) получили наименьшие номера.

3. Перечисляют заместители с их номерами в алфавитном порядке, затем записывают корень названия, отвечающий числу атомов углерода в основной цепи и добавляют суффикс -ан.

4. Если в молекуле несколько одинаковых боковых цепей, то употребляют приставку, обозначающую их число ( ди -, три- , тетра-, пента-, гекса - и т.д.). Числа в названиях отделяют дефисами, между числами ставятся запятые.  

Принципы номенклатуры разбираются на конкретных примерах. Учащиеся тренируются в составлении названий органических соединений. Иллюстрацию примера правильного и неправильного названия углеводорода можно посмотреть здесь: 

Современная номенклатура разработана международной комиссией по номенклатуре орг. соединений Международного союза теоретической и прикладной химии(ИЮПАК).

Междунаро́дный сою́з теорети́ческой и прикладно́й хи́мии (ИЮПАК, англ. International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC) — международная неправительственная организация, способствующая прогрессу в области химии. Состоит из национальных организаций-участниц. Это авторитетная международная структура, занимающаяся разработкой и распространением стандартов в области наименований химических соединений через межрегиональную комиссию по номенклатуре и обозначениям. 
ИЮПАК и ЮНЕСКО – ведущие организации, координирующие события в течение 2011 года - Международного года химии. На нем будут отмечены достижения в химии, и ее вклады в развитие человечества.

Алгоритм составления названий предельных углеводородов:

1. В структурной формуле выбирают основную цепь. Для алканов такая цепь содержит максимально возможное число атомов углерода. Если существует несколько цепей максимальной длины, то выбирают самую разветвленную из них.

2. Основную цепь нумеруют так, чтобы углеводородные заместители (боковые цепи) получили наименьшие номера.

3. Перечисляют заместители с их номерами в алфавитном порядке, затем записывают корень названия, отвечающий числу атомов углерода в основной цепи и добавляют суффикс -ан.

4. Если в молекуле несколько одинаковых боковых цепей, то употребляют приставку, обозначающую их число ( ди -, три- , тетра-, пента-, гекса - и т.д.). Числа в названиях отделяют дефисами, между числами ставятся запятые.  

Алгоритм  Составление структурной формулы углеводорода по его названию

Задание. Составьте структурную формулу углеводорода по его названию 2,3-диметилпентан.                     

Решение:

Анализируем название углеводорода, начиная с конца слова.

1. Основа названия «Пентан» – в главной цепи находится пять атомов углерода:

2. «Диметил» – в состав углеводорода входят два радикала CH3.

3. «2, 3-» – радикалы находятся при  2-ом и 3-ем углеродных атомах:

4. Допишите число  атомов водорода, соблюдая четырёхвалентность атома углерода:

Алгоритм Составление формул гомологов и изомеров

Задание. Для 2,2,3-триметилпентана составить формулы двух гомологов и двух изомеров.

Решение

1. Напишите структурную формулу исходного вещества:

    2. Для составления формулы ближайших  г о м о л о г о в, надо уменьшить главную цепь на группу СН2 -(гомологическая разность) — пример а) или увеличить главную цепь на СН2– пример б), сохраняя строение исходного вещества.

3. Составляя формулы и з о м е р о в, необходимо изменить строение, сохраняя состав исходного углеводорода (C8H18), примеры в, г:

Алгоритм вычисления объёма газа по известной массе другого вещества, участвующего в реакции

Пример. Вычислите объём водорода (н.у.), выделившегося при взаимодействии 40,5 г алюминия с раствором серной кислоты.

Алгоритм вычисления массы продукта реакции  по известной массе исходного  вещества

Пример. Вычислите массу водорода, которая может  выделиться при взаимодействии 40,5 г алюминия с раствором серной кислоты.

Общий алгоритм решения расчётной задачи по химии

1. Прочитайте текст химической расчётной задачи.

2. Запишите кратко условие и требование задачи с помощью общепринятых условных обозначений.

3. Составьте химические формулы, уравнения реакций в соответствии с содержанием химической расчетной задачи и её требованием.

4. Составьте рациональный план решения задачи.

5.  Продумайте, какие дополнительные данные можно извлечь из химических формул, уравнений реакций для реализации требований задачи.

6. Произведите все необходимые в данной задаче действия с заданной математической точностью.

7. Запишите полученный ответ.

Алгоритм определения валентности элементов по готовой формуле в бинарных соединениях 

(В.Я. Вивюрский)

                                                                                                  II

1. Обозначьте римской цифрой валентность известного элемента: V205.

2. Определите общее число единиц валентности этого элемента: 2 * 5 = 10.

3. Проставьте его арабской цифрой над химическими символами элементов:

  10

     II 

V2O5.

4. Разделите общее число единиц валентности на число атомов (индекс) элемента, для которого не известна валентность: 10:2 = 5.

5. Поставьте полученное частное римской цифрой над искомым элементом как валентность:

V II 

V205.

                  Алгоритм составления формул оснований

Алгоритм составления формул оснований

Алгоритм составления формул кислородсодержащих солей

1. Записываем химические символы металла и кислотного остатка, образующих соль. Знак металла записываем перед кислотным остатком.

2. Над знаками элементов указываем заряды ионов металла и кислотного остатка.

3. Находим Наименьшее Общее Кратное между зарядами ионов.

4. НОК делим поочерёдно: на заряд металла и заряд кислотного остатка.

5. Ставим полученные при расчёте индексы справа, внизу возле химических элементов. Если кислотных остатков несколько, заключаем его в скобки. Индекс ставиться за скобками.

ПРИМЕРЫ:

Нитрат железа (III)

1. Fe NO3

2. 3+ _

Fe NO3

3. 3

3+ -

Fe NO3

4. 3 : 3 = 1 , 3 :1 = 3

5. Fe(NO3)3

Сульфат алюминия

1. Al SO4

2. 3+ 2-

Al SO4

3. 6

3+ 2-

Al SO4

4. 6 :3 = 2 , 6 :2 = 3

5. Al2(SO4)3

Алгоритм составления химических уравнений

Примечание. Прежде чем перейти к составлению химических уравнений в общем виде (молекулярных уравнений), следует прочно усвоить: написание химических символов, классификацию, состав и свойства веществ, классификацию химических реакций, понятия и законы химии.

Задания для самоконтроля. Составьте уравнения реакций, характеризующих химические свойства оксидов, кислот, оснований, солей.

Алгоритм определения реакции среды

1. Налейте в пробирку 1 мл исследуемого раствора.

2. Опустите в пробирку фиолетовую лакмусовую бумажку.

3. Определите изменение окраски лакмусовой бумажки.

а) лакмусовая бумажка красная — среда кислая;

б) лакмусовая бумажка синяя — среда щелочная;

в) лакмусовая бумажка фиолетовая — среда нейтральная.

Алгоритм составления молекулярных уравнений на основе сокращенных ионных уравнений

Примечание. Прежде чем приступить к составлению молекулярных уравнений на основе сокращенных ионных, необходимо прочное овладение умением пользоваться таблицей «Растворимость солей, кислот и оснований в воде».

 Алгоритм характеристики химического элемента