Программно-методическое сопровождение образовательного процесса

Программа курса по выбору

«ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА В ПОВСЕДНЕВНОЙ ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Программа курса по выбору «Химические вещества в жизни человека» предназначена для учащихся 9-х классов.

Содержание программы знакомит учеников с характеристикой веществ, окружающих нас в быту: вода, поваренная соль, вещества, из которых сделана посуда, , спички, карандаши, бумага и т.п. Эти вещества, несмотря на свою тривиальность, имеют интересную историю и необычные свойства. Данный курс не только существенно расширяют кругозор учащихся,  но и представляет возможность интеграции в национальную и мировую культуру, раскрывает материальные основы окружающего мира, дает химическую картину природы.

В программу включены прогрессивные научные знания и ценный опыт практической деятельности человека.

Богатый историко-искусствоведческий материал способствует повышению интереса к химии и развитию внутренней мотивации учения.

Темы 1-4 дают возможность актуализации экологического просвещения школьников. Лабораторные и практические занятия способствуют формированию специальных умений и навыков работы с веществами и оборудованием.

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

Динамику интереса к темам данного курса поможет провести анкетирование на первом и последнем этапе изучения курса.

Изучив  курс, школьники будут знать о составе и свойствах химических веществ и предметах, окружающих их в повседневной жизни: поваренной соли, воде, посуде, спичках, бумаге. Карандашах, об экологических проблемах чистоты воды; уметь проводить эксперимент по очистке поваренной соли, выращиванию ее кристаллов, дистилляции воды, определять химические свойства различных пирофоров, соблюдая правила техники безопасности.

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

ПРИМЕРНЫЕ ТЕМЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ СООБЩЕНИЙ

1. Чудесный мир бумаги.

2. Много ли соли в солонках страны?

3. «Соляные бунты» в России.

4. Физиологический раствор в медицинской практике.

5. Имеет ли вода память?

6. Влажность воздуха и самочувствие человека.

7. «Скользкая» и «мокрая» вода.

8. Выводим пятна со страниц книги.

9. Синтетическая бумага – альтернатива целлюлозной бумаге.

10. История бумажных денег.

11. вода в космосе.

ТЕМЫ ПРОЕКТНЫХ РАБОТ

1. Анализ проб воды в различных районах города.

2. Очистные сооружения городского водоканала (по материалам экскурсии.)

3. История спички.

4. Слайд-презентация «бассейн реки».

5. экологические проблемы акватории страны.

6. Бумага – материальный носитель различных видов искусства (презентация в программе Power Point).

Литература и другие информационные источники

1. Химическая энциклопедия. Т.1М., 1988.

2. Владимиров Л.И. Всеобщая история книги. М.: Книга, 1988.

3. Кукушкин Ю.Н. Химия вокруг нас. М.: Высшая школа, 1992.

4. Петрянов И.В. Самое необыкновенное вещество в мире. М.: Педагогика, 1975.

5. Лялько В.И. Вечно живая вода. Киев: 1972.

6. Лосев К.С. Вода. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.

7. Кульский Л.А. Проблема чистой воды. Киев, 1974.

8. Быстров Г.П. Технология спичечного производства. М.: Гослеслесбумиздат, 1961.

9. Розен Б.Л. Чудесный мир бумаги. М., 1990.

10. Козмал Ф. Производство бумаги в теории и на практике. М.: Лесная промышленность, 1964.

11. Журналы «Химия и жизнь». №1, 1972; №2, 1973

CD

1. Электронная энциклопедия «Кругосвет», 2003.

2. Большая электронная энциклопедия Кирилла и Мефодия.

3. Электронная энциклопедия «От плуга до лазера».

Сайты в Интернете:

www.goldpages.ru

www.chinainfo.ru

www.delphiclub.ru

www.price-list.kiev.ru

ПРОГРАММА ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА

 «РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ ПОВЫШЕННОГО УРОВНЯ СЛОЖНОСТИ»

для учащихся 10-х классов

 АННОТАЦИЯ

  Программа элективного курса для учащихся 10-х классов «Решение задач по органической химии повышенного уровня сложности» представлена в соответствии с концепцией профильного обучения в 10-11 классах. Показаны некоторые способы и приемы решения задач. Наиболее полно показан метод обучения решения задач с помощью самостоятельного составления условия задач с последующей самопроверкой.

Данный элективный курс предназначен  для учащихся  10-х профильных классов, а также может быть полезен учащимся общеобразовательных классов при подготовке к итоговой аттестации.

 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Необходимость разработки элективного курса для учащихся 10-х классов «Решение задач по органической химии повышенного уровня сложности» обусловлена несколькими причинами. В соответствии с базисным учебным планом полной средней школы на изучение химии за 2 года теперь выделяется 70 часов. Поэтому в содержании курса химии в 10-11-х классах представлены только основополагающие химические теоретические знания, включающие самые общие сведения. По различным причинам в школах не всегда есть возможность организации профильных классов с углубленным изучением химии. Т.к. сдача вступительного экзамена по химии становится для многих учащихся серьезной проблемой, элективные курсы помогают преодолеть разрыв между требованиями приемных комиссий вузов и реальными возможностями выпускников. Подготовка к экзамену без посторонней помощи достаточно сложна, и особую трудность  здесь представляет решение задач. Основная цель данного элективного курса - сформировать необходимые умения и навыки для решения расчетных задач и для проверки решения. Решение задач рассматривается не как самоцель, а как один из методов изучения химии.

В программе учтено, что с некоторыми опорными знаниями учащиеся уже познакомились в курсе химии за 8-9 класс. Содержание  курса отбиралось с целью дальнейшего углубления и расширения знаний по химии, и дополняют материал, получаемый на уроках химии в 10-м классе (курс органической химии). Начиная с задач, химическое содержание которых простое и доступное и математический аппарат несложен, формируем базовые умения и навыки решения задач, а затем переходим к решению сложных задач (конкурсных и олимпиадных).

 Важно отметить, что в зависимости от уровня подготовленности учащихся часы на прохождение той или иной темы, а также формы занятий и виды деятельности можно варьировать.

Цель данного элективного курса: коррекция и углубление имеющихся химических знаний, ликвидация пробелов, обучение решению задач, систематизация знаний, выработка целостного взгляда на химию, усвоение материала повышенного уровня сложности, развитие творческой активности и инициативности.

Актуальность данного курса определяется его возможностью восполнить недостаток урочного времени для решения задач, с целью подготовки учащихся и сдаче ЕГЭ по химии.

Основные задачи:

• обеспечение школьников основной и главной теоретической информацией, необходимой для решения задач,
• отработка навыков решения задач по органической химии различного тира,
• продолжение формирования умения устанавливать связь между теоретическими и практическими знаниями.

Формами отчетности по изучению данного элективного курса могут быть: зачет по решению задач, составление сборничков авторских задач учащихся (с решениями), конкурс числа решенных задач.

Пройдя данный курс, учащиеся смогут решать задачи повышенного уровня сложности.

Продолжительность курса: 34 часа.

Методы и формы обучения, режим занятий: теоретический и практический.

Ожидаемый результат: 

• систематизация на основе практического (расчетные задачи) и теоретического материала (знание основных понятий и законов химии),
• умение решать задачи и выполнять тестовые задания повышенного уровня сложности,
• умение решать задачи по качественному анализу,
• успешная самореализация школьников в учебной деятельности.

Критерии успешности усвоения программы:

По итогам изучения данного элективного курса учащиеся выполняют контрольную работу, направленную на оценивание уровня усвоения материала.

Разработана система проверки результативности изучения учащимися курса:

1. тестовые задания,

2. контрольная работа.

Работа учащихся оценивается по системе «зачет-незачет», предусматривает коррекцию результатов проверочных работ и дальнейшего изучения материала.

Основное содержание курса

Введение (1 час)

Знакомство с целями и задачами курса, его структурой. Основные законы и понятия химии. Теория строения органических соединений.

Тема 1. Вычисления, связанные с понятием    количество вещества, молярный объем и относительная плотность газа (2 часа)

Понятия, законы и формулы: абсолютная атомная (молекулярная), относительная атомная (молекулярная) массы, количество вещества, моль, число Авогадро, молярный объем, н.у. , плотность, относительная плотность, идеальный газ, закон Бойля-Мариотта, закон  Гей-Люссака, закон Шарля, уравнение Менделеева-Клапейрона.

 Тема 2. Вычисления, связанные с использованием  долей (2 часа)

 Понятия, законы и формулы: массовая доля, молярная доля, объемная доля, средняя молярная масса смеси, раствор, растворимость.

Тема 3. Вывод формул химических соединений. Вычисления по химическим формулам  (4 часа)

 Закон постоянства состава, вещества молекулярного строения, массовая доля элемента, массовые соотношения.

Тема 4. Газовые законы в уравнениях реакций. Задачи на «избыток-недостаток» (4 часа)

Закон сохранения массы веществ, закон Авогадро и следствия из него, нормальные условия, идеальный газ, закон Бойля-Мариотта, закон  Гей-Люссака, закон Шарля, уравнение Менделеева-Клайперона.

Тема 5. Задачи с использованием долей (4 часа)

 Законы и формулы: массовые, молярные, объемные доли, смеси, растворы, практическая доля выхода.

Тема 6. Задачи на смеси (в реакцию вступает 2 и более веществ или одно вещество участвует в нескольких реакциях) (4 часа)

Смесь, массовые, молярные, объемные доли.

Тема 7. Задачи «с продолжением». Комбинированные задачи (4 часа)

  Решение комбинированных задач и задач  «с продолжением».

Тема 8. Предельные углеводороды (2 часа)

  Решение задач  повышенной сложности по данному классу органических соединений

.

Тема 9.  Алкены. Алкины. Алкадиены. Арены (2 часа)

Решение задач  повышенной сложности по данному классу органических соединений

Тема 10. Спирты. Фенолы. Альдегиды. Кетоны (2 часа)

.

Решение задач  повышенной сложности по данному классу органических соединений

Тема 11. Карбоновые кислоты. Жиры. Сложные эфиры (2 часа)

Решение задач  повышенной сложности по данному классу органических соединений

Тема 12. Азотсодержащие соединения (2 часа)

Решение задач  повышенной сложности по данному классу органических соединений

УЧЕБНЫЙ ПЛАН

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

*В теме №3 используются уравнения сгорания веществ.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО СОДЕРЖАНИЮ И ПРОВЕДЕНИЮ ЗАНЯТИЙ

Решение задач по химии необходимо использовать как предлог для побуждения к самостоятельному поиску  информации с использованием различных источников (научно-популярных изданий, компьютерных баз данных, ресурсов интернета) для объяснения химических явлений, происходящих в природе, быту и на производстве, для определения возможности протекания химических превращений в различных условиях и оценки их последствий, для критической оценки химической информации, поступающей из различных источников.

