Пермский краевой институт повышения квалификации работников образования
Методика обучения
решению задач на вычисление
массы компонентов в смеси
Курсовая работа учителя химии
МОУ «СОШ №6» г. Краснокамска
Давыдовой Ирины Викторовны
2009 г., Пермь
Введение.
Добиться усвоения знаний учащимися, можно, как известно, разными способами.
Решение химических задач – важная сторона овладения знаниями основ химической науки. Включение задач в учебный процесс позволяет реализовать следующие дидактические принципы обучения: 1)обеспечение самостоятельности и активности учащихся; 2) достижение прочности знаний и умений; 3) осуществление связи обучения с жизнью; 4) реализация политехнического обучения химии, профессиональная ориентация.
Формирование умений решать задачи является одним из компонентов обучения химии. Для успешного преподавания химии необходимо использование основного дидактического принципа единства обучения, воспитания и развития.
В процессе решения задач происходит уточнение и закрепление химических понятий о веществах и процессах, вырабатывается смекалка в использовании имеющихся знаний. Задачи, включающие определённые химические ситуации, становятся стимулом самостоятельной работы учащихся над учебным материалом. Побуждая учащихся повторять пройденное, углублять и осмысливать его, химические задачи способствуют формированию системы конкретных представлений, что необходимо для осмысленного восприятия последующего материала.
Решение задач является одним из звеньев в прочном усвоении учебного материала ещё и потому, что формирование теорий и законов, запоминание правил, формул, составление химических уравнений происходит в действии.
У учащихся в процессе решения задач воспитываются трудолюбие, целеустремлённость, развивается чувство ответственности, упорство и настойчивость в достижении поставленной цели. В процессе решения задач реализуются межпредметные связи, показывающие единство природы, что позволяет развивать мировоззрение учащихся.
В ходе решения задач идёт сложная мыслительная деятельность учащихся, которая определяет развитие как содержательной стороны мышления (знаний), так и действенной (операции, действия). Теснейшее взаимодействие знаний и действий является основой формирования различных приёмов мышления: суждений, умозаключений, доказательств. В свою очередь знания, используемые при решении задач, можно подразделить на два рода: знания, которые ученик приобретает при разборе текста задачи и знания, без привлечения которых процесс решения невозможен. Сюда входят различные определения, знание основных теорий, законов, разнообразные химические понятия, физические и химические свойства веществ, формулы соединений, уравнения химических реакций и т.д. Мышление при этом выступает как проблема «складывания» операций в определённую систему знаний с её последующим обобщением.
Значительна роль задач в создании поисковых ситуаций, необходимых при проблемном обучении, а также в осуществлении процесса проверки знаний учащихся и при закреплении полученного на уроке учебного материала.
Таким образом, при использовании химических задач в процессе обучения реализуются как ключевые, так и предметные компетенции учащихся и учителя: ценностно-смысловая, учебно-познавательная, информационная компетенции, компетенция личностного самосовершенствования, овладение основами химической науки, овладение общенаучными и частнонаучными методами познания, понимание социальной значимости химии и др.
Химические расчётные задачи условно делят на три группы:
1. Задачи, решаемые с использованием химической формулы или на вывод формулы вещества.
2. Задачи, для решения которых используют уравнения химических реакций.
3. Задачи, связанные с растворами веществ.
Каждая из этих групп включает различные типы задач.
Большое значение имеют задачи, в которых наряду с известными явлениями, понятиями даются новые неизвестные. В этом случае решение задачи является средством применения имеющихся знаний и умений для получения и осмысливания новых знаний.
Решение задач, связанных с определением состава смеси веществ, является одним из наиболее сложных для учащихся и интересных разделов при обучении химии. Для определения состава смеси веществ можно использовать разные способы и приёмы решения задач.
В данной работе я попыталась представить поэтапное решение задач «на определение состава смеси веществ» для создания интерактивной химии, которое, на мой взгляд, послужит как вспомогательным материалом для обучения и развития школьников решению задач данного типа, так и средством контроля за уровнем обученности по предмету.
Определение состава смеси,
все компоненты которой взаимодействуют
с указанными реагентами
Задача №1.
При растворении в соляной кислоте смеси железа и алюминия массой 11 г выделился водород объёмом 8,96 л. Определите массу каждого металла в исходной смеси.
