Задачи по химии системы уравнений

Рациональные способы решения задач по химии. Решение задач через системы уравнений.

Реализация опыта в практической образовательной деятельности связана с личностной трактовкой учителем рациональных способов и методов решения задач.

Просмотр содержимого документа
«Рациональные способы решения задач по химии. Решение задач через системы уравнений.»

Рациональные способы решения задач по химии

При решении задач необходимо руководствоваться несколькими простыми правилами:

Внимательно прочитать условие задачи.

Записать, что дано.

Перевести, если это необходимо, единицы физических величин в единицы системы СИ (некоторые внесистемные единицы допускаются, например литры).

Записать, если это необходимо, уравнение реакции и расставить коэффициенты.

Решать задачу, используя понятие о количестве вещества, или составление пропорции.

Решение задач через системы уравнений.

Смесь алюминия и берилия массой 144г. реагирует с соляной кислотой и выделяется 20г водорода. Определить массу каждого металла в смеси и их массовые доли.

Для решения потребуются расчетные формулы m=n х M, и молярные массы

М Al = 27 г/ моль М Be = 9 г /моль М Н₂= 2 г /моль

1. Пусть количество Al = х моль, а количество Be = у моль.

2. у моль 2у у у моль

3. х моль 3х х 1,5 х моль

4. Пользуясь расчетной формулой m=n х M, находим массу каждого металла в смеси.

5. Составляем первое уравнение будущей системы.

Упрощаем уравнение, поделив все члены на 9. Получаем 3х + у = 16

6. Пользуясь расчетной формулой m=n х M, находим массы водорода по второму и третьему уравнениям . mн₂ = 2х 1,5 m н₂ = 2у

7. Составляем второе уравнение системы 2*1,5х + 2у = 20. Упрощаем уравнение,поделив все члены на 2. Получаем 1,5 х + у = 10

8. Составляем систему и решаем ее методом вычитания.

9. Определяем массы металлов в исходной смеси

mAl =27х =27х4 =108г.

mBe= 9у =9х4 = 36г.

10. Пользуясь расчетной формулой Масса вещества поделить на Массу смеси , определяем массовые доли. WAl = 108:144 =0,75 ( 75 %) WBe = 100 % — 75% = 25 %

Задачи по химии системы уравнений

К раствору гидроксида натрия массой 1200 г прибавили 490 г 40%-ного раствора серной кислоты. Для нейтрализации получившегося раствора потребовалось 143 г кристаллической соды Na₂CO₃·10H₂O. Рассчитайте массу и массовую долю гидроксида натрия в исходном растворе.

Cоставим уравнения реакций:

*Возможен также расчет на основании уравнений реакций образования и последующего его

взаимодействия с . Конечный ответ не изменится.

Рассчитаем общее количество серной кислоты, а также количество серной кислоты, прореагировавшей с

Рассчитаем количество серной кислоты, вступившей в реакцию с гидроксидом

натрия, и массу гидроксида натрия в исходном растворе:

моль

моль

г

Рассчитаем массовую долю гидроксида натрия в исходном растворе:

Математические способы решения расчетных задач по химии

Разделы: Химия

Решение расчетных задач – важнейшая составная часть школьного предмета «химия», так как это один из приёмов обучения, посредством которого обеспечивается более глубокое и полное усвоение учебного материала по химии и вырабатывается умение самостоятельного применения полученных знаний.

Чтобы научиться химии, систематическое изучение известных истин химической науки должно сочетаться с самостоятельным поиском решения сначала малых, а затем и больших проблем. Как бы ни были интересны теоретические разделы учебника и качественные опыты практикума, они недостаточны без численного подтверждения выводов теории и результатов эксперимента: ведь химия – количественная наука. Включение задач в учебный процесс позволяет реализовать следующие дидактические принципы обучения: 1) обеспечение самостоятельности и активности учащихся; 2) достижение прочности знаний и умений; 3) осуществление связи обучения с жизнью; 4) реализация предпрофильного и профильного политехнического обучения.

Решение задач является одним из звеньев в прочном усвоении учебного материала, так как формирование теорий и законов, запоминание правил и формул, составление уравнений реакций происходит в действии.

