Методична розробка " Завдання з хімії для учнів з погляду компетентністного підходу"

        «Життя однієї родини з хімічними варіаціями»

 

    Юрко найбільше любить вечори. Мама, як завжди , чаклує на кухні. Їй допомагає Софійка та Іванко. Бабуся  приглядає, щоб малий бешкетник Іванко не втнув яку-небудь капость, ще й оповідку цікаву розповість. Дідусь з татком пішли до гаража – лагодити їхнього «мустанга». Щось занедужав їх чотирьохколісний друг – треба завезти до сервісного центру, але не вистачає часу. Юрко і собі б подався до гаража, але вирішив ще трішки посидіти над підручниками. Як не крути - дев’ятий клас – відповідальності дуже багато.

  Ось і вечеря готова, сіли всі до столу і почали розповідати як день пройшов. Тут бабуся і каже:

• Щось я себе погано почуваю, треба здати аналіз крові на  вміст гемоглобіну.
• А що таке гемоглобін?, - поцікавилась Софійка?
• Я поясню, - радо погодився Юрко.

 

Завдання для 7 класу

Запитання 1.

Знаючи, що молекулярна формула гемоглобіну С₂₉₅₄Н₄₅₁₆N₇₈₀O₈₀₆S₁₂Fe₄,

Вкажіть:

А) кількість атомів Карбону,  Феруму,  Сульфуру,  Гідрогену та Нітрогену в наведеній молекулі.

Відповідь. Для  Карбону (С) – 2954,  для  Феруму(Fe)   - 4, для Сульфуру    (S) – 12, для  Гідрогену(H) – 4516,  для Нітрогену (N) – 780.

Б) формули простих речовин до складу яких входять вищезгадані хімічні елементи.

Відповідь . Карбон – вуглець(С),  Ферум (Fe) -  залізо, Сульфур - сірка (S), Гідроген - водень(H₂), Нітроген - азот (N₂).

В) формули вищих оксидів вищезгаданих елементів.

Відповідь передбачає складання формул оксидів, вважаючи валентність такою, що відповідає номеру групи: СО₂,   SO_3,  H₂O, N₂O_5.

Г) які з наведених символів хімічних елементів відповідають наступній характеристиці:  « пластичні: розплющуються, куються, витягуються у дріт»

Відповідь передбачає врахування фізичних властивостей металів, їх відмінності з неметалами, вказуючи на єдиний метал у гемоглобіні – залізо.

Ґ)  якісний склад молекули гемоглобіну та співвідношення атомів елементів у цій сполуці.

Відповідь передбачає , що до складу молекули гемоглобіну входять шість різних хімічних елементів, отже, якісний склад – шість. Співвідношення атомів елементів у гемоглобіні  такі:

N(C) : N(H) : N(N) : N(O) : N(S) : N(Fe) =  12:1:14:16:32:56

Д) коефіцієнти продуктів реакції у вищенаведених схемах реакцій:

 C + O₂  →  CO         (1)

 C  + O₂  →  CO₂             (2)

 H₂   +  O₂  →  H₂O      (3)

 N₂  +  O₂ →  NO        (4)

 NO  +  O₂ →  NO₂     (5)

 N₂   +    O₂  →  N₂O₅     (6)

 S   +  O₂   →  SO₂            (7)

 S   +  O₂  →  SO₃        (8)

Відповідь передбачає перетворення поданих схем реакцій на хімічні рівняння, шляхом зрівнювання та написанням потрібних коефіцієнтів. Враховуючи, що продукти утворюються в результаті реакції, то коефіцієнти будуть наступними:

1. – 2,   (2) – 1,   (3) -2,   (4) – 2,   (5) – 2,    (6) -  2,    (7) – 1, (8) – 2

Е) коефіцієнти всіх реагентів у схемах хімічних реакцій з питання 1Д

Відповідь передбачає, що реагенти – це речовини, що вступають у хімічну реакцію, тому коефіцієнти будуть наступними:

1. – 3,    (2) – 2,  (3) – 3,   (4) – 2,    (5) – 3,   (6) – 7,    (7) – 2,    (8) – 5

 Є)  до якого типу належать схеми хімічних реакцій з питання  1Д

Відповідь передбачає, що всі схеми хімічних реакцій належать до реакцій сполучення.

