Методические рекомендации студентам по химии

Министерство общего и профессионального образования
Свердловской области
Государственное автономное образовательное учреждение среднего
профессионального образования Свердловской области
«Ревдинский многопрофильный техникум»
Методические рекомендации по выполнению
контрольной работы по теме
«Основные понятия и определения.
Простейшие расчеты в химии»
Составитель: преподаватель химии
Урусов Игорь Владимирович
Ревда,
2013 г.
Пояснительная записка
Основные профессиональные образовательные программы среднего профессионального
образования специальностей технического профиля:
190631 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта
150415 «Сварочное производство»
260807«Технология продукции общественного питания».
Материалы рекомендации предназначены для самостоятельной подготовки
студентов к выполнению контрольной работы по химии в первом семестре по завершению
изучения тем «Основные понятия и определения», «Простейшие расчеты в химии»
студентами 1 курса, обучающихся по основным профессиональным образовательным
программам начального и среднего профессионального образования.
Основой для разработки материалов явилась рабочая учебная программа по химии,
примерная программа по химии для профессий начального профессионального
образования и специальностей среднего профессионального образования, разработанная
Федеральным институтом развития образования в 2008 году.
Материалы рекомендации содержат основные понятия и определения, подробный
алгоритм решения типовых задач по химии, пример билета контрольной работы и
критерии оценивания.
Информация структурирована и представляет собой небольшие информационные
блоки, расположенные в смысловой последовательности от простого к сложному. После
описания каждого из типов расчетных задач приведен пример решения с подробным
описанием. Для удобства восприятия информации основные моменты рекомендации
выделены жирным шрифтом с подчеркиванием.
Данный материал предназначен для распространения в среде студентов в
электронном виде для просмотра на современных смартфонах и планшетных компьютерах
и не требует бумажного носителя. Материалы данной рекомендации предоставляют
студентам эффективное и легкодоступное средство самообразования и обучения.
Основные понятия и определения
Вещество-это вид материи, имеющий определенный состав (природу и число
составляющих его частиц), строение (пространственное расположение частиц) и
характерные, постоянные в данных условия физические и химические свойства.
Простое вещество:
Простым называется вещество, в элементарный состав которого входят атомы
одного элемента (Si, O2, O3, P4, S8, C60)
Аллотропия- явление существования химических элементов в виде двух или
нескольких простых веществ, различных по строению и свойствам.
Сложное вещество:
Сложным называется вещество в элементарный состав которого входят атомы двух
и более элементов.
Энергия-величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и
взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие.
Работа-форма передачи энергии поступательно движущимися частицами по
преодолению внешних сил.
Теплота-форма передачи энергии хаотически (беспорядочно) движущимися
частицами.
Атом- электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра
и отрицательного заряженных электронов.
Молекула- электронейтральная частица, состоящая из 2-х и более химически
связанных атомов одного или нескольких элементов.
Ионы- одно или много атомныне частицы, имеющие заряд.
Химическое соединение- индивидуальное химическое вещество, в котором атомы
одного или разных элементов соединены между собой химическими связями.
Химическая связь- результат взаимодействия атомов при образовании химически
устойчивой многоатомной системы,
сопровождающиеся перестройкой электронов
связывающихся атомов [в процессе химического связывания происходит понижение
полной энергии системы по сравнению с суммарной энергией изолированных атомов или
атомных агрегатов из которых она состоит]
Система- совокупность элементов объединенных по какому-либо признаку,
отдельных от окружающей среды мысленной или реальной границей.
Химическая формула- форма выражения химического состава, а иногда и
структуры химических соединений качественный и количественный состав вещества.
Качественный и количественный состав
Качественным называется состав отображающий то в какие химические элементы
входят в состав вещества, количественный – в каком отношение они находятся
Относительная атомная масса - безразмерная физическая величина равная
отношению средней массы естественного изотопного состава элемента к 1/12 массы атомы
изотопа углерода 12. Приведены в таблицы Менделеева
Изотопы-разновидность атомов имеющих одинаковый заряд ядра, но разные
массовые числа.
Относительная молекулярная масса- безразмерная величина, равная отношению
массы молекулы естественного изотопного состава к 1/12 массы атома изотопа углерода
12.
Количество вещества – размерная физическая величина, характеризующая число
структурных единиц в системе.
Моль- единица измерения количества вещества.
1 Моль- количество вещества которое содержит такое же количество структурных
едениц (молекул, атомов, ионов и др) сколько атомов содержит 12г изотопа углерода 12.
