ВСТУП
Рішення розрахункових завдань -найважливіша складова частина шкільного предмета В«хіміяВ», так як це один зприйомів навчання, за допомогою якого забезпечується більш глибоке і повнезасвоєння навчального матеріалу з хімії та виробляється вміння самостійногозастосування отриманих знань.
Щоб навчитися хімії,систематичне вивчення відомих істин хімічної науки повинно поєднуватися зсамостійним пошуком рішення спочатку малих, а потім і великих проблем.
1. Математичніспособи вирішення розрахункових задач з хімії
Як би не були цікавітеоретичні розділи підручника і якісні досліди практикуму, вони недостатнібез чисельного підтвердження висновків теорії і результатів експерименту: аджехімія - кількісна наука. Включення завдань у навчальний процес дозволяєреалізувати наступні дидактичні принципи навчання: 1) забезпеченнясамостійності та активності учнів; 2) досягнення міцності знань іумінь; 3) здійснення зв'язку навчання з життям; 4) реалізація передпрофільнеі профільного політехнічного навчання.
Рішення задач єоднією з ланок в міцному засвоєнні навчального матеріалу, так як формуваннятеорій і законів, запам'ятовування правил і формул, складання рівнянь реакційвідбувається в дії.
У рішенні хімічнихзадач доцільно використовувати алгебраїчні прийоми. У цьому випадкудослідження та аналіз ряду задач зводяться до перетворень формул іпідставлену відомих величин в кінцеву формулу або алгебраїчне рівняння.Завдання з хімії схожі на завдання з математики, і деякі кількіснізавдання з хімії (особливо на В«сумішіВ») зручніше вирішувати через систему рівнянь здвома невідомими.
Розглянемо кількатаких задач
Задача 1.
Суміш карбонатів калію інатрію масою 7 г обробили сірчаною кислотою, взятої у надлишку. При цьомувиділився газ зайняв об'єм 1,344 л (н.у.). Визначити масові часткикарбонатів у вихідній суміші.
Рішення.
Складаємо рівняньреакцій:
xг
yл
Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + CO 2 ^+ H 2 O
1моль
1моль
106г
22,4 л
(7-х) г
(1,344-у) л
K 2 CO 3 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + CO 2 ^+ H 2 O
1моль
1моль
138г
22,4 л
Позначимо через хг масу карбонату натрію в суміші, а масу карбонату калію - через (7-х) г .Обсяг газу, що виділився при взаємодії карбонату натрію з кислотою,позначаємо через у л , а обсяг газу, що виділився при взаємодіїкарбонату калію з кислотою, позначаємо через (1,344-у) л.
Над рівняннями реакційзаписуємо введені позначення, під рівняннями реакцій записуємо дані,отримані за рівнянням реакцій, і складаємо систему рівнянь з двоманевідомими:
х/106 = у/22, 4 (1)
(7-х)/138 = (1,344-у)(2)
З першого рівняннявисловлюємо у через х :
у = 22,4 х/106 (3)
(1,344-22,4 х/106) • 138 = 22,4 • (7-х) . (4)
Вирішуємо рівняння (4)щодо х.
185,472-29,16 х = 156,8-22,4 х
6,76 х = 28,672
х = 4,24
Отже, масакарбонату натрію дорівнює 4,24 р.
Масу карбонату каліюзнаходимо відніманням із загальної маси суміші карбонатів маси карбонату натрію:
7г-4, 24г = 2,76 м.
Масові частки карбонатівзнаходимо за формулою:
w (Na 2 CO 3 ) = (4.24/7) • 100% = 60.57%
w (K 2 CO 3 ) = (2.76/7) • 100% = 39.43%.
Відповідь: масова часткакарбонату натрію дорівнює 60,57%, масова частка карбонату калію дорівнює 39,43%.
Завдання 2.
Суміш карбонатів калію інатрію масою 10 г розчинили у воді і додали надлишок соляної кислоти.Виділився газ пропустили через трубку з пероксидом натрію. Утворивсякисню вистачило, щоб спалити 1,9 л водню (н.у.). Напишіть рівнянняреакцій і розрахуйте склад суміші.
Рішення.
Складаємо рівняння реакцій:
х г
y л
Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + СО 2 (1)
1моль
1моль
106г
22,4 л
(10-x) г
(1.9-y) л
K 2 CO 3 + 2HCl = 2KCl + H 2 O + CO 2 ^ (2)
1моль
1моль
138г
22,4 л
х л
0,95 л
2Na 2 O 2 + 2CO 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2 (3)
2моль
1моль
44,8 л
22,4 л
1,9 л
хл
2Н 2 + Про 2 = 2Н 2 Про(4)
2моль
1 моль
44,8 л
22,4 л
Позначимо через х г масукарбонату натрію, а маса карбонату калію буде дорівнює (10-х) г .
По рівнянню (4)розрахуємо об'єм кисню, що утворився в процесі реакції (3).
Для цього через х врівнянні позначимо обсяг кисню і, виходячи з обсягу водню, складемопропорцію і вирішимо її відносно х:
1,9/44,8 = х/22, 4;
х = 1,9 • 22,4/44,8;
х = 0,95 л (обсягвиділився кисню).
Виходячи з рівняння (3),розрахуємо обсяг вуглекислого газу, що утворився при обробці сумішікарбонатів натрію і калію надлишком соляної кислоти. Для цього складемопропорцію:
х/44, 8 = 0,95/22,4;
х = 0,95 • 44,8/22...