 Ж)  чи всі хімічні реакції з питання  1Д  належать до реакцій повного окиснення

Відповідь передбачає, що при повному окисненні елемент у оксиді проявляє максимальну валентність, тому повним окисненням будуть реакції  2,3,6, 8; частковому окисненню відповідають реакції – 1,4,5,7

 З) математичний вираз для обчислення молекулярної маси гемоглобіну

Відповідь передбачає наступний запис:

Мr= 12∙2954 + 1∙4516 + 14∙780 + 16∙806 + 32∙12 + 56∙4=

 И) математичний вираз для обчислення масової частки Сульфуру у гемоглобіні

Відповідь передбачає наступний запис:

W(Ел.) =

W(S)=%

 І) Унаслідок спалювання в кисні невідомого металу масою 5,4 г утворився його оксид масою 10,2 г. Валентність елемента-металу в оксиді дорівнює 3. Визначте  елемент-метал.

Відповідь передбачає розв’язання даної задачі за наступним планом.

Записуємо рівняння реакції, урівнюємо його та записуємо відомі величини

                                          5,4 г                             10,2г

4Ме  +        3О₂    =    2Ме₂О₃

                                         n=4моль                       n= 2моль

                                        Аr =Х                           Mr = 2∙(2Х +3∙16)=4Х+96

                                         m =4Хг                         m = (4Х +96)

використовуємо властивість пропорції: добуток крайніх членів = добутку середніх і отримуємо

5,4∙(4Х +96) = 4 ∙10,2Х

0,9∙(4Х+96) =4∙ 1,7Х

0,9∙4(Х +24) = 4∙1,7Х

0,9(Х+24) = 1,7Х

0,9Х +21,6 = 1,7Х

1,7Х- 0,9Х = 21,6

0,8Х = 21,6

Х =27

Атомна маса  шуканого елемента = 27.  Цим елементом є алюміній.

 

Знаючи показник гемоглобіну, лікар може прогнозувати кількість еритроцитів та заліза в крові, ступеня кисневої недостатності організму, - згадав Юрко уроки біології і замовк.

• А ще щось розкажи ,онучку, -  попросила бабуся.

Гемоглобін може перетворюватися з «корисних» фізіологічних норм в патологічні. Він може з’єднуватися і з іншими розчиненими  газами, утворюючи токсичні сполуки.

При появі в повітрі чадного газу, миттєво зв’язується половина загальної кількості гемоглобіну, перетворюючись в карб оксигемоглобін. Гемоглобін також зберігає оптимальний рівень кислотно-лужної рівноваги організму,- закінчив розповідати присутнім Юрко.

 

Запитання для 9 класу

Запитання 1. Написати рівняння електролітичної дисоціації наступних речовин:

А) хлоридної  кислоти, фосфату натрію, нітрату калію, хлориду Феруму (ІІІ);

Б) карбонату натрію, хлориду кальцію, хлориду натрію, гідроксиду магнію, нітратної кислоти;

Відповідь передбачає написання відповідних рівнянь електролітичної дисоціації поданих кислот, солей, гідроксидів.

Запитання 2. Дописати  йонні рівняння реакцій і довести, що в результаті утворюються речовини, які можуть виводитись кров’ю з організму:

K₂SO₄  +  BaCl₂ →    (1)

CaCO₃   +  HCl →       (2)

NaCO₃  +  H₂ SO₄ →  (3)

HCl  +  KOH →          (4)

NaOH    + HNO₃ →     (5)

KCl   HNO₃  →            (6)

Відповідь передбачає написання відповідних рівнянь реакцій та їх аналіз. Увагу звернути на нерозчинну речовину (осад), малодисоційовану речовину (воду), утворення леткої сполуки. У рівняннях 1-5 присутні речовини, які можуть виводитися з організму, у рівнянні 6 реакція йонного обміну не проходить.