Na=6.02*1023 моль -1
Молярная масса- физическая величина, равная отношению массы вещества к его
количеству.
Молярная масса- масса 1 моль вещества.
Простейшие расчеты в химии
Определение относительной атомной массы
В таблице Менделеева в клетке элемента в основном приведены два числа:
вверху клетки целое число, указывающее его порядковый номер, снизу число с дробной
частью, указывающее на его массу.
Ar – обозначение относительной атомной массы. Определить Ar означает выписать
цифру из клетки химического элемента отвечающего за массу. Для простоты ответов и в
обучающих целях, очень часто массу округляют до целых чисел.
Пример: Определите относительную атомную массу химических элементов H, Al,
Zn, Sn, Au.
Ar(H)=1,00794=1 (упрощенно); Ar(Al)=26,98154=27; Ar(Zn)=65,39=65;
Ar(Sn)=118,710=119
Ar(Au)=196,9665=197
В курсе общей химии все расчеты будут производиться с округленными значениями
атомных масс!!!!
Определение относительной молекулярной и молярной масс
Молекулы и более сложные частицы состоят из нескольких атомов и достаточно
просто можно рассчитать массу этих частиц.
Представьте себе пакет с продуктами. В пакете с продуктами лежат 2 бутылки с
молоком весом 1000г каждый, булка хлеба весом 500г и 3 пачки масла 250г каждая.
Так сколько же весит пакет в целом?
Масса пакета= 2*массу молока+ масса хлеба+ 3*массу масла
Масса пакета=2*1000+500+ 3*250=3250 грамм
Аналогичным
образом
рассчитываются
относительная
молекулярная
и
молярная массы.
Химическая формула это «имя» химического соединения, указывающее на то
какие атомы и сколько были положены в «пакет»
Учимся читать химические формулы!!!
Все химические элементы начинаются с заглавной буквы, очень часто происходит
путаница, например такие частицы PO43-, состоящую из двух химических элементов P –
фосфор и O – кислород путают с Po – химическим элементом полонием, СO – угарный газ
и Co – кобальт. Если первая буква большая, а вторая маленькая, то это химический
элемент; если первая большая и вторая большая, то это два химических элемента,
входящих в состав вещества.
Что за цифры внизу???
Цифры находящиеся подстрочно в химической формуле называются ИНДЕКСЫ,
указывают в какое количество атомов заложено в химическое соединение. Действуют
только на тот химический элемент после которого стоят. Если индекса нет, то это
означает что химический элемент заложен в количестве 1 единицы.
Так например, частица SO3 состоит из химического элемента S в количестве 1
штука и O – 3 шт.
Если индекс стоит после скобок в химическом соединение, то он действует на
химические элементы находящиеся внутри скобок. Например, химическое соединение
Al(OH)3 состоит из химического элемент Al в количестве 1 шт , частицы гидроксид OH –
3шт( либо химические элементы O – 3шти H – 3шт).
Читая формулу химического соединения, всегда можно сказать из каких
химических элементов состоит вещество и в каком количестве они присутствуют, по
таблице Менделеева мы всегда можем определить массу элемента, и по аналогии с
пакетом с продуктами можем рассчитать массу всего соединения
Итак, вернемся к пакету с продуктами.
В пакете с продуктами лежат 2 бутылки с молоком весом 1000г каждый, булка
хлеба весом 500г и 3 пачки масла 250г каждая.
Масса пакета=масса молока*2+ массса хлеба+ массу масла*3
Масса пакета=1000*2+500+250*3=3250 грамм
Рассчитаем массу молекулы H2SO4. Молекула состоит из хим. элемента H в
количестве 2 шт весом 1 единица массы, S – 1шт весом 32 и O – 4шт весом 16
Масса H2SO4=масса H *2+масса S *1+масса O *4
Масса H2SO4=1*2+32*1+16*4=98
Относительная молекулярная масса(Mr) и молярная масса(M) рассчитывают
одинаково по примеру приведенному выше, но есть небольшие отличия Mr– безразмерная
величина,
M–
размерная.
Mr(H2SO4)=98(просто
цифра
без
указания
единиц),
M(H2SO4)=98 г/моль (обязательно указывать единицы измерения).
Итак, чтобы подытожить все выше сказанное приведем общий алгоритм действий для
вычисления молярных и молекулярных масс.
