Пәннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «химия есептерін шығару әдістемесі»

Семей

1. ПӘН БОЙЫНША ГЛОССАРИЙ .

№1,2дәріс. Химиялық есептерді шығарудың жалпы әдістемелік талаптары

1. 
   Химиялық есептердің жүйесі , оның химия курсындағы
   

2. 
   Химиялық есептің екі бөлімі
   
3. 
   Химиялық есепті талдау
   
4. 
   Химиялық есепті шығаруда физикалық және математикалық
   

1. Оқушылардың белсендігін және өз бетімен жұмыс істеуін қамтамасыз етуге болады.

2. Білім мен біліктің жинақтығын қамтамасыз етеді.

3. Оқытудың өмірмен байланыстығын қамтамасыз етеді.

4. Кәсіптік бағдар мен, политехникалық білім береді.

Химиядан сабақ бергенде негізгі дидактикалық принципті еске ұстау керек. Ол оқытудың, яғни білім беру мен тәрбие және дамытудың бірлігі. Есеп шығаруда химиялық ұғымдар қайталанып бекиді. Алынған білімдер тереңдей түседі, оқушылардың ой-өрісі дамиды, оқушыларды өз бетімен жұмыс істеуге итермелейді. Есеп шығару арқылы оқушылар еңбекке үйренеді, жауапкершілік пайда болады, бір бағыттылық, мақсатқа жету үшін қайтпайтын қайсарлық пайда болады. Есеп шығаруда пән аралық байланыс та іске асады, табиғаттың тұтастығы туралы көз-қарас қалыптасады. Есеп шығаруда оқушылардың ой әрекеті мен іс әрекеті дамиды. Мысалы, ойға тоқу, дәлелдеу, талдау сияқты ойлау элементтерін үйренеді.

Психологтар мен дидактиктер «Есеп шығаруды – ойлау іс-әрекеттің кешенді моделі» деп атаған.

Жалпы есепті екі топқа бөлеміз: 1) сандық; 2) сапалық.

Сандық есепті 3-ке топтастыруға болады.

1. Химиялық формула арқылы есеп шығару

2. Химиялық реакция теңдеуі арқылы есеп шығару

3. Ерітінділерге арналған есептер.

Әр топтың есептерінің бірнеше түрлері болады. Мысалы: Бірінші топқа -15түрлі есеп кіреді.

1. 
   Қосылыстың салыстырмалы молекулалық массасын анықтау;
   
2. 
   Заттың құрамындағы элементтердің массаларының ара қатынасы;
   
3. 
   Қосылыстардағы элементтердің массалық үлесін анықтау;
   
4. 
   Белгілі заттың массасынан элементтің массасын анықтау;
   
5. 
   Элементтің массасы арқылы заттың массасын анықтау;
   
6. 
   Салыстырмалы тығыздық арқылы газдардың молекулалық массасын анықтау ;
   
7. 
   Газдардың салыстырмалы тығыздығын анықтау;
   
8. 
   Массасы арқылы заттың саның анықтау;
   
9. 
   Заттың белгілі мөлшері бойынша массасын анықтау;
   

11. 
    Газдардың тығыздығы мен элементтердін массалық үлесі бойынша заттардың молекулалық формуласын анықтау;
    
12. 
    Жаңу өнімінің массасы арқылы заттың формуласын анықтау;
    
13. 
    Заттың массасы, мөлшері мен көлемі бойынша (газдар үшін) молекулалардың сандарын анықтау;
    
14. 
    Көлемі бойынша газ тәрізді заттардың массасын анықтау;
    
15. 
    Заттың массасы, мөлшері бойынша газ тәрізді заттардың көлемін анықтау.
    

1 тип. Моль ұғымы арқылы есептер шығару;

2 тип. Элементтердің масаларының арақатынасы мен химиялық формула арқылы есептеу;

3 тип. Заттың құрамындағы элементтердің массаларының формуласы арқылы есептеу;

4 тип. Салыстырмалы тығыздыққа байланысты және газдың көлемі арқылы салыстырмалы молекулалық массаны анықтау;

5 тип. Химиялық теңдеу арқылы есептеу;

6 тип. Ерітінділерге арналған есептер;

7 тип. Жай және молекулалық формуланы құрастыру.

Ю.В.Плетнер, В.С. Полосин бойынша сандық есептер мынадай типтерге бөлінеді:

1 тип. Формула арқылы есептеу;

2 тип. Ерітінділерге арналған есептер;

3 тип. Реакцияға қатысқан газдардың көлемдік қатынасын анықтауға байланысты есептер;

4 тип. Заттың салыстырмалы молекулалық массасын анықтауға байланысты есептер.

