Методика решения задач
на «избыток–недостаток»
в курсе основной
общеобразовательной школы

Умение решать химические задачи – важная составляющая знаний по предмету. Согласно государственному стандарту образования по химии учащиеся, оканчивающие школу, должны уметь решать более десятка типов стандартных задач. Среди них и задачи на «избыток–недостаток».
Предлагаю свой вариант подачи материала по решению таких задач в курсе химии 9-го класса.
На изучение этой темы отвожу 2–2,5 урока, в зависимости от уровня способностей учеников класса. Ознакомление с алгоритмом решения задач данного типа происходит в рамках изучения темы «Теория электролитической диссоциации». Однако если класс сильный, то в рамках эксперимента этот тип задач иногда изучаем и в конце 8-го класса в главе «Галогены», а высвободившееся время можно потратить на изучение органической химии в курсе 9-го класса.
На первом уроке разбираю два типа задач на «избыток–недостаток»:
одно из двух вступивших в реакцию веществ дано в избытке;
оба вступивших в реакцию вещества расходуются на взаимодействие друг с другом без остатка, т. е. даны в стехиометрических количествах.
В качестве домашнего задания обязательно предлагаются две-три задачи, подобные изученным на уроке.
На втором уроке закрепляю и углубляю изученный материал, ввожу понятия «процентная концентрация растворов веществ», вступивших в реакцию, «плотность растворов». Кроме того, усложняю задачи, вводя «процентное содержание примесей в исходном веществе» и т. д. Такой прием позволяет повторить элементы уже изученного материала, сэкономить время. В конце второго урока изучения темы или в начале третьего провожу небольшую самостоятельную работу на закрепление изученного материала, включающую одну-две задачи, причем самостоятельная работа предлагается в трех уровнях сложности, в зависимости от способностей ученика.

Урок 1

Решение задач на «избыток–недостаток»

Цели.

• научить алгоритму решения задач нового типа;
• закрепить навыки устного счета;
• повторить правила расчета относительных молекулярных масс веществ;
• закрепить правила грамотного оформления условия задачи;
• формировать навыки химического мышления, логики, а также способствовать воспитанию гармоничной, всесторонне развитой личности.

ХОД УРОКА

Рассмотрим вариант, когда одно из вступивших в реакцию веществ дано в избытке, другое – в недостатке.
Решая химические задачи, следует не забывать о правилах их грамотного оформления по схеме: дано, найти, решение, ответ.

ЗАДАЧА 1. На 47 г оксида калия подействовали раствором, содержащим 40 г азотной кислоты. Найдите массу образовавшегося нитрата калия.

Дано:

m(K₂O) = 47 г,
m(HNO₃) = 40 г.

Найти:

m(КNO₃).

Решение

Рассчитаем относительные молекулярные массы интересующих нас веществ:

M_r(K₂O) = 2A_r(K) + 1A_r(O) = 2•39 + 1•16 = 94,

M_r(HNO₃) = 1A_r(H) + 1A_r(N) + 3A_r(O) = 1•1 + 1•14 + 3•16 = 63,

M_r(KNO₃) = 1A_r(K) + 1A_r(N) + 3A_r(O) = 1•39 + 1•14 + 3•16 = 101.

Для удобства расчета за х₁ примем массу НNО₃ и найдем, какое из веществ, вступивших в реакцию, дано в избытке, какое – в недостатке.

47/94 = х₁/126, х₁ = 63 г.

Следовательно, азотная кислота дана в недостатке, т. к. по условию ее 40 г, а по расчету необходимо 63 г, поэтому расчет ведем по HNO₃:

40/126 = х/202, х = 64 г.

Ответ. m(КNO₃) = 64 г.

ЗАДАЧА 2. На 24 г металлического магния подействовали 100 г 30%-го раствора соляной кислоты. Найдите массу образовавшегося хлорида магния.

Дано:

m(Mg) = 24 г,
m(р-р HCl) = 100 г,
(HCl) = 30%.

Найти:

m(MgCl₂).

Решение

Рассчитаем относительные молекулярные массы интересующих нас веществ:

M_r(HCl) = 1A_r(H) + 1A_r(Cl) = 1 + 35,5 = 36,5,

M_r(MgCl₂) = 1A_r(Mg) + 2A_r(Cl) = 24 + 2•35,5 = 95.

Для удобства расчета за х₁ примем массу соляной кислоты и найдем, какое из веществ, вступивших в реакцию, дано в избытке, какое – в недостатке.

24/24 = х₁/73, х₁ = 73 г.

Из расчета видно, что соляная кислота дана в недостатке, т. к. по условию задачи ее дано 30 г, а для реакции требуется 73 г. Следовательно, расчет ведем по соляной кислоте:

30/73 = х/95, х = 39 г.

