У практиці роботи учителів хімії зустрічаються два способи розв’язування задач. Традиційний спосіб здійснюється за такою схемою: пояснення методів розв’язування – колективне розв’язування – самостійне розв’язування контрольних задач. Іноді колективне розв’язування заміняють самостійною роботою вдома. У цьому випадку ефективність навчання значно знижується.
Другий спосіб відбувається за такою схемою: пояснення шляхів розв’язування задач – колективне розв’язування задач – напівсамостійна робота учнів – самостійна робота – контрольна робота. Методична і навчаюча ефективність цього методу досить висока. На жаль, на практиці роботи вчителів хімії цей метод використовується дуже рідко (С.Г. Шаповаленко).
У методичних посібниках при навчанні вмінню розв’язувати розрахункові задачі, пропонують активно використовувати алгоритми, які допомагають вибирати найбільш раціональний спосіб розв’язування задач, а також прискорюють темпи навчання. При цьому суттєво зменшуються не продуктивні затрати часу на уроці. Цей прийом активізує діяльність учнів, розвиває у них логічне і творче мислення, сприяє виробленню необхідних при розв’язуванні розрахункових задач умінь і навичок.
Таким чином, як свідчить аналіз літератури, розв’язування розрахункових задач – важливий процес навчання хімії. Найкращих результатів можна досягти при систематичному розв’язуванні різноманітних видів задач. Методологічною основою розв’язування розрахункових хімічних задач являється єдність якісної і кількісної сторін хімічних явищ, отже в процесі розв’язування задач важливо обумовити хімічну частину, а потім тільки робити розрахунки.
2.2 Система розрахункових задач для учнів 9 – 11 класів загальноосвітньої школи
Шкільні олімпіади є однією з наймасовіших та найефективніших форм пошуку навчання та виховання учнівської молоді. Роль предметних олімпіад у розвитку творчих здібностей учнів важко переоцінити. Саме на олімпіадах кожний учасник має можливість виявити знання, висловити свою думку, захистити власну ідею, показати навички та вміння дослідницької роботи, адже це і є творчість.
Учнівські олімпіади з базових дисциплін складаються з кількох етапів, але не мають точно визначених початку і кінця. Написання учнями робіт, що власне, прийнято вважати олімпіадою певного етапу – це лише вершина айсберга, основою якого є наполеглива, кропітка праця учнів та їх учителів протягом навчального року. дуже важливим є те, що олімпіади, як і будь-які змагання, захоплюють, змушують долати труднощі в здобутті нових знань та вмінь.
Для дітей, охоплених олімпіадним рухом, наукові змагання стали невід’ємною частиною їхнього повноцінного життя. Вони стимулюють розвиток юної особистості в науковому, інтелектуальному плані, загартовують волю, адже психологічне навантаження під час змагань досить велике. Можна сказати, що олімпіада – це школа життя, де потрібно вміти визнавати стратегію і вибудовувати тактику досягнення перемоги, уміти гідно програвати та робити правильні висновки з поразок.
Завдання хімічних олімпіад потребують не тільки формальних знань і наявності стандартних навиків при розв’язуванні задач, але й умінь творчо використовувати набуті знання для вирішення тих чи інших проблем. Відмітимо особливості олімпіад них задач, які, як правило, являються комплексними, з широким використанням міжпредметних зв’язків., тобто при розв’язуванні необхідно використовувати різноманітні уміння і навички.
Задачі і вправи, які ми пропонуємо, можуть бути використані не тільки при складанні завдань хімічних олімпіад, а навіть при проведенні конкурсів. Більшість задач якісного характеру можна використовувати на практичних заняттях хімічних кружків і при позакласній роботі. Деякі задачі вчитель може використовувати як дидактичний матеріал, особливо при індивідуальній роботі учнів.
Система задач для учнів 8 – 11 класів.
І. Тексти задач для учнів 8 класу.
1. Будова зовнішнього електронного шару атома елемента – 3s23p3. Складіть повну електронну формулу будови цього атома; Визначте якому елементу вона відповідає. Напишіть формулу вищого гідроксиду цього елементу і наведіть два рівняння реакції, які характеризують властивості гідроксиду.
2. Складіть структурні формули вищих оксиду йоду і гідроксиду йоду.
3. Які з перерахованих сполук будуть реагувати з розчином гідроксиду натрію: гашене вапно, оксид стронцію, оксид фосфору (V), сірчана кислота, гідроксид алюмінію? Напишіть рівняння можливих реакцій.
4. Маємо такі речовини: соляна кислота, сіль кухонна, кварц, їдкий натр. За допомогою яких хімічних реакцій їх можна розрізнити.
5. 1 літр вуглекислого газу при нормальних умовах має масу 1,977 г. Який об’єм молю цього газу при нормальних умовах? Відповідь поясніть.
6. На урівноважено дві колби, в яких знаходиться по 100 г 20% соляної кислоти. У одну з них внесли 20 г металічного цинку, в другу – 20 г мармуру. Чи зміниться рівновага по закінченню реакції? Відповідь підтвердіть розрахунками.
7. Мідну пластинку масою 20 г на деякий час опустили у розчин нітрату ртуті (ІІ). Маса пластинки збільшилась на 2,74 г. Потім пластинку нагріли і вона стала початкового кольору. Скільки важить пластинка після нагрівання?
