бесплатно рефераты

бесплатно рефераты

 
 
бесплатно рефераты бесплатно рефераты

Меню

Элективный курс для учащихся 10-х классов "Решение задач по органической химии повышенного уров... бесплатно рефераты

В процессе обучения решению задач по химии необходимо проверять степень усвоения материала по свойствам веществ, т.к. без полного овладения данными знаниями работа будет бесполезной.

Кроме знакомства с алгоритмами решения задач необходимо познакомить учеников с приемами, которые облегчают понимание условия задачи, произведение расчетов и поверку решения. К ним относятся рисунок-схема задачи, оформление в виде таблицы, самопроверка и составление условия задачи как способ отработки навыка решения задач.

Самостоятельная деятельность по составлению условий задач учащимися как один из методов обучения решает несколько проблем, одной из которых является индивидуальный подход. Это позволяет уделить внимание слабоуспевающим ученикам и не затормозить развитие сильных.  Кроме этого решая задачу в прямом и обратном порядке, учащиеся лучше отрабатывают навык решения и самопроверки задач.


Тема 1. Вычисления, связанные с понятием количество вещества, молярный объем и относительная плотность газа.

Основные понятия, законы и формулы: абсолютная атомная (молекулярная) масса, относительная атомная (молекулярная) масса, количество вещества, моль, число Авагадро, молярный объем, нормальные условия, плотность,

относительная плотность, идеальный газ, закон Бойля-Мариотта, закон  Гей-Люссака, закон Шарля, уравнение Менделеева-Клайперона.

Выбираем любое органическое вещество, которое при н.у. является газом. и на его примере выполняем необходимые вычисления. Сначала выполняем данную работу вместе, а затем каждый самостоятельно.

Пример:  Метан, CH4.

Mr(CH4)=16, т.е. молекула метана в 16 раз тяжелее одной двенадцатой массы атома 12C;

М(CH4)=16 г/моль, т.е. 16г будут весить 6,02. 1023 молекул.

Пусть взяли 11,2л метана (берем «удобную» величину)

n(CH4)=V/Vm=11,2/22,4=0,5 (моль);

N(CH4)=Na.n=6,02.1023.0,5=3,01.1023 ;

m(CH4)=M.n=16.0,5=8 (г);

V(CH4)=Vm.n=22,4.0,5=11,2(л)-проверка; показываем на объемной модели;

p(CH4)=m/V=8:11,2=0,71 (г/л) или22,4л-16г  => 16:22,4=0,71(г/л);

1 л –x г

DH2 (CH4)=M CH4 .M H2=16:2=8.

При н.у. 1л метана весит 0,71г.

Как изменится объем, если увеличить давление до 202,6 кПа?

P0.V0=P.V => V=P0.V0/P=101,3.1:202,6=0,5 (л) обратная пропорциональность;

Как изменится объем, если понизить температуру до -50С ?

V0/T0=V/TV=V0 .T/T0=1.(273-5)/273=0,98(л) прямая пропорциональность.

В закрытом баллоне метан находится при температуре 70С. До какой температуры должен быть нагрет газ, чтобы давление баллона внутри увеличилось на 10%

P 1/T1=P2/T2T2=P2 .T1/P1=(1+0,1).(273+7)/1=308K =>308-273=350C.

Какой объем будет занимать метан массой 32г при 170С (T=17+273=290K) и 750 мм.рт.ст. (760 мм.рт.ст. – 1,013.105 Па, а 750 мм.рт.ст.—x Па; Р =0,99967.105 Па)?

VP=mRT/M=nRT =>V=mRT/MP=32.8,31.290/16.99967=0,0482(м2).

На основе предыдущей  задачи составляем условие и решаем.

  Вычислите молярную массу газа, 48,2л которого при 170С и давлении 99,967кПа имеют массу 32г.

Решение:

VP=mRT/M => M=mRT/PV=32.8,31.290/99967.0,0482=16(г/моль).

Тема 2. Вычисления, связанные с использованием долей.

Основные понятия, законы и формулы: массовая доля, молярная доля, объемная доля, средняя молярная масса смеси, раствор, растворимость.

Выбираем любые несколько органических веществ, которые при н.у. являются газами. и на их примере выполняем необходимые вычисления. Сначала выполняем данную работу вместе, а затем каждый самостоятельно.

