Методические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального этапов всероссийской олимпиады школьников по химии в 2010/2011 учебном году Москва 2010




Скачать 272.92 Kb.
НазваниеМетодические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального этапов всероссийской олимпиады школьников по химии в 2010/2011 учебном году Москва 2010
страница2/3
Дата публикации01.10.2014
Размер272.92 Kb.
ТипМетодические рекомендации
5-bal.ru > Спорт > Методические рекомендации
1   2   3
ЧАСТЬ IV. Примеры заданий.

Типичной «олимпиадной» задачей является задача, в которой требуется получить численный ответ, но, на первый взгляд в задании нет практически никаких данных для расчетов.

Задача 1.

При пропускании паров воды через оксид кальция масса реакционной смеси увеличилась на 9,65%. Определите процентный состав полученной твердой смеси.

РЕШЕНИЕ.

  1. Запишем уравнения химической реакции:

СаO + H2O = Са(OH)2

  1. На основании анализа условия задачи следует, что:

  • конечная смесь является твердым веществом и состоит из оксида и гидроксида кальция;

  • вода прореагировала полностью и прирост массы реакционной смеси равен массе прореагировавшей воды.

  1. Проведем расчеты:

пусть исходное количество оксида кальция равна х моль, тогда:

m( H2Oпрореаг.) = (40+16)х 0,0965= 5,4х,

( H2Oпрореаг..) = 5,4х/18 = 0,3х = ( СаO прореаг..) =( Са(OH)2, обрзов..)

m(СаO оставш.) = 0,7х (40+16) = 39,2х,

m(Са(OH)2, обрзов.) = (40+32+2).0,3х = 22,2х,

m(смеси) = 61,4х

w(СаO) = 3920х/ 61,4х = 63,84% w(Са(OH)2) = 2220х/61,4х = 36,16%

Ответ: w(СаO) = 63,84% w(Са(OH)2) = 36,16%
Задача 2.

После растворения смеси хлорида бария и сульфата натрия в воде, масса образовавшегося осадка оказалась в 3 раза меньше массы солей в фильтрате. Определите массовые доли солей в исходной смеси, если известно, что в фильтрате отсутствуют хлорид ионы.
РЕШЕНИЕ:

Молярная масса

142

208

233

58,5




Na2SO4 +

BaCl2

= BaSO4

+ 2NaCl

Было, моль

х

y

0

0

Прореагировало, моль

y

y







Осталось/Образовалось, моль

x–y

0

y

2y


233.3y = 142x–142y + 117y;

699y = 142x – 142y + 117y

724y = 142x

y =0,2x

mисх.см. = 142x + 0,2.208x = 142x + 41,6x = 183,6x

ω(Na2SO4) = 14200x/183,6x = 77,3% ω(BaCl2) = 4160x /183,6x = 22,7%

Ответ: ω(Na2SO4) = 77,3% ω(BaCl2) = 22,7%

*В журнале «Химия в школе», №5 за 2008 г. Е.И. Миренковой дано очень изящное альтернативное решение этой задачи.
Задача 3.

Задача на распознавание веществ, находящихся в пронумерованных пробирках. Такого типа задачи имеются в комплекте Всероссийской олимпиады школьников по химии за любой год. Однако оригинальность предлагаемой задачи заключается в том, что для ее решения требуется мысленный эксперимент. В решениях таких задач обычно представлена таблица, иллюстрирующая возможность взаимодействия между веществами попарно, уравнения химических реакций и, иногда, отдельные комментарии. Для 3-4 этапов такое схематическое решение вполне достаточно. Однако на школьном и районном этапах, особенно для восьмиклассников, необходимо разобрать полный, подробный ход решения с логическими умозаключениями и выводами. Это полезно, как для педагога-наставника, так и для самостоятельной работы школьника.
В четырёх пронумерованных пробирках находятся растворы хлорида бария, карбоната натрия, сульфата калия и хлороводородная кислота. В вашем распоряжении имеется необходимое число пустых пробирок. Не пользуясь никакими другими реактивами, определите содержимое каждой из пробирок.

Решение

Проведём мысленный эксперимент. Рассмотрим содержимое пробирок. Вещества визуально неразличимы – это бесцветные прозрачные растворы.

Составим таблицу возможных попарных взаимодействий веществ (табл. 2), в результате которых мы будем (или не будем) наблюдать определённые признаки реакций.
Таблица 2




BaCl2

Na2CO3

K2SO4

HCl

BaCl2




выпадает осадок белого цвета

выпадает осадок белого цвета

без изменений

Na2CO3

выпадает осадок белого цвета




Без изменений

выделяется газ без цвета и запаха

K2SO4

выпадает осадок белого цвета

Без изменений




Без изменений

HCl

Без изменений

Выделяется газ без цвета и запаха

Без изменений




Уравнения реакций:

BaCl2 + Na2CO3 = BaCO3↓ + 2NaCl; (1)

BaCl2 + K2SO4 = BaSO4↓ + 2KCl; (2)

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2↑ + H2O. (3)

Возьмём пробирку 1. Из остальных пробирок отольём примерно по 2 мл растворов в три пустые пробирки и добавим в каждую из них по 5–6 капель раствора из пробирки 1.

Рассмотрим 4 возможных варианта (см. табл. 2). Для наглядности в каждом случае приведены схемы распознавания веществ. В решении изображать схему не обязательно.

Вариант 1

В двух пробирках выпали белые осадки, в третьей признаков реакции не наблюдается (первая строка табл. 2). Это означает, что в пробирке 1 находится хлорид бария. В этом случае в той из пробирок, где нет признаков химической реакции, находится соляная кислота. Осадки в двух пробирках представляют собой карбонат и сульфат бария. Прильём в пробирки с осадками по несколько капель кислоты. Там, где осадок растворяется с выделением газа, изначально находился раствор карбоната натрия, там имели место реакции (1) и (3). В пробирке, где при прибавлении кислоты осадок не растворяется (BaSO4 не растворяется в кислотах), изначально находился сульфат калия и протекала только реакция (2).
Вариант 2

При добавлении нескольких капель из пробирки 1 в одной из трёх пробирок выпал белый осадок, в другой выделился газ, в третьей нет признаков реакции (вторая строка табл. 2). В этом случае в пробирке 1 находился карбонат натрия. Там, где выпал белый осадок, находился хлорид бария, где выделился газ – соляная кислота, где не было признаков реакции – сульфат калия.

Вариант 3

При добавлении нескольких капель из пробирки 1 в одной из трёх пробирок выпал белый осадок, в двух других нет признаков реакции (третья строка табл. 2). В этом случае в пробирке 1 находился сульфат калия. Там, где выпал белый осадок, находился хлорид бария. В две пробирки с исходными растворами, которые не прореагировали с сульфатом калия, добавляем хлорид бария. Выпадение белого осадка (BaCO3) указывает, что первоначально в этой пробирке находился карбонат натрия. В пробирке, где вновь нет признаков реакции, находился раствор кислоты.

Вариант 4

При добавлении нескольких капель из пробирки 1 в одной из трёх пробирок выделяется газ, в двух других нет признаков реакции (четвертая строка табл. 2). В этом случае в пробирке 1 находилась хлороводородная кислота. Там, где выделился газ, находился карбонат натрия. В две пробирки с исходными растворами, которые не прореагировали с кислотой, добавляем карбонат натрия. Выпадение белого осадка (BaCO3) указывает, что первоначально в этой пробирке был хлорид бария. В пробирке, где вновь нет признаков реакции, первоначально находился раствор сульфата калия.
Задачу при необходимости можно упростить, взяв два или три вещества, и усложнить, предложив более четырёх веществ.

Трудности при решении задач часто связаны с некими стереотипами, которые сложились у школьников в процессе изучения химии. Например, учащиеся привыкают, что в условиях задач на газовые законы даны объёмные доли веществ, а в задачах на нахождение молекулярной формулы – массовые. Однако автор задачи имеет полное право использовать в любой задаче объёмные, массовые или мольные доли компонентов смесей.
Задача 4.

Трудности при решении задачи часто связаны с некими стереотипами, которые сложились у школьника в процессе изучения химии. Например, учащиеся привыкли, что при решении задач на газовые законы, в условии задач даны объемные проценты, а в задачах на нахождение молекулярной формулы – массовые. Однако автор задачи имеет полное право давать в любой задаче как объемные, так и массовые или мольные проценты.

Массовые доли азота и оксида углерода (II) в трехкомпонентной газовой смеси равны, соответственно, 10,00% и 15,00%. Объемная доля третьего компонента равна 72,41%. Определите неизвестный компонент газовой смеси и среднюю молярную массу смеси (Mср.).
РЕШЕНИЕ:

Примем массу смеси за 100 г. Тогда в ней содержится 10/28 + 15/28 = (10+15)/28 = 0,893 моль N2 и CO, и (100-25)/ Мх =75/ Мх моль третьего компонента.

Из закона Авогадро следует, что объемные проценты компонентов газовой смеси () равны мольным (χ)

Внесем дополнительные обозначения: х –объемная доля третьего компонента, χх – мольная доля третьего компонента, νсм. – число моль газов в смеси, νх – число моль третьего компонента.
х = χх = νхсм. = , решая это уравнение , получаем

Мх = 32 г/моль. Такую молярную массу имеет кислород (О2) или гидразин (N2H4).

Ответ: Третий компонент газовой смеси – кислород или гидразин. Mср.=30,89моль/л.
Задача 5.

В газовой смеси содержится метан (CH4) ( = 40%, w = 48,5%), оксид азота (II) ( = 20%) и некий третий компонент.

Проведя расчеты, установите название третьего компонента газовой смеси.
РЕШЕНИЕ:

Для удобства расчетов составим таблицу:

Газ

М, г/моль



V, л (на 100 л смеси)

m (газа), г

СН4

16

0,40

40

40/22,4 ∙16 = 28,57

NO

30

0,20

20

20/22,4 ∙30 = 26,78

Х

х

0,40

40

40/22,4 ∙х = 1,79х

Т.к. известна массовая доля метана в смеси, то

,

откуда х = 2 г/моль.

Газом с молярной массой 2 г/моль может быть только водород Н2.

Ответ: водород.
Задача 6.

К 158,19 мл 10% раствора нитрата алюминия (плотностью 1,081г/мл) прилили 210,80 мл 3,3% раствора едкого натра (плотностью 1,035г/мл). Определите % концентрацию веществ в полученном растворе.
РЕШЕНИЕ:




Для полного осаждения алюминия в виде гидроксида:

Al(NO3)3 + 3NaOH = Al(OH)3 + 3NaNO3

Потребуется 0,05.3 = 0,15 моль NaOH. Поскольку гидроксида натрия больше 0,15 моль, то осадок начнет растворяться, до тех пор, пока не израсходуется вся щелочь:

Молярная масса

78

40

118




Al(OH)3 +

NaOH

= NaAl(OH)4

Было, моль

0,05

0,03




Прореагировало, моль

0,03

0,03




Осталось/Образовалось, моль

0,02

0

0,03


В результате двух реакций:

  1. В растворе будет только алюминат натрия, который может быть записан в виде: Na[Al(OH)4] , Na[Al(OH)4(H2O)2] или Na3[Al(OH)6], но никак не в виде NaAlO2, который образуется только при сплавлении реактивов. В данном решении взята наиболее употребимся формула комплексной соли.

  2. Осадок гидроксида алюминия растворится лишь частично и это необходимо будет учесть при определении массы раствора.


m(раствора) = 158,19.1,081 + 210,80.1,035 – 0,02.78 = 387,62 г
w(NaAl(OH)4) = m(NaAl(OH)4)/m(раствора) = 0,03.118.100/387,62 = 0,91%
Ответ: (NaAl(OH)4) = 0,91%

Задача 7.

Очень часто школьники не решают задачи правильно из-за несоблюдения размерности величин при расчетах.

Какова масса 5 мл оксида азота (II) при 25оС и давлении 1,2 атм.?
РЕШЕНИЕ:

Решение этой задачи сводится к элементарным расчетам по уравнению Менделеева-Клайперона:

Несмотря на важность использования универсальной газовой постоянной при решении различных типов расчетных задач, ее применение вызывает большие затруднения у школьников, абитуриентов, поступающих в ВУЗы и даже у части студентов. Основная трудность заключается в том, что учащиеся не соблюдают соответствия между размерностями газовой постоянной и размерностями физических величин данной конкретной задачи.

Известно, что универсальная газовая постоянная входит в уравнение состояния идеального газа: pV=nRT, где n-число молей газа (n=m/M), а p, V и T - соответственно - давление, объем и абсолютная температура газа. Это уравнение носит еще название уравнения Менделеева-Клапейрона.

Таким образом, для одного моля газа: R=pV/T. Температура в этом уравнении всегда выражается в Кельвинах. Давление же и объем можно выразить в различных единицах. В зависимости от выбора этих единиц, значения R будут иметь то или иное значение . В любом случае R легко рассчитать, используя следующее следствие закона Авогадро: при нормальных условиях 1 моль любого газа занимает объем, равный 22,4 л. (Напомним, что при нормальных условиях Р = 760 мм рт. ст. = 1атм.=.101325 Па и Т = 273К) В системе СИ значение R = 8,31 Дж/моль К. В этом случае объем газа выражается в м , давление в Па и температура в К. Это значение R рассчитывается следующим образом:



Напомним, что

Па=Н/м2 и Дж=Н.м, отсюда: Па.м3/(м2К.моль)=Н м /(К моль) = Дж/(К моль).

Однако R можно выразить и в других единицах, используемых на практике:





и т. д.

Если пользоваться принятой в школе величиной R = 8,314 Дж /К.моль = 8,314 Па.м3.моль , то давление, данное в атм. надо перевести в Па, объем в м3. Но можно вместо двух расчетов произвести один, а именно выразить R в атм..мл/К.моль:

R = PVМ/T. При 273К и 1 атм. , VМ = 22400 мл.

Тогда R = 1.22400/273 = 82,05атм.мл/К.моль

MNO = 14 + 16 = 28 (г/моль)



Ответ: 0,008 г.
Кроме перечисленных типов задач на школьный и муниципальный этапы можно предложить задачи на :

  1. приготовление растворов с заданной концентрацией (w, c);

  2. растворимость;

  3. "цепочки" превращений по неорганике (9 класс), органике (10 класс) и комбинированная (11 класс);

  4. расчеты по уравнениям химических реакций (с использованием понятий "выход продукта", "массовая доля примесей", "избыток и недостаток");

  5. задачи по физической химии (элементарные термохимические расчеты,)



1   2   3

Похожие:

Методические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального этапов всероссийской олимпиады школьников по химии в 2010/2011 учебном году Москва 2010 iconМетодические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального...
В соответствии с п. 16 Положения о всероссийской олимпиаде школьников центральная предметно-методическая комиссия направляет рекомендации...

Методические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального этапов всероссийской олимпиады школьников по химии в 2010/2011 учебном году Москва 2010 iconМетодические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального...
Данный материал содержит рекомендации по структуре и тематике заданий школьного и муниципального этапов олимпиады по астрономии,...

Методические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального этапов всероссийской олимпиады школьников по химии в 2010/2011 учебном году Москва 2010 iconМетодические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального...
Формирование комплектов олимпиадных задач

Методические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального этапов всероссийской олимпиады школьников по химии в 2010/2011 учебном году Москва 2010 iconМетодические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального...
Пасечник В. В. д п н., профессор Московского государственного областного университета

Методические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального этапов всероссийской олимпиады школьников по химии в 2010/2011 учебном году Москва 2010 iconМетодические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального...
Методические материалы содержат рекомендации по порядку проведения школьного и муниципального этапов по химии, советы по содержанию...

Методические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального этапов всероссийской олимпиады школьников по химии в 2010/2011 учебном году Москва 2010 iconМетодические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального...
Целью этих этапов является выявление и отбор учащихся, лучше других разбирающихся в экологии, которые затем примут участие в последующих...

Методические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального этапов всероссийской олимпиады школьников по химии в 2010/2011 учебном году Москва 2010 iconМетодические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального...
Данный материал содержит рекомендации по структуре и тематике заданий школьного и муниципального этапов олимпиады по астрономии,...

Методические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального этапов всероссийской олимпиады школьников по химии в 2010/2011 учебном году Москва 2010 iconМетодические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального...
Методические материалы содержат рекомендации по порядку проведения Олимпиад по физической культуре, требования к структуре и содержанию...

Методические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального этапов всероссийской олимпиады школьников по химии в 2010/2011 учебном году Москва 2010 iconМетодические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального...
Олимпиада по русскому языку проводится отдельно для 5-6-х, 7-9-х, 10-х и 11-х классов

Методические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального этапов всероссийской олимпиады школьников по химии в 2010/2011 учебном году Москва 2010 iconМетодические рекомендации по разработке заданий для школьного и муниципального...
Методические материалы содержат рекомендации по порядку проведения олимпиады по обществознанию, определения содержания и типов олимпиадных...


Учебный материал


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
5-bal.ru