Запитання 3. Яка маса Гідрогену знаходиться у вигляді йонів у 5л   0.1 моль розчину хлоридної кислоти, ступінь дисоціації якої  90%

Відповідь передбачає розв’язання задачі за таким планом:

Хлоридна кислота дисоціює за рівнянням

HCl   → H⁺   +   Cl^-

90% = 0,9масових частин      0,9∙0,1 = 0,09моль ⁄ л , отже      = 0.09 моль ⁄л

n(Н)  =  0.09 моль ⁄л ∙5л = 0.45 моль

m (H) = 0,45 ∙1г ⁄моль = 0,45г

Запитання 4. У лабораторії побував зловмисник-жартівник.  Після його зникнення у шафі для реактивів  залишилося 5 склянок із речовинами без етикеток, але відомо, що це розчини калій гідроксиду, сульфатної кислоти, натрій карбонату, амоній хлориду та барій хлориду. Як не застосовуючи інших реактивів, розпізнати кожну з цих речовин.

Відповідь передбачає знання якісних реакцій на певні катіони та аніони.

РЕЧОВИНИ	Калій гідроксид	Сульфатна кислота	Натрій карбонат	Амоній хлорид	Барій хлорид
Калій гідроксид		_____	_____	Виділення газу амоніаку	Помутніння розчину
Сульфатна кислота	____		Виділення газу без запаху	____	Білий осад
Натрій карбонат	____	Виділення газу без запаху		_____	Білий осад
Амоній хлорид	Виділення амоніаку	_____	_____		_____
Барій хлорид	Помутніння розчину	Білий осад	Білий осад	_____

 

Запитання 5.  Є замовлення на приготування 5л фізрозчину .  Як його здійснити?

Відповідь передбачає розв’язання задачі з теми розчини. Фізіологічний розчин – ізотонічний розчин, що містить хлорид натрію з концентрацією 0,9%.

Масова частка розчиненої речовини – це відношення маси розчиненої речовини до маси розчину:

W=

Масова частка вказує скільки грамів розчиненої речовини міститься у 100грамах  розчину. Якщо  фізрозчин є 0,9%, то це означає, що у

100 г розчину є 0,9 г розчиненої речовини

Отже, у 10000г(або у 1л при густині розчину рівній 1 г⁄см³) є 9 г розч. реч.

Відповідно, у 5л буде  (5∙9) = 45 г розчиненої речовини.

Для приготування 5 л фізіологічного розчину необхідно зважити 45 г солі(натрій хлориду) і розчинити його у 5000-45= 4955л води

Завдання 6. Який об’єм оцтової есенції густиною 1,07 г⁄мл потрібно взяти  для приготування столового оцту об’ємом 1000мл і густиною 1,007 г⁄мл ? масова частка оцтової кислоти в есенції дорівнює 80%; в оцті – 6%.

Правильна відповідь передбачає розв’язання задачі на розчини.

Скориставшись формулою для маси речовини, визначимо масу оцту, який потрібно приготувати:

m (розчину) = p ∙ V,      m (оцту) = 1,007 ∙1000 =1007 г

Скориставшись формулою для масової частки та її наслідком, знаходимо масу оцтової кислоти, яка міститься в оцті:

W=,       m (оцтової кисл.) =  

 m(оцтової кислоти)  = 1007∙0,06 =60,42 г

Визначаємо масу есенції, яка містить 60,42 г кислоти

 m = ;    m (есенції) = 60,42: 0,8 = 75,525 г

Знаходимо об’єм оцтової есенції

V (есенції) =      V = 75,525 : 1,07 = 70,6 мл

Відповідь: потрібно 70,6 мл оцтової есенції (вигода для сімейного бюджету значна. Хоча мені подобається за смаковими якостями домашній яблучний оцет)

Завдання 7. Для поданих реакцій вкажіть коефіцієнт перед окисником у рівнянні (1) та відновником у рівнянні (2).

