Урок химии: «Вычисление массовой доли химического элемента по формуле соединения»
план-конспект урока по химии (8 класс)

Урок химии: «Вычисление массовой доли химического элемента по формуле соединения»

Класс: 8
Тип урока: урок изучения нового материала
Продолжительность: 40 минут
Технологии: проблемное обучение, критическое мышление

Цель урока: продолжить формировать навыки рассчитывать массовую долю химического элемента в составе химического соединения по его формуле, развивать навыки работы с периодической таблицей и умение применять теоретические знания на практике, а также формировать понимание значимости массовых долей в химических реакциях и анализе веществ.

Задачи:

Предметные:

• Сформировать понятие «массовая доля элемента в соединении».
• Научить вычислять массовую долю элемента по химической формуле.
• Отработать навык расчёта относительной молекулярной массы.

Метапредметные:

• Развивать умение работать по алгоритму, анализировать, сравнивать, делать выводы.
• Формировать навыки самоконтроля и взаимоконтроля.

Личностные:

• Показать практическую значимость знаний (состав продуктов, удобрений, лекарств, сплавов).
• Формировать функциональную грамотность: применение химических знаний в жизненных ситуациях.

Оборудование и материалы

• Периодическая система Д.И. Менделеева
• Карточки с дифференцированными заданиями (3 уровня)
• Карточки по функциональной грамотности
• Упаковки от удобрений, продуктов питания, лекарств (с указанием состава)
• Презентация / доска
• Калькуляторы

Ход урока

1. Организационный момент (2 мин)

Приветствие, проверка готовности, настрой на работу.

2. Актуализация знаний (5 мин)

Фронтальная беседа:

1. Что показывает химическая формула? (Состав вещества: какие элементы и в каком количестве)
2. Что такое относительная атомная масса? Как её найти?
3. Что такое относительная молекулярная масса? Как её рассчитать?
4. Рассчитайте Mr для: H₂O, CO₂, NaCl.

Проблемный вопрос:

«На упаковке удобрения написано: "Содержание азота — 46%". Как вы думаете, что это значит и как производитель это рассчитал?»

3. Изучение нового материала (12 мин)

3.1. Введение понятия

Массовая доля элемента (ω) — отношение массы атомов данного элемента к общей массе молекулы (вещества), выраженное в долях от единицы или в процентах.

Формула:

ω(Э) = (n · Ar(Э)) / Mr(вещества) · 100%

где:

• n — число атомов элемента в формуле,
• Ar — относительная атомная масса элемента,
• Mr — относительная молекулярная масса вещества.

3.2. Алгоритм вычисления

Пример: вычислить массовую долю азота в аммиаке NH₃.

1. Записываем формулу: NH₃
2. Находим Ar: Ar(N) = 14, Ar(H) = 1
3. Вычисляем Mr(NH₃) = 14 + 1·3 = 17
4. Находим массу азота: 14
5. Считаем ω(N) = 14 / 17 · 100% ≈ 82,4%

Проверка: ω(N) + ω(H) = 82,4% + 17,6% = 100% ✓

3.3. Разбор второго примера (у доски)

Вычислить массовые доли элементов в серной кислоте H₂SO₄.

• Mr(H₂SO₄) = 1·2 + 32 + 16·4 = 98
• ω(H) = 2/98 · 100% ≈ 2,04%
• ω(S) = 32/98 · 100% ≈ 32,65%
• ω(O) = 64/98 · 100% ≈ 65,31%

4. Первичное закрепление (6 мин)

Работа у доски (по цепочке):

Вариант 1

А) NH₃ (аммиак)

• Mr(NH₃) = 14 + 1·3 = 17
• ω(N) = 14/17 · 100% ≈ 82,35%
• ω(H) = 3/17 · 100% ≈ 17,65%

Б) SiS₂ (сульфид кремния)

• Mr(SiS₂) = 28 + 32·2 = 92
• ω(Si) = 28/92 · 100% ≈ 30,43%
• ω(S) = 64/92 · 100% ≈ 69,57%

В) CaSO₄ (сульфат кальция)

• Mr(CaSO₄) = 40 + 32 + 16·4 = 136
• ω(Ca) = 40/136 · 100% ≈ 29,41%
• ω(S) = 32/136 · 100% ≈ 23,53%
• ω(O) = 64/136 · 100% ≈ 47,06%