Разбираем понятие доля (часть) и целое.

целое – 1 или 100%,

часть – доля от 1 или от 100%.

 Пример: возьмем смесь 1л метана и 2л этана

Чему равна объемная доля метана?

u= V(CH4)/V(CH4)+ V(C2H6)=1:(1+2)=0,33 или 33%.

Чему равна молярная доля метана?

n(CH4)=V/Vm=1: 22,4=0,045(моль); n(C2H6)=2:22,4=0,09(моль)

х(CH4)= n(CH4)/n(CH4)+ n(C2H6)=0,045:(0,045+0,09)=0,33 или 33%.

Чему равна массовая доля метана?

m(CH4)=0,045.16=0,72(г); m(C2H6)=0,09.30=2,7(г);

w =m(CH4)/m(CH4)+ m(C2H6)=0,72:(0,72+2,7)=0,21 или 21%.

Проверяем, используя  «правило креста» (диагональная схема, обычно используется в случае, когда смешиваются 2-а раствора с разными массовыми долями растворенного вещества).

массовые  большая массовая часть

доли  массовая  w1 w3-w2первого раствора

исходных  доля

w3массовая доля

нового раствора

меньшаямассовая часть

массовая  w2  w1-w3второго раствора

 доля

Сколько г этана необходимо добавить к о.72 г метана, чтобы массовая доля метана в смеси стала 21%?

CH 4100%211 – 0,72

21%

C2H6  0%  793,76 – x

x=2,7  (г). 

Найдите среднюю молярную массу смеси 1л метана и 2л этана.

Мср=mср/nср=n1M1+n2M2/n1+n2= V1M1+V2M2/V1+V2=1.16+2.30/1+2=25,3(г/моль);

(Значение средней молярной массы находится в интервале между значениями молярных масс газов смеси.)

  Сколько л этана необходимо добавить к 1л метана, чтобы средняя молярная масса смеси стала равна 20г/моль?

 Пусть необходимо добавить х л этана .

 Мср= V1M1+V2M2/V1+V2  =>20= 1.16+x.30/1+x  =>x=0,4(л).

Обсуждаем понятия: растворение (как физико-химический процесс), растворимость, раствор, растворитель, растворимое вещество.

Составляем таблицу, в которой анализируем изменения параметров раствора.

что

добавляем в р-р

масса

раствора

масса

раств. вещества

массовая

доля вещества

растворитель

увеличивается

не изменяется

уменьшается

растворяемое в-во

увеличивается

увеличивается

увеличивается

р-р с большей

концентрацией

увеличивается

увеличивается

увеличивается

р-р с меньшей концентрацией

увеличивается

увеличивается

уменьшается

выпаривание

уменьшается

не изменяется

увеличивается


Доказываем расчетами данные таблицы.

Возьмем для примера 100г 10% раствора ацетата натрия в воде, т.е. смесь состоящую из 10г соли и 90г воды .

что

добавляем в р-р

масса

раствора, г

масса

раств. вещества,г

массовая

доля вещества, доли от единицы

исходный р-р

100

10

0,1

100г воды

100+100=200

10

10:200.=0,05

10г соли

100+10=110

10+10=20

20:110=0,18

100г 15%-ого р-ра

100+100=200

10+100.0,15=25

25:200=0,125

100г 5%-ого р-ра

100+100=200

10+100.0,05=15

15:200=0,075

выпарили 10г воды

100-10=90

10

10:90=0,11


К какой массе 10%-ого р-ра этанола нужно добавить 50г воды, чтобы получить 6%-ый раствор?

1-ый способ:

  C2H5 OH10%6 3 – х

 6%

  H2О  0% 42 – 50г

 

 х=3.50:2=75(г).

2-ой способ:  Пусть масса раствора должна быть х г => m(в-ва)=0,1.х,

  0,06=0,1.х:(х+50);х=75(г).

Какой объем 10%-ого раствора уксусной кислоты (1,013 г/мл) и воды потребуется для приготовления 200мл 2%-ого раствора (1,001 г/мл)?

1-ый способ:

m(р-ра 2)=Мp=200.1,001=200,2(г)

29

  10%2 1

  2 %5 м.ч. – 200,2г

0  %8 4  1 м.ч. –х

х=200,2:5=40,04г

V (р-ра 2)= M/p=40,04:1,013=39,53(мл).