Fe₂O₃ + CO → Fe  +  CO₂        (1)

Cr₂O₃  +  Al  →  Cr   +   Al₂O₃    (2)

Відповідь передбачає написання ОВР, попередньо визначивши  СО елементів.

Fe₂O₃ +3 CO → 2Fe  + 3 CO₂    

Fe⁺³  + 3e  → Fe⁰ │3 │2   окисник, процес відновлення 

C⁺²   -  2e  → C⁺⁴ │ 2│3  відновник, процес окиснення

Окисником виступає  Fe⁺³  , отже коефіцієнт перед окисником - 1

 Cr₂O₃  + 2 Al  →  2Cr   +   Al₂O₃   

Cr⁺³   + 3e  → Cr⁰  │ 3 │1 окисник, процес відновлення 

Al⁰     - 3e → Al⁺³   │3 │  1 відновник, процес окиснення

Відновником виступає   Al⁰, коефіцієнт перед відновником – 2

Запитання для 8 класу

Запитання 1. Установити послідовність хімічних формул речовин у ланцюжку перетворень гідроксиду на сіль:  а)Ферум (ІІ) хлорид, б)Ферум (ІІІ) гідроксид, в)Ферум,  г)Ферум (ІІІ) оксид.

Відповідь  спрямована на знання властивостей сполук Феруму.

Спершу запишемо подані сполуки формулами:

1. Fe₂Cl      Б) Fe(OH)₃      В) Fe       Г) Fe₂O₃

Перетворення гідроксиду на сіль буде відповідати ланцюжок

Fe(OH)₃ →А→Б→Fe₂Cl

Залишилося з’ясувати  які речовини з наведених будуть відповідати речовині А, а які речовині Б. Запишемо рівняння, які характеризують властивості даних сполук:

2Fe(OH)₃ →^t   Fe₂O₃ +3H₂O   (1)

Fe₂O₃ + 3H₂ → 2Fe + 3H₂O    (2)

Fe  + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑      (3)

Отже, ланцюжок буде мати вигляд:  Fe(OH)₃→  Fe₂O₃ → Fe → FeCl₂

Завдання 2.   Розташуйте елементи, що входять до складу гемоглобіну за збільшенням числа електронів на зовнішньому енергетичному рівні їх атомів.

Відповідь. До складу молекули гемоглобіну входять такі елементи:

Карбон,  Гідроген,  Оксиген,  Нітроген,  Сульфур,   Ферум.

Розглянемо будову атомів запропонованих хімічних елементів.

Карбон   має заряд ядра +6, на зовнішньому енергетичному рівні є 4 електрони. Розподіл по рівнях наступний:  │₂  │ ₄

Гідроген   має заряд ядра +1, на зовнішньому енергетичному рівні є 1 електрон. Розподіл по рівнях наступний:  │₁

Оксиген   має заряд ядра +8, на зовнішньому енергетичному рівні є 8 електронів. Розподіл по рівнях наступний:  │₂  │ ₆

Нітроген   має заряд ядра +7, на зовнішньому енергетичному рівні є 7 електронів. Розподіл по рівнях наступний:  │₂  │ ₅

Сульфур   має заряд ядра +16, на зовнішньому енергетичному рівні є 6 електрони. Розподіл по рівнях наступний:  │₂  │ ₈ │₆

Ферум   має заряд ядра +26, на зовнішньому енергетичному рівні є 2 електрони з s-підрівня та6 електронів з передостаннього  d - підрівня. Розподіл по рівнях наступний:  │₂  │ ₈ │₈│₂₊₆

Слід пам’ятати, що число електронів на зовнішньому рівні атома відповідає номеру групи. Тому визначивши, в якій групі розташований кожен із запропонованих елементів, можна легко відповісти на це питання.