В процессе обучения решению задач по химии необходимо проверять степень усвоения материала по свойствам веществ, т.к. без полного овладения данными знаниями работа будет бесполезной.

Кроме знакомства с алгоритмами решения задач необходимо познакомить учеников с приемами, которые облегчают понимание условия задачи, произведение расчетов и поверку решения. К ним относятся рисунок-схема задачи, оформление в виде таблицы, самопроверка и составление условия задачи как способ отработки навыка решения задач.

Самостоятельная деятельность по составлению условий задач учащимися как один из методов обучения решает несколько проблем, одной из которых является индивидуальный подход. Это позволяет уделить внимание слабоуспевающим ученикам и не затормозить развитие сильных.  Кроме этого решая задачу в прямом и обратном порядке, учащиеся лучше отрабатывают навык решения и самопроверки задач.

Тема 1. Вычисления, связанные с понятием количество вещества, молярный объем и относительная плотность газа.

Основные понятия, законы и формулы: абсолютная атомная (молекулярная) масса, относительная атомная (молекулярная) масса, количество вещества, моль, число Авагадро, молярный объем, нормальные условия, плотность,

относительная плотность, идеальный газ, закон Бойля-Мариотта, закон  Гей-Люссака, закон Шарля, уравнение Менделеева-Клайперона.

Выбираем любое органическое вещество, которое при н.у. является газом. и на его примере выполняем необходимые вычисления. Сначала выполняем данную работу вместе, а затем каждый самостоятельно.

Пример:  Метан, CH4.

Mr(CH4)=16, т.е. молекула метана в 16 раз тяжелее одной двенадцатой массы атома 12C;

М(CH4)=16 г/моль, т.е. 16г будут весить 6,02. 1023 молекул.

Пусть взяли 11,2л метана (берем «удобную» величину)

n(CH4)=V/Vm=11,2/22,4=0,5 (моль);

N(CH4)=Na.n=6,02.1023.0,5=3,01.1023 ;

m(CH4)=M.n=16.0,5=8 (г);

V(CH4)=Vm.n=22,4.0,5=11,2(л)-проверка; показываем на объемной модели;

p(CH4)=m/V=8:11,2=0,71 (г/л) или22,4л-16г  => 16:22,4=0,71(г/л);

1 л –x г

DH2 (CH4)=M CH4 .M H2=16:2=8.

При н.у. 1л метана весит 0,71г.

Как изменится объем, если увеличить давление до 202,6 кПа?

P0.V0=P.V => V=P0.V0/P=101,3.1:202,6=0,5 (л) обратная пропорциональность;

Как изменится объем, если понизить температуру до -50С ?

V0/T0=V/TV=V0 .T/T0=1.(273-5)/273=0,98(л) прямая пропорциональность.

В закрытом баллоне метан находится при температуре 70С. До какой температуры должен быть нагрет газ, чтобы давление баллона внутри увеличилось на 10%

P 1/T1=P2/T2T2=P2 .T1/P1=(1+0,1).(273+7)/1=308K =>308-273=350C.

Какой объем будет занимать метан массой 32г при 170С (T=17+273=290K) и 750 мм.рт.ст. (760 мм.рт.ст. – 1,013.105 Па, а 750 мм.рт.ст.—x Па; Р =0,99967.105 Па)?

VP=mRT/M=nRT =>V=mRT/MP=32.8,31.290/16.99967=0,0482(м2).

На основе предыдущей  задачи составляем условие и решаем.

  Вычислите молярную массу газа, 48,2л которого при 170С и давлении 99,967кПа имеют массу 32г.

Решение:

VP=mRT/M => M=mRT/PV=32.8,31.290/99967.0,0482=16(г/моль).

Тема 2. Вычисления, связанные с использованием долей.

Основные понятия, законы и формулы: массовая доля, молярная доля, объемная доля, средняя молярная масса смеси, раствор, растворимость.

Выбираем любые несколько органических веществ, которые при н.у. являются газами. и на их примере выполняем необходимые вычисления. Сначала выполняем данную работу вместе, а затем каждый самостоятельно.

Разбираем понятие доля (часть) и целое.

целое – 1 или 100%,

часть – доля от 1 или от 100%.

 Пример: возьмем смесь 1л метана и 2л этана

Чему равна объемная доля метана?

u= V(CH4)/V(CH4)+ V(C2H6)=1:(1+2)=0,33 или 33%.

Чему равна молярная доля метана?

n(CH4)=V/Vm=1: 22,4=0,045(моль); n(C2H6)=2:22,4=0,09(моль)

х(CH4)= n(CH4)/n(CH4)+ n(C2H6)=0,045:(0,045+0,09)=0,33 или 33%.

Чему равна массовая доля метана?

m(CH4)=0,045.16=0,72(г); m(C2H6)=0,09.30=2,7(г);

w =m(CH4)/m(CH4)+ m(C2H6)=0,72:(0,72+2,7)=0,21 или 21%.

Проверяем, используя  «правило креста» (диагональная схема, обычно используется в случае, когда смешиваются 2-а раствора с разными массовыми долями растворенного вещества).

массовые  большая массовая часть

доли  массовая  w1 w3-w2первого раствора

исходных  доля

w3массовая доля

нового раствора

меньшаямассовая часть

массовая  w2  w1-w3второго раствора

 доля

Сколько г этана необходимо добавить к о.72 г метана, чтобы массовая доля метана в смеси стала 21%?

CH 4100%211 – 0,72

21%

C2H6  0%  793,76 – x

x=2,7  (г).  

Найдите среднюю молярную массу смеси 1л метана и 2л этана.

Мср=mср/nср=n1M1+n2M2/n1+n2= V1M1+V2M2/V1+V2=1.16+2.30/1+2=25,3(г/моль);

(Значение средней молярной массы находится в интервале между значениями молярных масс газов смеси.)

  Сколько л этана необходимо добавить к 1л метана, чтобы средняя молярная масса смеси стала равна 20г/моль?

 Пусть необходимо добавить х л этана .

 Мср= V1M1+V2M2/V1+V2  =>20= 1.16+x.30/1+x  =>x=0,4(л).

Обсуждаем понятия: растворение (как физико-химический процесс), растворимость, раствор, растворитель, растворимое вещество.

Составляем таблицу, в которой анализируем изменения параметров раствора.

Доказываем расчетами данные таблицы.

Возьмем для примера 100г 10% раствора ацетата натрия в воде, т.е. смесь состоящую из 10г соли и 90г воды .

К какой массе 10%-ого р-ра этанола нужно добавить 50г воды, чтобы получить 6%-ый раствор?

1-ый способ:

  C2H5 OH10%6 3 – х

 6%

  H2О  0% 42 – 50г

 х=3.50:2=75(г).

2-ой способ:  Пусть масса раствора должна быть х г => m(в-ва)=0,1.х,

  0,06=0,1.х:(х+50);х=75(г).

Какой объем 10%-ого раствора уксусной кислоты (1,013 г/мл) и воды потребуется для приготовления 200мл 2%-ого раствора (1,001 г/мл)?

1-ый способ:

m(р-ра 2)=Мp=200.1,001=200,2(г)

29

  10%2 1

  2 %5 м.ч. – 200,2г

0  %8 4  1 м.ч. –х

х=200,2:5=40,04г

V (р-ра 2)= M/p=40,04:1,013=39,53(мл).

2-ой способ:

m(р-ра 2)=Мp=200.1,001=200,2(г);

m(в-ва 2)= m(р-ра 2).w (в-ва 2)%:100%=200,2.2:100=4,004(г);

m(р-ра 1)= m(в-ва 2): w (в-ва 2)%.100%=4,004:10.100=40,04(г);

V (р-ра 2)= M/p=40,04:1,013=39,53(мл).

Из 5%-ого раствора ацетата натрия выпарили 60г воды и получили 15%-ый раствор. Вычислите массу исходного раствора.

  Пусть m(р-ра 1) – х г, тогда m(в-ва)=0,05.х;w= m(в-ва): m(р-ра) ).100% => 0,15=0,05x:(x-60);  x=90(г).

Проверяем 90г 5%-ого р-ра содержат m(в-ва)= m(р-ра).w (в-ва)%:100% = =90.5 :100=4 ,5(г);

После выпаривания масса раствора стала 90-60=30(г);  w(в-ва)= m(в-ва): m(р-ра 2) .100%=4,5:30 .100=15(%).

Тема 3. Вывод формул химических соединений. Вычисления по химическим формулам.

Основные понятия, законы и формулы: закон постоянства состава, вещества молекулярного строения, массовая доля элемента, массовые соотношения.

Сначала выполняем данную работу вместе, а затем каждый самостоятельно.

Пример:

30

 Найдем массовые доли элементов в молекуле этанола

  w(Эл.)=Ar(Эл.).n/Mr(в-ва), где .n.—число атомов данного элемента в молекуле.

 Mr(C2H5OH)=46г/моль; w(С)=12.2:46=0,52; w(H)=1.6:46=0,13;  w(О)=1- w(С) -w(H)=1-0.52-0,13=0,35.

На основе предыдущих вычислений составляем условие обратной задачи и решаем её.

Найти молекулярную формулу вещества, массовые доли углерода, водорода и кислорода  в котором соответственно равны 0,52; 0,13; 0,35.

Т.к. массовые доли элементов показывают массу элемента в 100г вещества, воспользуемся формулой:

n(С):n(Н):n(О)=w(C)/ Ar(C): w(H)/ Ar(H): w(O)/ Ar(O)= =0,52/12:0,13/1:0,35/16=0,043:0,13:0,022=2:6:1 => C2H6O.

  Найдем массовые соотношения элементов в молекуле этанола.

 m(С): m(Н): m(О)=24:6:16=12:3:8.

На основе предыдущих вычислений составляем условие обратной задачи и решаем её.

Найти молекулярную формулу вещества, массовые соотношения углерода, водорода и кислорода  в котором соответственно равны 12: 3: 8.

Пусть в составе одной молекулы содержится один атом кислорода, т.е. масса кислорода равна 16.