Г) K₂SO₄ (сульфат калия)

• Mr(K₂SO₄) = 39·2 + 32 + 16·4 = 174
• ω(K) = 78/174 · 100% ≈ 44,83%
• ω(S) = 32/174 · 100% ≈ 18,39%
• ω(O) = 64/174 · 100% ≈ 36,78%

Вариант 2

А) SiH₄ (силан)

• Mr(SiH₄) = 28 + 1·4 = 32
• ω(Si) = 28/32 · 100% = 87,5%
• ω(H) = 4/32 · 100% = 12,5%

Б) C₃H₈ (пропан)

• Mr(C₃H₈) = 12·3 + 1·8 = 44
• ω(C) = 36/44 · 100% ≈ 81,82%
• ω(H) = 8/44 · 100% ≈ 18,18%

В) CaCO₃ (карбонат кальция)

• Mr(CaCO₃) = 40 + 12 + 16·3 = 100
• ω(Ca) = 40/100 · 100% = 40%
• ω(C) = 12/100 · 100% = 12%
• ω(O) = 48/100 · 100% = 48%

Г) K₂CO₃ (карбонат калия)

• Mr(K₂CO₃) = 39·2 + 12 + 16·3 = 138
• ω(K) = 78/138 · 100% ≈ 56,52%
• ω(C) = 12/138 · 100% ≈ 8,70%
• ω(O) = 48/138 · 100% ≈ 34,78%

Вариант 3

А) N₂O (оксид азота I)

• Mr(N₂O) = 14·2 + 16 = 44
• ω(N) = 28/44 · 100% ≈ 63,64%
• ω(O) = 16/44 · 100% ≈ 36,36%

Б) N₂O₃ (оксид азота III)

• Mr(N₂O₃) = 14·2 + 16·3 = 76
• ω(N) = 28/76 · 100% ≈ 36,84%
• ω(O) = 48/76 · 100% ≈ 63,16%

В) NaNO₃ (нитрат натрия)

• Mr(NaNO₃) = 23 + 14 + 16·3 = 85
• ω(Na) = 23/85 · 100% ≈ 27,06%
• ω(N) = 14/85 · 100% ≈ 16,47%
• ω(O) = 48/85 · 100% ≈ 56,47%

Г) NH₄NO₃ (нитрат аммония)

• Mr(NH₄NO₃) = 14 + 1·4 + 14 + 16·3 = 80
• ω(N) = 28/80 · 100% = 35%
• ω(H) = 4/80 · 100% = 5%
• ω(O) = 48/80 · 100% = 60%

Вариант 4

А) B₂O₃ (оксид бора)

• Mr(B₂O₃) = 11·2 + 16·3 = 70
• ω(B) = 22/70 · 100% ≈ 31,43%
• ω(O) = 48/70 · 100% ≈ 68,57%

Б) OF₂ (фторид кислорода)

• Mr(OF₂) = 16 + 19·2 = 54
• ω(O) = 16/54 · 100% ≈ 29,63%
• ω(F) = 38/54 · 100% ≈ 70,37%

В) H₃BO₃ (борная кислота)

• Mr(H₃BO₃) = 1·3 + 11 + 16·3 = 62
• ω(H) = 3/62 · 100% ≈ 4,84%
• ω(B) = 11/62 · 100% ≈ 17,74%
• ω(O) = 48/62 · 100% ≈ 77,42%

Г) FeSO₄ (сульфат железа II)

• Mr(FeSO₄) = 56 + 32 + 16·4 = 152
• ω(Fe) = 56/152 · 100% ≈ 36,84%
• ω(S) = 32/152 · 100% ≈ 21,05%
• ω(O) = 64/152 · 100% ≈ 42,11%

5. Дифференцированная самостоятельная работа (15 мин)

Учащиеся выбирают уровень самостоятельно или по рекомендации учителя.

КАРТОЧКИ С ДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫМИ ЗАДАНИЯМИ

Карточка 1. Уровень «Базовый»

Цель: научиться применять формулу по образцу.

Задание 1. Вычислите массовую долю кислорода в воде H₂O.
Задание 2. Вычислите массовую долю натрия в поваренной соли NaCl.

Задание 3. Вычислите массовую долю углерода в углекислом газе CO₂.