В решении химических задач целесообразно использовать алгебраические приёмы. В этом случае исследование и анализ ряда задач сводятся к преобразованиям формул и подставлению известных величин в конечную формулу или алгебраическое уравнение. Задачи по химии похожи на задачи по математике, и некоторые количественные задачи по химии (особенно на «смеси») удобнее решать через систему уравнений с двумя неизвестными.

Рассмотрим несколько таких задач.

Смесь карбонатов калия и натрия массой 7 г обработали серной кислотой, взятой в избытке. При этом выделившийся газ занял объем 1,344 л (н.у.). Определить массовые доли карбонатов в исходной смеси.

Составляем уравнений реакций:

yлNa₂CO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + CO₂^ + H₂O1моль1моль106г22,4л(7-х)г(1,344-у)лK₂CO₃ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + CO₂^ + H₂O1моль1моль138г22,4л

Обозначим через хг массу карбоната натрия в смеси, а массу карбоната калия – через (7-х)г. Объём газа, выделившегося при взаимодействии карбоната натрия с кислотой, обозначаем через у л, а объём газа, выделившегося при взаимодействии карбоната калия с кислотой, обозначаем через (1,344-у)л.

Над уравнениями реакций записываем введенные обозначения, под уравнениями реакций записываем данные, полученные по уравнениям реакций, и составляем систему уравнений с двумя неизвестными:

Из первого уравнения выражаем у через х:

Решаем уравнение (4) относительно х.

Следовательно, масса карбоната натрия равна 4,24 г.

Массу карбоната калия находим вычитанием из общей массы смеси карбонатов массы карбоната натрия:

Массовые доли карбонатов находим по формуле:

Ответ: массовая доля карбоната натрия равна 60,57%, массовая доля карбоната калия равна 39,43%.

Смесь карбонатов калия и натрия массой 10 г растворили в воде и добавили избыток соляной кислоты. Выделившийся газ пропустили через трубку с пероксидом натрия. Образовавшегося кислорода хватило, чтобы сжечь 1,9 л водорода (н.у.). Напишите уравнения реакций и рассчитайте состав смеси.

Составляем уравнения реакций:

Обозначим через х г массу карбоната натрия, а масса карбоната калия будет равна (10-х)г.

По уравнению (4) рассчитаем объем кислорода, образовавшегося в процессе реакции (3).

Для этого через х в уравнении обозначим объём кислорода и, исходя из объёма водорода, составим пропорцию и решим её относительно х:

х=0,95л (объём выделившегося кислорода).

Исходя из уравнения (3), рассчитаем объём углекислого газа, образовавшегося при обработке смеси карбонатов натрия и калия избытком соляной кислоты. Для этого составим пропорцию:

Через у л обозначим объём газа, выделившегося в процессе реакции (1), а через (1,9-у)л – объём газа, выделившегося в процессе реакции (2). Составим систему уравнений с двумя неизвестными:

Из уравнения (5) выражаем у через х и подставляем в уравнение (6):

Уравнение (7) решаем относительно х:

х=5,65г (масса карбоната натрия).

Масса карбоната калия находится как разность между массой смеси карбонатов натрия и калия и массой карбоната натрия:

10-5,65=4,35г (масса карбоната калия).

Ответ: массовая доля карбоната натрия равна 56,5%, массовая доля карбоната калия равна 43,5%.

Задачи для самостоятельного решения.

Смесь железа и цинка массой 12,1 г обработали избытком раствора серной кислоты. Для сжигания полученного водорода необходимо 2,24л кислорода (давление 135,6 кПа, температура – 364К). Найдите массовую долю железа в смеси.

Смесь метиловых эфиров уксусной кислоты и пропионовой кислоты массой 47,2г обработали 83,4мл раствора гидроксида натрия с массовой долей 40% (плотность 1,2г/мл). Определите массовые доли эфиров ( в %) в смеси, если известно, что гидроксид натрия, оставшийся после гидролиза эфиров, может поглотить максимально 8,96л оксида углерода (IV).

Эти задачи можно решать и другими способами, но этот способ решения задач по химии способствует развитию логического мышления, даёт возможность показать взаимосвязь математики и химии, формирует умение составлять и применять алгоритмы последовательности действий при решении, дисциплинирует и направляет деятельность на правильное использование физических величин и корректное проведение математических расчётов.