Для решения  задач на нахождение молекулярной формулы по продуктам сгорания сначала разбираем какие продукты могут образовываться и как соотносится число молей образующихся веществ с количеством вещества элементов в сгоревшем веществе.

 CxHy+a O2→x CO2+0,5y H2O, a=(4x+y)/4;

 CxHyOz+ b O2→x CO2+0,5y H2O ( необходимо учитывать кислород в составе сгорающего вещества);

 CxHyNz+ a O2→x CO2+0,5y H2O+0,5z N2;

 CxHyClz+ a O2→x CO2+0,5y H2O+0,5z Cl2;

 CxHyOzNaw+ d O2→ CO2+0,5y H2O+Na2CO3,  

  n(Na)=2n(Na2CO3),

  n(C)=n(CO2)+n(Na2CO3).

В условиях задач по нахождению молекулярной формулы по продуктам сгорания обычно есть значения: масса или объем сгоревшего вещества, масса воды и  масса или объем углекислого газа, образующихся после сгорания, молярная масса или данные по которым можно её вычислить (плотность, относительная плотность и тд.).

Попробуем составить подобное условие. Пусть для реакции взяли 2 моль вещества, молекулярная формула которого C6H12. По уравнению реакции получаем:

C6H12 + 9 O2 → 6 CO2 + 6H2O

по уравнению реакции1моль  9моль6моль6моль;

по условию задачи 2моль  18моль  12моль  12моль.

 Вычисляем необходимые данные:

m(C6H12)=84.2=168(г);

V(CO2)=12.22,4=268,8(л);

m(H2O)=12.18=216(г);

DH2(C6H12)=84/2=42.

  Составляем условие задачи и решаем её.

 Найти молекулярную формулу вещества, если при полном сгорании 168г образуется 268,8л углекислого газа и 216г воды и относительная плотность по водороду его пара  равна 42.

n(CO2)=268,8:22,4=12(моль);  n(C)= n(CO2)=12(моль);  m(C)=12.12=144(г);

n(H2O)=216:18=12(моль);  n(H)=2n(H2O)=24(моль);m(H)=24.1=24(г);

m(O)=m(смеси)-m(C)-m(O)=168-144-24=0(г) => CxHY

n(C):n(H)=12:24=1:2 => CH2- простейшая формула;

М(в-ва)= DH2(в-ва).2=42.2=84(г/моль)

n (12+2)=84, n=6 => C6H12-истинная формула

Задание: составить и решить задачу зная, что в реакцию горения вступает 13,8г (0,3 моль) этанола.

Тема 4. Газовые законы в уравнениях реакций. Задачи на «избыток-недостаток».

Основные понятия, законы и формулы: закон сохранения массы веществ, закон Авагадро и следствия из него, нормальные условия, идеальный газ, закон Бойля-Мариотта, закон  Гей-Люссака, закон Шарля, уравнение Менделеева-Клайперона.

На основе уравнения вычисляем  сколько г и л  углекислого газа  образуется при полном сгорании 22,4л этана (88г; 44,8л). Приходим к выводу, что при неизменном давлении и температуре объёмы реагирующих и образующихся газов относятся между собой как коэффициенты в уравнении реакции.

2 C2H6 + 7 O2 → 4 CO2 + 6 H2O.

Вычисляем сколько г и л углекислого газа образуется, если для реакции дана смесь из 60г этана и 224л кислорода. В данном случае можно подсчитать

количество молей двух реагирующих веществ. Если исходные вещества взяты в стехиометрическом соотношении (т.е. без избытка-недостатка), то количества

их молей должны  относиться как 2 к 7. Если же какого-либо вещества больше, то оно находится в избытке и прореагирует не полностью, тогда расчет надо вести по тому веществу,  которое находится в недостатке и прореагирует полностью.

Решение:

n(C2H6)=m/M=60:30=2(моль);  n(O2)=V/Vm=224:22,4=10(моль).

 по условию:2 моль  10 моль  х моль

  2 C2H6 + 7 O2 → 4 CO2 + 6 H2O.

по уравнению: 2 моль7моль  4моль

Чтобы узнать что в недостатке обозначаем одно из данных за y и находим неизвестное.

 по условию:y моль  10 моль  

  2 C2H6 + 7 O2 → 4 CO2 + 6 H2O.

по уравнению: 2 моль7моль

 => y=2.10:7=2,86(моль)- надо этана для реакции с 10 моль кислорода, а дали только 2 моль => этан в недостатке, расчеты делаем по нему.

х=2.4:2=4(моль);  m(C2H6)=4.30=120(г); V(C2H6)=4.22,4=89,6(л).

После совместного решения ученики составляют самостоятельно условие задачи на избыток-недостаток, используя любое уравнение  реакции этерификации, и решают её.

Решаем задачу:

Объем смеси метана с кислородом при н.у. равен 100 мл. После сгорания всего метана за счет находившегося в смеси кислорода и приведения к н.у. получено 50 мл новой газовой смеси. Определите объемы  газов в смеси до реакции.

  Решение:

 CH4 + 2 O2 →  CO2 + 2 H2O(ж)

Пусть х мл метана было в смеси, тогда кислорода (100-х)мл,

(100-х)-2х+х=50,х=25(мл) => V(CH4)=25 мл, V(O2)=75 мл.

Проверяем:по условию 25 мл  75 мл-избыток

 CH4 + 2 O2 →  CO2 + 2 H2O(ж)

по уравнению 1 мл2 мл  1 мл

  V(смеси после р-ции)=  V(смеси  до р-ции) -  V(газов вступивших в р-цию)+ +V( газов обр-ся после р-ции)=100-25-50+25=50(мл).

Составляем  подобную задачу,  включая в условие газовые законы.

Возьмем смесь, состоящую из 15л этана, 5л этена и 20л водорода.

  по условию5л20л15л

  C2H4+H2 → C2H6 ; C2H6- не вз-ет.

 по уравнению 1л 1л  1л

V(смеси после р-ции)=  V(смеси  до р-ции) -  V(газов вступивших в р-цию)+ +V( газов обр-ся после р-ции)=40-5-5+5=35(л).

  Пусть конечный объем смеси будет измерен при 270С и 0,5 атм.

 Р0V0/T0=PV/T => V=P0V0T/T0P=1. 35.(27+273)/273.0.5=76,92(л);

  Составляем условие задачи: к смеси этана и этена объемом 20л добавили столько же водорода. После реакции объем газовой смеси при 270С и 0,5 атм составил 76,92л. Определите объемы  газов в смеси до реакции.

  Решение:  Пусть в исходной смеси было х л этена, тогда этана (20-х) л.

 Вычисляем объем полученной после реакции смеси при н.у.:

Р0V0/T0=PV/T => V=PVT0/TP0=0,5.76,92.273/.(27+273).1=35(л).

  C2H4+H2 → C2H6 ; C2H6- не вз-ет.

( 20-х)+20=35; х=5(л)

 или в данном случае, объем смеси после реакции изменяется за счет вступившего в реакцию водорода => 40-35=5(л) водорода, а соответственно и этена вступает в реакцию

  После совместного решения ученики составляют самостоятельно условие подобной задачи, используя смеси в которых только одно вещество вступает в реакцию.

 Тема 5. Задачи с использованием долей. Основные понятия, законы и формулы: массовые, молярные, объемные доли,

смеси, растворы, практическая доля выхода вещества в сравнении с теоретически возможным.

Решаем задачу на растворы, в которой происходит химическая реакция и концентрация веществ изменяется за счет вступления в химическую реакцию растворенного вещества, растворителя, выпадения осадка или выделения газа.

 Металлический натрий массой 5,6 г добавили к 96% водному раствору этанола объемом 112,5 мл (0,8г/мл). Определите массовые доли веществ в растворе по окончании реакций.

Решение: т.к. условие задачи объемное, разбираем его на рисунке-схеме.

H2O  H2 Na 5,6 г

C2H5OH96%;  

  112мл;

  0,8 г/мл.

m(C2H5OH, р-р)=Vp=112,5.0,8=90(г); m(C2H5OH)=m(C2H5OH, р-р).w (C2H5OH)=90.0,96=86,4(г); n(C2H5OH)=m/M=86,4:46=1,8(моль).

m(H2O)= m(C2H5OH, р-р)- m(C2H5OH)=90-86,4=3,6(г); n(H2O)= m/M=3,6:18=0,2(моль).

n(Na)=m/M=5,6:23=0,24(моль).

по условию  0,24моль  0,2моль

  2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

по уравнению  2моль 2моль

 избыток  недостаток

по условию  0,04моль  1,8моль

  2Na + 2C2H5OH → 2C2H5ONa + H2

по уравнению  0,04моль0,04моль

недостаток-избыток

m(р-ра)=m(C2H5OH, р-р)+m(Na)-m(H2)=90+5,6-(0.02+0,1).2=95,36(г).

Т.е. после реакции в растворе:

m(C2H5OH)=n.M=1,76.46=80,96(г),

w (C2H5OH)=m(C2H5OH) / m(р-ра)=80,96:95,36=0,85;

m (C2H5ONa)= n.M=0,04.68=2,72(г),

 w(C2H5ONa)= m (C2H5ONa)/  m(р-ра)=2,72:95,36=0,03;

w(NaOH)= 1- w (C2H5OH)- w(C2H5ONa)=1-0,85-0,03=0,12.

Далее ученики составляют и решают подобную задачу (подбираем раствор из которого в ходе реакции выпадает осадок).

 В реальных химических процессах из-за различных потерь масса образующихся продуктов часто бывает меньше той, которая должна образовываться в соответствии с теоретическими расчетами т.е. необходимо учитывать выход продукта реакции от теоретически возможного (в тех задачах, где доля выхода продукта не указана, предполагается, что она равна теоретической).

 Решаем задачу: В результате окисления 12,32г метанола и растворения образовавшегося  альдегида в 224 мл воды был получен 3%-ный  формалин. Определите массовую долю выхода продукта реакции.

Решение: т.к. условие задачи объемное, разбираем его на рисунке-схеме.

38

224мл  H2O

CH3OH [O]CH2O

12,32г 3%

n(CH3OH)=m/M=12,32:32=0,385(моль);

n(CH2O)= n(CH3OH)= 0,385(моль), т.к. число атомов одинаково.

m(CH2O, теор.)=M n= 30.0,385=11,55(г)

m(H2O)=Vp=224.1=224(г), w(H2O)=100-3=97(%)

m(CH2O) – 3%, => x – 3%, =>  m(CH2O, прак.) =224.3:97= 6,93(г)

m(H2O) – 97%.224 – 97%

wвых.(CH2O)= m(CH2O,прак.)/ m(CH2O, теор.)= 6,93:11,55=0,6.

