Принцип межпредметных связей при решении химических задач. Разбор основных способов решения расчетных задач (стр. 3 из 5)
2.Какие приемы решения задачи должны быть сформированы.
3.Какие мыслительные приемы развиваются в процессе решения задачи.
Какие дидактические функции выполняют данные задачи. Если учитель ставит перед собой цель — закрепление теоретического материала, то метод решения задачи должен быть уже известен учащимся.
Если учитель хочет объяснить новый тип задачи по методу решения, то учащиеся должны свободно оперировать учебным материалом. Одновременно обе цели ставить не рекомендуется.
Задачу учитель решает заранее и проверяет ответ, чтобы убедиться, что он правильный.
На уроке в классе учитель актуализирует знания учащихся, которые используются при решении задачи. Затем проводится анализ условия задачи. Учитель кратко его записывает с помощью символов и условных обозначений, как уже было показано выше. Далее разрабатывают план решения и по возможности выражают его в общем виде с помощью указанных выше формул, соблюдая все правила, которым учащиеся обучены на уроках математики и физики. Только после этого приступают к числовому решению и проверяют ответ.
Если цель решения — изучение нового типа задач, то четко формулируют алгоритм, который учащиеся записывают в тетрадь, и отмечают, какому типу решения он соответствует. В младших классах алгоритм может быть выражен в виде вопросов задачи. После этого к доске можно вызвать хорошего ученика, чтобы он решил аналогичную задачу. Далее учащимся предлагают самостоятельно решить аналогичную задачу.
Задачи различают сложные и трудные. Сложными называют задачи, которые требуют от ученика применения теоретических знаний по разным темам курса химии, умения решать задачи разных типов, объединяя и выбирая для решения конкретной задачи все необходимое. Нередко это задачи обобщающие. Сложность задачи — понятие объективное, подразумевающее большое число элементов знаний и умений, используемых при их решении и определенного перечня мыслительных операций.
Трудные задачи — понятие субъективное. Имеются в виду задачи, требующие творческого подхода, неожиданных умственных действий. Их следует давать для самостоятельного решения только сильным учащимся. В классе такую задачу объяснять не следует. Ее можно использовать в виде индивидуального задания или на внеклассных занятиях. Впрочем, для учеников со слабой обучаемостью трудной задачей может оказаться и объективно сравнительно простая. Учитель обязан это учитывать, осуществляя индивидуальный подход, который при решении задач особенно уместен. При решении задач развивающая функция обучения проявляется особенно четко. С их помощью можно добиться повышения уровня мыслительной активности учеников. В настоящее время издается очень большое число сборников задач, что предоставляет учителю широкий выбор [6-8,9,10].
4. АЛГЕБРАИЧЕСКИЕСПОСОБЫ РЕШЕНИЯХИМИЧЕСКИХЗАДАЧ
Алгебраические способы решения задач незаменимы, если задача сложна и ее нельзя решить одной - двумя пропорциями. Именно в этом случае удобно воспользоваться другими методами алгебры, чаще всего линейными уравнениями и неравенствами. Решение задач можно свести к двум этапам: составлению уравнения (системы уравнений) по условию задачи и решению полученного уравнения.
1) Вычисление состава соединений, смесей, выведение формул соединений.
При решении химических задач часто возникает потребность проводить вычисления для нахождения соотношений составных частей в различных объектах. В качестве последних можно рассматривать химические соединения, смеси веществ, сплавы. Задачи этого типа приходиться решать не только химикам, но и представителям самых разнообразных профессий – агрономам, врачам, металлургам, геологам и т. д.