2-ой способ:

m(р-ра 2)=Мp=200.1,001=200,2(г);

m(в-ва 2)= m(р-ра 2).w (в-ва 2)%:100%=200,2.2:100=4,004(г);

m(р-ра 1)= m(в-ва 2): w (в-ва 2)%.100%=4,004:10.100=40,04(г);

V (р-ра 2)= M/p=40,04:1,013=39,53(мл).

Из 5%-ого раствора ацетата натрия выпарили 60г воды и получили 15%-ый раствор. Вычислите массу исходного раствора.

  Пусть m(р-ра 1) – х г, тогда m(в-ва)=0,05.х;w= m(в-ва): m(р-ра) ).100% => 0,15=0,05x:(x-60);  x=90(г).

Проверяем 90г 5%-ого р-ра содержат m(в-ва)= m(р-ра).w (в-ва)%:100% = =90.5 :100=4 ,5(г);

После выпаривания масса раствора стала 90-60=30(г);  w(в-ва)= m(в-ва): m(р-ра 2) .100%=4,5:30 .100=15(%).

Тема 3. Вывод формул химических соединений. Вычисления по химическим формулам.

Основные понятия, законы и формулы: закон постоянства состава, вещества молекулярного строения, массовая доля элемента, массовые соотношения.

Сначала выполняем данную работу вместе, а затем каждый самостоятельно.

Пример:

30

 Найдем массовые доли элементов в молекуле этанола

  w(Эл.)=Ar(Эл.).n/Mr(в-ва), где .n.—число атомов данного элемента в молекуле.

 Mr(C2H5OH)=46г/моль; w(С)=12.2:46=0,52; w(H)=1.6:46=0,13;  w(О)=1- w(С) -w(H)=1-0.52-0,13=0,35.

На основе предыдущих вычислений составляем условие обратной задачи и решаем её.

Найти молекулярную формулу вещества, массовые доли углерода, водорода и кислорода  в котором соответственно равны 0,52; 0,13; 0,35.

Т.к. массовые доли элементов показывают массу элемента в 100г вещества, воспользуемся формулой:

n(С):n(Н):n(О)=w(C)/ Ar(C): w(H)/ Ar(H): w(O)/ Ar(O)= =0,52/12:0,13/1:0,35/16=0,043:0,13:0,022=2:6:1 => C2H6O.

  Найдем массовые соотношения элементов в молекуле этанола.

 m(С): m(Н): m(О)=24:6:16=12:3:8.

На основе предыдущих вычислений составляем условие обратной задачи и решаем её.

Найти молекулярную формулу вещества, массовые соотношения углерода, водорода и кислорода  в котором соответственно равны 12: 3: 8.

Пусть в составе одной молекулы содержится один атом кислорода, т.е. масса кислорода равна 16.

элемент

 Ar(Эл.)

массовое соотношение

(м.с.)

m(эл.) в одной молекуле

число атомов в одной молекуле m(эл.): Ar(Эл.)

С

12

12

12х2=24

24:12=2

Н

1

3

3х2=6

6:1=6

О

16

8

исходя из предположения= 16, т.е. в 2 раза больше м.с.

1

Для решения  задач на нахождение молекулярной формулы по продуктам сгорания сначала разбираем какие продукты могут образовываться и как соотносится число молей образующихся веществ с количеством вещества элементов в сгоревшем веществе.

 CxHy+a O2àx CO2+0,5y H2O, a=(4x+y)/4;

 CxHyOz+ b O2àx CO2+0,5y H2O ( необходимо учитывать кислород в составе сгорающего вещества);

 CxHyNz+ a O2àx CO2+0,5y H2O+0,5z N2;

 CxHyClz+ a O2àx CO2+0,5y H2O+0,5z Cl2;

 CxHyOzNaw+ d O2à CO2+0,5y H2O+Na2CO3, 

  n(Na)=2n(Na2CO3),

  n(C)=n(CO2)+n(Na2CO3).

В условиях задач по нахождению молекулярной формулы по продуктам сгорания обычно есть значения: масса или объем сгоревшего вещества, масса воды и  масса или объем углекислого газа, образующихся после сгорания, молярная масса или данные по которым можно её вычислить (плотность, относительная плотность и тд.).

