Программа авторского курса по выбору

(для предпрофильной подготовки в 9-х классах)

«Типы расчетных задач по химии»

Пояснительная записка

     Организация и содержание курсов по выбору являются составным частью предпрофильной подготовки. Ученик должен иметь возможность подготовиться к поступлению к избранному профилю, получить реальный опыт формированию индивидуального учебного плана и ответить сам себе на вопросы: «Могу ли я? Хочу ли я?»Существует два основных вида по выбору: предметно-  ориентированные (пробные) и межпредметных (ориентационные). Предлагаемый курс относится к первому виду; он помогает выпускнику основной школы сделать осознанный и успешный выбор профиля дальнейшего обучения. Содержание и форма организации этих курсов направлены на расширение знаний по учебному предмету – по химии. На основе содержания программы осуществляются проба сил и проверка устойчивости интересов учащихся к предмету, а также ориентация в выборе дальнейшего образовательного маршрута. Данная программа элективного курса объемом … 17 часов адресовано учащимся 9-го класса. Программа актуальна в условиях подготовки учащихся к осознанному выбору дальнейшего профиля обучения, она предусматривает знакомства школьников с разными типами и способами решения расчетных задач, является начальным звеном при подготовке к ЭГЕ.

Цель программы - создание ориентационной основы для осознанного выбора названного профиля обучения через изучения различных типов расчетных задач. Программа предлагает учащимся различные способы получения информации: лекции, собеседования, самостоятельную работу с научной и научно-популярной литературой. Элективный курс опирается на основные знания, умения, полученные учащимися в школе при изучении курса химии.

Задачи элективного курса:

1. Научить произвести необходимые расчеты при решении разных типов задач.

2. Заинтересовать учащихся

3. Хорошо организовать самостоятельную работу по решению расчетных задач с производственным содержанием.

4. Формировать и развивать умения навыки комплексного осмысления знаний в химии.

5. Оказать помощь учащимся в подготовке и к поступлению в вуз. 6. Развивать уверенность в себе и успешность.

Требования к знаниям умениям и навыкам.

А) Учащиеся должны знать:

1. Химический язык, символику, свойства и получение веществ.

2. Писать уравнения изученных химических реакций.

3. Учащиеся должны знать способы решения типовых задач.

Б) Учащиеся должны уметь:

1. Называть изучаемые вещества, читать записи уравнений реакций, разъяснять их смысл.

2. Уметь самостоятельно применять знания химического языка и способов действий при решении задач.

3. Правильно составлять пропорции при решении задач.

4. Грамотно использовать расчетные формулы при решении задач.

5. Уметь анализировать условия сложных задач  несколько действий, решать их, пояснять действия и ответ.

6. Уметь использовать знания по другим предметам.

Решать задачи разными способами, проводить проверку одного способа решения другим.

7. Уметь выбрать наиболее простой способ решения.

Содержание курса.

1. Понятия и законы химии, используемые при решении задач.

2. Физико-химические величины, применяемые при решении задач.

3.  Методы решения задач.

4. Типы расчетных задач:

1) расчеты по химическим формулам

2) нахождение отношения масс элементов по химической формуле в сложном веществе.

3) нахождение содержания массовых долей элементов в сложном веществе.

4) Содержание и определение основных понятий, используемых при количественных расчетах в школьном курсе химии.

А) моль-это количество вещества содержащего столько же структурных частиц (атомов, молекул, ионов, электронов, протонов).

 Б) массовая доля компонента в веществе –  это безразмерная величина, равная отношению массы компонента, содержащегося в системе, к общей массе системы.

В) молярная доля

Г) молярная концентрация раствора

Д) объемная доля компонента в системе

5. Расчеты, связанные с использованием плотностей, относительных плотностей и молярных объемов газов.

6. Вычисления по термохимическим уравнениям.

7. Вычисления массы продукта реакции по известной массе исходного вещества, содержащего определенную массовую долю  примеси.

А) влияние концентрации реагирующих веществ.

Б) влияние температуры.

9. Вычисление массы (объема или количества вещества) продукта реакции, если одно из исходных веществ  взято в избытке.

10. Задачи, связанные с концентрацией растворов.

А) на разбавление

Б) задачи связаны с выпариванием раствора

В) задачи связанные со смешиванием растворов.

11. Вычисление массы или объема исходного вещества, необходимого для реакции, если известен выход продукта и указана массовая или объемная доля его от теоретически возможного.

12. Вычисления при реакциях со смесями.

13. Комбинированные задачи.

14. Итоговое задание.

Решение задач на определенные типы.

 1. Понятие и законы химии

1. Закон сохранения массы (М. Ломоносов 1748, А. Лавуазье 1789):

масса всех веществ  вступивших химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции.

2. Периодический закон (Д. Менделеев 1869):

Свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядра элемента.

3. Закон постоянства состава (Ж. Пруст, 1808):

Все индивидуальные вещества имеют постоянный, качественный и количественный состав, не зависимо от способа их получения.

4. Закон объемных отношений (Ж. Гей- Люссак, 1808):

Объемы газов, вступающих в реакцию , а также объемы газообразных продуктов реакции, относятся друг к другу как небольшие целые числа.

5. Закон Авогадро- равных объемах любых газов при постоянных температуре и давлений содержится одинаковое число молекул.

Количество газа при нормальных условиях рассчитывают по формуле

П = V (л) / V_m = V / 22,4

при нормальных условиях объем одного моля газа равен: 22,4 л/моль

Плотность газов прямо пропорционально их молярной массе при заданных давлений и температуре:

P= m/ V = РМ (RТ) = (Р/RT) х М.

Относительная плотность газа показывает, во сколько раз один газ тяжелее другого.

D_A (В) = p (В) p (А) = М (В) М (А).

Средняя молярная масса смеси п газов равна общей массы смеси , деленной на общее число молей:

М ср. = (m₁ + m₂ + … + m_п) / (п₁ + п₂ +… + п_п ).

Молярная масса

Занятие 1. Введение. Понятия и законы химии, используемые при решении задач. Знакомство физико-химическими величинами.

Цель:

1. Ознакомить с целями и задачами курса.
2. Повторение понятий и законов химии.

Оборудование:

Физико-химические величины.

Знакомство учащихся с таблицей.

Физико  – химические величины, применяемые при решении задач

Занятие 2. Методы решения задач.

Цель:

Ознакомить учащихся основными методами решения расчетных задач.

В процессе изучения химии широко используется решение задач. На начальном этапе обучения учителя обычно предлагают учащимся выполнять качественные задачи и упражнения, которые помогают им изучать химическую символику, правила написания уравнений реакций и другой описательный материал. На следующих этапах обучения ставиться цель научить школьников применять на практике полученные знания, самостоятельно проводить химические вычисления. Здесь  с успехом используются расчетные задачи. Обязательным элементом расчетных задач является требования найти одну или две неизвестные величины, называемые искомыми. Например, требуется написать формулу соединения или определить химический элемент. Для того, чтобы решить эту задачу необходимо найти определенное число атомов в молекуле соединения или молярную массу элемента, для чего следует выполнить количественный расчет.

