Задачи с использованием формул веществ. по направлению подготовки 071900

 

по направлению подготовки 071900

Библиотечно-информационная деятельность

квалификация (степень) выпускника «бакалавр»

 

 

Печатается в авторской редакции

 

 

Формат 60х80/16 Объем п.л.

 

Заказ № Тираж 100 экз.

 

 

Челябинская государственная академия культуры и искусств

454091, г. Челябинск, ул. Орджоникидзе, 36-а

____________________________________________________________

Отпечатано в типографии

Челябинской государственной академии культуры и искусств

Модуль 6

Учись решать задачи по химии

(это не сложно!)

Содержание модуля

Предисловие

1. Задачи с использованием формул веществ

2. Задачи на основе стехиометрических уравнений

3. Задачи на газы

4. Задачи на избыток и недостаток

5. Задачи на растворы

6. Задачи на примеси

7. Задачи на выведение молекулярных формул органических соединений

8. Задачи на смеси веществ

9. Комплексные задачи

10. Задачи повышенной сложности

11. Задачи для самостоятельного решения

12.

Дорогие ребята!

 

К вашему вниманию предлагается модуль по решению задач по химии, который поможет освоению основных типов задач по химии. Решение задач способствует закреплению полученных знаний на уроках химии, более прочному усвоению знаний, расширению кругозора в вопросах прикладной химии (где, что, и как было открыто, используется, применяется), углублению теоретических вопросов (с помощью каких реакций, протекающих по какому механизму, какие идеи владели умами великих ученых и т.д.)

Часто, школьники не решают, не справляются с задачей по одной простой причине - они не понимают и не вникают в суть задачи. В чем заключается эта суть? Причина лежит на поверхности - в установлении логических связей между элементами задачи: что с чем реагирует и как реагирует? При этом, какие вещества, и с каким характером образуются? То есть, в первую очередь надо проанализировать условие задачи и выяснить, какое вещество с каким веществом взаимодействует, и какие вещества образуются. Лучшему пониманию сущности задачи помогает оформление задачи, например, "Дано", при этом легко можно установить, масса, или объем, или количество вещества дано; вспомнить, каковы формулы упомянутых в задаче веществ и т.д. Если никак не вспомните формулы вещества, уравнение реакции, смело откройте учебник, справочник, пособие для поступающих в вузы, и вам нетрудно будет все расставить на свои места и успешно справиться с задачей.

Ниже приведены понятия, расчетные формулы и некоторые сокращения, использование которыми вам поможет в решении задач.

 

Понятия	Обозначения, формула, единица измерения	Примеры
Масса вещества, смеси веществ	m; г, кг, т	m (Al) = 2 г (масса алюминия равна 2 г)
Относительная атомная масса	Аr, безразмерная величина	Аr(Н) = 1 (относительная атомная масса водорода равна 1).
Относительная молекулярная масса	Мr, безразмерная величина	Мr(НСl) = 1 + 35,5 = 36,5
Молярная масса	М, г/моль (численно равна Мr)	M(CuO) = 64 + 16 = 80 г/моль
Массовая доля элемента А в химическом соединении АаВв	ω(А); доли единицы, % ω(А) = Аr (элемента в сложном соединении . 100% / Мr (АаВв);	ω((Cu) в CuO = 64 . 100 % / 80 = 80%
Количество вещества	ν, моль; ν = моль ν = m/M; ν = N/NA ν = V/Vm	ν(H2O)= m/M= 36 г /18 г/моль= 2моль ν = V/Vm = 67,2 л/22,4 л/моль = 3 моль ν = N/NA = 3,01.1023/6,02.1023 = 0,5 моль
Молярный объем газа (н.у.)	Vm = 22,4 л/моль (для любого газа при н.у.)	Vm (CO2) = 22,4 л/моль Vm (O2) = 22,4 л/моль
Объем газа	V, л, м3	V(Н2) = 2000 л или 2 м3
Масса раствора, m (р. в-ва) - масса растворенного вещества	m (р-ра); г, кг m (р-ра) = m(р. в-ва) + m(Н2О)	m (р-ра) = m(р. в-ва) + m(Н2О) = 12 г NaCl + 120 г H2О = 132 г (сумма масс растворенного вещества и воды)
Объем раствора	V (р-ра); л, м3 V (р-ра) = m (р-ра) /ρ, где ρ – плотность раствора	V (р-ра) = m(р-ра) /ρ = 480 г / 1,21 г/см3 = 396,69 см3, где 480 г – масса раствора, 1,21 г/см3 – плотность раствора
Плотность раствора	ρ(р-ра) = m/V	ρ(р-ра) = m/V = 1,12 г/см3 (1см3 этого раствора весит 1,12 г)
Массовая доля растворенного вещества А	ω (А); % или доли единицы; ω (А) = m(A) / m; где m(A) – масса растворенного вещества, m – масса раствора	ω (CuSO4) = 8 . 100 % / 200 = 4%; где 8 г - масса растворенного вещества CuSO4, 200 г - масса раствора
Растворимость вещества А при данной температуре	s(А); масса безводного вещества А в г, которая может раствориться в 100г растворителя	s(NaCl) = 35,9 (в 100 г воды при 200C может раствориться 35,9 г хлорида натрия)
Массовая доля компонента А в смеси веществ А,В, С	ω (A); доли единицы, % ω (A) = m(компонента смеси) . 100%/m(А+В+С)	ω(Cu) = 10 . 100%/ 30 = 33,3%, массовая доля меди в смеси массой 30 г равна 33,3%
Объемная доля компонента А в смеси газов А, В, С	φ; доли единицы, % φ(А)= V(компонента) . 100% /V(А+В+С)	φ(О2) в воздухе = 21%
Относительная плотность газа (при одинаковых физических условиях)	Dn2, безразмерная (показывает во сколько раз газ тяжелее или легче относительно другого газа)	DN2 = M(H2)/M(N2) = 2/28=0,07, показывает, что водород значительно легче азота. DN2 = M(С2H6)/M(Н2) = 30/2 = 15, значит, этан в 15 раз тяжелее водорода.
Относительная молекулярная масса воздуха	M(воздуха) = 29	За относительную молекулярную массу воздуха берется усредненная относительная молекулярная масса компонентов-газов (в основном кислорода и азота), содержащихся в воздухе

