Стехиометрические расчеты, связанные с изменением металлической пластинки

Stehiometric calculations associated with the change of the plaque

 

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: Стехиометрические расчеты, укрупнение дидактических единиц.

Keywords: Stehiometric calculations, 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. Для посеребрения, медную пластинку массой 5 г опустили в 20%-ный раствор нитрата серебра массой 170 г. Вычислите массу пластинки, если массовая доля нитрата серебра уменьшилась на 30%.

Матрица 1. Стехиометрические расчеты, связанные с изменением массы металлической пластинки

№	m1(пластинки), г	m(р-ра AgNO3), г	ω1 (AgNO3), %	уменьш. ω2 (AgNO3), %	m2(пластинки), г
1	5	170	20	30
2	5	170	20		9,56
3	5	170		30	9,56
4	5		20	30	9,56
5		170	20	30	9,56

Решение.

Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag↓

5 – 0,03 ∙ 64 + 0,06 ∙108 = 9,56 г.

Обратные  задачи:

Задача 2. Для посеребрения, медную пластинку массой 5 г опустили в 20%-ный раствор нитрата серебра массой 170 г. Вычислите уменьшение массовой доли нитрата серебра в растворе, если масса посеребренной пластинки стала равна 9,56 г.

Решение.  

5 – 0,1x ∙ 64 + 0,2x ∙ 108 = 9,56, x = 0,3 30%. 

Задача 3. Для посеребрения, медную пластинку массой 5 г опустили в раствор нитрата серебра массой 170 г. Вычислите массовую долю нитрата серебра в первоначальном растворе. В результате протекания реакции замещения произошло уменьшение массовой доли нитрата серебра на 30%, а масса посеребренной пластинки стала равна 9,56 г.  

Решение.  

5 – 0,15x ∙ 64 + 0,3x ∙ 108 = 9,56, x = 0,2 или 20%. 

Задача 4. Для посеребрения, медную пластинку массой 5 г опустили в 20%-ный раствор нитрата серебра. Вычислите массу первоначального раствора нитрата серебра. В результате протекания реакции замещения произошло уменьшение массовой доли нитрата серебра на 30%, а масса посеребренной пластинки стала равна 9,56 г.  

Решение.

5 – 0,2х /170 ∙ 0,3/2 64 + 0,2х /170 ∙ 0,3 ∙ 108 = 9,56; х = 170 г.

Задача 5. Для посеребрения, медную пластинку опустили в 20%-ный раствор нитрата серебра массой 170 г. Вычислите массу медной пластинки. В результате протекания реакции замещения произошло уменьшение массовой доли нитрата серебра на 30%, а масса посеребренной пластинки стала равна 9,56 г.  

Решение.

х – 0,03 ∙ 64 + 0,06 ∙ 108 = 9,56;  х = 5 г. 

Задача 1. Кобальтовую пластинку массой 23,85 г поместили в 20%-ный раствор нитрата железа (III) массой 500,25 г. Выдержав некоторое время, пластинку убрали из раствора и определили, что массовые доли солей в полученном растворе равны. Вычислите массу пластинки.

Решение.

Co + 2Fe(NO3)3 = Co(NO3)2 + 2Fe(NO3)2

т. к. в растворе: ω(Fe(NO3)3) = ω(Со(NO3)2), то и массы равны:  

m2(Fe(NO3)3) = m(Со(NO3)2); (0,41343 – 2х) ∙ 242 = 183х, х =0,15 моль; m прореаг.(Со) = 0,15 ∙ 59 = 8,85 г, масса пластинки после реакции равна: 23,85 – 8,85 = 15 г. 

Матрица 2. Стехиометрические расчеты, связанные с изменением массы металлической пластинки

№	m1(пластинки), г	m1(р-ра Fe(NO3)3), г	ω1 (Fe(NO3)3), %	m2(пластинки), г
1	23,85	500,25	20
2	23,85	500,25		15
3	23,85		20	15
4		500,25	20	15

Обратные  задачи:

Задача 2. Кобальтовую пластинку массой 23,85 г поместили в раствор нитрата железа (III) массой 500,25 г. Выдержав некоторое время, пластинку убрали из раствора и определили, что массовые доли солей в полученном растворе равны. Вычислите массовую долю нитрата железа (III) в  исходном растворе, если масса  пластинки стала равна 15 г.

