Автор: Козленко Алевтина Викторовна
учитель химии
МАОУ СОШ № 35 им. А.А. Лучинского
пгт. Новомихайловский
Тема: «Использование матриц и таблиц на уроках химии».
Решение задач занимает в химическом образовании важное место, так как это один из приемов обучения, посредством которого обеспечивается более глубокое и полное усвоение учебного материала по химии. Чтобы научиться химии, изучение теоретического материала должно сочетаться с систематическим использованием решения различных задач. В школьной программе существует эпизодическое включение расчетных задач в структуру урока, что снижает дидактическую роль количественных закономерностей, и может привести к поверхностным представлениям у учащихся о химизме процессов в природе и технике.
Решение задач содействует конкретизации и упрочению знаний, развивает навыки самостоятельной работы, служит закреплению в памяти учащихся химических законов, теорий и важнейших понятий. Выполнение задач расширяет кругозор учащихся, позволяет устанавливать связи между явлениями, между причиной и следствием, развивает умение мыслить логически, воспитывает волю к преодолению трудностей. Умение решать задачи, является одним из показателей уровня развития химического мышления учащихся, глубины усвоения ими учебного материала.
При решении задач происходит более глубокое и полное усвоение учебного материала, расширение и углубление знаний по химии, формированию умений выполнять различные задания: решать задачи разных типов, вырабатываются навыки практического применения имеющихся знаний, способности к самостоятельной работе. Основной целью деятельности является создание ситуации успеха для всех учащихся. Не все действия при решении задачи ученик способен выполнять самостоятельно, поэтому необходимо постоянно поддерживать интерес, к решению задачи, использование различных приёмов и методов, сопровождение процесса решения задачи (использование рисунков, схем, памяток, алгоритмов), сочетание индивидуальной, групповой и фронтальной работы, разработка учащимися авторских задач и защита внеурочных проектов, использование активных внеурочных форм занятий учащихся, использование компьютерных технологий.
Задачи — это неотъемлемая часть химии. Важным аспектом в решении задач является внимательное изучение условий, понимание цели задачи и осмысление всех данных. Необходимо верно установить исходные вещества и продукты реакции, правильно определить все искомые величины и привести их к соответствующим единицам измерения.
Формулы для решения задач
Масса | m = ν ⋅ M | где ν — количество вещества, моль; M — молярная масса, г/моль. |
Объём | V= ν •VM | где V — объем, л; VM — молярный объем, л/моль. (VM = 22,4 л/моль) |
Число структурных единиц | N= ν •NA | где N — это число частиц (атомов, молекул или ионов), NА — постоянная Авогадро (6,023 ⋅ 1023, [моль-1 ]). |
Решая задачи в матрице, учащийся выстраивает логическую цепь, объединяя в ней все основные понятия учебно-тренировочного занятия (тренинга). Матричные задания каждый раз стимулируют поиск решения на основе построенной логической схемы, как бы давая возможность неоднократно проверить свой способ мышления, придавая уверенность учащимся в рассуждениях и действиях при решении расчетных задач. Важно, что при подобных заданиях не возникает шаблонности мышления, напротив, на основе построенной логической цепи возникает алгоритм, исполнение которого приводит к повышению скорости мыслительных процессов.
«Вычисление по химическим формулам»
Цель: продолжение формирования и закрепление навыка вычислений
Матрица №1.
Укажите порядок действий в решении задач.
Произведите вычисления.
Запишите полученные данные в пустые ячейки матричного тренажера.
№ п/п | Вещ-во | Ar /Mr | M (г/моль) | m (г) | V (л) (н.у.) | N | n (моль) |
1. | O2 | 6,023 · 10 23 | |||||
2. | H2 | 1,5 | |||||
3. | CO2 | 12,046 · 1024 | |||||
4. | CH4 | 112 | |||||
5. | Cl2 | 7,1 | |||||
6. | N2 | 5,6 | |||||
7. | SO2 | 2 | |||||
8. | H2О | ||||||
9. | НСI | 36,5 | 3 | ||||
10. | H2S | 44, 8 |
«Задачи на растворы»
Цель: продолжение формирования и закрепление навыка вычислений
Матрица № 2.
Укажите порядок действий в решении задач.
Произведите вычисления.
Запишите полученные данные в пустые ячейки матричного тренажера.