В задачах обычно рассматриваются объекты, которые состоят из компонентов. Количественный состав объектов удобно выражать в долях, которые составляют компоненты по отношению к целому объекту. Употребляют массовую, объемную и молярную доли. Массовая доля w (X 
) i-го компонента, входящего в состав объекта, равна отношению массы этого компонента m (X ) к массе объекта m(об) и выражается в долях единицы или в процентах:
W (
, или w( 100 %Массу компонента в объекте вычисляют, умножив массу объекта на массовую долю компонента в нем: m(x ) = m ( об ) ∙ w ( x )
Так, зная химический состав соединений, т. е. их формулы и молярные массы, можно вычислять массовые доли элементов в этих соединениях. И наоборот, зная массовые доли элементов в соединениях, можно находить молекулярную формулу соединения.
Ниже приведены примеры решения отдельных задач. Все они принадлежат к одному типу, поэтому алгоритмы их решения идентичны. В преобладающем большинстве случаев ход решения строится так: обозначаем буквами неизвестные величины и формулируем их физический смысл; словесно формулируем смысл уравнений и неравенств, которые затем записываем с помощью символов; подставляем числовые значения; решаем систему уравнений и неравенств и даем ответ.
Задача № 1 . Вывести формулу вещества с молярной массой 123 г/моль, если состав его , выраженный в массовых долях , следующий : углерод 58,5 %, водород 4,1 %, азот 11,4 %, кислород 26,0 %
Решение: Формулу соединения условно можно записать CxHyNzOt .
Искомые величины – числа атомов в молекуле ( индексы в данной формуле- x, y, z, t).
Массовые доли химических элементов в данном веществе можно выразить:
W (N) = 
W (H) =
W (O) = 
Составим уравнения, учитывая, что произведение молярной массы соединения на массовую долю данного элемента, входящего в его состав, равно молярной массе элемента, умноженной на его индекс в формуле соединения.
Решим каждое уравнение :
М ( CxHyNzOt) ∙ w ( C ) = x∙ M ( C ) 123∙0,585 = 12 х , х = 6
М ( CxHyNzOt) ∙w ( H ) = y ∙ M ( H ) 123 ∙ 0. 041 = уу = 5
М ( CxHyNzOt) ∙ w (N ) = z ∙ M ( N ) 123 ∙ 0, 114 = 14 zz = 1
M ( Cx Hy Nz Ot ) ∙ w ( O ) = t∙ M (O) 123∙ 0,26 = 16t, t=2
Ответ: формула соединения 
(нитробензол).
Задача № 2 . В кристаллогидрате сульфата марганца (II) массовая доля марганца равна
0, 268. Определить количество вещества воды, приходящееся на 1 моль кристаллогидрата. Написать формулу соли.
Решение: Рассматриваемым объектом является 1 моль кристаллогидрата сульфата марганца (II). Его формулу условно запишем 
, где n- искомая величина.
Составим уравнение, учитывая, что массовая доля марганца в кристаллогидрате равна отношению молярных масс марганца и данного кристаллогидрата:
W (Mn) =
Подставляя в уравнение вместо символов их числовые значения, получим: 0,268 = 
. Решая уравнение, найдём n = 3 .
Ответ: 1 моль кристаллогидрата сульфата марганца ( II ) содержит 3 моль воды. Формула соли - 
.
Задача № 3 . При полном сгорании 3,1 г органического вещества (М= 93 
) образовалось 8, 8 г оксида углерода ( IV) , 2,1 г воды и выделилось 0,47 г азота. Написать формулу вещества.
Решение: В общем виде соединение можно представить формулой 
, где х , у, zи t- искомые величины.
Составим уравнения, учитывая следующее:
1) масса углерода в сгоревшем веществе и в образовавшемся оксиде углерода
( IV) равны:
m ( CxHyNzOt )
или 3,1 
88 
, откуда х=6;
1) массы водорода в сгоревшем веществе и в образовавшейся воде равны:
m (CxHyNzOt)
или 3,1 
, откуда у=7;
2) масса азота в 3,1 г соединения равна 0,47 г:
m (
) 
,3,1 
,откуда z=1;
3) молярная масса соединения равна сумме молярных масс каждого элемента, умноженных на соответствующие индексы в формуле:
М (
) = х 
, или93=6 
, откуда t =0.
Ответ: формула соединения 
(анилин).