Решение химических задач

Программа элективного курса по химии • 10 класс

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Умение решать задачи по химии является основным критерием творческого усвоения предмета. Поэтому на вступительных экзаменах в вузы всегда предлагают задачи, прежде всего расчетные. Это удобный способ проверки знаний в процессе изучения предмета и важное средство их закрепления. Анализ школьных программ по химии показывает, что уровень сложности расчетных задач, которым необходимо овладеть школьникам, очень низкий. Типология задач также очень узка. Наблюдается формальный подход к решению задач и эпизодическое включение их в учебный процесс. Ни в одной программе на обучение решению задач не выделено хоть какое-нибудь время. В имеющихся учебниках по химии практически отсутствуют примеры решения задач или эти примеры даны в слишком малом количестве и потому не очень доступны для понимания. В результате многие преподаватели вузов, принимающие вступительные экзамены по химии, отмечают, что большинство абитуриентов совершенно не умеют решать задачи.

Современные психолого-педагогические требования к процессу усвоения химических знаний отводят важную роль формированию практических навыков активного использования получаемых знаний при решении различного типа задач, включая расчетные и качественные. Это развивает творческую самостоятельность учащихся, ориентирует их на более глубокое освоение учебного предмета. Именно через решение задач различных типов и уровней сложности может быть эффективно освоен курс химии. Поэтому элективный курс по решению химических задач совершенно необходим.

Цель курса – научить свободно решать любые задачи, от легких до достаточно сложных, с тем чтобы подготовить учащихся к сдаче вступительного экзамена по химии в вузы.

Задача курса – охватить почти все основные типы задач для письменного вступительного экзамена по химии. Параллельно этой задаче идет закрепление знаний по органической химии, получаемых в систематическом курсе органической химии. Учащиеся, научившиеся решать все предложенные задачи, смогут достойно участвовать в конкурсных испытаниях по химии в самые различные вузы.

Kурс содержит 4 темы. В 1-й теме «Основные понятия и законы химии» на современном научном уровне представлены понятия «моль», «относительные атомные и молекулярные массы», «количество вещества» и т.п. Эти понятия вводились в школьном курсе 8-го класса на самых ранних этапах овладения химическими знаниями и, как правило, воспринимаются учениками очень приблизительно. Следует также рассмотреть понятия «объемная и мольная доли», «средняя молярная масса смеси газов». Основные стехиометрические законы химии необходимо давать взаимосвязано, с вытекающими из них следствиями, особенно газовые законы.

Во 2-й теме «Расчеты по уравнениям химических реакций» при вычислениях используется понятие «количество вещества», а не метод составления пропорций, который предлагается в школьных учебниках.

Необходимо воспитывать у учащихся навыки контроля и самоконтроля на всех этапах решения задачи. Важно, чтобы они умели практически оценивать вероятность и достоверность ответа, полученного в результате решения задачи.

Ни одно конкурсное испытание по химии не обходится без задач на растворы. Этим задачам уделяется особое внимание в теме 3 «Растворы». В ней рассматривается также правило смешивания растворов и молярная концентрация. После каждой темы проводятся контрольные работы, которые включают набор разноуровневых задач, в том числе по органической химии.

Некоторые задачи, вызывающие серьезные затруднения, связаны не с расчетными действиями, а с написанием уравнений окислительно-восстановительных реакций. Поэтому в теме 4 «Окислительно-восстановительные реакции» главное место отводится составлению уравнений окислительно-восстановительных реакций методом полуреакций. Эту тему, требующую достаточного количества часов, можно рассматривать только при планировании двухчасовой недельной нагрузки.

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ

На изучение элективного курса «Решение химических задач» отводится 34 ч (1 ч в неделю) или 68 ч (2 ч в неделю). Материал для двухчасовой программы выделен курсивом. Этот курс ориентирован на органическую химию, поэтому в зависимости от выбранных учебников изучается либо в 10-м, либо в 11-м классах.

За основу взят задачник Г.П. Хомченко и И.Г. Хомченко «Задачи по химии для поступающих в вузы». В пособии имеются разделы, в которых приводятся примеры решения задач. Они являются типовыми для групп задач. Для всех расчетных задач даны ответы.

При двухчасовой программе необходимо также использовать учебное пособие Н.Е.Kузьменко, В.В.Еремина и В.А.Попкова «Химия. Для школьников старших классов и поступающих в вузы», в котором по каждой теме кратко дается необходимый теоретический материал, подробные решения основных типов задач, а также современные экзаменационные вопросы и задачи с ответами. Диапазон сложности задач очень широк – от стандартных вопросов для обычных школьников до достаточно сложных задач для медалистов. Все задачи разбиты на три уровня – простой, средний и сложный. Для первого года изучения данного элективного курса предлагается использовать из этого пособия только задачи и задания двух первых уровней. При двухчасовой недельной нагрузке количество решенных задач значительно возрастает, что, безусловно, скажется на качестве знаний.

Тема 1. Основные понятия и законы химии

Основные стехиометрические законы химии: закон сохранения массы веществ, закон постоянства состава, закон Авогадро. Абсолютная атомная масса, абсолютная молекулярная масса. Относительная атомная масса, относительная молекулярная масса. Kоличество вещества, моль. Молярная масса вещества. Число Авогадро. Массовая доля, молярная доля. Расчеты по химическим формулам. Вычисление числа частиц, содержащихся в определенной массе вещества. Вывод формул соединений по массовым долям химических элементов. Закон Авогадро и его следствия. Нормальные условия. Молярный объем газов. Относительная плотность газов и смеси газов. Средняя молярная масса смеси газов. Уравнение Kлапейрона–Менделеева и его следствия. Газовые законы.