В условиях расчетных задач всегда указаны числовые значения величин, которые находятся в определенной зависимости между собой и искомой величиной. Эти значения называют данными задачи. Решение задачи всегда начинают с изучения ее условия. Прежде всего следует выяснить, с какими величинами предстоит проводить вычисления, установить единицы измерения и числовые значения данных задачи и четко определить искомую величину. Химические превращения необходимо записать в виде уравнений реакций и расставить коэффициенты перед формулами. Затем выяснить количественные соотношения между данными задачи и искомой величиной и найти соответствующее закономерности.

Решение расчетной задачи основано на применении математике. Ход решения предопределяется опытом учащегося, его умением применять на практике знания математики. На начальных этапах изучения химии используется метод пропорций. Этот способ нагляден и эффективен для простых задач. Для решения многих составных задач также используется метод пропорций. Но сначала эти задачи приходится расчленять на ряд простых поэтапных задач. Если задача сложна и ее нельзя решить одной -двумя пропорциями , удобно воспользоваться другими методами алгебры, чаще всего линейными уравнениями и неравенствами. Решение задач можно свести к двум этапам:

Составлению уравнения (системы уравнений) по условию задачи и решению полученного уравнения. Например:

11г. смеси алюминия и железа растворили в соляной кислоте. Объем собранного водорода при н. у. 8,96л. Определить состав смеси металлов в массовых долях.

Решение (ч/з систему ):

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂

Fe + 2HCl = Fe Cl₂ + H₂

Составим систему уравнений

  3X +Y = 8, 96 : 22,4

  2X · 27 + 56Y = 11

  X = 0,1 моль (5,4 г. Al)

  Y = 0,1 моль (5,6г. Fe)

ω_Al = 0,49 (49%)

Ответ: 49% Al, (51%Fe)

Пример 2.

Ученик должен был взять для реакции 0,2 мол

Решение

п =  m ;      m = п · М = 0.,2моль · 24г.

       М

Ответ: надо взвесить 4,8г. а не 6г.

Вывод

Способ решения химических задач с использованием алгебраических методов требует знания школьной математики и тогда он легко усваивается учащимися. Следующий метод решения химических задач – это использование готовых формул, с помощью которых разъясняют физические и химические законы.

Занятие 2. Тестовое задание «Основные понятия и законы химии».

Цель:

1. насколько учащиеся успешно повторили пройденный материал.
2. Выявить пробелы в знаниях учащихся.

Каждый учащиеся получает задание.

1. Отметьте правильные утверждения

а) химический элемент обозначается химическим символом

б) химические элементы имеют изотопы

в) некоторые химические элементы получены искусственно

г) земной коре наиболее распространен элемент кислород

2. Укажите формулы сложных веществ:

А) C₂ H₅ OH        Б)  Сu      в)  O₂        г)  РСl₃

3. При каких процессах протекают химические реакции:

А) фильтрование

Б) перегонка нефти

В) появление ржавчины

Г) горение ацетилена при сварке металла

4. Укажите единицу измерения количества вещества

а) г;        б) кг;        в) а.е.м.      г) моль

5. Отметьте правильные утверждения. Относительно атомная масса:

А) показывает, во сколько раз масса атома больше 1/12 части массы изотопа углерода  ¹² С.

Б) имеет размерность г/моль

В) безразмерная величина

Г) приведена в периодической системе элементов

6. Укажите массу атома углерода

А) 12г. б) 6г.  в) 2 ∙ 10 ^-23г.      г) 2 ∙ 10²³ г.

7. Отметьте правильные утверждения

Постоянная Авогадро:

А) показывает число структурных единиц в 1г. вещества

Б) показывает число структурных единиц в 1 моль вещества

В) имеет размерность моль ^-1.

Г) равна 22,4 л.

8. Укажите массы или объемы соединений, в которых содержится 1 моль вещества:

А) 22,4л. CH₄            Б) 98г. H₂ CO₃             В) 40г. Na OH            г) 26г. C₂ H₂

9. Укажите формулы аллотропных модификаций элементы кислорода:

А) O₂             Б) О₃                   в) H₂ O               г) NO

10/ укажите молекулу, которая имеет наибольшую массу:

А) CO₂          б) CO            в) С₆ H₆                  г) CH₄

Ответы:

1. а  б  в  г
2. а  г
3. в  г
4. г
5. а  в  г
6. в
7. б  в
8. а  в  г
9. а  б
10. в

Занятие 3. Нахождение отношения масс элементов по химической формуле в сложном веществе. Нахождение содержания массовых долей элементов в сложном веществе.

Цель:

1. научить учащихся находить отношения масс элементов по химической формуле и вывести формулы сложных веществ.
2. углубить знания о массовых долях химических элементов в сложном веществе и находить формулы веществ по известным массовым долям химических элементов.

Пример 1. Вычислите массовое отношение химических элементов в карбонате кальция. Ca : C : O = 40 : 12 : 48 = 10 : 3 : 12

Ответ: отношение масс  кальция , углерода, кислорода 10: 3 : 12

Пример 2. Количественный состав фосфата кальция выражается отношением

m_Ca : mP : m_{o =} 60 : 31 : 64

выразить этот состав в %.

ω_Ca =  m_Ca =   60             ω_Ρ =   mр  =   31                          ω_о =   mо   =   64                 

           m _общ  155                     m _общ    155                                 m _общ     155

Ответ:

Пример 3. Вывести простейшую формулу оксида азота по количественному составу:

m_n : m_o = 7: 8

 m_n :    m_o =   7 :  8    = 1:1          

Ar(N)  Ar(o) 14  16

Ответ: NO

Пример 4. Массовая доля кислорода в оксиде 3-х валентного элемента составляет

0, 173. Вычислить молярную массу элемента.

Решение:

Молярная масса неизвестного элемента – Х.  М (Эл) = Х; оксид элемента – Э₂ О₃

М (Э₂ О₃ ) = 2М (Э) + 3М (О) = 2х + 48

Составим уравнение, учитывая что произведение молярной массы оксида элемента на массовую долю в нем кислорода равно 3 молярным массам кислорода.

М (Э₂ О₃ ) · ω_о = 3М (О)

(2х + 48) · 0,173 = 3 · 16

Ответ: х = 114,7 г./моль

Пример 5. Вывести формулу вещества с молярной массой 123г/моль, если состав его, выраженный массовых долях следующий:

Углерод 58,5%;      водород 4,1% ;         азот 11,4 %;        кислород 26%.

Решение:

Формула соединения Сх  Hy  Nz  Ot

Составим уравнение, учитывая, что произведение молярной массы соединения на массовую долю данного элемента, входящего его состав, равно молярной массе этого элемента, умноженной на его индекс в формуле соединения:

М (Сх Hy  Nz  Ot) · ω_с = М(С) · Х;   123 · 0,585 = 12х;       х = 6

М (Сх Hy  Nz  Ot) · ω_H = М(H) · Y;   123 · 0,0141= Y;        y = 5

М (Сх Hy  Nz  Ot) · ω_N = М(N) · Z;   123 ·  0,114 = 14Z;     z = 1

М (Сх Hy  Nz  Ot) · ω_o = М(O) ·  t;    123 · 0,26 = 16t;          t = 2

Ответ: С₆ H₅ NO₂

Задачи для решения в группах

1. вывести простейшую формулу оксида фосфора, если его количественный состав отвечает отношению m_p : m_o = 186: 240
2. написать простейшую формулу оксида марганца, количественный состав которого выражается отношением m_мn : m_o = 110 : 112
3. –а что, господин Холмс, правду ли говорят , что крепкая соляная кислота реагирует с медью, при этом образуется вещество сложное, состоящее из водорода (0,74%) ; меди (47,06%); и хлора (52,2%)?
4. это элементарно, Ватсон. Вот Вам формула этого сложного вещества, вот его название, а вот уравнение химической реакции. Что же записал Холмс на листе бумаги?.