№ п/п | ω вещества в растворе (в %) | m вещества (г) | m растворителя(г) | m раствора (г) |
1. | 25 | 100 | ||
5 | 30 | |||
20 | 220 | |||
15 | 300 |
Можно усложнять задачи, добавляя другие величины, например, объем и плотность растворов, рассмотреть ситуации, связанные с концентрированием или разбавлением растворов, смешиванием двух или нескольких растворов…
№ п/п | ρ р-ра, г/мл | V р-ра, мл | ω в-ва в растворе (в %) | m в-ва, г | m р-ля, г | m р-ра, г |
1 | 1,8 | 90 | 150 | |||
2 | 1,1 | 500 | 3 | |||
3 | 300 | 5 | 330 | |||
4 | 1,2 | 10 | 50 |
№ п/п | ω в-ва в растворе (в %) | m в-ва, г | m р-ля, г | m р-ра, г | +/- m р-ля, г | +/- m в-ва, г | ω' в-ва в растворе (в %) |
1 | 10 | 100 | +20 | 0 | |||
2 | 30 | 250 | 0 | -15 | |||
3 | 200 | 220 | 0 | +10 | |||
4 | 8 | 45 | 155 | 0 | 10 |
Стратегия решения химической задачи по уравнению:
Алгоритм решения задачи по уравнению реакции.
По условию задачи: | m(Mg) = 72 г | V (O2) = ? |
Уравнение | 72 г х л 2Mg + O2 → 2MgO | |
n = m/M, где m — масса, г; M — молярная масса, г/моль | n (Mg) = 72 г : 24 г/ моль = 3 моль | n (O2) = ? моль |
Пропорция | По условию 3 моль х моль 2Mg + O2 → 2MgO = > n (O2) = 1,5 моль По уравнению 2 моль 1 моль | |
V = n ⋅ VM, где VM — молярный объем, л/моль. VM = 22,4 л/моль Величина эта постоянна при стандартном давлении (P = 1 атм) и температуре (T = 273K) | V(O2) = n ⋅ VM = 1,5 моль ⋅ 22,4 л/моль = 33,6 л. | |
Ответ: V(O2) = 33,6 л. | ||
Матрица: «Решение задач по уравнению реакции».
Уравнение реакции | n = m/M | Пропорция | V = n ⋅ VM, где VM = 22,4 л/моль | Ответ: |
72 г х л 2Mg + O2 → 2MgO | n (Mg) | n (O2) | V(O2) | |
24 г х л C + O2 → CO2 | n (C) | n (O2) | V(O2) | |
112 г х л CaO + CO2 → CaCO3 | n (CaO) | n (CO2) | V(CO2) | |
56 г х л 2Fe + 3Cl2 = 2 FeCl3 | n (Fe) | n (Cl2) | V(Cl2) | |
13 г х л Zn + 2 HCI = Zn CI2 + H2 | n (Zn) | n (H2) | V(H2) |
Уравнение реакции | n = m/M | Пропорция | m = n *M | Ответ: |
72 г х г 2Mg + O2 → 2MgO | n (Mg) | n (MgO) | m(MgO) | |
20 г хг Ca + Сl2 → CaCl2 | n (Cа) | n (CaCl2) | m(CaCl2) | |
56 г х г CaO + CO2 → CaCO3 | n (CaO) | n (CаСO3) | m (CаСO3) | |
112 г х г Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 | n (Fe) | n (FeCl2) | m(FeCl2) | |
6,5 г хг Zn + 2 HCI = Zn CI2 + H2 | n (Zn) | n (ZnCl2) | m(ZnCl2) | |
6,5 г хг 2Аl + 6 HCI =2 Al CI3+ 3H2 | n (Al) | n (AlCl3) | m(AlCl3) |
Задачи на вывод формулы органического вещества
по продуктам сгорания.