5 тип. Реакция өнімінің шығымына байланысты есептер;

6 тип. Реакцияға қатысқан заттың біреуі артық мөлшерде алынған жағдайда заттың сандық мөлшерін анықтауға байланысты есептер;

7 тип. Қоспаға байланысты есептер;

8 тип. Реакцияға қатысқан газтәрізді заттардың сандық мөлшерін анықтауға байланысты есептер.

Сапалық есептер де бірнеше типтерге бөлінеді:

1 тип. Заттарды алу;

2 тип: Заттын сапалық құрамын анықтау;

3 тип. Химииялық заттарды бір-бірінен ажырата білу;

4 тип. Химиялық құбылыстарды бақылау және түсіндіру;

5 тип. Заттар мен құбылыстарды типтерге және жеке кластарға жатқыза білу;

6 тип. Берілген мөлшердегі ерітінділерді даярлау.

Текст

Есепті шығарудың әдісі

Шығару, есептеу

Жауабы

Шығаруды талдау, тексеру

а) сандық;

б) сапалық құрамын анықтаңдар.

Шешуі: 5 Н₂О- бес молекула судың сандық құрамы:

1) қандай элементтен құралған (Н.О)

2) молекула саны (5)

3) Заттың типі (күрделі)

4) қосылыстың типі (оксидтер)

1) Салыстырмалы молекулалық массасы(Mr(Н₂О))=18

2) Молярлық масса – М(Н₂О) = 18 г/моль

3) Зат саны (ν) , моль ν (Н₂О) = 5 моль

4) Масса (m), r. m (Н₂О) = 90 г

5) Молярлық көлем (Vm) , л/моль-0,018 (18:1000)

6) Көлем (V), л -0.09 л

7) Элеметтердің массалық үлесі (W)

W(H) =0.11

W(O) =0.89

8) Элементтердің массасы

m(H): m(O) : 1:8

Есеп шығарғанда ең бірінші есептің химиялық мазмұнына да мән беру керек, сонан кейін есептің есептеу бөліміне ауысу керек.

Мысалы, № 4-22 есеп.

80 г 15% Na₂SO₄ ерітіндісіне 20 г су қосқан. Алынған ерітіндідегі еріген заттың массалық үлесін табу керек.

Бұл есепте есептің химиялық бөлімінің негізіне мынадай ұғымдар кіреді: ерітінді, еріген зат, ерітіндідегі еріген заттың массалық үлесі. Сондықтан оқушылар осы ұғымдарды еске түсіріп , мына формуланы жазады:

W = m (е.з) / m(ерт)

m(е.з) = m (ерт). W

Есепті шығарудың химиялық бөліміне химиялық тілді меңгеру жатады, яғни аталған заттардың формуласын, реакция теңдеуін жаза білу, коэффициенттерін қоя білу, тотықтырғыш-тотықсыздандырғышын анықтау.

2 HNO₃ + 3 H₂S = 3 S + 2 NO + 4 H₂O
Сонымен бірге газдардың молярлық көлемінің мөлшерін табу керек, сол арқылы газдың көлемінен заттың санына көшуге болады.

ν = V / Vm

m = ν· M

1. Есептің мазмұнын ұқыпты оқып, оның мәнін түсінуге тырысу керек.

2. Есеп шығарудың химиялық бөлімін орындау керек:

а) есептің шартын жазу (белгілер арқылы)

б) қосымша мәліметтерді жазу

в) есепті талдау және шығарудың жоспарын құру.

3. Тиімді шығару әдісін таңдап алу.

4. Керекті есептеулер жүргізу.

5. Есептің жауабын жазу.

6. Алынған нәтижені тексеру (басқа әдіспен).

Бұл есепте тек қана заттың формуласын жазу керек. Ал шойынды балқытуға байланысты жүретін комплексті химиялық реакцияларды сұрамаған. Сондықтан Fe₃O₄ – формуласы жазылып есеп шығарылады.

Есепте екі химиялық процесс туралы айтылған. Сонымен қатар , бір затпен екі түрлі зат әрекеттесіп тұр. Сондықтан есепті екі реакция теңдеуін жазу арқылы шығаруға болады.

