Алгометрический подход при обучении решению задач

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

КРАСНОЯРСКИЙ ИНСТИТУТ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА – ФИЛИАЛ

ФГБОУ ВО «СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ВОДНОГО ТРАНСПОРТА»

Методическая разработка

Алгоритмический подход при обучении решению задач

Разработала:

Преподаватель химии Лучинина Н.Г.

Красноярск 2024

Пояснительная записка

В настоящие время использование алгоритмов стало актуальным практически на всех предметах, в том числе и химии. на уроках при обучении решению задач целесообразнее использовать алгоритмы, так как благодаря им никогда не нарушится последовательность действий, что приведет к правильному решению задачи. Более того, при использовании различных типов задач и, соответственно, при различных алгоритмах у обучающихся начинает вырабатываться свой единый алгоритм, благодаря которому обеспечивается их эффективная подготовка к участию в олимпиадах и решению более сложных задач.

Алгоритм – описание последовательности действий, строгое использование которых приводит к решению поставленной задачи за конечное число шагов.

Один из типов задач – это задачи на вывод формул соединений вещества. Этот вид расчетов чрезвычайно важен для химической практики, т.к. позволяет на основании экспериментальных данных определить формулу вещества (простейшую и молекулярную). На основании данных качественного и количественного анализов химик находит сначала соотношение атомов в молекуле, т. е. его простейшую формулу.

Алгоритм 1. Решение расчетных задач на вывод молекулярной формулы вещества по массовым долям элементов.

Задача 1. Найти молекулярную форму вещества, содержащего 81,8 % углерода и 18,2 % водорода. Относительная плотность вещества по азоту равна 1,57.

Решение

1. Записать условие задачи.

Дано:

ω(С) = 81,8 %

ω(Н) = 18,2 %

D _N2 = (C_xH_y) = 1.57

Найти молекулярную формулу C_xH_y

1. Вычислить относительную молекулярную массу M_r (C_xH_y) по относительной плотности:

M_r (C_xH_y) = D _N2 · M_r (N₂) = 1.57 · 28 = 43.96 44

1. Найти индексы х и у по отношению:

х : у = : = : = 0,068 : 0,182 = 3 : 8

1. Записываем простейшую формулу: С₃Н₈.

Проверка:

M_r (С₃Н₈) = 44, следовательно С₃Н₈ – истинная формула.

Задача 2. Найти молекулярную формулу предельного углеводорода, массовая доля углерода в котором 83,3 %.

Решение

1. Записать условие задачи.

Дано:

C_nH_2n+2

ω(С) = 83.3 %

Найти молекулярную формулу C_xH_y

1. Найти массовую долю водорода:

ω(Н) = 100 % - 83,3 % = 16,7 %

1. Найти индексы и простейшую формулу для углеводорода C_xH_y:

х : у = : = 0,0694 : 0,167 = 2 : 5

следовательно, простейшая формула C₂H₅

1. Найти истинную формулу. Поскольку общая формула алканов C_nH_2n+2, то истинная формула – С₄Н₁₀.

Агоритм 2. Решение расчетных задач на вывод молекулярной формулы вещества по массе (объему) продуктов сгорания.

Задача 3. При сгорании 29 г углеводорода образовалось 88 г углекислого газа и 45 г воды, относительная плотность вещества по воздуху равна 2. Найти молекулярную формулу углеводорода.

Решение

1. Записать условие задачи.

Дано:

m (C_xH_y) = 29 г m (CO₂) = 88 г

m (H₂O) = 45 г D_возд. (C_xH_y) = 2

Найти молекулярную формулу C_xH_y

1. Найти относительную молекулярную массу вещества:

M_r (C_xH_y) = D_возд. · M_r (возд) = 2 · 29 = 58

1. Найти количество вещества образовавшегося оксида углерода (IV):

ν (CO₂) = = = 2 моль

1. Найти количества вещества углерода в сожженном веществе:

ν (Н₂О) =

ν (С) = ν (CO₂) = 2 моль

1. Найти количество вещества воды:

ν (Н₂О) = = = 2,5 моль.

1. Найти количество вещества водорода в сожженном веществе:

Ν (Н) = 2,5 ·2 = 5 моль

1. Найти простейшую формулу углеводорода

х : у = ν (С) : ν (Н) = 2 : 5,

следовательно, простейшая формула C₂H_5.

1. Найти истинную формулу углеводорода:

M_r (C₂H₅) = 29

M_r (C_xH_y) = 58, следовательно, простейшая формула C₄H_10.

Задача 4. При сжигании 5,6 л (н. у.) газообразного органического вещества было получено 16,8 л (н. у.) углекислого газа и 13,5 г воды. Масса 1 л исходного вещества при н. у. равна 1,875 г. Найти его молекулярную формулу.

Решение

1. Записать условие задачи.

Дано:

V (в-ва) = 5,6 л

V (CO₂) = 16,8 л

m (H₂O) = 13,5 г

ρ (в-ва) = 1,875 г/л

Найти молекулярную формулу вещества

1. Найти молекулярную массу вещества из пропорции:

1 л – 1,875 г

22,4 л – m г

M (в-ва) = 42 г, M = 42 г/моль.

1. Найти количество вещества углекислого газа и углерода:

ν (CO₂) = = = 0,75 моль

ν (С) = 0,75 моль.

1. Найти количество вещества воды и водорода:

ν (Н₂О) = = = 0,75 моль

ν (Н) = 0,75 · 2 = 1,5 моль.

1. Найти сумму масс углерода и водорода:

m (C) + m (H) = ν (С) · M (C) + ν (H) · M (H) = 0,75 · 12 + 1,5 · 1 = 10,5 г.

1. Найти массу сожженного вещества:

m (в-ва) = ·M = · 42 = 10,5 г.

Следовательно, вещество содержит только углерод и водород.

1. Найти простейшую формулу углеводорода C_xH_y :

ν (С) : ν (H) = 0,75 : 1,5 = 1 : 2, следовательно, простейшая формула – СН₂.

1. Найти истинную формулу углеводорода:

M_r (CH₂) = 14

M_r (в-ва) : M_r (CH₂) = 42 : 14 = 3, следовательно, истинная формула – С₃Н₆.

Удобнее, когда у обучающихся уже лежит алгоритм перед началом выполнения заданий или объяснения материала.

Литература

1. Доронькин В.Г., Бережная А.Г., Сажнева Т.В., Февральская В.А. Химия: тематические тестыдля подготовки к ЕГЭ. Задания высокого уровня сложности (С1 – С5). – Растов н/Д: Легион, 2011.

2. Габриелян О.С., Маскаев Ф.Н., Пономарев С.Ю., Теренин В.И. Химия: Учебник для 10 класса. Профильный уровень. – М.: Дрофа, 2008.

3. Кузьменкро Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А. Химия: Для школьников старших классов и поступающих в вузы. – М.: Дрофа, 2004, - 544 с.