Решение.

(500,25х /242 – 0,3) ∙ 242 = 0,15∙ 183;  x = 0,2 или 20%.

Задача 3. Кобальтовую пластинку массой 23,85 г поместили в 20%-ный раствор нитрата железа (III). Выдержав некоторое время, пластинку убрали из раствора и определили, что массовые доли солей в полученном растворе равны. Вычислите массу исходного раствора нитрата железа (III), если масса  пластинки стала равна 15 г.

Решение.

(0,2х/242 – 0,3) ∙ 242 = 0,15 ∙ 183; х = 500,25 г.

Задача 4. Вычислите массу кобальтовой пластинки помещенной в 20%-ный раствор нитрата железа (III) массой 500,25 г. Выдержав некоторое время, пластинку убрали из раствора и определили, что массовые доли солей в полученном растворе равны, а  масса  пластинки составила 15 г.

Решение. 

(0,41343 – 2х) ∙ 242 = 183х, х =0,15 моль; 

m прореаг.(Со) = 0,15 ∙ 59 = 8,85 г, масса пластинки до реакции равна: 8,85 + 15 = 23,85 г.

Задача 1. Никелевую пластинку массой 10 г погрузили в раствор, содержащий 6,5 г нитрата ртути (II) и 1,7 г нитрата серебра. Вычислите увеличение массы пластинки (%) после полного осаждения металлов из раствора.

Матрица 3. Стехиометрические расчеты, связанные с изменением массы металлической пластинки.

№	m1(пластинки), г	m(Hg(NO3)2), г	m(AgNO3), г	увелич. m2 (пластинки), %
1	10	6,5	1,7
2	10	6,5		36,25
3	10		1,7	36,25
4		6,5	1,7	36,25

Обратные  задачи:

Задача 2. Никелевую пластинку массой 10 г погрузили в раствор, содержащий 6,5 г нитрата ртути (II) и нитрата серебра. Вычислите массу нитрата серебра, если масса пластинки увеличилась на 36,25% после полного осаждения металлов из раствора.

Решение.                                                                                                          

10 – (0,02 + х) ∙ 59 + 6,5 + 2х ∙ 108 = 13,625; х = 0,005 моль и масса AgNO3 равна 1,7 г.

Задача 3. Никелевую пластинку массой 10 г погрузили в раствор, содержащий нитрата ртути (II) и 1,7 г нитрата серебра. Вычислите массу нитрата ртути (II), если масса пластинки увеличилась на 36,25% после полного осаждения металлов из раствора.

Решение. 

10 – (х + 0,005) ∙ 59 + 201х + 1,7 = 13,625; х = 0,02 моль и масса Hg(NO3)2) равна 6,5 г.

Задача 4. Никелевую пластинку погрузили в раствор, содержащий 6,5 г нитрата ртути (II) и 1,7 г нитрата серебра. Вычислите массу никелевой пластинки, если масса ее увеличилась на 36,25% после полного осаждения металлов из раствора.

Решение. 

х – (0,02 + 0,005) ∙ 59 + 6,5 + 1,7 = 0,3625х; х = 10 г.

Задача 1. Кадмиеву пластинку массой 8,2 г выдержали в растворе, содержащем 4,7 г нитрата меди (II). Вычислите массу пластинки по окончании реакции.

Решение.

Cd + Cu(NO3)2 = Cd(NO3)2 + Cu

8,2 – 0,025 ∙ 112 + 0, 025 ∙ 64 = 7 г.

Матрица 4. Стехиометрические расчеты, связанные с изменением массы металлической пластинки.

№	m1(пластинки), г	m(Сu(NO3)2), г	m2(пластинки), г
1	8,2	4,7
2	8,2		7
3		4,7	7

Обратные задачи:

Задача 2. Кадмиеву пластинку массой 8,2 г выдержали в растворе нитрата меди (II). Масса пластинки по окончании реакции составила 7 г. Вычислите массу прореагировавшего нитрата меди (II) с металлом.

Задача 3. Вычислите массу кадмиевой пластинки, выдержанной в растворе нитрата меди (II) массой 4,7 г, если масса пластинки по окончании реакции составила 7 г.

 

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.