Ответ:

2Cu + 4 HCl = 2 H [Cu Cl₂] + H₂

      H [Cu Cl₂] – формула

      Дихлоркупрат (I) водорода – название вещества

Занятие 4, 5.

1 часть -  теоретический материал.

Содержание и определение основных понятий используемых при количественных расчетах в школьном курсе химии.

Цель:

1.Повторить и углубить основные понятия , используемых при количественных расчетах.

2. Научить производить расчеты разными способами.

1. Количество вещества системы. – размерная величина, характеризуемая численностью содержащихся в системе структурных частиц ( атомов, молекул, ионов, электронов, протонов и др. )Обозначаются через ν (ню) или n (эн) и определяется по формуле: n =  N

                                                                                                                                                     N_A

Где N – число частиц в системе

N_{A –} постоянная Авогадро (6,02 · 10²³моль^-1

Моль – единица количества вещества

2. Молярная масса(М)-отношение массы вещества (m) к количеству вещества (n)

M = m/n (кг/моль; г/моль)

3. молярный объем (V₀ ) – отношения объема вещества (V) к количеству вещества

V₀  = V/n (м³ /моль; л/моль)

4. Массовая доля компонента в веществе (растворенного вещества в растворе, одного из компонентов в смеси, примесей в смеси).массовой долей компонента в системе (ω_в) называют безразмерную физическую величину равную отношению массы компонента (m_в ) к общей массе системы

ω = m в-ва/ m общая

5. Молярная доля  компонента в системе Ψ- безразмерная величина, равная отношению количества вещества компонента к общему количеству вещества системы.

 Ψ = n_в /n общ.

6. Объемная доля компонента в системе (φ) – безразмерная величина равная отношению приведенного объема компонента к общему объему системы (V):

φ =  V_в

  V общ

7. Молярная концентрация раствора – отношение количества растворенного вещества (n) к объему раствора (V)

С_(р.в) =   n _р.в

              V р-ра (моль /м³ , моль /л)

Вторая часть - решения расчетных задач.

Пример 1.

Какое количество вещества составляют:       

А) 12 · 10²³  атомов меди

Б) 3 · 10²³  молекул водорода

В) 24 · 10²³  атомов цинка

Пример 2.

Сколько молекул содержится в воде:

А) 1,8г      б) 144 г.        в) 72г

Основные понятия, перечисленные выше часто используются при решении комбинированных задач.

Пример 3.

18г. смеси угарного и углекислого газов занимают объем 11,2 л. Определить объем занимаемый угарным газом после пропускания исходной смеси над раскаленным углем. Какова была его объемная доля смеси.

Решение: 1 способ

СО + С = 2 СО

1. Хл – СО;   (11,2 – х) л – СО₂  ;   Тогда  m_co =  28х/22,4 = 1,25х

m_co2 =  44 (11,2 –х)  =    11 (11,2 – х)

                 22,4                      5,6

m_co + m_co2 = 18

1,25х + 11 (11,2 – х) = 18

                        5,6

Х = 5,6л СО;

V_СО = 11,2 – 5,6 = 5,6л

После пропускания смеси через раскаленный уголь объем СО(ΙΙ) равен 11,2л; а в сумме составляет: 5,6 + 11,2 = 16,8лСО    Φ_СО =   V   =    5,6л  = о,5 (50%)

                                                                         V_общ       11,2

Ответ: 16,8лСО;  50% СО

2 способ

х + y  = 11,2л

              22,4л/моль

28х + 44у = 18

Х = 0,5 – у

28 (0,5 – у) + 44у = 18

У = 0,25 (СО₂ )

Х = 0,25 (СО)

V = п · V_о = 0,25 · 22,4 л/моль = 5,6л СО

V_со = 11,2л; в сумме V_со = 16,8 СО 50%

При обработке 19л смеси карбоната и гидрокарбоната натрия с соляной кислотой выделилось 5,06 л газа при н.у. сколько молей содержалось каждого вещества в смеси?

Решение:

Na₂ CO₃  + 2HCl = 2 NaCl + H₂ O + CO₂

  106л                                                  22,4л

NaHCO₃ + HCl = NaCl + CO₂ + H₂ O

1) Хл – Na₂ CO₃

(19 – х)  NaHCO₃

2) K =  22,4х                М = (19 –х) 22,4

                106                               84

К +М = 5,06

22,4х + (19 – х) 22,4 = 5,06                                          

 106             84

Х = 2,4 г  Na₂ CO₃

_nNaHCO3 = 0,2 моль

Ответ: 0,2 моль NaCO₃;      0,2 моль Na HCO₃

Решение по вариантам

1 вариант

Определить молярную концентрацию раствора, образующегося при смешивании 150 мл  2М и 350 мл  4М р-ров серной кислоты.

Решение:

1. n₁ = V · C_m = 0,15 · 2  =  0,3 моль

2. n₂ = V· C_m = 0,35 · 4 = 1,4 моль

3. n₁ +  n₂  =0,3 +1,4 = 1,7 моль H₂ SO₄

4. V_общ = 150 +350 = 500мл (0,5л)

5. С_m =  n  = 1,7 моль  = 3,4 моль/л

              V      12,5л

ΙΙ вариант

Какие объемы 2М и 6М растворов соляной кислоты нужно смешать для приготовления 500мл 3М раствора?

Решение:

1. Число молей HCl в 500 мл 3М раствора  n = V · C_m = 0,5 · 3 = 1,5 (моль)

2. Х л -  6Мр-р

(0,5 - х)л ---2М р-р

3. n₁  = V · C_m = 6x;          n₁ = (0,5 – x) · 2            n₁ + n₂  = 1,5

6x + (0,5 – x) 2 = 1,5;       x = 0,125л 6М р-р       0,5 – 0,125 = 0,375 мл 2М

Ответ : 125 мл 6М р-р HCl

375 мл 2М р-р HCl

Задание  6.

Расчеты, связанные с использованием плотностей, относительных плотностей и молярных объемов газов.

Жидкости и газы взвешивать неудобно. Для этих веществ надо знать объем, поэтому необходимо вспомнить из курса физики, какая зависимость существует между массой вещества и его объемом.

V = m                p- плотность в кг/л    (г/мл, г/л)

        P

Если рассчитать объем газа количеством вещества 1 моль, тогда вместо массы вещества следует подставить молярную массы (М) и это будет : V_о = М     ( молярный объем)

                                                                                                       P

Формулы для расчетов:

V_о = V       V =  V_o · n         n =  V

         n                                         n

формула для определения плотности газов: p = m  (г/л)

                                                                                  V

Относительная плотность газов – безразмерная величина, показывающая, во сколько раз плотность одного газа больше или меньше плотности другого: D = Р₁       а   Р = М

                                                                                                  Р₂                        V_о

Тогда отношение плотностей 2-х газов будет: Р_{1 /}Р₂ = М₁

                                 М₂

А молекулярная масса вещества численно равна его относительной молекулярной массе, тогда D = М₁

                 М₂

Из формулы для определения относительной плотности газов выводится формула для расчета относительной молекулярной массы неизвестного вещества.