Для проверки на основе предыдущей задачи составляем новое условие и решаем.

 Раствор какой концентрации получится, если после окисления 12,32г метанола полученный формальдегид (выход составил 60% от теоретически возможного) растворили в 224 мл воды?

 Решение:

n(CH3OH)=m/M=12,32:32=0,385(моль);

n(CH2O)= n(CH3OH)= 0,385(моль), т.к. число атомов одинаково.

m(CH2O, теор.)=M n= 30.0,385=11,55(г);

m(CH2O, прак.)= m(CH2O, теор.). wвых.(CH2O):100%=11,55.60:100=6,93(г);

m(H2O)=Vp=224.1=224(г):

m(р-ра)= m(CH2O, прак.)+ m(H2O)=6,93+224=230,93(г);

w(CH2O)= m(CH2O, прак.): m(р-ра).100%=6,93:230,93.100=3(%).

Тема 6. Задачи на смеси (в р-цию вступает 2 и более в-в или одно в-во участвует в нескольких р-циях).

Основные понятия, законы и формулы: смесь, массовые, молярные, объемные доли.

 Составляем задачу на смеси и решаем её ( можно сделать в обратном порядке).

  Возьмем смесь, состоящую из 16г метана и 56г этена. Подсчитаем сколько л кислорода необходимо для сжигания данной смеси и сколько г углекислого газа при этом образуется.

n(CH4)=m/M=16:16=1(моль); n(C2H4)=56:28=2(моль).

по условию  1мольx y

CH4 + 2 O2 →  CO2 + 2 H2O  x=2(моль); y=1(моль).

по уравнению  1моль 2моль 1моль 2моль

по условию 2мольa  b

  C2H4 + 3 O2 →2  CO2 + 2 H2O  a=6(моль); b=4(моль).

  по уравнению 1моль 3моль 2моль 2моль

 n(O2)=x+a=2+6=8(моль) ; V(O2)=Vm n=22,4.8=179,2(л).

 n(CO2)=y+b=1+4=5(моль);m(CO2)=M.n=44.5=220(г).

 Задача: Найти массовые доли веществ в смеси массой 72г, состоящей из метана и этена, если известно что для полного её сгорания необходимо 179,2л кислорода. В результате данной реакции образуется 220г углекислого газа.

Решение:

Пусть в смеси было х моль метана и у моль этена.

по условию  х моль2х моль  х моль

CH4 + 2 O2 →  CO2 + 2 H2O

8моль  5моль по условию у моль 3у моль  2у моль

C2H4 + 3 O2 →2CO2  + 2 H2O  

n(O2)=V/Vm= 179,2: 22,4=8(моль) =>  2х+3у=8  =>x=1; y=2.

n(CO2)=m/M=220:44=5(моль) =>х+2у=5

m(CH4)=M.n=16.1=16(г), m(C2H4)=m(смеси)-m(C2H4)=72-16=56(г).

Задание.  Составить и решить задачу на смеси, где дано одно вещество и две химические реакции с ним.

Тема 7. Задачи «с продолжением».  Комплексные задачи.

У некоторых химических реакций возможно «продолжение»,т.е. протекание ещё одной реакции между  продуктами реакции, продуктом реакции и избытком исходного вещества или реакция протекает ступенчато.

Решаем задачу. Найти массы продуктов, образующихся после реакции 1моль метана и 2 моль хлора.

Решение:

по условию 1 моль 1,5 моль-избыток

CH4  + Cl2 → CH3Cl + HCl

 1 моль0,5 моль-недостаток

  CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl

*-из реакции №1

n(CH3Cl)=0,5(моль), m(CH3Cl)=M n= 50,5.0,5=25,25(г);

41

 n(CH2Cl2)=0,5(моль), m(CH2Cl2)=M n=85.0,5=42,5(г);

 n(HCl)=1,5(моль), m(HCl)=M n=36,5.1,5=54,75(г).

 Многие задачи сочетают в себе несколько типов задач( и решить их может только ученик, знающий всю химию, а не только материал отдельного параграфа), подобные задачи относят к комбинированным.

  Составление условий подобных задач для учеников затруднительно. Чтобы продолжить линию самостоятельного решения и проверки задач, можно давать задачи с ответами.

Решаем задачу. При взаимодействии 12,5г смеси соединений, образующейся при каталитическом окислении метилового спирта и не содержащей углекислого газа, с избытком аммиачного раствора оксида серебра выделилось 43,2г осадка, а при обработке такого же количества той же смеси избытком карбоната бария выделилось 1,12л газа (н.у.). Рассчитайте, сколько процентов метилового спирта осталось в смеси, полученной после его окислении. (Ответ: 0,512)

Решение:  

 Из смеси метанола, метаналя и метановой кислоты с карбонатом калия взаимодействует только кислота =>

n(CO2)=V/Vm= 1,12:22,4=0,05(моль);

по условиюх моль0,05моль

 2HCOOH + BaCO3 → (HCOO)2Ba + H2O + CO2

по уравнению 2моль  1моль  

=> x=2.0,05:1=0,1(моль);

n(Ag)=m/M=43,2: 108=0,4(моль)-количество вещества осадка, образующегося при взаимодействии смеси с аммиачным раствором оксида серебра . Т.к. мы знаем сколько было кислоты, рассчитаем сколько было альдегида.

 по условию0,1моль у моль

HCOOH + Ag2O → 2Ag + CO2 + H2O  (1)

по уравнению  1моль1моль

  => у= n1(Ag)=0,2(моль);

n2(Ag)=0,4-0,2=0,2(моль)

по условию z моль  0,2 моль

HCOH +2Ag2O → 4Ag + CO2 + H2O (2)

по уравнению 1моль 4 моль

  => z=n(HCOH )=1.0,2:4=0,05(моль);

m(HCOH)=Mn=30.0,05=1,5(г);

 m(HCOOH)=Mn=46.0,1=4,6(г);

m(CH3OH)=Mn=m(смеси)-m(HCOOH)- m(HCOH)=12,5-1,5-4,6=6,4(г);

w(CH3OH)=m(CH3OH)/m(смеси)=6,4:12,5=0,512.

 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Для учителей:

1.Габриелян О.С. Орган. химия : Учебн. для 10 кл. общеобразоват. учреждений с углубл. изучением химии / О.С.Габриелян, И.Г.Остроумов, А.А.Карцова. –М.: Просвещение, 2004.

2.Кузьменко Н.Е. Химия. Для школьников ст. классов и поступающих в вузы / Н.Е.Кузьменко, В.В.Еремин, В.А.Попков. – М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век» : ООО «Издательство « Мир и Образование», 2002.

3.Кушнарёв А.А. Задачи по химии для старшеклассников и абитуриентов. – М.: Школа-Пресс, 1999.

4.Содержание и технологии предпрофильной подготовки и профильного обучения. Часть 6. Методические рекомендации по химии / Авт.-сост. М.А.Ахметов; Под ред. Т.Ф.Есенковой, В.В.Зарубиной. – Ульяновск: УИПКПРО,2005.

5.Химия для гуманитариев / Сост. Н.В.Ширшина. – Волгоград: Учитель, 2005.

Химия. 10 класс: Поурочные планы. По учебнику: Габриелян О.С., Маскаев Ф.Н. и др. Химия, 10 класс / Авт.-сост. Денисова В.Г. – Волгоград: Учитель, 2004.

6.Шамова М.О. Учимся решать расчетные задачи по химии: технология и алгоритмы решения.—М.: Школа-Пресс, 1999.

7.Элективные курсы в системе предпрофильной подготовки: Учебно-методическое пособие / Отв. ред. Т.Б.Качкина. – Ульяновск: УИПКПРО, 2004.

Для учеников:

1.Габриелян О.С. Орган. химия : Учебн. для 10 кл. общеобразоват. учреждений с углубл. изучением химии / О.С.Габриелян, И.Г.Остроумов, А.А.Карцова. –М.: Просвещение, 2004.

2.Кузьменко Н.Е. Химия. Для школьников ст. классов и поступающих в вузы / Н.Е.Кузьменко, В.В.Еремин, В.А.Попков. – М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век» : ООО «Издательство « Мир и Образование», 2002.

3.Кушнарёв А.А. Задачи по химии для старшеклассников и абитуриентов. – М.: Школа-Пресс, 1999.

4.Шамова М.О. Учимся решать расчетные задачи по химии: технология и алгоритмы решения.—М.: Школа-Пресс, 1999.

Контрольная работа по теме

«Генетическая связь между классами неорганических соединений», 8 класс

Выполнение заданий по вариантам:

Задание 1.

1. Выберите в вашем варианте формулы оксидов.  Назовите их.

2. В столбце формул вашего варианта найдите формулы кислот. Назовите их.  

3. Определите заряды кислотных остатков в составе кислот.

4. Выберите формулы солей и назовите их.

5. Составьте формулы солей, которые могут быть образованы магнием и кислотами вашего варианта. Запишите их, назовите.

6. В столбце формул вашего варианта найдите формулы оснований. Назовите их.

7. В вашем варианте выберите формулы веществ, с которыми может реагировать раствор ортофосфорной кислоты (соляной, серной). Составьте соответствующие уравнения реакций.

9. Среди формул своего варианта выберите формулы веществ, способных взаимодействовать между собой. Составьте соответствующие уравнения реакций.

10. Составьте цепочку генетических связей неорганических соединений, в состав которой войдет вещество, формула которого дана в вашем варианте под номером один.

Задание 2.

Из данных веществ составьте  генетический ряд, используя все формулы. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить эту цепочку превращений:

I вариант: ZnSO4, Zn, ZnO, Zn, Zn(OH)2

II вариант: Na2SO4, NaOH, Na, Na 2O2, Na2O

Кроссворд по теме «Галогены»

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №5»

 города Когалыма ХМАО-Югра

Решение задач по химии

повышенного уровня сложности при подготовке к ЕГЭ

Программа элективного курса

для учащихся 10 - 11 классов

Автор: Киселева Наталья Геннадьевна, 

учитель химии МОУ СОШ №5 г.Когалыма

Когалым

2009

АННОТАЦИЯ

В работе представлена программа элективного курса для учащихся 10-11 классов «Решение задач по химии повышенного уровня сложности при подготовке к ЕГЭ» в соответствии с концепцией профильного обучения в 10-11 классах. Показаны  способы и приемы решения задач.  Чтобы продолжить линию самостоятельного решения и проверки задач, можно давать задачи с ответами.

