Способы решения расчетных задач по химии (часть 1)

В методике обучения химии разработаны различные способы решения расчетных задач. Среди них выделяют следующие:

·        физический способ (решение задач с использованием формул математической зависимости);

·        решение задач с использованием пропорций;

·        метод «приведения к единице»;

·        способ подбора;

·        алгебраический способ (решение задач путем составления и решения алгебраических уравнений и неравенств);

·        графический способ.

3.1. Физический способ

При выборе данного способа решения расчетных задач по химии следует опираться на знания школьников полученные при изучении физики и математики. На уроках физики учащиеся решают задачи с использованием формул математической зависимости величин. При этом они подбирают нужные формулы, решают сначала задачи в общем виде, а затем подставляют числовые значения [3]. В этот блок входят многочисленные типы задач, требующие при решении применения известных формул:

1.      , отсюда   N = N_A • n

2.      , отсюда   m = n • M  и .

3.      , отсюда   V = V_m • n  и  .

4.      , отсюда   m = ρ • V   и  .

5.      , отсюда     M_r(x) = D_y(x) • M_r(y)

6.      w(в-ва)=, отсюда m(в-ва)=m(р-ра)•w(в-ва) и m(р-ра)=.

7.      c(р.в.)=, отсюда n= V(р-ра) • c(в-ва) и V(р-ра) = .

8.      φ(газа В)=, отсюда V(B) = φ(B) • V(смеси)  и  V(смеси) =.

Решение химических задач физическим способом включает следующие этапы: а) подбор формулы для искомой величины; б) преобразование формулы в общем виде; в) подстановка в формулу числовых значений и нахождение ответа.

Пример 1. Какую массу имеет аммиак, занимающий объем 5,6 дм³ (при н.у.)?

3.2. Решение задач с использованием пропорций

Составление пропорций при решении расчетных задач по химии наиболее часто используется в школьной практике. Этот способ многие учителя считают наиболее понятным учащимся. Однако применение его ограничено, поскольку составление пропорций при решении отдельных типов задач не всегда оправдано. Наиболее рационально применять пропорции при проведении расчетов по химическим уравнениям.

Решение расчетных задач по химии с использованием пропорций включает этапы: а) установление пропорциональной зависимости; б) составление пропорции; в) решение пропорции и нахождение ответа [3].

Пример 2. Какую массу фосфора нужно сжечь для получения оксида фосфора(V) массой 7,1 г?

3.3. Решение задач методом «приведения к единице»

Метод «приведения к единице» при решении расчетных задач по химии близок к предыдущему способу. Он основан на логических рассуждениях, поэтому может быть рекомендован для учащихся старших классов (особенно физико-математического направления).

Рассмотрим решение предыдущей задачи (пример 2) этим способом.

Ход рассуждений: оксид фосфора(V) массой 142 г содержит химическое количество вещества 1 моль. Следовательно, оксид фосфора(V) массой 1 г содержит                   химическое количество вещества  моль, а P₂O₅ массой 7,1 г  – в 7,1 раза больше, т.е. моль = 0,05 моль оксида фосфора(V).

Согласно уравнению реакции при получении оксида фосфора(V) химическим количеством 4 моль сгорает фосфор химическим количеством 2 моль, а при образовании 0,05 моль оксида фосфора(V) сгорает 0,1 моль фосфора.

1 моль фосфора имеет массу 31 г, а 0,1 моль фосфора – в 0,1 раза больше, т.е. 31 г · 0,1 = 3,1 г      

3.4. Способ подбора

Способом подбора, как правило, решаются химические задачи на расчеты, связанные с нахождением неизвестного элемента или вещества. Рассмотрим этот способ на конкретном примере.

Пример 3. Металл, массой 16 г, взаимодействуя с молекулярным кислородом объемом 4,48 дм³ (н.у.), образует оксид. Определите, какой это металл.