Пример 1. Плотность газа по воздуху равна 2. Какова  масса 5,6л (н.у.) этого газа?

Решение:

1. М_{х газа}  х = М_{r возд} · D = 29,2 = 58

2. 58г газа – 22,4л

Х = 58 · 5,6 = 14,5 (г)  или m = М · V ;

            22,4                                     V_о

Ответ: 14,5г.

Пример 2. Найдите плотность газа по кислороду, если его плотность по воздуху равна 1,5

Решение: D_возд = М_газа                  М _газа = D_возд · М _возд = 1,5 · 29

                             М_возд

D_О2 =  М_газа =   D_возд · М_возд  = 1,5 · 29

            М_О2               32                    32

Ответ: 32

Пример3. Анализ газа показал, что соединение содержит 5,9% H₂ и 94,1%   S; масса 1л этого газа равна 1,52г (н.у.) Какой это газ?

Решение:

1. 1л – 1,52г

22,4л –х

М = V_о · m = 22,4л · 1,52г = 34,048г 

                  V               1л

2.    %  :     %       =  5,9 :  94,1  =  2 :1         M (H₂ S) = 34г/ моль

     Аr(H)   Ar(H)       1      32

Ответ: H₂ S

Пример 4.

При взаимодействии 6,4 г неизвестного металла с концентрированной кислотой образовалась соль  2-х валентного металла, и выделился 4,48л газа, содержащего 30,43%N,

69,57% O;   D_H2 ^газа   = 23.  Назовите неизвестный металл.

Решение:

1. %  :      %    = 2,17 : 4,3 = 1 : 2 (NO_{2) –} простейшая формула

  Ar(N)   Ar(O)

2. M_газа =  D_Н2 · 2 = 23 · 2 = 46

3. Мг (NO₂ ) = 46

4. Мe  + HNO₃  =  2NO₂  + Me (NO₃ )₂  + 2H₂ O

  1моль                  2 моль

X  =  64г

1 моль – 64г (Сu)

Ответ: Cu

Пример 5.

Определите истинную формулу газообразного вещества, которое содержит 54, 29% F,

45,7% O,  если D_N2 = 2,5

Решение:

Находим число молей атомов:

1. %   :   %  =  54,29  :  45,71  = 1 : 1

   Ar(F) Ar(O)     19          16

Простейшая формула вещества  Vr (OF) = 35

2. M _газа =  D_N2 ·28 = 2,5 · 28 = 70г

3. n =  Mгаза  =  70  = 2 раза

            М(ОF)    35

Тогда формула  n (OF) = 2 (OF)

Ответ: O₂ F₂

Задание 7.  Вычисления по термохимическим уравнениям.

Цель:

1. Научить грамотно составлять термохимические уравнения реакции и производить расчеты.
2.  Находить тепловой эффект  реакции.
3. Научить последовательно решать задачи.

Химические реакции осуществляются при обычных условиях, при повышении или понижении температуры, при изменения давления и концентрации реагирующих веществ в системе и других условиях.

Если реакция идет с выделением теплоты, реакция – экзотермическая т.к. ∆Н< 0; где ∆H – энтальпия; если реакция идет с поглощением теплоты, реакция – эндотермическая. При этом ∆H>0. В уравнениях количество поглощенной или выделившейся теплоты обозначают тепловым эффектом химической реакции ± Q Пример 1.

При сжигании серы массы 1 г. выделилось 9,28 кДж теплоты.

Составить термохимическое уравнение реакции.

S + O₂  = SO₂  + Q

1/32 = 9,28 / Q;     Q = 297 кДж

Ответ: S +O₂  = SO₂  +297 кДж

Пример 2. определите количество теплоты при взаимодействии 5г магния с оксидом кремния если известен тепловой эффект реакции:

S_i O₂ + 2Mg = 2MgO + Si + 373,8 кДж

Решение

Q =  5 · 373,8  = 38,9 кДж

                 2 · 24

       Задачи для решения в группах.

1.При сгорании 1 моль натрия в атмосфере хлора выделяется 418 кДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение реакции и рассчитайте, сколько теплоты выделится при сгорании 4г натрия в этих условиях.

2. Какой объем кислорода (при нормальных условиях) израсходован для окисления меди по уравнению реакции 2Cu +O₂  = 2Cu O + 276 кДж, если при этом выделилось 126 кДж теплоты?

3.Составьте термохимическое уравнение реакции получения оксида меди если известно, что при окислении 1 моль меди выделяется 138 кДж теплоты.

4.Вычислите количество теплоты, необходимые для получения 450 кг карбида кальция, если термохимическое уравнение этого процесса:

CaO + 3C = Ca C₂ + CO – 455 кДж

5.Составьте термохимическое уравнение реакции взаимодействия серы с водородом, если известно, что при взаимодействии 5,6 л (н.у.) водорода с серой выделяется 5 кДж теплоты.

6. Гашенную известь получают взаимодействием с водой негашеной извести:

      CaO + H₂ O = Ca(OH)₂ , а термохимическое уравнение получения негашеной              извести: Ca CO₃ = CaO + CO₂ – 180 кДж.

      Рассчитайте сколько гашеной извести можно получить из того же количества            известняка, на прокаливание которого израсходовано 168 000 кДж теплоты.

Занятие 8,9. Зависимость химической реакции от температуры и концентрации         реагирующих веществ.

Цель:

1.Ознакомить учащихся с главными понятиями химической кинетики- I часть.

2.Научить решать задачи по теме: «Кинетика химических реакций» -II часть.

На практике встречаемся с реакциями, которые протекают в растворах и газообразном состоянии, например между азотом и водородом при синтезе аммиака. В этих случаях среда однородная т. е. гомогенная. Известны реакции, в которых реагирующие вещества не образуют гомогенную среду. Например, горение угля.

Скорость гомогенной реакции измеряется числом молей веществ, вступивших в реакцию или образующихся в результате реакции за единицу времени в единице объема. υ = -∆ν / V∆t

А отношение числа молей к объему  представляет собой концентрацию, то  ∆ν = ∆C,

Тогда υ =  -∆С     (моль / л)                                                                                                    V

                           ∆t

Скорость гетерогенной реакции определяется числом молей веществ, вступивших в реакцию или образующихся в результате реакции в единицу времени на единице поверхности. υ =  - ∆ν                                                                                                                                   

                              S∆t

скорость химической реакции зависит от природы и концентрации реагирующих веществ, температуры , давления, присутствии катализатора. Для большого числа химических реакций при повышении  температуры на каждые 10⁰ С скорость увеличивается в 2-4 раза (правила Вант-Гоффа) υ_t2 = υ_t1· γ ^{(t2 - t 1)/ 10} где υ_t1 υ_t2 скорости реакции при начальной и конечной температурах, γ- температурный коэффициент скорости реакции, который показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции с повышением температуры реагирующих веществ на 10⁰ С. Основной закон химической кинетики – закон действующих масс: скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций исходных веществ в степенях равных их стехиометрическим коэффициентам.

Например:

αА + βВ = сС +dД

υ = к · [А]^а · [В]^в ; где [А]^а и [В]^в – молярные концентрации веществ А и В, К – константа скорости реакции.