Работа предназначена выпускникам школы, а также может быть полезна  учителям при подготовке учащихся к итоговой аттестации.

 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Необходимость разработки элективного курса для учащихся 10-11 классов «Решение задач по химии повышенного уровня сложности при подготовке к ЕГЭ» обусловлена несколькими причинами. В соответствии с базисным учебным планом полной средней школы на изучение химии за 2 года теперь выделяется 70 часов. Поэтому в содержании курса химии в 10-11-х классах представлены только основополагающие химические теоретические знания, включающие самые общие сведения. По различным причинам в школах не всегда есть возможность организации профильных классов с углубленным изучением химии.  В тоже время у учителей химии, в большинстве случаев, нет возможности в рамках учебного времени в должной мере отработать у учащихся навык в решении химических задач различного типа и тем более задач повышенного уровня сложности.

Т.к. сдача вступительного экзамена по химии становится для многих учащихся серьезной проблемой, данный элективный курс поможет преодолеть разрыв между требованиями приемных комиссий вузов и реальными возможностями выпускников. Подготовка к экзамену без посторонней помощи достаточно сложна, и особую трудность  здесь представляет решение задач. Основная цель   курса - сформировать необходимые умения и навыки для решения расчетных задач.

  Решение расчетных задач – важная составляющая процесса обучения химии, призванная обеспечить достижение указанных целей, поэтому расчетная задача является обязательным элементом любого экзамена. Умение решать задачи дает возможность учащимся глубже изучить и понять многие химические процессы и закономерности, способствует полному усвоению теоретического материала.

 Кроме того, решение задач – признанное средство развития логического мышления учащихся, которое легко сочетается с другими средствами и приёмами образования. Включение разных задач предусматривает перенос теоретического материала на практику и осуществление контроля над его усвоением, а учащимся – самоконтроля, что воспитывает их самостоятельность в учебной работе. Решение задач должно способствовать целостному усвоению стандарта содержания образования и реализации поставленных целей.

В настоящее время все более широкое применение в практике преподавания химии находит тестовый контроль знаний, умений и навыков учащихся. Тестовая оценка знаний имеет ряд преимуществ перед традиционной формой как в школе на уроках, так и на экзаменах разного уровня (централизованное тестирование, ЕГЭ).  Для успешного выполнения теста, помимо всегда желательного прочного и глубокого знания предмета, нужны внимание и умение выстраивать логические цепочки рассуждений.

       Задания по решению задач в традиционной форме или в виде теста достаточно представлены в материалах ЕГЭ. Если проанализировать варианты ЕГЭ 2006, 2007 года и открытый вариант 2008 года, можно отметить, что 11 % экзаменационного материала составляют задачи, которые можно встретить во всех трех частях экзаменационного материала (например часть С, состоящая из 5 заданий, включает 2 задачи).

Таким образом, актуальность данного курса определяется его возможностью восполнить недостаток урочного времени для решения задач, с целью подготовки учащихся и сдаче ЕГЭ по химии.

Курс формирует логическое мышление  учащихся, учит их выделять главное, сравнивать, проводить анализ и синтез. Помимо перечисленных общенаучных умений прохождение программы курса будет стимулировать учащихся к более осознанному подходу к изучению математических дисциплин (т.к. многие химические задачи требуют математических знаний)

       В профильном обучении элективный курс может быть использован для подготовки ЕГЭ учащихся нехимических профилей (например, при отсутствии в школе таковых, по разным причинам), при наличии у учащихся интереса к предмету и планов дальнейшей профессиональной деятельности в области химии как науки. Более того, курс может быть рекомендован и для профилей с базовым профильным предметом «Химия», с целью более углубленного изучения предмета.

       Цель курса: создать условия для расширения и углубления знаний по курсу химии 8-11 класса, отработать навыки решения задач и подготовить школьников к сдаче ЕГЭ.

       Основные задачи:

• обеспечение школьников основной и главной теоретической информацией, необходимой для решения задач
• отработать навыки решения задач различного типа
• продолжить формирование умения устанавливать связь между теоретическими и практическими знаниями у учащихся
• подготовить необходимую базу для решения различных типов задач

Содержание элективного курса соответствует  требованиям стандарта образования, а также содержит материал по углублению курса химии, на который следует обратить внимание.  Каждая тема содержит небольшой теоретический материал, а главное – большое количество различных задач. Это необходимо для формирования и развития навыков анализа, сравнения, обобщения, самоанализа и самоконтроля, умений устанавливать причинно – следственные связи между различными фактами, умений делать выводы, отстаивать свою точку зрения.

          Курс рассчитан на ученика увлеченного, желающего получать знания на более высоком уровне. Для успешной работы необходимо, чтобы учащиеся владели прочными знаниями в рамках школьной программы по химии, вычислительными навыками, алгоритмами решения типовых задач.

  Предлагаемые задачи и задания выполняются в условиях сотрудничества, коллективизма, которое представляется более мощным орудием поиска оригинального решения, чем в одиночку.

Продолжительность курса: 51 час и предполагает изучение его в I-III четверти  года.

Методы и формы обучения, режим занятий: теоретический  и практический

Ожидаемый результат:  

• систематизация  на основе практического   (расчетные задачи) и теоретического материала (знание основных понятий и законов химии) ;
• умение решать задачи и выполнять тестовые задания повышенного уровня сложности;
• умение решать задачи по качественному анализу;
• успешная самореализация школьников в учебной деятельности.

Форма отчетности по изучению данного курса и оценивание результатов:

        Самостоятельное решение задач каждого типа, с последующим контролем.

Формы контроля:

• зачет
• выполнение контрольных упражнений, решение расчетных задач
• экспериментальные занятия

семинар

Критерии успешности усвоения программы:

По итогам изучения данного элективного курса учащиеся выполняют контрольную работу, направленную на оценивание уровня усвоения материала.

 Разработана система проверки результативности изучения учащимися курса:

1. тестовые задания;
2. контрольная работа

Работа учащихся оценивается по системе: «зачет - незачет», предусматривает коррекцию результатов проверочных работ и дальнейшего изучения материала.

Основное содержание курса

Введение (1 час)

Знакомство с целями и задачами курса, его структурой. Основные законы и понятия химии.

Тема 1.  Массовая, молярная и объемная доля (3 часа)

Основные количественные характеристики вещества: количество вещества, масса, объем.

Массовая, объемная и молярная доля вещества в смеси,  молярный объем, нормальные условия, плотность, относительная плотность, идеальный газ.

Тема 2.  Газовые законы в уравнениях реакций (3 часа)

   Закон Авогадро и следствия из него, нормальные условия, идеальный газ, закон Бойля-Мариотта, закон  Гей-Люссака, закон Шарля, уравнение Менделеева-Клайперона. Выход продукта реакции.

Тема 3. Растворимость. Растворы. Способы выражения концентрации раствора.

Смешивание растворов (4 часа)

 Концентрация растворов. Массовая доля растворенного вещества. Молярная концентрация растворенного вещества. Растворимость. Правило смешивания. Правила креста или квадрат Пирсона

Тема 4.  Гидролиз (2 часа)

Состав солей. Сильные - слабые основания и кислоты. Водородный показатель. Практикум.

Тема 5. Вывод химических формул (5 часов)

 Закон постоянства состава, вещества молекулярного строения, массовая доля элемента, массовые соотношения.

Тема 6. Задачи на смеси (4 часа)

Смесь, массовые, молярные, объемные доли.

Тема 7. Химическая кинетика и равновесие (4 часа)

Стехиометрические расчеты.   Скорость химической реакции. Химическое равновесие: принцип Ле-Шателье. Правило Вант-Гоффа.

Тема 8. Энергетика химических процессов (термохимические процессы) (2 часа)

Химическое уравнение, термохимическое уравнение, тепловой эффект химической реакции, закон Гесса.

Тема 9. Эквивалент и эквивалентная масса (3 часа)

Закон эквивалентов. Эквиваленты оксидов, кислот, оснований, солей.

Тема 10. Окислительно-восстановительные реакции. Метод электронного баланса. Метод полуреакций (6 часов)

Окислители-восстановители. Составление уравнений ОВР. Электролиз. Коррозия.

Тема 11. Генетическая связь между органическими и неорганическими веществами (5 часа)

Особенности химических свойств основных классов соединений. Способы получения веществ различных классов.

Тема 12. Комплексные соединения (3 часа)

Координационная теория А.Вернера. Классификация. Номенклатура. Комплексообразователь. Лиганды. Координационное число. Практикум.

Тема 13. Качественные задачи (5 часов)

 Практикум. Качественные реакции, идентификация веществ, алгоритм идентификации, таблица-матрица (блок-схема). Алгоритм обнаружения органических соединений.

Заключение (1 час).

Тестирование.  

Тематическое планирование учебного материала

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОДЕРЖАНИЮ И ПРОВЕДЕНИЮ ЗАНЯТИЙ

Кроме знакомства с алгоритмами решения задач необходимо познакомить учеников с приемами, которые облегчают понимание условия задачи, произведение расчетов и проверку решения. К ним относятся рисунок-схема задачи, оформление в виде таблицы, самопроверка и составление условия задачи как способ отработки навыка решения задач.

ТЕМА1.    МАССОВАЯ, МОЛЯРНАЯ И ОБЪЕМНАЯ ДОЛЯ  (3 часа)

основные понятия, законы и формулы: массовые, молярные, объемные доли, количество вещества, моль, число Авогадро, молярный объем, нормальные условия, плотность, относительная плотность, идеальный газ, закон Бойля-Мариотта, закон  Гей-Люссака, закон Шарля, уравнение Менделеева-Клайперона.

   Молярный объем  газов. Объемы идеальных газов. Объемная доля.

 В расчетах, связанных с газами, часто приходится переходить от данных условий к нормальным и наоборот. При этом удобно пользоваться формулой, следующей из объединенного газового закона Бойля-Мариотта и Гей-Люссака: 

Пример 1. Какой объём займет при температуре 200С и давлении 250кПа аммиак массой 51г?

Решение

Определяем количество вещества аммиака:

n(NH3)/M(NH3);          n(NH3)=51/17моль=3моль

объём аммиака при нормальных условиях составляет:

V(NH3)= Vnm (NH3);      Vn(NH3)= 22,4*3=67,2 л

Приводим объём аммиака к данным условиям (температура Т=(273+20)К=293К):  

V(NH3)= pHTVH (NH3)/pTH         V(NH3)= 101,3*293*67,2/250*273 = 29,2л

Пример 2. Имеется газовая смесь, массовые доли газов, которых равны: водорода -35%, азота -65%. Определите объёмные доли газов и смеси.