Попробуем составить подобное условие. Пусть для реакции взяли 2 моль вещества, молекулярная формула которого C6H12. По уравнению реакции получаем:

C6H12 + 9 O2 à 6 CO2 + 6H2O

по уравнению реакции1моль  9моль6моль6моль;

по условию задачи 2моль  18моль  12моль  12моль.

 Вычисляем необходимые данные:

m(C6H12)=84.2=168(г);

V(CO2)=12.22,4=268,8(л);

m(H2O)=12.18=216(г);

DH2(C6H12)=84/2=42.

  Составляем условие задачи и решаем её.

 Найти молекулярную формулу вещества, если при полном сгорании 168г образуется 268,8л углекислого газа и 216г воды и относительная плотность по водороду его пара  равна 42.

n(CO2)=268,8:22,4=12(моль);  n(C)= n(CO2)=12(моль);  m(C)=12.12=144(г);

n(H2O)=216:18=12(моль);  n(H)=2n(H2O)=24(моль);m(H)=24.1=24(г);

m(O)=m(смеси)-m(C)-m(O)=168-144-24=0(г) => CxHY

n(C):n(H)=12:24=1:2 => CH2- простейшая формула;

М(в-ва)= DH2(в-ва).2=42.2=84(г/моль)

n (12+2)=84, n=6 => C6H12-истинная формула

Задание: составить и решить задачу зная, что в реакцию горения вступает 13,8г (0,3 моль) этанола.

Тема 4. Газовые законы в уравнениях реакций. Задачи на «избыток-недостаток».

Основные понятия, законы и формулы: закон сохранения массы веществ, закон Авагадро и следствия из него, нормальные условия, идеальный газ, закон Бойля-Мариотта, закон  Гей-Люссака, закон Шарля, уравнение Менделеева-Клайперона.

На основе уравнения вычисляем  сколько г и л  углекислого газа  образуется при полном сгорании 22,4л этана (88г; 44,8л). Приходим к выводу, что при неизменном давлении и температуре объёмы реагирующих и образующихся газов относятся между собой как коэффициенты в уравнении реакции.

2 C2H6 + 7 O2 à 4 CO2 + 6 H2O.

Вычисляем сколько г и л углекислого газа образуется, если для реакции дана смесь из 60г этана и 224л кислорода. В данном случае можно подсчитать

количество молей двух реагирующих веществ. Если исходные вещества взяты в стехиометрическом соотношении (т.е. без избытка-недостатка), то количества

их молей должны  относиться как 2 к 7. Если же какого-либо вещества больше, то оно находится в избытке и прореагирует не полностью, тогда расчет надо вести по тому веществу,  которое находится в недостатке и прореагирует полностью.

Решение:

n(C2H6)=m/M=60:30=2(моль);  n(O2)=V/Vm=224:22,4=10(моль).

 по условию:2 моль  10 моль  х моль

  2 C2H6 + 7 O2 à 4 CO2 + 6 H2O.

по уравнению: 2 моль7моль  4моль

Чтобы узнать что в недостатке обозначаем одно из данных за y и находим неизвестное.

 по условию:y моль  10 моль 

  2 C2H6 + 7 O2 à 4 CO2 + 6 H2O.

по уравнению: 2 моль7моль

 => y=2.10:7=2,86(моль)- надо этана для реакции с 10 моль кислорода, а дали только 2 моль => этан в недостатке, расчеты делаем по нему.

х=2.4:2=4(моль);  m(C2H6)=4.30=120(г); V(C2H6)=4.22,4=89,6(л).

После совместного решения ученики составляют самостоятельно условие задачи на избыток-недостаток, используя любое уравнение  реакции этерификации, и решают её.

Решаем задачу:

Объем смеси метана с кислородом при н.у. равен 100 мл. После сгорания всего метана за счет находившегося в смеси кислорода и приведения к н.у. получено 50 мл новой газовой смеси. Определите объемы  газов в смеси до реакции.

  Решение:

 CH4 + 2 O2 à  CO2 + 2 H2O(ж)

Пусть х мл метана было в смеси, тогда кислорода (100-х)мл,


CH4

O2

CO2

до р-ции 

х мл

(100-х)мл

0 мл

вз-ет

х мл

2х мл

0 мл

послер-ции

0 мл

(100-х)-2х мл

х мл

Страницы: 1, 2, 3, 4


 © 2010 Все права защищены.