Отже, у ланцюжку збільшення числа електронів на зовнішньому енергетичному рівні їхніх атомів,  елементи розташовані наступним чином:

Гідроген → Карбон →Нітроген  → Оксиген, Сульфур → Ферум

Завдання 3. Розташуйте хімічні елементи за зменшенням радіусів атомів:

А)   Алюміній      Б) Магній      В)  Силіцій       Г)  Карбон

Відповідь.  Атоми трьох хімічних елементів (Магнію, Алюмінію, Силіцію) містять у своєму складі по три електронні оболонки, а атом Карбону містить лише дві електронні оболонки, у зв’язку з цим атом Карбону серед запропонованих атомів має найменший радіус.

Тепер залишається розташувати за зменшенням радіуси атомів елементів третього періоду: Алюмінію, Магнію та Силіцію. Як відомо, радіуси у періоді зменшуються зліва направо, оскільки, чим більший заряд атомного ядра, тим ближче до нього електрони (збільшується сила тяжіння між електронами та ядром за законом Кулона) і менший радіус атома. Отже,  найбільший радіус атома буде в Магнію,  трохи менший – у Алюмінію й ще менший – у Силіцію.

Б) → А) → В) → Г)

 

 Тут у розмову втрутився дідусь:

• От слухаю я тебе, Юрку, а може й мені дасиш пораду на питання:  яка основа для вакси краще підходить взимку, а яка в осінню чи весняну негоду – гліцерин або віск , - запитав онука, ховаючи лагідну посмішку у пишні вуса.

Тим часом мама запитала у Софійки:

• Донечко, ти знову брала мою косметичку, он на нову блузку плям  від губної помади  понасаджувала.
•  А ми візьмемо трішки бензину і плями пропадуть, - підбадьорив сестричку Юрко.

 

Запитання для 11класу

Запитання 1. З одягу необхідно видалити наступні плями:                             А)від іржі,  Б)вершкового масла, йоду,В) соняшникової олії, Г) йоду. Запропонуйте способи їх видалення.

Відповідь.

А) Плями від іржі легко видаляються розчином  лимонної кислоти або столовим оцтом:

Fe(OH)₃(іржа) + 3CH₃COOH → (CH₃COO)₃ Fe  + 3H₂O

Б) Видалення плям від вершкового масла та соняшникової олії передбачає знання того, що і вершкове масло, і олія належать до класу естерів, тобто жирів.

 Жири – це  естери , утворені  трьохатомним спиртом гліцеролом та вищими карбоновими кислотами.  Жири поділяються на тверді та рідкі. Бензин, як і жири належить до органічних речовин, тому легко може розчини жири за принципом: « подібне розчиняється в подібному»

В) Плями від йоду видаляються картопляним крохмалем, пам’ятаючи, що крохмаль дає якісну реакцію на полісахариди.

Запитання 2.  Запишіть формули вершкового масла, знаючи, що назва цього жиру олеїно-пальмітино-бутанат та свинячого сала, знаючи, що назва жиру звучить  олеїно-пальмітино-стеарат

Відповідь.

CH₂ – O – OCC₁₇H₃₃

│

CH – O  - OCC₁₅H₃₁

│

CH₂  - O – OCC₃H₇

 

 Вершкове масло: олеїно-пальмітино-бутанат

CH₂ – O – OCC₁₇H₃₃

│

CH – O  - OCC₁₅H₃₁

│

CH₂  - O – OCC₁₇H₃₅

Свиняче сало: олеїно-пальмітино-стеарат

Завдання 3.  Обчисліть, який об’єм водню (у перерахуванні на н. у.) знадобиться для перетворення 1 т рослинної олії (умовно прийняти триолеїн) на твердий жир.

