Методика решения задач по теме «Растворы»
МБОУ «СОШ № 40»
г. Старый Оскол
Процесс решения задачи имеет сложное психологическое построение. Он начинается с анализа условий задачи, затем выделяются существенные связи, указанные в условиях, и создается схема решения, и после этого осуществляется поиск операций, необходимых для этой схемы.
Одной из известных и фундаментальных теорий обучения является теория поэтапного формирования умственных действий, предложенная . В ее основе лежит идея о принципиальной общности внутренней и внешней деятельности человека. Согласно этой идее, умственное развитие, как и усвоение знаний, навыков, умений, происходит путем поэтапного перехода «материальной» (внешней) деятельности во внутренний умственный план. Одним из этапов этой деятельности является материализованная форма деятельности.
Материальная и материализованная форма действия являются исходными. Их особенность состоит в том, что объект действия дается учащемуся или в виде реальных предметов (материальная форма действия), или в виде моделей, схем, чертежей (материализованная форма действия).
Материальная и материализованная форма действия позволяют раскрыть перед учеником содержание действия – состав его операций, их последовательность и т. д.
Задачи на приготовление растворов обычно решаются следующими способами:
а) методом последовательных расчетов;
б) алгебраическим способом;
в) с помощью правила креста или конверта Пирсона.
Для отработки теории поэтапного формирования умственных действий наилучшим образом подходит метод последовательных расчетов, так как два других метода даются в виде конечных расчетных форм в свернутом виде. Формирование действий сразу в свернутом виде является неэффективным, так как в сокращенном виде действия полноценно функционируют только тогда, когда человек имеет возможность восстановить его в развернутом виде.
В химии применяются разные способы выражения концентрации вещества. Концентрация вещества – физическая величина (размерная или безразмерная), определяющая количественный состав раствора, смеси или расплава.
Массовая доля ω(Х) показывает отношение массы растворенного вещества Х к массе раствора.
ω(X) – массовая доля растворенного вещества Х, % или доли единицы
m(X) – масса растворенного вещества Х, г
mp(X) – масса раствора
При получении и работе с растворами возможны следующие варианты:
I. Растворение вещества в воде
Задача. В 100 г воды растворили 25 г хлорида натрия. Вычислите массовую долю сахара в растворе.
Для удобства записи данных условия задачи, смешиваемые и получаемые растворы и вещества нумеруются.
Дано: Решение:
m(H2O) = 100г
m(NaCl) = 25г
ω(NaCl) – ? 1. mp(NaCl) = m(H2O) + m(NaCl) = 100 + 25 = 125г
Ответ: ω(NaCl) = 20%
Задачи для самостоятельного решения:
1. В какой массе воды надо растворить 20г соли, чтобы получить 10% раствор соли?
2. Какую массу поваренной соли надо растворить в 160г воды, чтобы получить 20% раствор соли?
II. Растворение вещества в растворе этого вещества
Задача. К 150г 20% - ного раствора хлорида калия добавили 20г этой же соли. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе.
Дано: Решение:
m1p(KCl) = 150г 1. m1(KCl) = ω1(KCl)×m1p(KCl) = 0,2×150 = 30г
ω1(KCl) = 20% 2. m2(KCl) = m1(KCl) + m(KCl) = 30 + 20 = 50г
m(KCl) = 20г 3. m2p(KCl) = m1p(KCl) + m(KCl) = 150 + 20 = 170г
ω2(KCl) – ?
Ответ: ω2(KCl) = 29,4%
Задачи для самостоятельного решения:
1. К 120 г 10%-ного раствора соли добавили 5 г соли. Вычислите массовую долю соли в новом растворе.
2. В 100 г 10%-ного раствора хлороводорода растворили 11,2 л хлороводорода. Определите массовую долю хлороводорода в полученном растворе.
3. Сколько граммов хлорида калия нужно растворить в 450 г 15%-ного раствора KCl, чтобы получить 25%-ный раствор?
III. Добавление воды к раствору
Задача. К 250г 12,0%-ного раствора хлороводорода добавили 100г воды. Вычислите массовую долю вещества в новом растворе.
