Алгоритм розв'язування розрахункових задач з хімії

ppt_x

Процес прочитання й осмислення задачі, під час якого потрібно визначити: з якого розділу, до якої теми належить, про що запитується в умові; чи достатньо даних задачі для знаходження невідомої величини? Можна спробувати сформулювати умову задачі інакше або встановити зв’язок даної задачі з іншими з цього розділу, які розв'язувались раніше.1. Аналіз задачі

що дано, що треба знайти. Скласти рівняння хімічної реакції, за умови розгляду в задачі хімічного процесу.2. Короткий запис умови:

Для хімічних задач можливе існування декількох способів розв'язування. Тому важливо обрати раціональний спосіб. Більшість задач можна розв'язати математичним шляхом, проте необхідно враховувати хімічні властивості речовин та особливості перебігу хімічних процесів.3. Пошук способу розв'язування задачі

Розв'язуйте задачу поетапно, коротко формулюйте ключові запитання кожного етапу. Ретельно перевіряйте результати розрахунків – помилка на проміжному етапі призведе до неправильної кінцевої відповіді. Починати необхідно з основного завдання задачі, з'ясовуючи на кожному етапі величини, значення яких треба визначити. 4. Процес розв'язування задачі.

Перевірте правильність розв'язку в цілому, сформулюйте і запишіть кінцеву відповідь.5. Заключний етап.

Приклад № 1: Обчислити масові частки елементів у питній соді, формула якої Na. HCO3

Задача на визначення масових часток елементів у речовині. Важливим моментом є знання формули для знаходження цієї фізичної величини. Задача потребує вміння: За періодичною системою знаходити символи хімічних елементів і записувати заокруглені значення їх відносних атомних мас. Визначати відносну молекулярну (формульну) масу. Етап 1

Записуємо умову задачі: Дано: Na. HCO3 Знайти:w% (Na) - ?w% (H) - ?w% (C) - ?w% (О) - ?Етап 2

1. З 'ясовуємо, що задачу розв'язуємо за формулою: n Ar W= ∙ 100%,Mrде W- масова частка елемента в речовині, n – кількість атомів даного елемента в молекулі речовини, Ar – відносна атомна маса елемента, Mr – відносна молекулярна маса речовини. Етап 3

2. За хімічною формулою встановлюємо:n (Na) = 1n(H) = 1n (C) = 1n (О) = 33. За періодичною системою знаходимо символи хімічних елементів і записуємо заокруглені значення їх відносних атомних мас: Ar(Na) = 23 Ar(H) = 1 Ar (C) = 12 Ar (О) = 164. Визначаємо відносну молекулярну масу речовини: Мr(Na. HCO3)= Ar(Na)+ Ar(H)+ Ar (C)+3∙ Ar (О);Мr(Na. HCO3)= 23+1+12+3 ∙16 =84 Етап 4 ( І частина)

Формули визначені, шлях з'ясований, підставимо відомі значення величин:1. W(Na) = n(Na) ∙ Ar(Na) ∙ 100% /Mr(Na. HCO3) W(Na) = 1∙ 23 ∙ 100% / 84 ≈ 27,4 %2. W(H) = n(H) ∙ Ar(H) ∙ 100% /Mr(Na. HCO3)W(H) = 1∙ 1 ∙ 100% / 84 ≈ 1,2 %3. W(С) = n(С) ∙ Ar(С) ∙ 100% /Mr(Na. HCO3)W(С) = 1∙ 12 ∙ 100% / 84 ≈ 14,3 %4. W(О) = n(О) ∙ Ar(О) ∙ 100% /Mr(Na. HCO3) або. W(О) = 100% - (W(Na) + W(H) + W(С) ) W(О) = 100% - (27,4 % + 1,2%+14,3 %) = 57,1%Етап 4 ( ІІ частина)

Відповідь: масові частки Натрію, Гідрогену, Карбону і Оксиґену у питній соді відповідно дорівнюють 27,4 %; 1,2 %; 14,3 % ;57,1% . Етап 5

Приклад №2: До складу гідроген пероксиду , що використовується у медицині для дезінфекції входить 5,88% Гідрогену і 94,12% Оксиґену. Виведіть формулу цієї речовини, коли відомо, що її відносна молекулярна маса дорівнює 34.