Катализатор- вещество, увеличивающее скорость реакции (прямой и обратной) Это – различные Ме (Fe, Pt), оксиды (ZnO, Al₂ O₃ , V₂ O₅ ); соли (HgCl₂ ), AlCl₃ )

Ингибитор – вещество, уменьшающее скорость реакции.

Пример1.

Как изменится скорость реакции 2А + В₂ ↔ 2АВ, протекающей между молекулами в закрытом сосуде, если увеличить давление в 4 раза?

Решение:

υ₁ = к [А]² · [В₂];     υ₂ = к [4А]² · [4В₂] ;      υ₂ / υ₁ = 64

Ответ: скорость реакции возросла в 64 раза.

Пример 1.

Напишите выражение зависимости скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ для процессов:

А) H₂ + J₂ → 2HJ (в газовой фазе)

б) Ba² + SO^2-  = Ba SO₄ (в р-ре)

в) CaO + CO₂ → CaCO₃ (c участием твердых веществ)

Решение:

υ = к · С (Н₂ ) · С(J₂ )

υ = к · С (Ba²⁺) · C (SO^2- )

υ = к · С (CO₂ )

Пример 3.

Реакция при температуре 50⁰ С протекает за 3 мин. 20с. Температурный коэффициент скорости реакции равен 3. за сколько времени закончится эта реакция при 30⁰  и 100⁰ С7

Решение:

При увеличении температуры от 50 до 100⁰ С скорость реакции возрастает:

υ₂ = γ  t₂ – t₁  = 5 = 243 раза

γυ₁        10        3

Если при 50⁰ С реакция заканчивается за 200с (3 мин. 20С), то при 100⁰ С она закончится за 200/243 = 0,83С. При 30⁰ С скорость уменьшится в 3  50-30 = 9 раз

                                                                                                   10

И реакция закончится 200 · 9 = 1800С

Ответ: через 30 мин.

Пример 4.

Оксид азота и хлор взаимодействуют по уравнению реакции:

2NO + Cl₂ → 2NOCl

Во сколько раз нужно увеличить давление каждого из исходных веществ при неизменном давлении второго вещества, а также давления во всей системе, чтобы скорость реакции возросла в 16 раз?

Решение:

V = К · С [NO]² · C [Сl₂ ]

Для газообразных веществ давление пропорционально их концентрации. Пусть давление NO возрастает в Х раз, тогда

 16V =  К · С [хNO]² · C[Cl₂ ]

16V  =  К· С [х NO]² · C[Cl₂ ]

V           К· С [х NO]² · C[Cl₂ ]

х² = 16 или х = 4

т.е. давление увеличить в 4 раза. При увеличении давления во всей системе в х раз:

16V =  К · С [хNO]² · C[х Cl₂ ]

V           К· С [NO]² · C[Cl₂ ]

Х³ = 16; х = 2,52

Задачи для самостоятельного решения.

1. Реакция при температуре 50⁰ С протекает за 2 мин. 15 сек. (135 сек.) За сколько времени закончится эта реакция при t =70⁰ C если γ = 3?

Решение:

υ₂  = 3  70 – 50  =  3²  =  9, увеличивается в 9 раз

υ₁            10

υ реакции обратно пропорциональна времени реакции;

υ_t2  =  r (t₂  )               где r (t₁ ) и r(t₂ ) – время реакции при t₁ и t₂

υ₁       r(t₁ )

r (t₂ ) =  υ_t1 · r (t₁ ) =   r(t₂ ) = 135 · 1c    = 15C

                   υ_t2                                                9

Ответ 15с

2. На сколько градусов надо увеличить температуру, чтобы скорость реакции возросла в 27 раз, если γ = 3

Ответ: 71а  30⁰ С

3. при 200 ^С р-я протекает за 2 мин. за сколько времени будет протекать эта же реакция при 0⁰ С.

Ответ: 8 мин.

Занятие 10. Расчеты по уравнениям .

A. Избыток – недостаток.

Цель:

1. По массе или объему какого вещества 9избыток – недостаток) находят массу или объем продукта реакции?

2. полностью ли реагирует оба исходных вещества?

Чтобы ответить на поставленные вопросы, надо произвести расчет.

Пример 1. Смесь 3,2г серы и 6л железа привели во взаимодействие при нагревании без доступа воздуха. Полученный продукт после растирания обработали избытком концентрированного раствора соляной кислоты . Каков состав и объем (н.у.) полученной в результате газовой смеси?

Решение реакции между серой и железом:

Fe + S = FeS

56г  32t  1 моль

1моль  1 моль

Находим количество каждого из веществ

n=  m            n_S   = 0,1 моль     n_Fe  = 0,17 моль в избытке Fe  0,4г Fe составляют 0,007               

      M

Моль продукт FeS растворили в крепкой HCl

FeS + 2HCl → FeCl₂  + H₂ S

0,1моль                          1 моль

Fe + 2HCl → FeCl₂  + H₂ ↑

0,007                            0,007

Согласно уравнениям 0,1 моль FeS позволит получить 0,1 моль 6 H₂ S, а 0,007 моль Fe – 0,007 моль H₂

При н.у. объем газовой смеси:

V смеси = 22,4 (0,1 + 0,007) = 2,4л

 Состав смеси: ώ_Н2S  =  n =   0,1 = 0,935        ώ_Н2 = 1 – 0,935 = 0,065

                                       n_общ  0,107

Ответ: Vсмеси = 2,4л      ώ_Н2S  = 93,5%;           ώ_Н2 = 6,5 %

Пример 2.

К 500г раствора хлороводородной кислоты, содержащего 35 мас.% HCl  добавили 15,8 КМnO_{4 .} какой объем (н.у.) займет газ, образовавшийся в реакции, сколько молей и каких веществ находится в окончательном растворе?

Решение:

Уравнение процесса

2KMnO₄  + 16 HCl = 2MnCl₂  + 5Cl₂ + 2KCl +8H₂ O

Находим число молей KMnO₄ и HCl

n KMnO₄ = m KMnO₄ / M (KMnO₄ ) = 15,8/158 = 0,1 моль

n HCl = m_{HCl /} M_HCl  = 500· 0, 35 / 36,5 = 4,8 моль

в избытке HCl, а в недостатке KMnO₄

расчет ведут по веществу который дано в недостатке

n_Cl2 =  0,1· 5    = 0,25 моль

              2

И займет объем  V = V_о · n = 0,25 · 22,4 = 5,6л

Ответ:  в окончательном растворе будет:

0,1 мольMnCl₂ ; KCl;

4,8 – 0,8 = 4 моль HCl

Пример 3.

Смешали 1 л раствора 0% -ого раствора NaCl плотностью 1,07мл и 2л 5% -ого раствора AgNO₃ имеющего плотность 1,05г/мл. Какова концентрация (%) каждого из растворенных веществ в окончательном растворе?