Дано:
m (Fe и Al) = 11 г
Vобщ (H2) = 8,96 л
-----------------------
m (Fe) - ?
m (Al) - ?
Решение:
1 этап. Составим уравнения реакций.
х г. а л
2Al + 6 HCl - 2AlCl3 + 3H2 ↑ (1)
2 моль 3 моль
М = 27 г/моль Vm = 22,4 л/моль
m = 54 г V = 67,2 л
(11-x) г b л
Fe + 2HCl - FeCl2 + H2↑ (2)
1 моль 1 моль
М = 56 г/моль Vm = 22,4 л/моль
m = 56 г V = 22,4 л
2 этап. Зададим массы алюминия и железа:
m (Al) = x г, m (Fe) = (11 – x) г
3 этап. Вычислим объём водорода а, выделившегося в результате
реакции (1).
a = 67,2х / 54 = 1,244х
4 этап. Вычислим объём водорода b, выделившегося в результате реакции (2).
b = (11 – x)*22,4 / 56 = 0,4(11 – х)
5 этап. Составим выражение для общего объёма водорода. По условию
a + b = 8,96 , тогда уравнение для расчёта объёма водорода имеет вид:
1,244х + 0,4(11 – х) = 8,96
6 этап. Вычислим х:
4,56 = 0,844х,
отсюда х = 5,4 г – масса алюминия.
7 этап. Вычислим массу железа:
11 – 5,4 = 5,6 г
Ответ: m (Fe) = 5,6 г, m (Al) = 5,4 г.
Задача №2
При действии соляной кислоты на 4,66 г смеси железа и цинка было получено 1.792 л водорода (н.у.). Каков состав смеси?
Дано:
m (Fe и Zn) = 4,66 г
V (H2) = 1,792 мл
М (Fe) = 56 г/моль
М (Zn) = 65 г/моль
Vm = 22,4 л/моль
_________________
m (Fe) - ?
m (Zn) - ?
Решение:
1 этап. Зададим массы железа и цинка:
m (Fe) = x г, m (Zn) = (4,66 – x) г
2 этап. Составим уравнения реакций:
Fe + 2HCl - FeCl2 + H2↑ (1)
Zn + 2HCl - ZnCl2 + H2↑ (2)
3 этап. Определим по уравнению реакции (1) объём выделившегося
водорода a:
x /56 = a / 22,4
a = 22,4x /56 = 0,4x
4 этап. Определим по уравнению реакции (2) объём выделившегося
водорода b:
4,66 – х) /65 = b / 22,4
b = 22,4 *(4,66 – x) /65
b = 1,6 – 0,34x
5 этап. По условию выделилось 1,792 л водорода (общий объём).
Выразим его как сумму объёмов Н2 в уравнениях (1) и (2):
0.4х + 1,6 – 0,34х = 1,792
6 этап. Вычислим х:
0,06х = 0,192
х = 3,2 (г) – масса железа
7 этап. Вычислим массу цинка:
4,66 – 3,2 = 1,46 (г)
Ответ: m (Fe) = 3,2 г, m (Zn) = 1,46 г.
Задача №3
При каталитическом гидрировании смеси уксусного и пропионового альдегидов массой 19,3 г затрачен водород объёмом 8,06 л. Определите массовую долю уксусного альдегида в смеси.
Дано:
m (смеси) = 19,3 г
Vобщ (Н2) = 8,06 л
Vm = 22,4 л/моль
М (СН3СНО) = 44 г/моль
М (СН3СН2СНО) = 58 г/моль
-------------------------------
W (СН3СОН) - ?
Решение:
1 этап. Составим уравнения реакций гидрирования уксусного
и пропионового альдегидов.
х моль х моль
СН3СНО + Н2 --- СН3СН2ОН (1)
y моль y моль
СН3СН2СНО + Н2- CH3CH2CH2OH (2)
2 этап. Выразим количества вещества уксусного и пропионового
альдегидов соответственно через переменные величины:
х моль и y моль.
3 этап. Выразим количество вещества водорода по уравнению реакции (1):
n (CH3CHO) = n (H2) = x моль.
4 этап. Выразим количество вещества водорода по уравнению реакции (2):
n (CH3CH2CHO) = n (H2) = y моль.
5 этап. Выразим общее количество вещества водорода по формуле: n = V /Vm