Відповідь передбачає розв’язування задачі з використанням наступного рівняння реакції

СН₂ – O – CO – C₁₇ Н₃₃                              CH₂ – O – CO – C₁₇ H₃₅

 |                                                                     |

CH – O – CO  –  C₁₇ H₃₃       +   3H2   =     CH – O – CO – C₁₇H₃₅

 |                                                                     |

CH₂ – O – CO – C₁₇H₃₃                               CH₂ – O – CO – C₁₇H₃₅

1т = 1000кг

М (триолеїну) =  57∙12 + 104∙1 +  6∙ 16 = 884 г⁄моль, за рівнянням   у  реакцію вступає 1 моль триолеїну,  тому m = 884 кг, щодо  водню, то в реакцію вступає 3 моль водню, що відповідає об’єму (3∙22,4) м³.

Складаємо пропорцію

 На перетворення 1000 кг три олеїну потрібно  Х м³  водню

                                  884 кг                                    (3∙22,4) м³

Х =   =76  м³  

Відповідь : об’єм водню = 76  м³  

                       

Завдання 4. Залишки яких карбонових кислот входять до твердих та рідких жирів?

Відповідь.  До складу твердих жирів входять залишки насичених вищих карбонових кислот (зокрема: пальмітинової, стеаринової, маргаринової); до складу рідких жирів входять залишки ненасичених вищих карбонових кислот – олеїнової.

Завдання 5. Як по -  іншому називається лужний гідроліз жирів? Чому?

Відповідь. Лужний гідроліз жирів по – іншому називається омиленням. В результаті цього гідролізу утворюються мила  -  натрієві чи калієві солі вищих карбонових кислот.

Завдання 6. Чому неможна довго користуватися губною помадою?

Відповідь.  Під впливом кисню повітря, тепла, світла, вологи відбувається згіркнення жирів, що істотно впливає на якість губної помади.

Завдання 7.  Існує стійкий міф про те, що жирна їжа запобігає сп’янінню. Спростуйте або підтвердьте його.

Відповідь спрямована на те, щоб пригадати дослід  «часткового розчинення жиру в спирті. В пробірку помістимо близько 2г вершкового масла та влиємо 10 мл будь-якого алкоголю. Спостерігаємо утворення каламутного розчину. Вміст пробірки підігріємо до температури людського тіла – утворюється каламутна емульсія, внаслідок часткового розчинення жиру у спирті. Міф спростовано. Жирна їжа не запобігає сп’янінню.

Завдання 7.  Назвіть за міжнародною номенклатурою лимонну (цитринову) кислоту формула якої має вигляд:

      Н2С—СООН

          │

НО—С—СООН

          │

Н2С—СООН

Відповідь.

2-гідрокси-1 ,2,3-пропантрікарбонова кислота

 

Запитання 8. У  вас виникла підозра, що бензин  розведений водою . Як перевірити цю підозру?  Якими  реактивами потрібно користуватися: тими, що мають відношення до органічної хімії чи тими, що мають відношення до неорганічної хімії?

Відповідь.  У  кожному господарстві є трішки негашеного вапна. Якщо у  бензині є вода, то утвориться розчин з лужною реакцією. В аптеці можна купити фенолфталеїн(пурген) і в домашніх умовах виготовити його розчин. А ще можна взяти 150 -200 грам нашаткованої червонокачанної капусти (фіолетовий колір), запарити літром окропу і дати настоятися зо дві години. Розчин набуває темно-фіолетового забарвлення, цей розчин добре розвести водою, щоб забарвлення було менш інтенсивне, виходить рідкий лакмус, яким можна виявити як лужні, так і кислі середовища, тільки спочатку треба поекспериментувати з кольором (ми робили з «Кротом», нашатирним спиртом, 5% розчином питної соди, столовим оцтом, засобом для промивки газових колонок).