Решение:

1. Определяем число молей NaCl и AgNO₃     m = V· p · ώ

n_NaCl  = m_NaCl / MNaCl = 1000· 1,07 · 0,1 = 1,83 моль

                                              58,5

N_ApNO3 = m _AgNO3  = 2000 · 1,05 · 0,05 = 0,62 моль

                M_AgCl                   170             0,62 моль         0,62моль      0,62моль   

2. Уравнение взаимодействия NaCl + AgNO₃  = AgCl + Na NO₃

В недостатке AgNO₃  по нему ведется дальнейший расчет т.е. в результате выпадет осадок 0, 62 моль AgCl и образуется 0, 62 моль NaNO₃ ; в растворе останется NaCl;

1,83 – 0,62 = 1,21 моль NaCl

Масса окончательного раствора слагается  из масс двух растворов за вычетом массы AgCl:

m_{оконч.раст} = m_{1 раств} + m_{2 раств} – m_AgCl = 1000 ·1,07 + 2000 ·1,05 – 0,62 · 143,5 = 3081г

находим концентрации солей в окончательном растворе :

ώ_NaNO3  = m_{NaNO3 /} m оконч р-ра = 0б2 · 85 / 3085 = 0,071

ώ_NaСl = 1,21моль · 58,5/ 3081 = 0,023

Ответ: 1,71% NaNO₃ ; 2,3% NaCl

Пример 4.

Вычислите массу хлорида серебра выпавшего в осадок при сливании растворов , содержащих 34 г нитрата серебра и хлороводород массой 8г.

Раньше мы считали массу продукта реакции по известной массе одного из реагирующих веществ , а в данной задаче известны элементы обоих веществ. Возникает вопрос, по какому из них считать массу продукта. Полностью ли реагируют оба исходных вещества7 Для этого найдем количество вещества AgNO₃ и HCl взятых для реакции.

1) AgNO₃ +HCl = AgCl + HNO₃

   1 моль   1 моль  1 моль  1 моль 

2) n_AgNO3  = 0,2моль           n_HCl = 0,21моль

3) по уравнению реакции исходные вещества реагируют равными количествами веществ: n_{ApNO3 :} n_HCl = 1 моль/1 моль  тогда HCl взят в избытке (0,01 моль), а AgNO₃ прореагирует полностью, поэтому массу полученной соли считают по недостатку т. е., по AgNO₃ .

4) находим массу осадка AgCl       m_AgCl  = nM = 0,2 моль · 143,5 г/моль = 28,7 г

Ответ: 28,7 г AgCl.

Занятие 11.

Б. вычисление массы продукта реакции, если известна массовая доля выхода продукта реакции по сравнению с теоретически возможным (и обратная задача).

Цель:

1. закрепить знания учащихся о теоретическом и практическом выходе продукта реакции в % и по массе.

2. Продолжить развитие умений сравнивать делать выводы на основе расчетных задач производственного содержания.

3. Воспитания бережного отношения к окружающей среде.

Пример 1. Вычислите объем аммиака которой получается при нагревании смеси хлорида аммония массы 160,5 г и гидроксида кальция, если выход NH₃ составляет  

78% от теоретически возможного.

Решение 1. Запишем уравнение реакции получения аммиака.

160,5г                                                      х

2NH₄ Cl + Ca(OH)₂ = CaCl₂ + 2NH₃ + 2H₂ O

  107· 2                                                  44,8л

Х = 160,5 · 44,8      = 67,2л 9(теор).

           107

Теоретический выход 100%.

V_прак = η · V_торет = 0,78 · 67,2 = 52,42 л

Ответ: 52,42л NH₃

Пример 2.

При обработке серной кислотой фосфорита масса 1 т с массовой долей фосфата кальция 62% был плоучен суперфосфат 910,8 кг. Определите выход суперфосфата по отношению к теоретическому отношению.

1. Ca₃ (Po₄ )₂ + 2H₂ SO₄ = Ca(H₂ PO₄ )₂ + 2CaSO₄

2/ Cколько кг фосфата кальция в фосфорите массой 1 т.

m = m_общ ώ = 1·0,62 = 0,62т

3. масса суперфосфата – теоретический выход: х = 620 · 506/310 = 1012 кг.

4. находим массовую долю % выхода суперфосфата.

η^пр = m^пр = 910,8 = 0,9 (90%)

         m^т       1012

Ответ: 90%

Пример 3.

При действии избытка соляной кислоты на карбоната кальция массой 25г получили CO₂  массой 10г. определите выход продукта.

0,25моль                                0,25моль

CaCo₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂ + H₂ O

             1 моль                            1 моль

             Решаем через моль: n_CO2 = 10/44 = 0,227 моль; nCaCO₃  25/100 = 0,25 моль; 

             хСО₂  = 0,25 (теор)

             η^пр = n^пр / n^теор = 0,227моль/ 0,25 моль = 0,908

             Ответ:90,8%

 Пример 4.

При электролизе водного раствора хлорида цинка на аноде выделился хлор     объемом 26,88л (н.у.) , а на катоде –цинк 62,4г. считая выход хлора количественным, определите выход цинка.

Решение:

         Эл.т

ZnCl₂ →  Zn + Cl₂

n(Cl₂) = V(Cl₂ )/V₀ = 26,88/22,4 = 1,2 моль

n (Zn) = n (Cl₂ ); n (Zn) = 1,2моль

m (Zn) = n (Zn) · M(Zn) = 1,2 · 65 = 78г (теор)      η^пр = 62,4 /78 = 0,8    Ответ: 80%

Занятие 12.

В. Вычисление массы вещества по уравнению реакции, если известна масса другого вещества, содержащего определенную массу примесей.

Пример 1.

Какой объем СО₂  газа выделится (н.у.) при обжиге известняка массой 250кг, содержащего 20% 90,2) примесей.

Решение:

1. СаСО₃  =  СаО + СО₂  

     100                      22,4м³

2. доля чистого СО₂

100% - 20% = 80% СаСО₃

Тогда m _{чист.СаСО3} = m_общ · ώ = 250кг · 0,8 = 200кг

3.. V_СО3 = V₀ · m_чист  =  200 · 22,4м³  = 44,8м³

                       M              100

Ответ: 44,8м³ СО₂

Пример 2.

Вычислите массу оксида магния MgO, которая получается при обжиге карбоната магния массой 252кг с массовой долей примесей в нем 3%.

Решение:

1. mgCO₃ → MgO +CO₂

2. масса чистого карбоната:

100% -3% = 97%;      m_чист = m_общ  · ώ = 252кг · 0,97 =244,4 кг

3. m _MgO =  244?4 · 40/84 = 116,4кг MgO

Ответ: 116,4кг.

Пример 3.

В обогащенном хибинском апатита в среднем массовая доля оксида фосфора (V) равна 40% . какая масса такого апатита потребуется для получения ортофосфорной кислоты массой 98 кг.

Решение:

1. P₂O₅ + 3H₂ O = 2H₃ PO₄

142г  –  98г

1 моль -  2 моль (96г)

2. m_P2O5  = 142г · 98  = 71 кг

                      196

3. Определяем массу апатита с массовой долей P₂ O₅  40%, необходимую для получения 98кг H₃ PO₄

M(_{апатита)} = 71/0,4 =177,5 кг

Ответ: 177,5кг апатита

Пример 4.

При обжига известняка массой 100г получился СО₂  массой 40г. Определите массовую долю (%) карбоната кальция в этом известняке

Решение:

        х              40г

1. СаСО₃ = Са О +СО₂

Какая масса карбоната Са должна разлагаться

2. m_CaCO3 =  100г · 40г  =  90,9г

                         44

3. ώ_{СаСО3 чист} =  90,9  = 0,909 (90,9%)

                          100

Ответ: 90,9%

Для дополнительного решения .

1. Сколько СО₂ может быть получено в(л) при взаимодействии соляной кислоты с 5 г мрамора, содержащего 10% примесей?