Сх Hy Oz + | O2 | → CO2 + | H2 O | ||||
3, 75 | m (г) | 5,5 | 2,25 | ||||
M | _ | 44 | 18 | ||||
n (моль) | х | y | z | 0,125 | 0,125 | ||
n (H) = 2 * n (H2 O) = 2 *0,125 = 0,25 | 7. n (О) = m/M 2/ 16 = 0,125 | ||||||
m= n*M (г) | 0,25 * 1 = 0,25 | ||||||
Соотношения | I Н | ||||||
Сх H y Oz + | O2 | → CO2 + | H2 O | ||||
M (г/моль) | D Ar * M (Ar) = 1, 05 * 40 = 42 | 33,6 | m (г) | 27 | |||
22,4 | M (г/моль) | 18 | |||||
n (моль) | х | y | 1,5 | n= m/M (моль) | 1,5 | ||
n (H) = 2 * n (H2 O) = 2 *1,5 = 3 | |||||||
Соотношения 6. х : y = 1,5: 3 = 1: 2 | |||||||
Простейшая формула 7. С Н2 М( СН2) = 14 г/моль | |||||||
Коэффициент 8. М( ОВ)/ М( СН2) = 42 г/моль / 14 г/моль = 3 | |||||||
Истинная формула 9. С3Н6 Молекулярная формула М (С3Н6)= 12* 3 + 1*6 = 42 г/моль | |||||||
Структурная формула 10. СН2 = СН – СН3 пропен | |||||||
Сх H y Oz + | O2 | → CO2 + | H2 O | ||||
M (г/моль) | D н2 * M (Н2) = 39 * 2 = 78 | 4,4 | m (г) | 0,9 | |||
44 | M (г/моль) | 18 | |||||
n (моль) | х | y | 0,1 | n= m/M (моль) | 0,05 | ||
n (H) = 2 * n (H2 O) = 2 *0,05 = 0,1 | |||||||
Соотношения 6. х : y = 0,1 : 0,1 = 1: 1 | |||||||
Простейшая формула 7. С Н М( СН) = 13 г/моль | |||||||
Коэффициент 8. М( ОВ)/ М( СН2) = 78 г/моль / 13 г/моль = 6 | |||||||
Истинная формула 9. С6Н6 Молекулярная формула Проверка М (С6Н6)= 12* 6 + 1*6 = 78 г/моль | |||||||
Название 10 бензол | |||||||
на вывод формул углеводородов на основе массовых долей элементов, входящих в их состав, и данных, необходимых для определения молярной массы вещества.
При решении задач этого типа необходимо найти молярную массу вещества.
• На основе относительной плотности вещества
DH2 (в-ва) = M(в-ва)/M(H2), откуда M(в-ва) = M(H2)• DH2(в-ва);
или Dвозд (в-ва) = M(в-ва)/M(возд), откуда M(в-ва) = М(возд)• Dвозд (в-ва), где М(возд) = 29 г/моль.
Задача 1. Выведите молекулярную формулу углеводорода с массовой долей углерода 85,7%, если относительная плотность его паров по водороду равна 28.
СX H y, пусть m= 100 г | ω(С) = 85, 7% или 0,857 | ω(H) = ? % ω(H) = 24,3 % | ||
х | y | |||
Соотношения | 6. х : y = 4:8 | Простейшая формула | 7. С4 Н8 | |
Проверка 8. М (С4Н8)= 12* 4 + 1*6 = 56 г/моль | ||||
Истинная формула | 9. С4Н8 Молекулярная формула | Структурная формула | 10. СН2 = СН – СН2 – СН3 бутен - 1 | |
Задача 2. Массовая доля углерода в углеводороде равна 85, 7%. Плотность паров этого УВ по воздуху равна 2,897. Известно, что это вещество содержит четвертичный атом и способно взаимодействовать с хлороводородом. На основании этих данных : произведите необходимые вычисления и установите молекулярную формулу.
СX H y , пусть m= 100 г | ω(С) = 85, 7% или 0,857 | ω(H) = ? % ω(H) = 24,3 % | ||
х | y | |||
Соотношения | 6. х : y = 4:8 | Простейшая формула | 7. С4 Н8 | |
Проверка 8. М (С4Н8)= 12* 4 + 1*6 = 56 г/моль | ||||
Истинная формула | 9. С4Н8 Молекулярная формула | Структурная формула | 10. СН2 = СН – СН2 – СН3 бутен - 1 | |
Матрица: «Решение задач по правилу Вант- Гоффа».
Цель: продолжение формирования и закрепление навыка вычислений
Матрица № 2.
Укажите порядок действий в решении задач
Произведите вычисления
Запишите полученные данные в пустые ячейки матричного тренажера
Уравнение Вант- Гоффа | t1 | t2 | Y (температурный коэффициент) | V2 / V1 (изменение скорости химической реакции) | ответ |
40o C | 700 C | 2 | 25 = 2•2•2•2•2= 32 | 32 раза | |
3 | = 81 | ||||
20o C | 50o C | 2 | |||
30o C | 3 | 33 = 3•3•3 = |
Матрица: «УГЛЕВОДОРОДЫ».
Дайте характеристику УВ по образцу.