Общий алгоритм определения молярной и относительной молекулярной масс
1) Определить из каких химических элементов состоит химическое вещество
2) Выписать атомные массы элементов из таблицы
3) Определить в каком количестве химические элементы находятся в соединении
4) Умножить массу элемента на его количество и все сложить
Пример:
Определите молярную массу Fe(OH)3
1)
3 химических элемента: Fe , O , H
2)
M(Fe)=56 г/моль, M(O)=16 г/моль, M(Н)=1 г/моль
3)
элемент Fe в количестве 1шт,частиц OH – 3шт (либо O – 3шт, H – 3шт)
4) M(Fe(OH)3)= Fe*1+(OH)*3=56*1+(16+1)*3=107 г/моль либо
M(Fe(OH)3)= Fe*1+O*3+H*3=56*1+16*3+1*3=107 г/моль
Количество вещества
Также как и любые предметы частицы вещества можно пересчитать.
Допустим, у нас есть стадо баранов, мы берем и пересчитываем всех. Раз баран,
два,три…и т.д. пока всех не пересчитаем. Допусти, их оказалось 100шт. Теперь мы можем
пользовать тем, что мы можем пользоваться понятием стадо и точно знать сколько в нем
голов. Так, например, 200 баранов это 2 стада, а 50 это половина стада.
Такие же выводы можно распространить и на частицы, с небольшими поправками.
Дело в том что привычный нам мир содержит очень большое количество частиц и
пользоваться точным количеством , мягко говоря не удобно. Так, например, 18 грамм
(около 1 глотка) содержит примерно 602000000000000000000000 молекул и каждый раз
писать такую цифру достаточно затруднительно. На помощь химику приходит единица
измерения моль. В одном моле содержит в себе 6,02*10 23 шт и очень удобен для химии. 1
моль аналог 1 стада или одной кучи, и всегда можно пересчитать в конкретное количество.
Связь количества вещества, массы и молярной массы
В химии, как и в физике, многие величины тесно связаны друг с другом самая
распространенная из них связь количества вещества, массы и молярной массы.
Дело в том, что молярную массу мы всегда можем рассчитать из таблицы Менделеева(см.
выше), кроме того экспериментально можно определить массу вещества простой
процедурой взвешивания, либо просто пересчитать все частиц для определения
количества вещества.
Существуют 3 разных по виду но одинаковых по сути выражения связывающие эти
величины:
m=M*n, n=m/M, M=m/n (где m – масса вещества, M – молярная масса вещества, n –
количество вещества). Наиболее часто в химических расчетах используются первые 2
выделенные формулы и 2 наиболее частых типа задач.
1 тип когда в задаче дана масса (граммы) на формулу n=m/M:
Пример: Рассчитайте, какое количество вещества содержится в 100 граммах Fe2(SO4)3.
Первым шагом практически любой задачи в химии является расчет молярной массы (см.
выше), а затем применение формул.
Итак, для того чтобы решить задачу нужно:
1) Рассчитать молярную массу
М(Fe2(SO4)3)= М(Fe)*2+ М(SO4)*3=56*2+(32+16*4)*3=400 г/моль ЛИБО
М(Fe2(SO4)3)= М(Fe)*2+ М(S)*3+М(O)*4*3=56*2+32*3+16*4*3=400 г/моль
2) Применить формулу n=m/M
n(Fe2(SO4)3)= m(Fe2(SO4)3)/M(Fe2(SO4)3)=100(г)/400(г/моль)=0,25 моль
2 тип когда в задаче дано количество вещества (моли) на формулу m=M*n
Пример: Сколько весит 0,6 молей BaCO3?
Чтобы решить задачу необходимо:
1) Рассчитать молярную массу
М(BaCO3)=М(Ba)+М(C)+М(O)*3=137+12+16*3=197 г/моль
2) Применить формулу m=M*n
m(BaCO3)=M(BaCO3)*n(BaCO3)= 197(г/моль)*0,6(моль) =118,2 г
Состав Контрольного Задания:
1А-1В) Дайте определения ;
2) рассчитайте молярную массу соединения
3) 2 типа заданий: а) дана масса рассчитайте количество вещества
б) дано количество вещества рассчитайте массу
Критерии оценивания:
Количество
правильных
заданий
2 и менее
3(не включая 3 задание)
3(включая 3 задание)
4(не включая 3 задание)
4(включая 3 задание)
5
Оценка
2
3
4
4
5
5
Пример Контрольного Задания:
Билет №ХХ
1) Дайте определение:
А) Теплота
Б) 1моль
В) Химическое вещество
2) Вычислите молярную массу Al(NO3)3.
3) Какое количество вещества содержится в 37 граммах Ca(OH)2.