2. Сколько силиката натрия получится при сплавлении песка с 64,2 кг соды, содержащей 5% примеси?

3. Какой объем кислорода (н.у.) потребуется для обжига железного колчедана массой 1т, содержащего 84% Fe S₂ ?

4. При сплавлении 300кг известняка с песком получилось 29 кг силиката кальция. Определите %-е содержание карбоната кальция в известняке.

 Занятие 13

Расчеты, связанные с определением массовой доли растворенного вещества в растворе.

                       Массовую долю выражают в % или долях.

Формулы для расчета:

1.   V_р-в  = m_р-в/m_р-ра                m_р-ра=m_р-в/v_р-в

                       2.Задачи на разбавление:

      V^’=m_р-в/(m_р-ра+m(H₂O)

3.Задачи, связанные с выпариванием раствора:

      V^’= m_р-в/(m_р-ра-m*H₂O)

4.Задачи, связанные со смешиванием растворов:

      V^’=(m^k_р-в+mⁿ_р-в)/(m^k_р-ра+m^p_р-р) или  m^k_р-ра/m^p_р-ра=v^’-v^p/v^k-v^’

      Пример 1

К 300 мл(p=1,07г/см³) 18%-ого раствора серной кислоты добавили 179 г воды.Какова массовая доля H ₂SO₄  в полученном растворе?

Решение:

1. m_б-к=v•p•v=300_мл•1,07_г/см³•0,1=32,1г

     2. m_р-ра=m_р-в+m_H2O=32,1+179=500 г

     3. V(H₂SO₄)=m_р-в/m_р-ра=32,1/500=0,06

      Ответ: 6%-й

          Пример 2

Смешали 100 г раствора с массовой долей NaOH , равной 0,05 с 200 г раствора с массовой долей NaOH 0,15. Вычислите массовую долю NaOH в полученном растворе.

1 способ:

                  Можно воспользоваться уравнением смешения:

m^конц_(р-р)/m^разб=v-v^разб/v^конц-v^'

200/100=v^'-0,05/0,15-v^'

v^'=0,117(11,7%)

Ответ: 11,7%-й раствор

2 способ:

2.1Находим массу NaOH в 200 г n 1000г р-ров

                       m_р-в=200•0,15=30г

                        m_разб=100•0,15=5 г

Общая масса растворенных веществ

2.2 m_в=30+5=35 г  NaOH 

2.3 m_{общ.р-ра}=200+100=300

2.4 v'=35г/300=0,117г 

Сколько г раствора H₂SO₄ c массовой долей ее,равной 0,2, следует добавить к 500 г раствора этой кислоты с массовой долей  H₂SO₄ 0,5, чтобы получить раствор   H₂SO₄ с массовой долей ее, равной 0,3( ответ: 100 г)              

      Пример 3               На разбавление растворов.

v'=m_р-в/m_р-р+m(H₂О)  или v-v'=v'-0=m(H₂О)/m_р-р  где

v'- массовая доля растворенного вещества в разбавленном растворе(v-v')

m_р-р  -масса исходного раствора

Сколько H₂О надо добавить к 100 г раствора хлорида Na с массовой долей, равной 0,02, чтобы получить раствор с массовой долей NaCl, равной 0,005?

Решение:

Воспользуемся формулой:  v-v'=v'-0=m(H₂О)/m_р-р  , тогда

  0,02-0,05/0,005= m(H₂О)/100

  3= m(H₂О)/100;         m(H₂О)=300г

Ответ: 300 г H₂О

      Пример 4

Какой  V(H₂О)потребуется для разбавления 200 мл раствора (p=1,4 г/см³), содержание азотной кислоты в котором составляет 0,68(68%),чтобы получить 10%-й раствор HNO₃.

1 способ:

 1.1 Находим m_р-в=v•p•v=200•1,4•0,68=190,4г     m_р-р=v•p=200•1,4=280 г  

 1.2. масса  10%-ого раствора HNO₃:

                m_р-ра= m_р-в/v=190,4г/0,1=1904г

1.3. тогда   m(H₂О) равна:

               m=1904г-280г=1624г

 Ответ: 1624г

                              m_р-ра=v•p=280г

2 способ:

               v-v'=v'-0=m(H₂О)/m_р-р  

               0,68-0,1/0,1= m(H₂О)/280

Ответ: = m(H₂О)=5,8•280=1624 г

Пример 5            Выпаривание растворов

v'>v,тогда  v-v'=v'-0=m(H₂О)/m_р-р 

Сколько кг H₂О следует выпарить из 1 т раствора H₂SO₄ с массовой долей 0,6, чтобы получить раствор H₂SO₄  с массовой долей ее 0,96?

    Решение:

1 способ:(по формуле)

   0,96-0,6/0,96= m(H₂О)/1.

Ответ:  m(H₂О)=0,375т

2 способ:

1. m(H₂SO₄)=m_р-ра•v=1•0,6=0,6т

   v'=m_р-в/m_р-р

   0,96=0,6/ m_р-ра

2. m_р-р=0,625т

3. находим m(H₂О):

    1т-0,625т=375кг

Ответ:375 кг H₂О

Пример 5            Прибавление одноэлементного вещества в раствор

Сколько NaCl  следует добавить к 450 г раствора этой соли с массовой долей  NaCl , равной 0,8 ,чтобы получить раствор с массовой долей NaCl,равной 0,12 г.

1 способ:

   v'=v•m_р-ра +m(NaCl)/m_р-ра+ m(NaCl)

    0,12 = 0,08•450+х/450+х

Ответ: х= 20,45 г

2 способ:

    Решение:

    Х-масса соли, которую надо добавить к раствору с массовой долей NaCl, равной 0,08.

1. m(NaCl)=m•v=0,08•450= 36 г

2.масса NaCl , содержащаяся в растворе , с массовой долей его 0,12%

      m'_р-в=36+х

3.m_р-ра NaCl с массовой долей NaCl, равной 0,12:

      m'_р-ра=450+х

      v'=m_р-в/m_р-ра

        0,12=36+х/450+х

Ответ: х=20,45 г

Пример 7. Выделение растворенного вещества из раствора:

                                         v'-v/v'-1=m_соли/m_р-ра 

400 г раствора  с массовой долей NaCl 0,1 охладили. При охлаждении выделилось 10 г хлорида натрия. Определите Массовую долю NaCl в охлажденном растворе?

Решение:

  1 способ

                                          v'-0,1/v'-1=m_соли/m_р-ра 

 Ответ: v'=0,077(77%) 

2 способ:

     2.1  m(NaCl) до охлаждения:

                                m=m_р-ра•v=400•0,1=40 г

2.2       m(NaCl) оставшегося в растворе после охлаждения :

                                     40-10=30 г

          2.3   m_р-ра   после охлаждения:

                                      400-10=390г

  Тогда v'=m_р-в/m_р-ра=30/390=0,077(7,7%)

Ответ: 7,7%

3             способ по формуле:

   v'=(v•m_р-ра- m_(NaCL)) /(m_р-ра- m_(NaCL))=0,1•400-10/400-10=0,077

Ответ: 7,7%

Занятие 14. Комбинированные задачи.

Пример 1.

4,6г металлического натрия растворили в 200мл раствора едкого натра , имеющего плотность 1,22г/мл и концентрацию 20% -ую. Какова концентрация растворенного вещества.