Решение

Для расчетов выбираем массу газовой смеси, равную 100г. Тогда массы и количества веществ молекулярных водорода и азота будут равны:

m(H2)=mw(H2);  m(H2)=100*0,35=35г

m(N2)= mw(N2);  m(H2)=100*0,65=65г

n(H2)= m(H2)/ M(H2);    n(H2)=35/2=17,5моль

n(N2)= m(N2)/ M(N2);     n(N2)=65/28=2,32моль

Пусть молярный объём газов при тех условиях, в которых находится смесь, равен Vm. Тогда объёмы газов составят:

n(H2)=Vmn (H2);          V(H2)=Vm*17,5

V(N2)= Vmn (N2);        V(N2)=  Vm*2,32  

Если газы не вступали в химическое взаимодействие, то объём газовой смеси будет равен сумме объёмов газов, т.е.

V= V(H2)  +  V(N2);    V=   (Vm*17,5+  Vm*2,32)=Vm*19,82  

Определяем объёмные доли газов:

η (H2)=    V(H2)/V      η (H2)=   Vm*17,5/ Vm*19,82 =0,883 = 88,3%

η (N2)= V(N2)/V           η (N2)=   Vm*2,32/ Vm*19,82 =  0,117 = 11,7%

 Пример 3. Какой объем будет занимать метан массой 32г при 170С (T=17+273=290K) и 750 мм.рт.ст. (760 мм.рт.ст. – 1,013.105 Па, а 750 мм.рт.ст.—x Па; Р =0,99967.105 Па)?

VP=mRT/M=nRT =>V=mRT/MP=32.8,31.290/16.99967=0,0482(м2).

 Пример 4.  Вычислите молярную массу газа, 48,2л которого при 170С и давлении 99,967кПа имеют массу 32г.

Решение:

VP=mRT/M => M=mRT/PV=32.8,31.290/99967.0,0482=16(г/моль).

Вычисления, связанные с использованием долей.

 Выбираем любые несколько органических веществ, которые при н.у. являются газами. и на их примере выполняем необходимые вычисления. Сначала выполняем данную работу вместе, а затем каждый самостоятельно.

Разбираем понятие доля (часть) и целое.

целое – 1 или 100%,

часть – доля от 1 или от 100%.

 Пример 1: возьмем смесь 1л метана и 2л этана

Чему равна объемная доля метана?

u= V(CH4)/V(CH4)+ V(C2H6)=1:(1+2)=0,33 или 33%.

Чему равна молярная доля метана?

n(CH4)=V/Vm=1: 22,4=0,045(моль); n(C2H6)=2:22,4=0,09(моль)

х(CH4)= n(CH4)/n(CH4)+ n(C2H6)=0,045:(0,045+0,09)=0,33 или 33%.

Чему равна массовая доля метана?

m(CH4)=0,045.16=0,72(г); m(C2H6)=0,09.30=2,7(г);

w =m(CH4)/m(CH4)+ m(C2H6)=0,72:(0,72+2,7)=0,21 или 21%.

Проверяем, используя  «правило креста» (диагональная схема, обычно используется в случае, когда смешиваются 2-а раствора с разными массовыми долями растворенного вещества).

массовые  большая массовая часть

доли  массовая  w1 w3-w2первого раствора

исходных  доля

w3массовая доля            

нового раствора

меньшая массовая часть

массовая  w2  w1-w3второго раствора

 доля

Пример 2: Сколько г этана необходимо добавить к о.72 г метана, чтобы массовая доля метана в смеси стала 21%?

CH 4100%211 – 0,72

21%

C2H6  0%  793,76 – x

x=2,7  (г).  

 Массовая доля

Пример 1.  К раствору серной кислоты объемом 400 мл, плотность которого равна 1,1 г/мл, а массовая доля H2SO4 0,15, добавили воду массой 60г. Определите массовую долю серной кислоты в полученном растворе.

Решение: Масса исходного раствора кислоты составляет:

M= Vp, m=400*1,1г = 400 г.

Определяем массу растворенного вещества, содержащегося в исходном растворе:

m(H2SO4) = w(H2SO4)*m; m(H2SO4) = 0,15*440г = 66г.

Такая же масса кислоты будет содержаться и в растворе после добавления воды.

Рассчитываем массу раствора m, после добавления воды:

m, = m + m(H2O); m, = (440+60)г = 500 г.

Вычисляем массовую долю серной кислоты в полученном растворе:

w,(H2SO4) = m(H2SO4)/ m,; w,(H2SO4) = 66/500 = 0,132, или 13,2%

Пример 2.  В смеси газообразных СО и СОг массовое отношение С : О равно 1 : 2.
а). Рассчитайте массовые доли газов в процентах.
6). Рассчитайте состав смеси по объему в процентах.
в) Укажите соотношения С: О, при которых оба газа одновременно не могут присутствовать.

Решение:

Пусть х - число молей СО, у - число молей СО2 в 100 г смеси;

28х + 44y = 100;

х = 1,389, у = 1,389

б) х = у, 50% СО2 + 50% СО (по объему);
в) два газа не могут присутствовать в смеси, если

что соответствует чистому СО; 12/31, соответствует чистому СО2, т. е.

Задачи на определение массовой, объемной и молярной доли

1.В солнечной атмосфере содержится 82% водорода-1 и 18% гелия-4 (по числу атомов).

 Рассчитайте массовую долю атомарного водорода в атмосфере Солнца. (Ответ: 53% водорода)

2.При пропускании 2 л воздуха (н.У.) через склянку с концентрированной серной кислотой масса склянки увеличилась на 0,2 г. Вычислите массовую долю водяных паров в воздухе?  (Ответ: 7,7% Н2О)

3.Найдите молярную концентрацию 30% серной кислоты (плотностью раствора 1,22 г/мл).  (Ответ: 3,73 моль/л)

4.Смешали 4 л кислорода и 6 л азота при н.у.. Состав смеси в объемных и массовых долях соответственно равен?  (Ответ: 40 и 60%; 43,2 и 56,8%)

5.Плотность по водороду пропан-бутановой смеси равна 23,5. Состав смеси (% объемн.) для пропана и бутана соответственно равны?  (Ответ: 78,6 и 21,4)

ТЕМА 2. ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ В УРАВНЕНИЯХ РЕАКЦИЙ.  (3 часа)

Основные понятия, законы и формулы: закон сохранения массы веществ, закон Авогадро и следствия из него, нормальные условия, идеальный газ, закон Бойля-Мариотта, закон  Гей-Люссака, закон Шарля, уравнение Менделеева-Клайперона.

 Давление и объем образца газа обратно пропорциональны, т. е. их произведения являются постоянной величиной: pV = const. Это соотношение может быть записано в более удобном для решения задач виде:

p1V1 = p2V2 (закон Бойля-Мариотта).

Представим себе, что 50 л газа (V1), находящегося под давлением 2 атм (p1), сжали до объема 25 л (V2), тогда его новое давление будет равно:

Зависимость свойств идеальных газов от температуры определяется законом Гей-Люссака: объем газа прямо пропорционален его абсолютной температуре (при постоянной массе: V = kT, где k - коэффициент пропорциональности). Это соотношение записывается обычно в более удобной форме для решения задач:

Например, если 100 л газа, находящегося при температуре 300К, нагревают до 400К, не меняя давления, то при более высокой температуре новый объем газа будет равен

Запись объединенного газового закона pV/T= = const может быть преобразована в уравнение Менделеева-Клапейрона:

где R - универсальная газовая постоянная, a - число молей газа.

Уравнение Менделеева-Клапейрона позволяет проводить самые разнообразные вычисления. Например, можно определить число молей газа при давлении 3 атм и температуре 400К, занимающих объем 70 л:

Одно из следствий объединенного газового закона: в равных объемах различных газов при одинаковой температуре и давлении содержится одинаковое число молекул. Это     Закон Авогадро (А. Авогадро, 1811)

Следствие из закона Авогадро: один моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объем.

В частности, при нормальных условиях, т.е. при 0 С (273К) и
101,3 кПа, объем 1 моля газа, равен 22,4 л. Этот объем называют молярным объемом газа Vm.
Таким образом, при нормальных условиях (н.у.) молярный объем любого газа Vm = 22,4 л/моль.

Закон Авогадро используется в расчетах для газообразных веществ. При пересчете объема газа от нормальных условий к любым иным используется объединенный газовый закон Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

где Рo, Vo, Тo - давление, объем газа и температура при нормальных условиях (Рo = 101,3 кПа, Тo = 273К).

Если известна масса (m) или количество (n) газа и требуется вычислить его объем, или наоборот, используют уравнение Менделеева - Клапейрона:

PV = n RT,

где  = m/M - отношение массы вещества к его молярной массе,
R - универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(моль*К).

Из закона Авогадро вытекает еще одно важное следствие: отношение масс одинаковых объемов двух газов есть величина постоянная для данных газов. Эта постоянная величина называется относительной плотностью газа и обозначается D. Так как молярные объемы всех газов одинаковы (1-е следствие закона Авогадро), то отношение молярных масс любой пары газов также равно этой постоянной:

где М1 и М2 - молярные массы двух газообразных веществ.

Величина D определяется экспериментально как отношение масс одинаковых объемов исследуемого газа (М1) и эталонного газа с известной молекулярной массой (М2). По величинам D и М2 можно найти молярную массу исследуемого газа:

M1 = D  M2.

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 (22,4 л). Уменьшение объема связано с возрастанием взаимодействия между молекулами СО2, т. е. отклонением от идеальности.

Пример 2. Газообразный хлор массой 0,01 г, находящийся в запаянной ампуле объемом 10 см3, нагревают от 0 до 273oС. Чему равно начальное давление хлора при 0oС и при 273oС?

Решение. Мr(Сl2) =70,9; отсюда 0,01 г хлора соответствует 1,4 10-4 моль. Объем ампулы равен 0,01 л. Используя уравнение Менделеева-Клапейрона pV=vRT, находим начальное давление хлора (p1) при 0oС:

аналогично находим давление хлора (р2) при 273oС: р2 = 0,62 атм.

Пример 3. Чему равен объем, который занимают 10 г оксида углерода (II) при температуре 15oС и давлении 790 мм рт. ст.?