2 Al + 2 NaOH + 2 H₂O = 2 NaAlO₂ + 3 H₂ ↑

2 Al + 6 HCl = 2 AlCl₃ + 3 H₂ ↑

Есептің мазмұнында нақтылы химиялық процесс туралы ештеме айтылмаған. Бірақ формула бойынша бұл есепті шығару мүмкін емес. Себебі NH₃ азот қышқылының құрамына кірмейді.Сондықтан бұл жерде оқушы HNO₃ өндірісін еске түсіру керек.Ол 3 сатыдан тұрады:

а) 4 NH₃ + 5 O₂ ^k→ 4 NO + 6 H₂O

б) 2 NO + O₂ = 2 NO₂

в) 4 NO₂ + 2 H₂O + O₂ = 4 HNO₃
Бұдан әрі зерттеу кезінде мынау ескеріледі: есепті шығару үшін бастапқы шикі заттың мөлшері мен (NH₃) соңғы алынған заттың мөлшерінің (HNO₃ ) арақатынасы белгілі болса болғаны. Сөйтіп аралық процестер ескерілмейді, егер бастапқы мен соңғы заттың сан мәндері бірдей болса. Есепті шығару үшін барлық теңдеудің қосындысы алынады, немесе тізбе нұсқасы алынады:

4 NH₃ + 5 O₂ = 4NO + 6 H₂O

+ 4 NO + 2 O₂ = 4 NO₂

4 NO₂ + 2 H₂O + O₂ = 4 HNO₃

4 NH₃ + 8 O₂ = 4 HNO₃ + 4 H₂O

немесе NH₃ → HNO₃
Есепті талдау арқылы оқушылардың ойлау іс-әрекеттері дамиды. Есепті талдаудың екі жолы бар:

а) есептің мазмұнан сұраққа қарай, яғни белгілі өлшемнен белгісіз өлшемге қарай талдау. Бұны талдаудың синтетикалық әдісі дейді.

б) ізделіп отырған шамадан белгілі шамаға қарай талдауды аналитикалық әдіс дейді.

Мұғалім бұл екі әдісті оқушыларға түсіндіру керек. Сонда оқушылар өз ерекшелігіне қарай бұл әдістерді пайдалана алады.

Синтетикалық әдісте : не берілді, оны қандай өлшеммен анықтауға болады, соңында нені анықтау керек, белгісіз өлшемді анықтау үшін мәліметтер жеткілікті ме, қандай қосымша анықтамалар керек ,оны қалай анықтауға болады, міне осылар анықталады.

Енді есептің талдауын қарастырайық:

Шешуі:

m (NH₃) =1кг Ерітіндінің массасы мен ерітіндегі

Қосымша мәліметтер: анықтауға болады. Ол үшін жоспар құрамыз.

M(NH₃ ) =17 г/моль

M (Ca(OH)₂ =74 г/моль

Есептің жоспары:

1. 1 кг 0,17 NH₃ массасын табу.

m(е.з) = W ∙ m(ерт) =0,17 ∙ 1000 г =170 г

2. Реакция теңдеуі арқылы известің массасын табу.

2 NH₄Cl + Ca (OH)₂ = CaCl₂ + 2NH₃ + 2 H₂O

74 г 34 г
х = 74· 170 / 34 = 370 г

Егер оқушыға белгілі өлшеммен белгісіз өлшем арасындағы байланыс түсініксіз болса, онда есепті зерттеудің аналитикалық әдісіне көшу керек.

Бұл кезде белгісіз өлшемге көңіл аударады, оны қалай анықтау керек, яғни бұл үшін қандай теориялық ілім, заңдылық керек, оны қалай пайдалану керек. Бұл сұрақты шешкеннен кейін, белгісіз өлшеммен белгілі өлшем арасындағы тура және жанама байланыстарды анықтайды.

1) Мысалы есептің шарты бойынша Ca (OH)₂ массасын анықтау керек болса, реакция теңдеуі бойынша қорытынды жасайды, яғни реакцияға 2 моль NH₄Cl мен 1 моль Ca (OH)₂ әрекеттесіп , 1 моль CaCl₂ мен 2 моль NH₃ пен 2 моль H₂O шығады.

2) Ca (OH)₂ массасын табу үшін реакцияға қатысқан заттардың төртеуінің біреуінің массасын анықтаса да болғаны, ондай зат NH₃. Оның массасын формула бойынша анықтауға болады. Олай болса Ca (OH)₂ салмағын да амиактың массасымен салыстыра отырып анықталынады. Сонымен аналитикалық әдіс те есептің жоспарына әкеліп отыр. Аналитикалық әдісті төмендегі есепке қолданайық:

Есеп №2 Құрамы 80% магнитті темірден тұратын әрбір тонна темір рудасынан құрамында 95% Ғе бар 570кг шойын алуға болады. Теориямен салыстырғанда шыққан темірдің массалық үлесінің шығымын анықтаңдар.

Есеп талқыланғаннан кейін, оның шарты жазылады. Жоспар құрылады.

m (руда) =1т анықтамаларды еске түсіреді. Оны анықтайтын

m (шойын) = 570кг формуланы жазады.

ω(Ғе) = 0,95

ω(Ғе₃О₄) = 0,8 η = m_{прак(Ғе)} / m_{теор (Ғе)}

η(Ғе)-?