Решение:

0,2моль                   0,2 моль     0,1 моль

2Na + 2H₂ O = 2NaOH +H₂

2 моль               2 моль   1 моль

n_Na  = 4,6/ 40 = 0,2 моль

Согласно уравнению реакции 0,2 моль Na в результате реакции дадут 0,2 моль Na OH,

0,1 моль Н_2. Масса NaOH первоначальном растворе:

m_{NaOH в нач. растворе} = m_р-ра pw = 200· 1,22 ·0,2 = 48,8г

m_{NaOH в окнч р-ре} = m_{NaOH в нач р-ре} + 0,2 · М_NaOH = 48,8 + 0,2 · 40 = 56,8г

Масса окончательного раствора NaOH:

m_{оконч р-ра} = m _{нач р-ра} + 4,6- mH₂ = 200· 1,22 + 4,6 – 0,1 · 2 = 248г

тогда ώ =  m_в-ва   =  48,8  = 0,229 (22,9%)

                   m _р-ра         248,4

Ответ: 22,9%

Пример 2.

На смесь кремния и алюминия , магния массой 4,04г подействовали избытком раствора соляной кислоты. При этом выделилось 2,24 л (н.У.) газа, а масса нерастворившегося остатка составила 2г. найдите состав исходной смеси массовых долях %. 

Si +HCl ≠ ;    Al + 3HCL = AlCl₃ +1,5 H₂  ;       Mg +2HCl = MgCl₂ + H₂

В нерастворившемся остатке находится кремний: m_Si = 2г тогда m_Al + m_Mg = 4,04 – 2 =2,04г

Решаем через систему уравнений: х-моль Al     у –моль Mg       n_H2 = 2,24/ 22,4 = 0,1моль

    Х = 0,04         у = 0,4 тогда m_Al = 27· 0,04 = 1,08        m_Mg = 24 · 0,04 = 0,96г

Состав исходной смеси в %:

Ответ:

ώ_Si = 2/4,04 = 0,495 (49,5%)

ώ_Al = 1,08/4,04 = 0,267 (26,7%)

ώ_Mg = 0,96/4,04 = 0,238 (23,8%)

В результате окисления фосфора 60% -ым раствором азотной кислоты (p = 1,373г/мл) получено 19,6г фосфорной кислоты. Рассчитать объем азотной кислоты, израсходованной на окисление фосфора.

Решение:

       X моль                             0,2 моль

3Р+5НNO₃ +2H₂ O = 3H₃ PO₄ +5NO

       5 моль                  3 моль

nH₃ PO₄ = m/М = 19,6г/98г/моль = 0,2моль

nHNO₃ = 5 · 0,2  моль (21г)          m_р-ра = mв-ва/ώ= 21/0,6 = 35г           Ответ: 35г.

                     3

Пример 4.

20г смеси, состоящей из сульфата бария, фосфата кальция, карбоната кальция и фосфата натрия, растворили в воде. Масса не растворившейся в воде смеси стала равна 18г. При действии на нее соляной кислотой выделилось 2,24 л газа (н.у.) и масса нерастворимого осадка составила 3г. определите массовую долю каждого вещества в смеси.

Решение:

1. В воде растворится только Na₃ PO₄  тогда в смеси было:

20г-18г= 2г (Na₃ PO₄ )

2. В H Cl не растворяется Ba SO₄ т.о.в смеси было 3г Ba SO₄

        Х                                                2,24л

3. CaCO₃  + 2HCl → CaCl₂ +  CO₂  + H₂ O  

       100г                                   22,4л

Ca₃ (PO₄ )₂ + 2HCl → CaCl₂ + 2H₃ PO₄

           X =  10г CaCO₃

4. m_{Ca3 (PO4)2} = 20-2 -3 -10 =5г                Ответ: 5г

ώ%_Na3PO4 = 2 = 0,1(10%)

                   20

ώ% _BaSO4 = 3 = 0,15(15%)                

                  20

ώ_CaCO3 = 10 = 0,5 (50%)

               20

ώ_Ca3(PO4)2 =  5  = 0,25 (25%)

                   20

15.Итоговое занятие.

Проверка знаний, умений и навыков по теме; « Типы расчетных химических задач».

В виде письменной работы по вариантам.

Цель:

1.Контроль учебной работы учащихся при изучении темы, учет их успеваемости; выявить недостатки в знаниях и устранить их в дальнейшей работе.

2. Проверить какими умениями и навыками  пользовались при решении разных типов расчетных задач.

Вариант 1.

1.В соляной кислоте растворили 0,6 г сплава меди и магния. При этом выделилось 0,896л газа (н.у.) вычислить массовые доли меди и магния в сплаве.(Ответ:0,1 Mg, 09Cu)

2. Для получения нитрата кальция , обработали карбонат кальция массой 1т разбавленной азотной кислотой. При этом практический выход кальциевой селитры составил85% по отношению к теоретическому. Какая масса селитры была получена?.(Ответ:1394кг).

3. Рассчитайте массу хлорида бария, которую надо добавить к 500г 10% раствора его, для получения 25% раствора . (Ответ: 100г)

Вариант 2.

1. 28,8г смеси железа с железной окалиной восстановили водородом. Продукты реакции обработали без доступа воздуха соляной кислотой, при этом выделилось 8,96л газа (н.у.) Определите количественный состав исходной смеси(Ответ: 5,6г железа ; 23,2 г Fe₃ O₄ )

2. При полном растворении меди 3,2 г в концентрированной азотной кислоте практически выделилось 3г оксида азота (IV). Сколько % это количество NO₂ составляет от теоретически возможного выхода?

3. Рассчитайте массовую долю вещества в растворе , полученном при смешивании 400г 18%-го раствора KOH со 100г раствора , содержащего 0,5 моль KOH. (Ответ: 20%)

Овладевая расчетными умениями учащиеся учатся анализировать условия задач и решать их, пояснять каждое действие. Одновременно они приобретают умения разъяснять решения в устной или письменной форме; записывать решение, используя знания химического языка; делать обобщающие выводы на основе произведенных вычислений; т.е. пользоваться умениями обобщенного характера, что и свидетельствует о развитии познавательной деятельности учащихся, а иногда и о достижении ими познавательной активности.

 Список рекомендуемой литературы.

1. Лабий Ю. М.  Решение задач по химии с помощью уравнений и неравенств. Книга для учителя. М. : Просвещение, 1987.

2. Хасанов А.Е. Химия. Решение задач учебное пособие для учащихся среднего и старшего школьного возраста. М.: Литература, 1998.

3. ДупалА. Я., Баберкина Е. П., Подхалюзина Н. Я., Соловьев С. Н.Химия. Пособие для абитуриентов. М.: 2004.

4. Володина М. А.Сборник конкурсных задач по химии с решениями. Издательство Московского университета ,1983.

5. Котлярова О. С. Учет знаний про химии. Пособие для учителя. М.: Просвещение1977.

6. Фельдман Ф. Г. , Рудзитис Г. Е. Учебник для 9 кл. ср. школы М.: Просвещение 2004.

7. Хомченко Г. П. , Хомченко И. Г. Сборник задач по химии для поступающих в вузы.

М.: Новая волна , 2001.

8. Прошлецов А. Н. Школьная олимпиада по химии в Ярославле. Научно- практический журнал. Химия для школьников № 1, 2006.