Решение.

Задачи на избыток-недостаток

На основе уравнения вычисляем,  сколько г и л  углекислого газа  образуется при полном сгорании 22,4л этана (88г; 44,8л). Приходим к выводу, что при неизменном давлении и температуре объёмы реагирующих и образующихся газов относятся между собой как коэффициенты в уравнении реакции.

2 C2H6 + 7 O2 → 4 CO2 + 6 H2O.

Вычисляем сколько г и л углекислого газа образуется, если для реакции дана смесь из 60г этана и 224л кислорода. В данном случае можно подсчитать

количество молей двух реагирующих веществ. Если исходные вещества взяты в стехиометрическом соотношении (т.е. без избытка-недостатка), то количества

их молей должны  относиться как 2 к 7. Если же какого-либо вещества больше, то оно находится в избытке и прореагирует не полностью, тогда расчет надо вести по тому веществу,  которое находится в недостатке и прореагирует полностью.

Решение:

n(C2H6)=m/M=60:30=2(моль);  n(O2)=V/Vm=224:22,4=10(моль).

 по условию:2 моль  10 моль  х моль

  2 C2H6 + 7 O2 → 4 CO2 + 6 H2O.

по уравнению: 2 моль7моль  4моль

Чтобы узнать, что в недостатке обозначаем одно из данных за y и находим неизвестное.

 по условию:y моль  10 моль  

  2 C2H6 + 7 O2 → 4 CO2 + 6 H2O.

по уравнению: 2 моль7моль

 => y=2.10:7=2,86(моль)- надо этана для реакции с 10 моль кислорода, а дали только 2 моль => этан в недостатке, расчеты делаем по нему.

х=2.4:2=4(моль);  m(C2H6)=4.30=120(г); V(C2H6)=4.22,4=89,6(л).

После совместного решения ученики составляют самостоятельно условие задачи на избыток-недостаток, используя любое уравнение  реакции этерификации, и решают её.

Решаем задачу:

Объем смеси метана с кислородом при н.у. равен 100 мл. После сгорания всего метана за счет находившегося в смеси кислорода и приведения к н.у. получено 50 мл новой газовой смеси. Определите объемы  газов в смеси до реакции.

  Решение:

 CH4 + 2 O2 →  CO2 + 2 H2O(ж)

Пусть х мл метана было в смеси, тогда кислорода (100-х) мл,

(100-х)-2х+х=50,х=25(мл) => V(CH4)=25 мл, V(O2)=75 мл.

Проверяем: по условию 25 мл  75 мл-избыток

 CH4 + 2 O2 →  CO2 + 2 H2O(ж)

по уравнению 1 мл2 мл  1 мл

  V(смеси после р-ции)=  V(смеси  до р-ции) -  V(газов вступивших в р-цию)+ +V( газов обр-ся после р-ции)=100-25-50+25=50(мл).

Составляем  подобную задачу,  включая в условие газовые законы.

Возьмем смесь, состоящую из 15л этана, 5л этена и 20л водорода.

  по условию5л20л15л

  C2H4+H2 → C2H6 ; C2H6- не вз-ет.

 по уравнению 1л 1л  1л

V(смеси после р-ции)=  V(смеси  до р-ции) -  V(газов вступивших в р-цию)+ +V( газов обр-ся после р-ции)=40-5-5+5=35(л).

  Пусть конечный объем смеси будет измерен при 270С и 0,5 атм.

 Р0V0/T0=PV/T => V=P0V0T/T0P=1. 35.(27+273)/273.0.5=76,92(л);

  Составляем условие задачи: к смеси этана и этена объемом 20л добавили столько же водорода. После реакции объем газовой смеси при 270С и 0,5 атм составил 76,92л. Определите объемы  газов в смеси до реакции.

  Решение:  Пусть в исходной смеси было х л этена, тогда этана (20-х) л.

 Вычисляем объем полученной после реакции смеси при н.у.:

Р0V0/T0=PV/T => V=PVT0/TP0=0,5.76,92.273/.(27+273).1=35(л).

  C2H4+H2 → C2H6 ; C2H6- не вз-ет.

( 20-х)+20=35; х=5(л)

 или в данном случае, объем смеси после реакции изменяется за счет вступившего в реакцию водорода => 40-35=5(л) водорода, а соответственно и этена вступает в реакцию.

После совместного решения ученики составляют самостоятельно условие подобной задачи, используя смеси, в которых только одно вещество вступает в реакцию.

ТЕМА 3  РАСТВОРИМОСТЬ. РАСТВОРЫ.

СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРА.

СМЕШИВАНИЕ РАСТВОРОВ (4 часа)

Обсуждаем понятия: растворение (как физико-химический процесс), растворимость, раствор, растворитель, растворимое вещество.

Пример 1. В воде массой 100 г при температуре 00 С растворяется фторид  натрия массой 4,1г, а при температуре 400С- массой 4,5г. Какая масса фторида натрия выпадет в осадок при охлаждении насыщенного при температуре 400С раствора NaF массой 500г до температуры 00С.

Решение:

Масса насыщенного при температуре 400С раствора,  содержащего воду  массой 100г составляет:

m1=m1(H2O)+m1(NaF);       m1=(100+4.5)=104,5г

При температуре 00С масса раствора, содержащего воду массой 100г, равна

m2=m2(H2O)+m1(NaF);       m2=(100+4,1)г=104,1г.

определяем массу осадка, образующегося при охлаждении раствора массой 104,5г:

m(осадка)= m1-m2;   m(осадка)=(104,5-104,1)г=0,4г

При увеличении массы исходного раствора масса выпавшего осадка пропорционально возрастает, т.е.

m1/m(осадка)=m1//m/(осадка)

Учитываем массу осадка, образующегося при охлаждении раствора массой 500г:

m1/(осадка)= m(осадка)m1//m1;       m(осадка)=0,4*500/104,5=1,91г.

Составляем таблицу, в которой анализируем изменения параметров раствора.

Доказываем расчетами данные таблицы.

Концентрацией раствора называется содержание растворенного вещества в определенной массе или известном объеме раствора или растворителя.

Возьмем для примера 100г 10% раствора ацетата натрия в воде, т.е. смесь состоящую из 10г соли и 90г воды .

Пример 2. Вычислите: а) процентную (С%); б) молярную (СM); в) эквивалентную (Сн); г) моляльную (См) концентрации раствора Н3РО4, полученного при растворении 18 г кислоты в 282 см3 воды, если плотность его 1,031 г/см3. Чему равен титр T этого раствора?

Решение: а) Массовая процентная концентрация показывает число граммов (единиц массы) вещества, содержащееся в 100 г (единиц массы) раствора. Так как массу 282 см3 воды можно принять равной 282 г, то масса полученного раствора 18 + 282 = 300 г и, следовательно,

300 – 18

100 – С%

б) мольно-объемная концентрация, или молярность, показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора. Масса 1 л раствора 1031 г. Массу кислоты в литре раствора находим из соотношения:

300 – 18

1031 – х

Молярность раствора получим делением числа граммов Н3РО4 в 1 л раствора на мольную массу Н3РО4 (97,99 г/моль):

СМ = 61,86/97,99 = 0,63 М;

в) эквивалентная концентрация, или нормальность, показывает число эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.

Так как эквивалентная масса НзРО4 = М/3 = 97,99/3 =32,66 г/моль, то

СН = 61,86/32,66 = 1,89 н.;

г) мольно-массовая концентрация, или моляльность, показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 100 г растворителя. Массу Н3РО4 в 1000 г растворителя находим из соотношения:

282 – 18

1000 – х

Отсюда СМ = 63,83/97,99 =0,65 м.

Титром раствора называется число граммов растворенного вещества в 1 см3 (мл) раствора. Так как в 1 л раствора содержится 61,86 г кислоты, то Т = 61,86/1000 = 0,06186 г/см3.

Зная нормальность раствора и, эквивалентную массу (mЭ) растворенного вещества, титр легко найти по формуле:

Т = СНmЭ/1000.

Пример 3. На нейтрализацию 50 см3 раствора кислоты израсходовано 25 см3 0,5 н. раствора щелочи. Чему равна нормальность кислоты?

Решение: Так как вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных соотношениях, то растворы равной нормальности реагируют в равных объемах. При разных нормальностях объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальностям, т.е.:

V1/V2 = CH2/CH1 или V1CH1 = V2CH2.

50СН1 = 25 • 0,5, откуда СH1 = 25 • 0,5/50 = 0,25 н.

Пример 4. К 1 л 10%-ного раствора КОН (пл. 1,092 г/см3) прибавили 0,5 л 5%-ного раствора КОН (пл. 1,045 г/см3). Объем смеси довели до 2 л. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.

Решение: Масса одного литра 10%-ного раствора КОН 1092 г. В этом растворе содержится 1092 • 10/100 = 109,2 г КОН. Масса 0,5 л 5%-ного раствора 1045 • 0,5 = 522,5 г. В этом растворе содержится 522,5 • 5/100 =26,125 г КОН.

В общем объеме полученного раствора (2 л) содержание КОН составляет 109,2 + 26,125 = 135,325 г. Отсюда молярность этого раствора СМ = 135,325/2 • 56,1 =1,2 М, где 56,1 г/моль – мольная масса КОН.

Пример 5. Какой объем 96%-ной кислоты, плотностью 1,84 г/см3 потребуется для приготовления 3 л 0,4 н. раствора?

Решение: Эквивалентная масса H2SO4 = M/2 = 98, 08/2 = 49,04 г/моль. Для приготовления 3 л 0,4 н. раствора требуется 49,04 • 0,4 • 3 = 58, 848 г H2SO4. Масса 1 см3 96%-ной кислоты 1 ,84 г. В этом растворе содержится 1,84 • 96/100 = 1,766 г Н2SО4.

Следовательно, для приготовления 3 л 0,4 н. раствора надо взять 58,848 : 1,766 = 33,32 см3 этой кислоты.

Пример 6.  Какой объем раствора серной кислоты плотностью 1,8 г/мл с массовой долей H2SO4 88 % надо взять для приготовления раствора кислоты объемом 300 мл и плотностью 1,3 г/мл с массовой долей H2SO4 40%?

           Решение: Масса раствора кислоты, который надо приготовить, составляет:

m = Vp, m = 300*1,3 г = 390 г

Определяем массу растворенного вещества:

m(H2SO4) = mw(H2SO4);m(H2SO4) = 390*0,4г = 156г.