Задача на визначення хімічної формули речовини за масовими частками елементів у ній. Задача потребує вміння: За періодичною системою знаходити символи хімічних елементів і записувати заокруглені значення їх відносних атомних мас. Визначати емпіричну(найпростішу, елементарну) формулу речовини, знаходячи кількість речовини елементів у довільній кількості речовини і виражати їх відношення у вигляді цілих чисел,які не мають спільного дільника. Знаходити молекулярну формулу, у якій індекси в ціле число разів більші,ніж відповідні індекси в емпіричній формулі. Етап 1

Записуємо умову задачі: Дано:w(Н) = 5,88%= 0,0588w(О) = 94,12%=0, 9412 Мr =34 Знайти: М. Ф.- ?Етап 2

І спосіб Із формули: n Ar W= ∙ 100% (1)Mr. Виводимо формулу (2) і знаходимо n : W ∙Mr n = (2) 100% ∙ Arде W- масова частка елемента в речовині, n – кількість атомів даного елемента в молекулі речовини, Ar – відносна атомна маса елемента, Mr – відносна молекулярна маса речовини. Визначимо емпіричну(найпростішу, елементарну) формулу речовини Нх. Оу х : у = n(Н) : n(О) або W (Н) W (О) х : у = : Ar(Н) Ar(О) Знайдемо молекулярну формулу (Нx. Оу)n Mr n = , Mr (Нx. Оу)де n – число,яке показує, у скільки разів збільшуються індекси в емпіричній формулі, Mr – відносна молекулярна маса речовини,формулу якої визначаємо, Mr (Нx. Оу) – відносна молекулярна маса емпіричної формули Етап 3 З 'ясовуємо, що задачу можна розв'язати двома способами:ІІ спосіб

І спосіб1)n(Н)=W(Н)∙Mr/100% ∙Ar(Н);n(Н)=5,88%∙34/100% ∙1 ≈ 22)n(О)=W(О)∙Mr/100%∙Ar(О);n(О)=94,12%∙34/100%∙16 ≈ 23) Н2 О2 –молекулярна формула. Mr(Н2 О2)=2 Ar(Н) + 2 Ar(О);Mr(Н2 О2)=2 ∙ 1 +2 ∙ 16=341)Нх. Оучисло атомів у речовині прямо пропорційне масовій частці елемента і обернено пропорційне його відносній атомній масі,тобто W (Н) W (О) 5,88 94,12х : у = : = : ; Ar(Н) Ar(О) 1 16х : у = 5,88 : 5,88 =1 : 12)НО – емпірична формула. Mr(НО)= Ar(Н) + Ar(О);Mr(НО)= 1 + 16=173) Знайдемо молекулярну формулу (НО)n Mr n = = 34/17 =2 Mr (НО)Н2 О2 –молекулярна формула. Етап 4 ІІ спосіб

Відповідь: молекулярна формула гідроген пероксиду Н2 О2. Етап 5

В результаті реакції 15,4 г барію з достатньою кількістю води утворилося 0,2 г водню. Обчисліть масову частку домішок у металі. Приклад №3:

Задача на обчислення масової частки домішок. Важливим моментом є визначення маси металу, який безпосередньо вступив в реакцію з водою. Задача потребує знань про хімічні властивості лужноземельних металів, а саме їх взаємодія з водою. Етап 1

Запис умови задачі: Дано:m техн.(Ba) = 15,4 гm (Н2 ) = 0,2 г. Знайти:w% (домішок) - ?За умовою задачі складаємо рівняння реакції: Ba + 2 H2 O = Ba(OH)2 + H2 Етап 2

З рівняння реакції з'ясовуємо факт кількісних співвідношень вихідних речовин та продуктів реакції: 1 моль барію витіснить 1 моль водню. Етап 3

1. Основне завдання обчислити масову частку домішок: w% (домішок) = [mтехн. (Ba) - m (Ba)] / m техн. (Ba)∙ 100%2. Невідомою величиною для визначення частки домішок є маса чистого (без домішок) барію. Масу барію можна визначити за формулою: m (Ba) = n(Ва) ∙ М (Ва)3. На цьому етапі невідомою величиною є кількість речовини барію, який розчинився у воді. Але використовуючи співвідношення вихідних речовин та продуктів реакції з'ясовуємо: n (Ва) = n (Н2) 4. Кількість речовини водню можна обчислити за відомою з умови задачі масою: n(Н2) = m (Н2) / М (Н2) На цьому перша частина 4 етапу завершена. Етап 4 ( І частина)

Формули визначені, шлях з'ясований, підставимо відомі значення величин:1. n(Н2) = m (Н2) / М (Н2) n (Н2) = 0,2 г / 2 г/моль = 0,1 моль2. n (Ва) = n (Н2) ν (Ва) = 0,1 моль3. m (Ba) = n (Ва) ∙ М (Ва) m (Ba) = 0,1 моль ∙ 137 г/моль = 13,7 г4. w% (домішок) = [mтехн. (Ba) – mч.р. (Ba)] / mтехн.(Ba)w% (домішок) = [15,4 г - 13,7 г ] / 15,4 г ∙ 100% = 11%Етап 4 ( ІІ частина)

Відповідь: масова частка домішок в металі становить 11%Етап 5

Приклад № 4:“ Біла магнезія ”, що застосовується в медицині при лікуванні хвороб шлунку, має склад: 69,23% магній карбонату (Mg. CO3), 15,93% магній гідроксиду Mg(OH)2 і 14,84% води. Обчисліть маси складових, що містяться в 20 г “ білої магнезії “.