 

 

Прежде всего, задача - это упрощенная, схематизированная модель действительности. Умение решать расчетные задачи является одним из показателей уровня развития химического мышления, глубины усвоения учащимися учебного материала.

Следует отметить, что, во-первых, решение задач - это практическое применение теоретического материала, приложение научных знаний на практике. Успешное решение задач учащимися, поэтому является одним из завершающих этапов в самом познании химических явлений, объектов. Во-вторых, решение задач – прекрасный способ осуществления межпредметных связей, а также связи химической науки с жизнью. При решении задач развивается кругозор, память, речь, мышление, а также формируется мировоззрение в целом; происходит сознательное усвоение и лучшее понимание химических теорий, законов, явлений

Решение задач требует умения логически рассуждать, планировать, делать краткие записи, производить расчеты и обосновывать их теоретическими предпосылками, дифференцировать определенные проблемы на отдельные вопросы, после ответов на которые, решаются исходные проблемы в целом. При этом не только закрепляются и развиваются знания, умения и навыки учащихся, полученные ранее, но и формируются новые.

Велика развивающая функция решения задач, которая формирует рациональные приемы мышления, устраняет формализм знаний, прививает навыки самоконтроля, развивает самостоятельность. Развивающая функция проявляется в процессе формирования научно-теоретического, логического, творческого мышления, развития смекалки учащихся, в будущем – изобретательности и ориентации на профессию химика. Все это согласуется с мнением многих, что решение задач – это всегда мыслительный процесс.

При работе с материалом модуля будьте внимательны. Не стоит все задачи с решениями переписывать. В тетради надо записывать только те задачи с решениями, которые вам интересны (по содержанию и по способу решения). Решение задач должно быть оформлено как следует, записи должны быть четкие, аккуратные, иначе вы свои же записи с пользой для дела не используете, даже толком их не прочтете.

Успешное освоение модуля поможет вам научиться решать типовые задачи, что, несомненно, скажется на качество знаний по химии. Так как, решение задач, это особый способ расширения и углубления знаний. Решение задач научит вас быть настойчивым, усидчивым.

Хотелось бы напомнить, что «дорогу осилит идущий», «терпение и труд всё перетрут», «гениальность – это результат 99% труда и 1% таланта».

 

Желаем успехов!

Задачи с использованием формул веществ

Химических веществ в нашем мире много, некоторые из них сравнительно простые, другие очень сложные. Каждое из них обладает присущими ему физическими и химическими свойствами. Очень часто в условии задачи дается подсказка при описании свойств, истории его открытия. Обязательно надо воспользоваться этими подсказками, тщательно проанализировать условие задачи.

К вашему вниманию предлагаются разные способы решения задач, различные задачи, закрепляющие основные химические понятия, конкретные свойства индивидуальных веществ. Рассмотрим несколько примеров.

 

Пример 1. Содержание кислорода в оксиде элемента, образующего водородное соединение типа RH₄, равно 53,33%. Напишите формулы водородного соединения, оксида и опишите их свойства.

 

Решение: RH₄ - такую формулу водородного соединения образуют элементы главной подгруппы IV группы, т.е. элемент четырехвалентный, тогда его оксид имеет общую формулу RО₂. Тогда на основе анализа составим простую схему-рисунок, который поможет все расставить на свои места.