Ответ. m(MgCl₂) = 39 г.

Рассмотрим вариант, когда оба вступивших в реакцию вещества даны в стехиометрических количествах, т. е. реагируют друг с другом без остатка.

ЗАДАЧА 1. На 36 г алюминия подействовали 64 г серы. Найдите массу образовавшегося сульфида алюминия.

Дано:

m(Al) = 36 г,
m(S) = 64 г.

Найти:

m(Al₂S₃).

Решение

Примем массу Al за х₁ и найдем, какое из веществ, вступивших в реакцию, дано в избытке, какое – в недостатке.

х₁/54 = 64/96, х₁ = 36 г.

В данном случае вещества, вступившие в реакцию, взяты в стехиометрических количествах, поэтому расчет можно вести по любому из них:

64/96 = х/150, х = 100 г.

Ответ. m(Al₂S₃) = 100 г.

ЗАДАЧА 2. На раствор, содержащий 53 г карбоната натрия, подействовали раствором, содержащим 49 г серной кислоты. Найдите массу образовавшейся соли.

Дано:

m(Na₂CO₃) = 53 г,
m(H₂SO₄) = 49 г.

Найти:

m(Na₂SO₄).

Решение

Рассчитаем относительные молекулярные массы интересующих нас веществ:

M_r(Na₂CO₃) = 2A_r(Na) + 1A_r(C) + 3A_r(O) = 2•23 + 1•12 + 3•16 = 106.

M_r(H₂SO₄) = 2A_r(H) + 1A_r(S) + 4A_r(O) = 2•1 + 1•32 + 4•16 = 98.

M_r(Na₂SO₄) = 2A_r(Na) + 1A_r(S) + 4A_r(O) = 2•23 + 1•32 + 4•16 = 142.

Примем за х₁ массу cерной кислоты, чтобы узнать, какое вещество дано в избытке, какое – в недостатке.

53/106 = х₁/98, х₁ = 49 г.

В данном случае оба вещества взяты в стехиометрических количествах, поэтому расчет можно вести по любому из них:

49/98 = х/142, х = 71 г.

Ответ. m(Na₂SO₄) = 71 г.

Однако учитель, подбирая задачи для решения в классе, должен помнить, что в некоторых случаях (например, если кислота или кислотный оксид дан в избытке) решение задачи не ограничивается расчетом двух пропорций, т. к. реакция будет протекать дальше с образованием кислой соли. Это повысит сложность материала. На первых уроках при решении задач данного типа я не включаю в материал задачи на прохождение реакций с образованием кислых или основных солей.

Домашнее задание

ЗАДАЧА 1. На 200 г 10%-го раствора серной кислоты подействовали 40 г оксида алюминия. Найдите массу образовавшейся воды.

Дано:

M(р-р H₂SO₄) = 200 г,
(H₂SO₄) = 10%,
m(Al₂O₃) = 40 г.

Найти:

m(Н₂O).

Решение

Рассчитаем относительные молекулярные массы интересующих нас веществ:

M_r(Al₂O₃) = 2A_r(Al) + 3A_r(O) = 2•27 + 3•16 = 102,

M_r(H₂SO₄) = 2A_r(H) + 1A_r(S) + 4A_r(O) = 2•1 + 1•32 + 4•16 = 98,

M_r(H₂O) = 2A_r(H) + 1A_r(O) = 2•1 + 1•16 = 18.

m(H₂SO₄) = 200•10/100 = 20 г.

Найдем, какое из вступивших в реакцию веществ дано в избытке, а какое – в недостатке.

х₁/102 = 20/294, х₁ = 6,94 г.

Из расчета видно, что Al₂O₃ дан в избытке, следовательно, расчет ведем по кислоте:

20/294 = х/54, х = 3,67 г.

Ответ. m(Н₂O) = 3,67 г.

ЗАДАЧА 2. На 40 г оксида меди(II) подействовали раствором серной кислоты, содержащим 49 г безводного вещества. Найдите массу образовавшейся соли.

Дано:

m(CuO) = 40 г,
m(H₂SO₄) = 49 г.

Найти:

M(СuSO₄).

Решение

Найдем, какое из веществ, вступивших в реакцию, дано в избытке, а какое – в недостатке.

х₁/80 = 49/98, х₁ = 40 г.

Cогласно уравнению данной реакции вещества взяты в стехиометрических количествах, поэтому расчет можно вести по любому из них:

40/80 = х/160, х = 80 г.

Ответ. m(CuSO₄) = 80 г.

В.А.ДЕМИДОВ,
учитель химии Синегорской
средней школы
(Нагорский р-н,
Кировская обл.)