Классы УВ | Связи между атомами углерода. Вид гибридизации | Общая формула | Формулы (молекулярная, структурная). Названия веществ. | Гомологи | Изомеры | Типы химических реакций |
АЛКАНЫ | С-С Sp3 | Cn H2n+ 2, где n ≥1 | С5 Н12 СН3 – СН2 – СН2 – СН2 – СН3 пентан | С2 Н6 СН3 – СН3 этан | СН3 – СН2(СН3)– СН2 – СН3 2- метилбутан | Р. Замещения Р. Разложения Р. Горения |
АЛКЕНЫ | С4 Н8 | |||||
АЛКАДИЕНЫ | С5 Н8 | |||||
АЛКИНЫ | С5 Н6 | |||||
ЦИКЛОАЛКАНЫ | С4 Н8 | |||||
АРЕНЫ | С8 Н10 |
Работа по матрицам включает разнообразные варианты записи формул, рисунков, схем, в которых учащиеся должны легко ориентироваться, узнавать их, сопоставлять, находить различия. Использование матриц дает широкие возможности для изменения содержания вопросов и заданий и, при необходимости, многократного использования одних и тех же карточек. Время на воспроизведение громоздких и трудоемких записей при этом не затрачивается. Ознакомление учащихся с ключевыми понятиями темы, фиксирование внимания на них поможет разобраться в причинно- следственных связях этих понятий и лучше подготовиться к контрольной работе. Матрица выдается каждому учащемуся или пишется на доске. При ответе на предложенные вопросы школьники указывают только номера иллюстраций.
�=(�2/�1)10/(�2−�1).
Каждому ученику выдается карточка-матрица, содержащая все варианты тренировочных заданий.
Получив карточку, ученик узнает из нее номер своего варианта (его можно отметить звездочкой или цветом), просматривает соответствующий перечень заданий, например, формул веществ или уравнений реакций. Работу с данным дидактическим материалом можно проводить различным образом: в форме графического, цифрового диктанта (для этого ряды записей пронумерованы), в виде письменной работы или беседы с учащимися. В случае беседы учащиеся получают одно общее задание и по очереди отвечают на вопросы по всем вариантам. Весь класс следит за ответом, и при наличии ошибок учащиеся поднимают руки. При этом в работу включаются все ученики, а не только работающие по одному варианту.
Матрица: «Классы неорганических веществ»
Цель: продолжение формирования и закрепление навыка на знание состава неорганических веществ
Задание.
1. | КОН | 5. | Н2SO4 | 9. | Na2O | 13. | СO2 |
2. | НСl | 6. | МgCO3 | 10. | NaCl | 14. | Al2(SO4)3 |
3. | BaCl2 | 7. | Fe(OH)3 | 11. | P2O5 | 15. | H3PO4 |
4. | H2O | 8. | ZnO | 12. | КNO3 | 16. | Mg(OH)2 |
ОКСИДЫ | ОСНОВАНИЯ | КИСЛОТЫ | СОЛИ |
Матрица "Классы неорганических соединений"
№ п/п | ВАРИАНТЫ | |||||
I | II | III | IV | V | VI | |
1 | CuCl2 | CO2 | H2S | SO3 | Al2O3 | NaBr |
2 | BaSO4 | KOH | ZnCl2 | Mg(OH)2 | Zn(NO3)2 | MgO |
3 | HB | Ca(OH)2 | HI | N2O5 | MgCl2 | HNO3 |
4 | Zn(OH)2 | HCl | CaO | NaOH | BaO | CO2 |
5 | CaO | FeCl3 | H2CO3 | CaCl2 | HF | ZnSO4 |
6 | P2O5 | H3PO4 | CuO | Ba(OH)2 | SO2 | HgO |
7 | Hg(OH)2 | SiO2 | MgSO4 | NaNO3 | KOH | HCl |
8 | Fe2O3 | KNO3 | Al(OH)3 | KBr | H2SiO3 | Ca(OH)2 |
9 | H2SO4 | Cu(OH)2 | PbS | H2SO3 | Fe(OH)3 | K3PO4 |
10 | AgCl | Li2O | Ag2O | Cu2O | H2SO4 | Cr(OH)3 |
Вопросы и задания для учащихся к матрице (вариант 1)
Вопросы и задания к матрице (вариант 2)
16. Можно ли получить выбранные из перечня основания растворением соответствующих оксидов в воде? В нужных случаях напишите уравнения реакций.
17. Составьте уравнения реакций, возможных между кислотами и основаниями, указанными в варианте. Какие химические реакции возможны между веществами, указанными в вашем варианте? Напишите уравнения химических реакций.