Задание 4. Заполните пропуски:
В веществе CaO массовая доля кальция равна ____%, а кислорода — ____%.

Проверь себя: сумма массовых долей всех элементов в веществе всегда равна 100%.

Карточка 2. Уровень «Повышенный»

Цель: применять формулу в нестандартных ситуациях, сравнивать.

Задание 1. Сравните массовую долю азота в веществах: NH₄NO₃ (аммиачная селитра) и (NH₄)₂SO₄ (сульфат аммония). В каком удобрении азота больше?

Задание 2. В каком из оксидов — FeO или Fe₂O₃ — массовая доля железа больше? Ответ подтвердите расчётом.

Задание 3. Массовая доля серы в некотором оксиде равна 50%. Определите формулу оксида (SO₂ или SO₃).

Задание 4. Вычислите массовые доли всех элементов в фосфорной кислоте H₃PO₄. Проверьте, что сумма равна 100%.

  ЗАДАНИЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНУЮ ГРАМОТНОСТЬ

Задание ФГ-1. «Аптека»

На упаковке витаминного комплекса указано: «Аскорбиновая кислота (витамин С) — C₆H₈O₆». Врач рекомендовал пациенту 500 мг витамина С в сутки.

Вопросы:

1. Вычислите массовую долю углерода в аскорбиновой кислоте.
2. Сколько миллиграммов углерода получит пациент с суточной дозой?

Реши задачу применив формулу m(C) = m(витамина) · ω(C)

Задание ФГ-2. «Магазин удобрений» (читательская + естественно-научная грамотность)

Перед вами три упаковки удобрений:

• А: «Аммиачная селитра NH₄NO₃»
• Б: «Мочевина CO(NH₂)₂»
• В: «Чилийская селитра NaNO₃»

Фермеру нужно выбрать удобрение с наибольшим содержанием азота, чтобы сэкономить на количестве.

Вопросы:

1. Рассчитайте массовую долю азота в каждом удобрении.
2. Какое удобрение вы порекомендуете? Почему?
3. Если фермеру нужно внести 50 кг азота, сколько ему потребуется мочевины?

Задание ФГ-3. «Ювелирный магазин» (математическая + естественно-научная грамотность)

Золотое кольцо имеет пробу 585. Это означает, что массовая доля золота в сплаве составляет 58,5%, остальное — примеси (медь, серебро).

Вопросы:

1. Сколько граммов чистого золота содержится в кольце массой 8 г?
2. Выразите массовую долю примесей в виде десятичной дроби.
3. Какое кольцо дороже: 585 пробы массой 5 г или 375 пробы массой 8 г, если цена за 1 г чистого золота одинакова? Ответ обоснуйте расчётом.

Задание ФГ-4. «Экология» (глобальные компетенции)

При сжигании угля, содержащего серу, в атмосферу выделяется сернистый газ SO₂ — один из виновников кислотных дождей.

Вопросы:

1. Вычислите массовую долю серы в SO₂.
2. В 1 тонне угля содержится 2% серы. Сколько SO₂ образуется при полном сгорании этой серы? (S + O₂ → SO₂)
3. Предложите два способа снижения выбросов SO₂.

Задание ФГ-5. «Домашняя аптечка» (креативное мышление)

В домашней аптечке есть перекись водорода H₂O₂ (3%-й раствор) и марганцовка KMnO₄.

Вопросы:

1. Вычислите массовую долю кислорода в H₂O₂.
2. Почему перекись водорода хранят в тёмной посуде? (свяжите с химической активностью кислорода)
3. Творческое: Придумайте задачу на вычисление массовой доли для любого вещества из вашей аптечки и предложите её однокласснику.

6. Рефлексия и подведение итогов (5 мин)

Синквейн «Массовая доля» (по желанию):

• 1 существительное
• 2 прилагательных
• 3 глагола
• 1 предложение
• 1 слово-вывод

Вопросы для рефлексии:

• Что нового я узнал?
• Где в жизни мне это пригодится?
• Что было сложно?
• Что осталось непонятным?

Домашнее задание (дифференцированное):

• 🟢 § параграф, выучить формулу, № базовые из учебника.
• 🟡 + задача: вычислить ω элементов в веществе из домашней аптечки.
• 🔴 + составить задачу на определение металла по массовой доле в оксиде