Задача на обчислення маси речовин, що входять до складу суміші. Важливим моментом є знання формули для знаходження масової частки речовини у складі суміші. Задача потребує вміння: Виводити формули. Етап 1

Етап 2 Записуємо умову задачі: Дано:w (Mg. CO3) = 69,23% w (Mg(OH)2) = 15,93% w(Н2 О)= 14,84% mcуміші = 20 г. Знайти:m(Mg. CO3) -?m(Mg(OH)2) -?m(Н2 О) -?

1. З 'ясовуємо, що задачу розв'язуємо за формулою: m р W= ∙ 100%, m c2. Виводимо із неї формулу для визначення m р: W ∙ mc mр = , 100% де W- масова частка речовини,mр – маса речовини – одного з компонентів суміші,mc – маса суміші. Етап 3

Етап 4 Формули визначені, шлях з'ясований, підставимо відомі значення величин:m(Mg. CO3)= w (Mg. CO3) ∙ mc / 100%; m(Mg. CO3)= 69,23% ∙ 20 г / 100%=13,846 гm(Mg(OH)2) = w (Mg(OH)2) ∙ mc / 100%; m(Mg(OH)2) = 15,93% ∙ 20 г / 100%=3,186 гm(Н2 О) = w(Н2 О) ∙ mc / 100%; m(Н2 О) = 14,84% ∙ 20 г / 100%=2,968 г

Етап 5 Відповідь: у 20г “ білої магнезії ” міститься 13,846 г магній карбонату, 3,186 г магній гідроксиду і 2,968 г води.

Приклад № 5: Масова частка куприту, формула якого Cu2 O, у мідній руді – 3%. Яку масу міді можна добути з 10 т такої руди?

Етап 1 Задача на обчислення маси елемента, який у вигляді простої речовини необхідно добути з будь-якої маси речовини.

Етап 2 Записуємо умову задачі: Дано:mруди = 10т=10000 кгw (Cu2 O) = 3% = 0,03 Знайти:m(Cu) -?

Етап 31. З 'ясовуємо, що задачу розв'язуємо за формулою: m е W= ∙ 100%, m р2. Виводимо із неї формулу для визначення mе: W ∙ mр mе = , 100% де W- масова частка елемента,mе – маса елемента в даній масі речовини,mр – маса речовини.

Етап 41. Визначаємо масу куприту:mе = W ∙ mр/ 100%;m(Cu2 O)=0,03∙10000кг =300кг2. Визначаємо відносну атомну масу міді та відносну молекулярну масу куприту: Ar (Cu) = 64 Mr (Cu2 O) =2 ∙ Ar (Cu) + Ar (О); Mr (Cu2 O) = 2 ∙ 64+ 16 = 1443. Визначаємо масову частку міді у куприті: W (Cu) = n (Cu) ∙ Ar (Cu) /Mr (Cu2 O) W (Cu) = 2 ∙ 64 / 144 ≈ 0,894. Визначаємо масу міді:m(Cu ) = 300кг ∙ 0,89 = 267 кг =0,267 т

Етап 5 Відповідь :з 10т мідної руди можна добути 0,267 т міді.

{073 A0 DAA-6 AF3-43 AB-8588-CEC1 D06 C72 B9}Дано:v(розчину)=200мл=0,2лm(KOH)=11.2г. Розв’язання: Обчислимо кількість речовини калій гідроксиду: M(KOH)=56 г/мольn(KOH)=11,2 г / 56 г/моль = 0,2 моль. Обчислимо молярну концентрацію одержаного розчину: C(KOH)= v(KOH) / V(розчину) = = 0,2 моль / 0,2 л = 1 моль /л. С(KOH)-?Задача. У воді розчинили калій гідроксид масою 11,2 г, об’єм розчину довели до 200 мл. Обчисліть молярну концентрацію одержаного розчину. Відповідь: 1 моль /л

Способи розв’язування задач на обчислення масової частки речовини в розчині: Проведення послідовних обчислень;Алгебраїчний спосіб;Задача. Обчисліть масу сульфатної кислоти з масовою часткою кислоти 50%, яку необхідно додати до розчину сульфатної кислоти масою 400 г з масовою часткою кислоти 10%, щоб одержати розчин з масовою часткою розчиненої речовини 30%. Розв’язання:{073 A0 DAA-6 AF3-43 AB-8588-CEC1 D06 C72 B9}m г 50%-й розчин H2 SO4400 г10%-й розчин H2 SO4↓30%Підставляємо числові дані в цю формулу та розв’язуємо рівняння:-0,2m=-80;m=400 Відповідь: 400 г. Обчислення за формулою правила змішування;Розв’язування за діагональною схемою «правила змішування» (правило хреста)Графічний.