 

Целое – 100%

R О2

 

100-53,33 = 46,67% 53,33%

 

Рассуждение: Два атома кислорода составляют 53,33% от общей массы «молекулы оксида» (в действительности этот оксид имеет немолекулярное строение), а один атом элемента (неизвестного) составляет 46,67%.

Пропорция: 16 ^. 2 = 32 г О 53,33%

х г R 46,67%

Решая уравнение с одним неизвестным, получаем, что

х = 32 ^. 46,67 /53,33 = 28.

Ответ: Это кремний, элемент IV группы, его оксид SiO₂ – кремнезем, кварц (главная составная часть песка), SiH₄ – силан, газ, ядовитое и неустойчивое соединение.

Пример 2. Какая из приведенных руд более богата медью: куприт (Cu₂O), малахит ((CuOH)₂CO₃) или лазурит - Cu₃H₂C₂O₈?

 

Решение. Сначала вычислим относительные молекулярные массы минералов, потом выясним массовые доли меди во всех рудах. Где содержание меди окажется выше, значит эта руда богата медью.

М(Cu₂O) = 64 ^.2 + 16 = 144 г/моль

М(CuOH)₂CO₃) = 64 ^._. 2 + 17 ^. 2 + 12 + 16 ^. 3 = 222 г /моль

М(Cu₃H₂C₂O₈) = 64 ^.3 + 2 + 12 ^. 2 + 16 ^. 8 = 346 г/моль

ω (Cu) в Cu₂O = 128 ^. 100% /144 = 88,88%

ω(Cu) в (CuOH)₂CO₃) = 128 ^.100% / 222 = 57,65%

ω(Cu) в Cu₃H₂C₂O₈) = 192 ^. 100 / 346 = 55,49%

Ответ: куприт-Cu₂O, более богата медью, где содержание меди очень высоко – 88,88%.

 

Пример 3. Русским химиком Ловицем впервые был получен в 1796 г КОН ^. nH₂O. Какова формула этого гидрата, если известно, что он содержит 39,1% воды?

Анализ: Что находим? (формулу гидрата) Что такое гидрат? (имеется уже подсказка, вот она - КОН ^. nH₂O, и еще надо посмотреть по справочнику или спросить у знатока химии, чем же отличается КОН от КОН ^. nH₂O, оказывается кристаллогидрат-кристалл всегда содержит связанную воду) Чему может быть равно n? Что нам известно по условию задачи?

 

Дано:

Общая формула гидрата - КОН ^. nH₂O

ω (nH₂O) = 39,1%

 

Найти n -? и КОН ^. nH₂O -?

 

Рассуждение: 39,1% - это массовая доля кристаллизационной воды, тогда чему равна массовая доля щелочи, если все вместе (щелочь с кристаллизационной водой) составляет … 100%? Анализ задачи позволяет составить схему.

Представленный “образ” задачи

Целое - 100%

? (100-39,1) 39,1%

КОН . n H2O

 

 

Относительная молекулярная масса складывается из массы гидроксида калия и воды и равна: М_r (КОН ^. nH₂O) = 56 + 18n

На основе “образа” задачи составим пропорцию:

56 + 18n г составляет 100%

18n г составляет 39,1%

 

Возможно и другое рассуждение:

56 г составляет 60,9%

18n г составляет 39,1%

Решив уравнение, находим, что n = 56 ^. 39,1 / 60,9 ^. 18 = 2.

Ответ: Формула гидрата - КОН ^. 2H₂O.

Пример 4. Для растворения 6 г оксида двухвалентного металла потребовалось 60 г 24,5% -ной серной кислоты. Установите формулу оксида.

Дано:

m(MeO)= 6 г Решение. Нам неизвестна относительная атомная

m(p.H₂SO₄) = 60 г масса металла. Оксид взаимодействует с H₂SO₄,

ω(H₂SO₄) = 24,5% напишем уравнение предполагаемой реакции.

6 г 14,7 г

MeO -? 1) MeO + H₂SO₄ = МеSO₄ + Н₂О

(х +16) г 98 г

2) Определим массу безводной кислоты: m(H₂SO₄) = 60 г ^. 24,5% / 100% =

= 14,7 г, именно столько безводной серной кислоты взаимодействует с оксидом металла с образованием соли и воды.

3) Имеем уравнение с одним неизвестным, решаем: х + 16 = 6 ^. 98 / 14,7 = 40, тогда х = 40-16 = 24.

Ответ: это Mg; A_r(Mg) = 24; MgО.

 

Решите самостоятельно. При обезвоживании 4,3 г кристаллической соды Na₂CO₃ ^. nH₂O осталось 1,6 г вещества. Выведите формулу кристаллогидрата.