Решение задач по химии с использованием инструментов математики

Автор: Водянова Елена Владимировна

Организация: МАОУ СШ «Комплекс Покровский»

Населенный пункт: г.Красноярск

Эпиграф:

«...если математики из сопоставления немногих линий выводят очень многие истины, то и для химиков я не вижу никакой иной причины, вследствие которой они не могли бы вывести больше закономерностей из такого обилия имеющихся опытов, кроме незнания математики»,- М. В. Ломоносов «Элементы математической химии»1741 год

 

Тип урока: повторении ранее изученного материала.

 

Цель: отработать на практике решение задач по темам «Массовая доля растворенного вещества» и «Окислительно-восстановительные реакции» открытого банка ОГЭ по химии с использованием инструментов математики как прикладной науки.

Задачи:

 

Образовательные:

применяя межпредметные связи химии и математики; совершенствовать навыки решения расчётных задач по химии из открытого банка ФИПИ задач для 9 класса.

 

Развивающие:

-развивать основные приемы критического мышления, умения анализировать, сравнивать, обобщать, делать выводы, развивать речь и творческие способности учащихся.

 

Воспитательные: формировать умение участвовать в коллективном обсуждении.

 

Планируемые результаты:

Личностные:

-уметь управлять своей познавательной деятельностью;

-определять универсальную ценность знаний о массовой доле и окислительно-восстановительных реакциях.

 

Метапредметные:

 

Регулятивные:

- определять цель деятельности на уроке;

-уметь ставить учебную задачу на основе соотнесения того, что уже известно и усвоено учащимися и того, что ещё неизвестно.

 

Познавательные:

- проводить анализ, синтез, сравнение, обобщение.

 

Коммуникативные:

-уметь слушать и уметь общаться, взаимодействовать с людьми, вступать в диалог., участвовать в коллективном обсуждении.

 

Предметные УУД:

-применять базовое понятие «массовая доля»;

- решать расчётные задачи на вычисление массовой доли растворённого вещества, на окислительно-восстановительные реакции.

 

 

1.Если рассматривать все типы химических задач открытого банка заданий по химии для 9 класса, можно увидеть, что некоторые из них возможно решать, используя математический подход:

 

11 задание: Химические реакции и уравнения;

15 задание: Окислительно-восстановительные реакции;

18 задание: Вычисление массовой доли химического элемента в веществе;

19 задание: Вычисления массы элемента по его массовой доле в веществе;

20 задание: Окислительно-восстановительные реакции;

22 задание: Вычисление массовой доли растворенного вещества;

 

2. Сегодня мы разберем решение задач на вычисление массовой доли растворенного вещества двух типов сложности с использованием двухстороннего подхода (с точки зрения химии и с точки зрения математики), а затем составим и решим систему уравнений для реакции термического распада.

Сравнительная таблица

Химический подход	Математический подход
Первый уровень сложности: Определите процентное содержание (массовую долю) золота в сплаве, полученном из 1 кг золота и 715 г меди
ώ = m(р.в.)/m(р-ра) ώ =1000/1715*100=58%	1:1,715*100%=58%
Второй уровень сложности:   Задание 22 № 43 открытого банка ОГЭ: К раствору силиката калия массой 20,53 г и массовой долей 15% прилили избыток раствора нитрата кальция. Вычислите массу образовавшегося осадка.
1)Составим уравнение реакции: К2SiO3+Ca(NO3)2=CaSiO3+2KNO3 2) Рассчитаем массу и количество вещества силиката калия, содержащегося в растворе:   m(K2SiO3)=m(р-ра)*ώ/100=20,53*0,15=3,08 г     n(K2SiO3)=m(K2SiO3)/М(K2SiO3)=3,08:154=0,02 моль     3) Определим массу осадка: по уравнению реакции n(K2SiO3) = n(CaSiO3)=0,02 моль;   m(CaSiO3) = n(CaSiO3)*M = 0,02*116 = 2,32 г.       Ответ: 2,32 г.	1)Составим уравнение реакции: К2SiO3+Ca(NO3)2=CaSiO3ꜜ+2KNO3 ꜜ ꜜ ꜜ 20,53 г избыток х 15%   2)Внесем данные в таблицу:
	В-во	Масса (г)	Масса сухого остатка (г)	Молярная масса (моль)
	К2SiO3	20,53	3,0795	154
	CaSiO3		х	116
	3)Расчет молярной массы: 1)39*2=78(моль) 2)78+48+28=154(моль) 3)40+28+48=116(моль) 4)Составим прямую пропорциональную зависимость: 3,08 г - х ꜜ154 г - 116ꜜ Составим и решим пропорцию: 3,08/154=х/116 Х=(3,08*116)/154=2,32   Ответ:2,32

 

 

Одной из сложнейших для восприятия школьниками тем являются окислительно-восстановительные реакции, в частности,-расстановка коэффициентов. Рассмотрим одну из таких реакций-термическое разложение КМnOu : как, не используя изменение степеней окисления элементов, расставить коэффициенты в уравнении:

 

Полный текст статьи см. приложение

1. file0.docx (564,4 КБ)
2. file1.pptx.zip (75,1 КБ)

Опубликовано: 15.11.2022