ондағы темірдің проценттік мөлшерімен анықтайды. Сонан кейін бір тонна рудадағы темірдің массасын табу үшін алдымен бір тоннадағы Ғе₃О₄ массасын табады. Сосын химиялық формула арқылы Ғе₃О₄ және оның молярлық массасы арқылы рудадағы Ғе массасын табуға болады. Осындай талқылаудан кейін барып,есептің шығару жоспары құрылады.

1. 
   Шойындағы темірдің массасын табу.
   

m = 570 · 0,95 = 541,5 кг.

2. 
   Бір тонна рудадағы Ғе₃О₄ массасын табу.
   

m (Ғе₃О₃) = 0,8· 1000 кг = 800 кг

3. 
   Ғе₃О₄ құрамындағы темірдің массасын табу.(теориялық масса)
   

800 ----------------------- х

232 ----------------------- 168

х = 800 ·168 / 232 = 579

Шешуі:

m (N)=75кг М(NН₄ NО₃) = 80г/моль

ω(N_{қайтатын}) =0,2

m (NН₄ NО₃) = ?

Есепті талдай келе мынадай міндеттерді шешуді қажет етеді. Бір сезонда астықпен бірге бір га жерден 75 кг азот кететін болса, бұл азоттың массасын төрт бұрышты геометриялық формамен өрнектейміз. Осы азоттың 20%, яғни 1/5 бөлігі табиғи жолмен топыраққа қайтарылады. Оларды шартты түрде былай белгілейміз :

а) Азоттың шартты түрдегі массасы:

75кг N

б) 20 % азоттың массасын берілген тік бұрыштың 1/5 бөлігімен белгілейміз.

75кг N

20%

в) Топыраққа NН₄ NО₃ енгізілгенде азотпен бірге Н,О элементтері енгізіледі. Оларды өрнектеу үшін тік бұрышты сызықта әрі қарай созамыз.

75 кг N

1 Сурет. Мәліметтердің графикалық түрде жазылуы

Азоттың 1/5 бөлігі табиғи жолмен толтырылады.Олай болса тыңайтқыш арқылы азоттың 4/5 бөлігін толтыру керек. Сөйтіп в) схеманы шығарамыз. Осыдан келіп есептің жоспары құрылады:

1. 
   Табиғи жолмен қайтарылатын азоттың массасын анықтау.
   
2. 
   Тыңайтқыш арқылы берілетін азоттың массасын анықтау.
   
3. 
   Азоттың массасы арқылы NН₄ NО₃ массасын анықтау.
   

шығаруға болады. Егер 20% азот топыраққа табиғи жолмен келетін болса, онда тыңайтқыш арқылы 75кг-ның 80% енгізу керек. Ол: 75кг · 0,8 = 60кг. Одан әрі қарай жоғарғыдағы жоспар бойынша NН₄ NО₃ массасы анықталады.

математикадан алған білімдері болады. Сондықтан есеп шығарғанда оларды пайдалану керек. Оқыту процесінде оқушыларға қолданылатын жалпы физикалық өлшем бірліктерді қалай пайдалану керек екендігін үйрету керек.

Кесте №1. Физикалық өлшем бірліктерін белгілеу

Есеп шығарғанда мына ұғымдарды дұрыс пайдалана білу керек: заттың саны,

мөлшері, моль, молярлық масса, молярлық көлем. Физикалық өлшем жүйесі

екі бөліктен тұрады:

1. 
   Негізгі физикалық өлшем (масса, көлем, зат мөлшері)
   
2. 
   Туынды физикалық өлшемдер. Бұл бірлікті былай көрсетеміз:
   

М , г/моль

m ,кг(г) γ (моль)

ρ V_m

V,м³(л)
Физикалық өлшемдер арасындағы байланысты формула арқылы өрнектеуге болады.

V_m= V/ ν ; М = m / ν ; ρ = m / V

Есептеу кезінде сандық мәннің қасына міндетті түрде оның өлшемін де жазу керек. Мысалы: а) М(МдО) = 40г/моль немесе 40·10^-3 кг/моль

Тығыздыққа байланысты: б) газға p (О₂)=1,429 г/л ; қатты, сұйық затқа

ρ (Н₂SО₄) = 1840 кг/м³

Көлемге байланысты: в) V_m=22,4·10^-3 м³/моль немесе 22,4 л/моль деп жазылады. Есептеу кезінде сандық өлшеммен бірге, өлшем бірліктері де қатар жүреді. Мысалы, массасы 1кг тең NаОН мөлшерін былай анықтаймыз:
ν = m / М m (NаОН) =1кг =1000г ; М (NаОН) = 40г/моль
ν(NаОН) = 1000 г/моль / 40 г = 25 моль
Есеп шығарғанда алгебралық тәсілдерді де пайдалануға болады. Мысалы: