Окисление вещества в окислительно-восстановительных реакциях

Oxidation of the substance in oxidative-restorative reactions

 

Автор: Бадмаева Антонина Борисовна

МБОУ «ЭМГ», Элиста, Республика Калмыкия, Россия

e-mail: ox1genium@yandex.ru

Badmaeva Antonina Borisovna

Elista, Republic Of Kalmykia, Russia

e-mail: ox1genium@yandex.ru

 

Аннотация: Развитие логического мышления обучающихся является одним из приоритетных направлений работы школы. Технология "Укрупнение дидактических единиц" раскрывает возможности деятельности, познания, реализации и развития способностей обучающихся.

Abstract: The development of the logical thinking of students is one of the priority areas of the school's work. The technology "The consolidation of didactic units" reveals the possibilities of activity, cognition, implementation and development of the abilities of learners.

Ключевые слова: Окисление вещества, окислительно-восстановительне реакции, укрупнение дидактических единиц.

Keywords: Oxidation of the substance, oxidative-restorer of reaction, consolidation of didactic units.

Тематическая рубрика: Химия и материаловедение.

 

Развитие логического мышления обучающихся является одним из приоритетных направлений работы школы. Технология УДЕ раскрывает возможности деятельности, познания, реализации и развития способностей обучающихся.

Одним из взаимосвязанных подходов к обучению, рассматриваемые в публикации, является обеспечение единства процессов составления и решения задач. Составление и решение обратной задачи выступает простым и удобным критерием развития творческого мышления обучающихся – она «всегда приводит ученика к постановке новых проблем» (П.М. Эрдниев).  

Укрупнение дидактических единиц – это технология обучения, обеспечивающая самовозрастание знаний учащегося благодаря активизации у него подсознательных механизмов переработки информации посредством сближения во времени и пространстве мозга взаимодействующих компонентов доказательной логики и положительных эмоций (П.М. Эрдниев).

П.М. Эрдниев – педагог-новатор, автор научной школы высокоэффективной технологии математического образования укрупнением дидактических единиц (УДЕ), доктор педагогических наук, академик РАО, заслуженный деятель науки РСФСР, Лауреат премии Президента РФ (1998 г.), создал в России свою школу последователей УДЕ (учителя-экспериментаторы, методисты, ученые), автор многочисленных публикаций, монографий и учебных пособий, научный руководитель аспирантов и ученых (20 кандидатских и более 10 докторских диссертаций по проблемам внедрения технологии УДЕ в массовую практику школ и вузов).

Укрупненная дидактическая единица обладает качествами системности и целостности, устойчивостью к сохранению во времени и быстрым проявлением в памяти. Особую актуальность УДЕ приобретает в условиях введения ФГОС. Принципы технологии УДЕ способствуют формированию универсальных учебных действий, ключевых метапредметных компетенций, развитию учебно-познавательных возможностей обучающихся.

Главная особенность укрупнения единицы усвоения – создание условий для постижения богатства связей и переходов между компонентами единого знания.

Укрупненная дидактическая единица определяется не объемом химической информации, а наличием связей при выполнении обратных задач. С точки зрения психологии, составление обратной задачи является гораздо более сложным мыслительным процессом, чем решение готовой задачи, процедура составления которой требует активизации познавательной деятельности обучающихся. Иногда составление и решение обратной задачи становится условием понимания прямой задачи. Таким образом, анализ прямых и обратных задач в их разнообразных соотношениях, определение информационной основы задач, значительно активизирует мыслительную деятельность обучающихся и способствует организации урока на достаточно высоком методическом уровне.

Матрица-обращение позволяет моделировать условия и определить неизвестный вопрос для обратных задач (Б. П. Эрдниев). От числа физических параметров прямой расчетной задачи в основном зависит и число обратных задач. В отличие от общепринятой записи условий задач предлагается строчная запись, внесенная в матрицу. Непременным условием решения обратных задач является составление текста задачи. Совокупность прямой и обратной задач приводит к достижению системности знаний по химии.

 

Задача 1. Из 73,08 г азотной кислоты при окислении олова образовалось 2,52 г азота. Вычислите, какая часть азотной кислоты восстановилась до азота при определенных условиях?

Матрица 1. % окисления вещества в ОВР

№	m(HNO3), г	m(N2), г	ω(HNO3), %
1	73,08	2,52
2	73,08		15,517
3		2,52	15,517

Решение.  2HNO3  →   N2

ν(N2) = 2,52/28 = 0,09 моль, ν(HNO3) = 2ν(N2); ν(HNO3) = 0,18 моль, m1(HNO3) = 11,34 г; ω1(HNO3) = 11,34/73,08 = 0,15517 или 15,517%.

 Обратные задачи:

Задача 2. Вычислите массу азота образовавшегося при окислении олова азотной кислотой массой 73,08 г, если известно, что только 15,517% азотной кислоты восстановилось до азота при определенных условиях.

Решение.  

m1(HNO3) = 11,34 г, ν(HNO3) = 0,18 моль, ν(N2) = 1/2ν(HNO3);

ν(N2) = 0,09 моль, m(N2) = 2,52 г.

Задача 3. Вычислите массу азотной кислоты взятой для окисления олова, если известно, что только 15,517% кислоты восстановилось до азота массой 2,52 г при определенных условиях.

Решение.  

ν(N2) = 2,52/28 = 0,09 моль, ν(HNO3) = 2ν(N2); ν(HNO3) = 0,18 моль, m1(HNO3) = 11,34 г; m(HNO3) = m1(HNO3)/ω(HNO3);

m(HNO3) = 11,34/0,15517 = 73,08 г. 

Задача 1. Из 73,08 г азотной кислоты при окислении олова образовалось  0,06 г оксида азота (II).  Вычислите, какая часть азотной кислоты восстановилась до оксида азота (II) при определенных условиях?

Матрица 2. % окисления вещества в ОВР.

№	m(HNO3), г	m(NO), г	ω(HNO3), %
1	73,08	0,06
2	73,08		1,724
3		0,06	1,724

 Обратные задачи:

Задача 2. Вычислите массу оксида азота (II) образовавшегося при окислении олова азотной кислотой массой 73,08 г, если известно, что только 1,724% азотной кислоты восстановилось до оксида азота (II) при определенных условиях.

Задача 3. Вычислите массу азотной кислоты взятой для окисления олова, если известно, что только 1,724% кислоты восстановилось до оксида азота (II)  массой 0,06 г при определенных условиях.

 

Задача 1. Из 73,08 г азотной кислоты при окислении олова образовалось 0,243 г нитрата олова (II). Вычислите, какая часть азотной кислоты восстановилась до нитрата олова (II) при определенных условиях?

2HNO3  →  Sn(NO3)2

Матрица 3. % окисления вещества в ОВР.

№	m(HNO3), г	m(Sn(NO3)2), г	ω(HNO3), %
1	73,08	0,243
2	73,08		82.76
3		0,243	82,76

 Обратные задачи:

Задача 2. Вычислите массу нитрата олова (II) образовавшегося при окислении олова азотной кислотой массой 73,08 г, если известно, что 82,76% азотной кислоты восстановилось до нитрата олова (II) при определенных условиях.

Задача 3. Вычислите массу азотной кислоты взятой для окисления олова, если известно, что 82,76% кислоты восстановилось до нитрата олова (II)  массой 0,243 г при определенных условиях.

На основании расчетов, суммарное уравнение:

Процесс окисления олова азотной кислотой

48Sn  + 116HNO3 → 48Sn(NO3)2 + 9N2↑ + 2NO↑ + 58H2O 

 

Задача 1. На сульфид металла (II)  массой 3,393 г подействовали в первом опыте: 40 мл 15,13%-ного раствора азотной кислоты (1,085г/мл); во втором опыте: избытком концентрированной азотной кислоты. Установите, каким металлом образован сульфид? Вычислите объемы газов (при н. у.).

В первом опыте: 3MS + 8HNO3 (разб.) = 3M(NO3)2 + 2NO↑ + 3S↓ + 4H2O 

Во втором опыте: MS + 8HNO3 (конц.) = MSO4 + 8NO2↑ + 4H2O

М((MS) = 3,393/0,039 = 87 г/моль, М((M) = 87 – 32 = 55 г/моль,  

M(Mn) = 55 г/моль, MnS.            

Матрица 1. Стехиометрические расчеты.

№	m(MS), г	V(HNO3), мл	ω(HNO3), %	ρ(HNO3), г/мл	V(NO), л
1	3,393	40	15,13	1,085
2	3,393	40	15,13		0,5824
3	3,393	40		1,085	0,5824
4	3,393		15,13	1,085	0,5824
5		40	15,13	1,085	0,5824

 

Задача 1. На сульфид щелочного металла массой 3,9 г в первом опыте: подействовали подкисленным раствором нитрита натрия, что привело к образованию твердого вещества массой 1,6 г.  Вычислите объем выделившегося газа (при н. у.); во втором опыте: подействовали разбавленной хлороводородной кислотой. Объем выделенного газа уменьшился в два раза. Установите, каким металлом образован сульфид.

В первом опыте: M2S + 2NaNO2 + 2H2SO4 = 2NO↑ + S↓ + M2SO4 + Na2SO4 + 2H2O

Во втором опыте: M2S + 2HCl = 2MCl + H2S↑ 

ν(M2S) = 0,05 моль, М(M2S) = 78 г/моль, М(М) = 23 г/моль. 

Сульфид образован натрием, формула Na2S.

Матрица 1. Стехиометрические расчеты.                                

№	m(M2S), г	m (т. в-ва), г	V(газа), л
1	3,9	1,6
2	3,9		2,24
3		1,6	1,12

Обратные задачи:

Задача 2. На сульфид щелочного металла массой 3,9 г в первом опыте: подействовали подкисленным раствором нитрита натрия, что привело к выделению газа объемом 2,24 л (при н. у.). Вычислите массу твердого вещества; во втором опыте: подействовали разбавленной хлороводородной кислотой. Объем выделенного газа уменьшился в два раза. Установите, каким металлом образован сульфид.

Задача 3. На сульфид щелочного металла в первом опыте: подействовали подкисленным раствором нитрита натрия, что привело к выделению газа (при н. у.) и образованию твердого вещества массой 1,6 г; во втором опыте: подействовали разбавленной хлороводородной кислотой. Объем выделенного газа составил 1,12 л (при н. у.). Установите, каким металлом образован сульфид.

 

Задача 1. На смесь  массой 7 г с мольным соотношением углерода и серы 1 : 4, подействовали избытком горячей концентрированной серной кислотой. Смесь образовавшихся газов (при н. у.) пропустили через баритовую воду. Вычислите массу солей выпавших в осадок.

Матрица 1. Стехиометрические расчеты 

№	m(смеси), г	ν(С) : ν(S)	m(BaCO3), г	m(BaSO3), г
1	7	1 : 4
2	7			151,9
3	7		9,85
4		1 : 4		151,9
5		1 : 4	9,85
6			9,85	151,9

Обратные задачи:

Задача 2. На смесь углерода и серы массой 7 г  подействовали избытком горячей концентрированной серной кислотой. Смесь образовавшихся газов (при н. у.) пропустили через баритовую воду. Масса сульфита бария в выпавшем осадке оказалась равной 151,9 г. Вычислите массу другой соли в осадке и мольные доли компонентов в смеси.

Задача 3. На смесь углерода и серы массой 7 г  подействовали избытком горячей концентрированной серной кислотой. Смесь образовавшихся газов (при н. у.) пропустили через баритовую воду. Масса карбоната бария в выпавшем осадке оказалась равной 9,85 г. Вычислите массу другой соли в осадке и мольные доли компонентов в смеси.

Задача 4. На смесь  с мольным соотношением углерода и серы 1 : 4, подействовали избытком горячей концентрированной серной кислотой. Смесь образовавшихся газов (при н. у.) пропустили через баритовую воду. Масса сульфита бария в выпавшем осадке оказалась равной 151,9 г. Вычислите массу другой соли в осадке и мольные доли компонентов в смеси.

Задача 5. На смесь  с мольным соотношением углерода и серы 1 : 4, подействовали избытком горячей концентрированной серной кислотой. Смесь образовавшихся газов (при н. у.) пропустили через баритовую воду. Масса карбоната бария в выпавшем осадке оказалась равной 9,85 г. Вычислите массу другой соли в осадке и мольные доли компонентов в смеси.

Задача 6. На смесь  углерода и серы подействовали избытком горячей концентрированной серной кислотой. Смесь образовавшихся газов (при н. у.) пропустили через баритовую воду. Масса карбоната бария в выпавшем осадке оказалась равной 9,85 г, а масса сульфита бария 151,9 г. Вычислите массу смеси и мольное соотношение компонентов в смеси.

 

Литература:

1. Кузьменко Н. Е, Еремин В. В. 2500 задач по химии для школьников и поступающих в вуз. – М.: Оникс 21 век. Мир и образование, 2002.

2.Лидин Р. А, Аликберова Л. Ю. Химия. Справочник для старшеклассников и поступающих в вузы. – М.:Аст-Пресс школа, 2007.

3. Пузаков С. А., Попков В. А. Пособие по химии для поступающих в вузы. – М.: 2001.

4. Эрдниев П. М, Эрдниев Б. П. Укрупнение дидактических единиц в обучении математике. – М.: «Просвещение», 1986.

5. Эрдниев Б. П. Матрицы в обучении. – Элиста: Калмыцкий университет, 1990 .

6. Эрдниев П. М. Укрупнение дидактических единиц как технология обучения (часть І,II). – М.: «Просвещение», 1992.