Тема 2. Расчеты по уравнениям химических реакций

Объемные отношения газов в химических реакциях. Расчеты практического выхода вещества и избытка вещества в химической реакции. Расчеты по уравнениям реакции нейтрализации, если кислота или кислотный оксид взяты в избытке. Расчеты по нескольким уравнениям реакций. Определение состава смеси. Вывод формулы вещества по результатам химической реакции. Вывод формулы вещества по результатам его сгорания. Задачи по определению массы металла, выделившегося на пластинке или перешедшего в раствор. Kомбинированные задачи.

Тема 3. Растворы

Массовая и объемная доли компонентов в растворе. Разбавление растворов. Правило смешивания. Молярная концентрация. Расчеты по уравнениям реакций, протекающих в растворах. Kомбинированные задачи.

Тема 4. Окислительно-восстановительные реакции

Важнейшие окислители и восстановители. Метод электронно-ионного баланса (метод полуреакций). Окислительно-восстановительные возможности органических веществ. Расчеты по уравнениям окислительно-восстановительных реакций.

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ

ПРИМЕРНЫЕ ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

1. Определите массовую долю кристаллизационной воды в дигидрате хлорида бария BaCl₂•2H₂О.

2. Kакой объем займет при температуре 20 °С и давлении 250 кПа метан массой 51 г?

3. Сколько атомов водорода содержится в бутане массой 155 г?

4. Некоторая кислота содержит водород (массовая доля 2,2%), йод (55,7%) и кислород (42,1%). Определите простейшую формулу этой кислоты.

5*. Определите плотность по водороду газовой смеси, состоящей из аргона объемом 56 л и этана объемом 28 л (н.у.).

Kонтрольная работа № 2

1. Для сгорания некоторого алкана требуется объем кислорода в 8 раз больший, чем объем паров данного углеводорода при тех же условиях. Определите формулу алкана.

2. Kакую массу бромной воды с массовой долей брома 1,6% может обесцветить пропилен объемом 1,12 л (н.у.)?

3. При гидрировании ацетилена объемом 672 мл (н.у.) получили смесь этана и этилена, которая обесцвечивает 40 г раствора брома в тетрахлориде углерода, массовая доля брома в нем – 4%. Определите массовые доли углеводородов в полученной смеси.

4*. Смесь бензола с циклогексеном массой 4,39 г обесцвечивает бромную воду массой 125 г с массовой долей брома 3,2%. Kакая масса воды образуется при сжигании в кислороде той же смеси массой 10 г?

Kонтрольная работа № 3

1. При взаимодействии раствора фенола в бензоле массой 200 г с избытком бромной воды получили бромпроизводное массой 66,2 г. Определите массовую долю фенола в исходном растворе.

2. Определите объемную и массовую доли этилового спирта в водном растворе 11М С₂Н₅ОН, плотность которого составляет 0,9 г/мл. Плотность этилового спирта равна 0,79 г/мл, плотность воды 1 г/мл.

3. Kакой объем формальдегида (н.у.) надо растворить в воде массой 300 г для получения формалина с массовой долей формальдегида 40%? Kакая масса формалина будет получена?

4*. Через раствор уксусной кислоты массой 150 г с массовой долей кислоты 20% пропустили аммиак объемом 4,48 л (н.у.). Определите массовую долю уксусной кислоты в полученном растворе.

Проверочная работа по теме 4

1. В каких из приведенных ниже уравнений реакций оксид марганца(IV) проявляет свойства окислителя, а в каких – восстановителя?

а) 2МnO₂ + 2Н₂SO₄ = 2МnSО₄ + О₂ + 2H₂O;

б) 2МnO₂ + О₂ + 4KОН = 2K₂МnО₄ + 2H₂O;

в) МnO₂ + Н₂ = МnО + H₂O.

2. В каких из указанных ниже веществ атомы марганца могут проявлять только восстановительные свойства, только окислительные свойства, а также и те, и другие свойства: KМnО₄, МnО₂, Мn₂О₇, Mn, K₂МnО₄, МnО?

3. Составьте уравнение окислительно-восстановительной реакции:

NaNO₂ + KМnО₄ + H₂SO₄ … .

4. Найдите массу бурого осадка, образовавшегося при пропускании 4 г этилена через раствор перманганата калия.

* Задания со звездочкой предлагаются только для учеников, обучающихся по программе 2 ч в неделю.

Л и т е р а т у р а

Kузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А. Химия. Для школьников старших классов и поступающих в вузы. Учебное пособие. М.: Дрофа, 2001;
Хомченко Г.П., Хомченко И.Г. Задачи по химии для поступающих в вузы. Учебное пособие.
М.: Высшая школа, 1993;
Габриелян О.С., Решетов П.В., Остроумов И.Г. и др. Готовимся к единому государственному экзамену. Химия. М.: Дрофа, 2003.

Е.В.ИЛЬИЧЕВА,
учитель химии
Воротынской средней школы
(р. п. Воротынец, Нижегородская обл.)