Такая же масса H2SO4 должна содержаться и в растворе с w,(H2SO4) = 0,88 (88%) массой m,. Поэтому

m, = m(H2SO4)/ w,(H2SO4); m, = 156/0,88 г = 177,3 г.

Рассчитываем объем раствора кислоты:

V, = m, /p,;  V, = 177,3/1,8 мл = 98,5 мл.

Пример 7.  Определите массу (г) кристаллогидрата сульфата меди состава CuSO4 . 5H2O и объем (мл) воды, необходимые для приготовления 150 г 10%-ного раствора при комнатной температуре.

         Решение:

Пример 8. К какой массе 10%-ого р-ра этанола нужно добавить 50г воды, чтобы получить 6%-ый раствор?

           Решение:

1-ый способ:

  C2H5 OH10%6 3 – х

 6%

  H2О  0% 42 – 50г              х=3.50:2=75(г).

2-ой способ:  Пусть масса раствора должна быть х г => m(в-ва)=0,1.х,

  0,06=0,1.х:(х+50);х=75(г).

Пример 9. Какой объем 10%-ого раствора уксусной кислоты (1,013 г/мл) и воды потребуется для приготовления 200мл 2%-ого раствора (1,001 г/мл)?

          Решение:

1-ый способ:

m(р-ра 2)=Мp=200.1,001=200,2(г)

29

  10%2 1

  2 %5 м.ч. – 200,2г

0  %8 4  1 м.ч. –х

х=200,2:5=40,04г

V (р-ра 2)= M/p=40,04:1,013=39,53(мл).

2-ой способ:

m(р-ра 2)=Мp=200.1,001=200,2(г);

m(в-ва 2)= m(р-ра 2).w (в-ва 2)%:100%=200,2.2:100=4,004(г);

m(р-ра 1)= m(в-ва 2): w (в-ва 2)%.100%=4,004:10.100=40,04(г);

V (р-ра 2)= M/p=40,04:1,013=39,53(мл).

Пример 10. Из 5%-ого раствора ацетата натрия выпарили 60г воды и получили 15%-ый раствор. Вычислите массу исходного раствора.

         Решение:  Пусть m(р-ра 1) – х г, тогда m(в-ва)=0,05.х;w= m(в-ва): m(р-ра) ).100% => 0,15=0,05x:(x-60);  x=90(г).

Проверяем 90г 5%-ого р-ра содержат m(в-ва)= m(р-ра).w (в-ва)%:100% = =90.5 :100=4 ,5(г);

После выпаривания масса раствора стала 90-60=30(г);  w(в-ва)= m(в-ва): m(р-ра 2) .100%=4,5:30 .100=15(%).

Пример  11.  Какую массу раствора с массовой долей карбоната калия 40% надо прибавить  к воде массой 500г для получения раствора с массовой долей К2СО3 15%?

           Решение:  Обозначаем массу требуемого раствора с w(К2СО3) = 0,4 (40%) буквой m.Определяем массу растворенного вещества:

m(К2СО3) = w(К2СО3)*m; m(К2СО3) = 0,4 m.

Находим массу раствора m,, полученного после прибавления воды массой 500г к исходному раствору:

m, = m + m(H2O); m, = m + 500.

Таким образом, в растворе массой m, = m + 500 содержится К2СО3 массой 0,4 m. Получаем

w,(К2СО3) = m(К2СО3)/ m,.

Учитывая, что  w,(К2СО3) = 0,15, и подставляя найденные значения для m(К2СО3) и m,, получаем уравнение

0,15 = 0,4m/m+500.

Решая уравнение, получаем, что m = 300г.

Пример 12. В 150 граммов 2% -ного раствора карбоната калия быстро внесли пентахлорид фосфора массой 1,042 г. Запишите уравнение реакции (с учетом образования гидрофосфата калия и выделения некоторого газа) и рассчитайте массовую долю хлорида калия в полученном растворе.        

При решении задач необходимо опираться на знания химических свойств соединений, использовать умение составлять уравнения химических реакций, а также определенные операционно–логические и вычислительные навыки.

Содержание верного ответа (допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла)

2PCI5 + 7K2CO3 + H2O → 10KCI +2K2HPO4 + 7CO2                       

n(PCI5) = 1,042 /208,5 = 0,005  моль,                                            

n(K2CO3) = 150 ∙0,02/ 138 =0,0218 моль                        

карбонат калия – в избытке, расчет ведем по PCI5                         

n(CO2) = 7/2 ∙ n (PCI5) =3,5 ∙ 0,005 =0,0175,

m(CO2) =0,0175 ∙ 44 =0,77 г                        

n(KCI) =5n (PCI5) =0,025 моль, m(KCI) = 0,025 ∙ 74,5 =1,862 г,

ω(KCI) = 1,862 /(150 + 1,04 – 0,77)  = 0,0124 или 1,24%

РАСТВОРЫ. РАСТВОРИМОСТЬ. СВОЙСТВА РАСТВОРОВ

Пример 1. Для перекристаллизации дихромата калия  взяли 150 г воды, приготовили насыщенный раствор при 80 оС, затем профильтровали его и фильтрат охладили до 20 оС. Определите массу (г) соли в осадке.

Решение

Многие твердые вещества при кристаллизации из водного раствора образуют кристаллогидраты  B . nH2O;  например, из водного раствора сульфат меди(II) выпадает в виде кристаллогидрата Cu SO4 . 5H2O. В этом случае при расчете необходимо учитывать воду, которая входит в состав кристаллогидрата (см. разд. 6.1).

Пример 2. Для перекристаллизации 130 г кристаллогидрата CuSO4 . 5H2O растворили в 120 г воды при 80 °С. Затем раствор охладили до 20 °С. Определите массу (г) кристаллогидрата в осадке.

Решение

 Свойства растворов

Пример 1. Вычислите температуры кристаллизации и кипения 2%-ного водного раствора глюкозы С6Н12О6.

Решение. По закону Рауля понижение температуры кристаллизации и повышение температуры, кипения раствора (Δt) no сравнению с температурами кристаллизации и кипения растворителя выражаются уравнением:

,                                     (1)

где К – криоскопическая или эбуллиоскопическая константа. Для воды они соответственно равны 1,86 и 0,52°; m и М – соответственно масса растворенного вещества и его мольная масса; m1 – масса растворителя.

Понижение температуры кристаллизации 2%-ного раствора С6Н12О6 находим из формулы (1):

.

Вода кристаллизуется при 0°С, следовательно, температуры кристаллизации раствора 0 – 0,21 = -0,21°С.

Из формулы (1) находим и повышение температуры кипения 2%-ного раствора:

.

Вода кипит при 100°С, следовательно, температура кипения этого растворе
100 + 0,06 = 100,06°С.

Пример 2. Раствор, содержащий 1,22 г бензойной кислоты C6H5COOH в 100 г сероуглерода, кипит при 46,529°С. Температура кипения сероуглерода 46,3°С, Вычислите эбуллиоскопическую константу сероуглерода.

Решение. Повышение температуры кипения Δt = 46,529 – 46,3 = 0,229°. Мольная масса бензойной кислоты 122 г/моль. Из формулы (1) находим эбуллиоскопическую константу:

.

Пример 3. Раствор, содержащий 11,04 г глицерина в 800 г воды, кристаллизуется при -0,279°С. Вычислить мольную массу глицерина.

Решение. Температура кристаллизации чистой воды 0°С, следовательно, понижение температуры кристаллизации Δt = 0 – (-0,279) = 0,279°. Масса глицерина т(г), приходящаяся на 1000 г воды,

.

Подставляя в уравнение

                                                   (2)

данные, вычисляем мольную массу глицерина:

.

Пример 4. Вычислите процентную концентрацию водного раствора мочевины (NH2)2CO, зная, что температура кристаллизации этого раствора равна -0,465°С.

Решение. Температура кристаллизации чистой воды 0°С, следовательно, Δt = 0 – (-0,465) = 0,465°. Мольная масса мочевины 60 г/моль. Находим массу m(г) растворенного вещества, приходящуюся на 100 г воды, из формулы (2):

.

Общая масса раствора, содержащего 15 г мочевины, составляет 1000 + 15 = 1015 г. Процентное содержание мочевины в данном растворе находим из соотношения:

в 1015 г раствора – 15 г вещества.

"   100"       "      - х"   "                                х = 1,48%.

                                                            Молярная концентрация.

Пример 1.  Определите молярную концентрацию раствора, полученного при растворении сульфата натрия массой 42,6 г в воде массой 300 г, если плотность полученного раствора равна 1,12 г/мл.

          Решение: Определите массу полученного раствора:

m = m(Na2SO4) + m(H2O); m = (42,6 + 300) г = 342,6 г.

Рассчитаем объем раствора:

V = m/p; V = 342,6/1,12 мл = 306 мл = 0,306 л.

Количество вещества сульфата натрия равно:

n(Na2SO4) = m(Na2SO4)/M(Na2SO4); n(Na2SO4) = 42,6/142 моль = 0,3 моль.

Определяем молярную концентрацию раствора:

с(Na2SO4) = n(Na2SO4)/V; с(Na2SO4) = 0,3/0,306 моль/л = 0,98 моль/л.

Решаем задачу на растворы, в которой происходит химическая реакция и концентрация веществ изменяется за счет вступления в химическую реакцию растворенного вещества, растворителя, выпадения осадка или выделения газа.

Пример 2 . Металлический натрий массой 5,6 г добавили к 96% водному раствору этанола объемом 112,5 мл (0,8г/мл). Определите массовые доли веществ в растворе по окончании реакций.

Решение: т.к. условие задачи объемное, разбираем его на рисунке-схеме.

H2O  H2 Na 5,6 г

C2H5OH96%;  

  112мл;

  0,8 г/мл.

m(C2H5OH,р-р) =Vp=112,5.0,8=90(г); m(C2H5OH)=m(C2H5OH,р-р).w (C2H5OH)=90.0,96=86,4(г); n(C2H5OH)=m/M=86,4:46=1,8(моль).

m(H2O)= m(C2H5OH, р-р)- m(C2H5OH)=90-86,4=3,6(г); n(H2O)= m/M=3,6:18=0,2(моль).

n(Na)=m/M=5,6:23=0,24(моль).

по условию  0,24моль  0,2моль

  2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

по уравнению  2моль 2моль

 избыток  недостаток

по условию  0,04моль  1,8моль

  2Na + 2C2H5OH → 2C2H5ONa + H2

по уравнению  0,04моль0,04моль

недостаток-избыток