Дано: Решение:
m1p(HCl) = 250г 1. m1(HCl) = ω1(HCl)× m1p(HCl) = 0,12×250 = 30г
ω1(HCl) = 12% m2(HCl) = m1(HCl) = 30г
m(H2O) = 100г 2. m2p(HCl) = m1p(HCl) + m(H2O) = 250 + 100 = 350г
ω2(HCl) – ?
Ответ: ω2(HCl) = 8,57%
Задачи для самостоятельного решения:
1. К 300 мл 20%-ного раствора серной кислоты (ρ = 1,14 г/мл) прилили 250 мл воды. Определите массовую долю серной кислоты в полученном растворе.
2. Сколько миллилитров воды надо добавить к 500 г 25%-ного раствора вещества, чтобы получить 10%-ный раствор?
IV. Смешивание двух растворов
Задача. Смешали 300 г 40%-ного и 700 г 10%-ного растворов серной _ислоты. Вычислите массовую долю серной кислоты в полученном растворе.
Дано: Решение:
m1p(H2SO4) = 300 г 1. m1(H2SO4) = ω1(H2SO4)× m1p(H2SO4) = 0,4×300 =
ω1(H2SO4) = 40% = 120 г
m2p(H2SO4) = 700 г 2. m2(H2SO4) = ω2(H2SO4)× m2p(H2SO4) = 0,1×700 =
ω2(H2SO4) = 10% = 70 г
ω3(H2SO4) – ? 3. m3(H2SO4) = m1(H2SO4) + m2(H2SO4) = 120 + 70 =
= 190 г
4. m3p(H2SO4) = m1p(H2SO4) + m2p(H2SO4) = 300 +
+ 700 = 1000 г
Ответ: ω3(H2SO4) = 19%
Задачи для самостоятельного решения:
1. К 40 г раствора фосфата натрия с массовой долей 8% прилили 20 г раствора с массовой долей Na3PO4 5%. Какова массовая доля Na3PO4 в полученном растворе?
2. К 250 г 10%-ного раствора кислоты добавили 500 г раствора этой же кислоты неизвестной концентрации и получили 25%-ный раствор. Определите концентрацию добавленного раствора.
V. Выпадение в осадок растворенного вещества
Задача. Из 0,25 кг 5,00%-ного раствора бромида натрия при охлаждении выпало 4,55 г соли. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе.
Дано: Решение:
m1p(NaBr) = 0,25 кг 1. m1(NaBr) = ω1(NaBr)× m1p(NaBr) = 0,05×250 =
ω1(NaBr) = 5,00% = 12,5 г
m(NaBr) = 4,55 г 2. m2(NaBr) = m1(NaBr) – m(NaBr) = 12,5 – 4,55 =
ω2(NaBr) – ? = 7,95 г
3. m2p(NaBr) = m1p(NaBr) – m(NaBr) = 250 – 4,55 =
= 245,45 г
Ответ: ω2(NaBr) = 3,24%
Задачи для самостоятельного решения:
1. Из 0,500 кг 40%-ного раствора некоторой соли выпало в осадок при охлаждении 100 г этой соли. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе.
2. При охлаждении 250 г 15%-ного раствора бромида натрия выпало в осадок 7,5 г соли. Определите массовую долю соли в полученном растворе.
VI. Выпаривание воды из раствора
Задача. Из 1,50 кг 2,00%-ного раствора нитрата калия выпарили 700 г воды. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе.
Дано: Решение:
m1p(KNO3) = 1,50 кг 1. m1(KNO3) = ω1(KNO3)× m1p(KNO3) = 0,02×1500=
ω1(KNO3) = 2,00% = 30 г
m(H2O) = 700 г m2(KNO3) = m1(KNO3) = 30 г
ω2(KNO3) – ? 2. m2p(KNO3) = m1p(KNO3) – m(H2O) = 1500 –700=
= 800 г
Ответ: ω2(KNO3) = 3,75%
Задачи для самостоятельного решения:
1. Какую массу воды нужно выпарить из 150 г 4%-ного раствора бромида магния, чтобы получился раствор с массовой долей бромида магния 6%?
2. При выпаривании 0,35кг 25-процентного раствора соли масса раствора уменьшилась до 0,1кг. Какова будет массовая доля (в %) соли в полученном после выпаривания растворе?
3. Какую массу воды следует выпарить из 200 мл 10%-ного раствора соли с плотностью 1,093 г/мл для получения 24%-ного раствора этой же соли?