8. При нагріванні водного розчину Н4Р2О7 утворюється ортофосфорна кислота Н3РО4. Розрахуйте концентрацію розчину Н4Р2О7 при нагріванні якого отримуємо 10% розчин Н3РО4.
9. У якому об’ємному співвідношенні потрібно змішати 20%-ний розчин сірчаної кислоти (r=1,14 г/см3) і гідроксиду натрію (r=1,22 г/см3), щоб отримати нейтральний розчин?
10. До 110 г 10%-ної соляної кислоти додали 480 г 5%-ного розчину їдкого натру, а потім добавили ще 367,5 г 8%-ного розчину сірчаної кислоти. Розчин випарували і отриманий сухий осад розігріли до плавлення. Яка вага осаду після нагрівання?
11. У стакан, який містить 200 г 10%-ного розчину соляної і бромоводневої кислот, опустили цинкову пластину. Коли її витягли, промили і висушили, її маса на 6,5 г стала меншою, ніж до реакції. Визначте концентрацію соляної кислоти, яка залишилася в розчині.
12. Для нейтралізації 20 мл розчину соляної і бромоводневої кислот потрібно 50 мл 0,4Н розчину лугу, а при дії на таку ж кількість розчину кислот надлишку розчину солі срібла випало 0,3315 г осаду. Визначте концентрацію кислот у вихідному розчині.
13. Який хлорид і в якій кількості можна виділити із розчину, що одержаний при обробці заліза масою 5,6 г розчином соляної кислоти 16,6 мл 20%-ним (r=1,1 г/см3)?
14. Розчин хлориду трьохвалентного металу масою 1,450 г обробили розчином нітрату срібла і одержали при цьому 2,298 г хлориду срібла. Визначте, що за елемент входить до складу вихідного хлориду.
15. При розкладі 5,26 г кристалогідрату сульфату нікелю (ІІ) було отримано 2,16 г води. Виведіть вихідну формулу кристалогідрату.
16. Суміш металів, масою 0,94 г, які проявляють валентність у сполуках 2 і 3, повністю розчинили в надлишку розчину їдкого натру. При цьому виділилось 896 мл газу. Визначте які метали входили до складу суміші, якщо атомна маса одного з металів в 1,5 рази більше, ніж атомна маса другого металу, а їх атомне співвідношення в суміші рівне 2 :1.
17. Сіль натрію якоїсь кислоти має 21,6% натрію, а сіль калію цієї ж кислоти – 31,8% калію. Визначне формулу цієї кислоти.
18. Сполука А2В3 утворена елементами, які знаходяться в одному періоді періодичної системи. Оксид елементу А має 47% кисню, а воднева сполука елементу в – 94,1% елементу В. Визначте елементи А і В.
19. Сполуки А з В і А з С взаємодіють з водою. Утворені водні розчини змінюють колір лакмусу відповідно у червоний і синій. Сполука всіх трьох елементів – нерозчинна у воді, але при одночасній дії води і вуглекислого газу перетворюється у розчин. Назвіть елементи А, В і С.
20. Розчин гідроксиду натрію, концентрація якого 50%, а густина r=1,53 г/см3. Який об’єм цього розчину необхідно використати, щоб одержати 2 літри розчину гідроксиду натрію з густиною r=1,012 г/см3.
ІІ. Тексти задач для учнів 9 класу.
1. Будова зовнішнього електронного шару атома елемента 3s23p5. Складіть повну електронну формулу будови цього атома, Визначте, якому елементу вона відповідає і напишіть по два рівняння реакцій, у яких даний елемент проявляє вищу і нижчу ступінь окислення.
2. Чи будуть реагувати між собою такі речовини:
а) вуглекислий магній і азотна кислота;
б) гідрат оксиду кальцію і кислий вуглекислий кальцій;
в) цинк і сірчана кислота;
г) фосфорнокислий кальцій і сірчана кислота.
Напишіть іонні рівняння всіх можливих реакцій і вкажіть умови їх протікання.
3. Скільки молекул знаходиться і 1 мл води?
4. Підпалили суміш, яка складається з 10 г Н2 і 10 л О2. скільки утворилося води? Який газ і в якій кількості в надлишку?
5. Скільки грамів гідриду літію необхідно взяти, щоб при його взаємодії з водою виділився водень, яким можна заповнити шар об’ємом 3 м3? (Тиск 760 мм.рт.ст. або 101,3 кПа, температура 20°С).
6. У посудину об’ємом 1 л, яку заповнили аміаком при тискові 101,3 кПа і температурі 500°С, помістили платиновий каталізатор. Як зміниться тиск у посудині? Відповідь поясніть.
7. Визначте кількість оксиду фосфору (V), який потрібно розчинити в 10 г 35%-ного розчину фосфорної кислоти, щоб концентрація останньої була рівна 40%.
8. У якій кількості води потрібно розчинити 1,42 г пероксиду калію К2О4, щоб отримати 22,4%-ний розчин гідроксиду калію?
9. На 31,6 г перманганату калію подіяли концентрованою соляною кислотою. Газоподібний продукт реакції повністю прореагував з 625 мл розчину сірчистої кислоти концентрацією 0,8 моль/л. Визначте концентрацію іонів водню в розчині, отриманому при взаємодії газу з сірчистою кислотою.
10. Який об’єм 20%-ного розчину сірчаної кислоти (r=1,14 г/см3) потрібно на нейтралізацію 4 г 13,6%-ного розчину гідроксиду натрію?