Home › News

Методические разработки

07.09.2018

 

Методика решения расчетных задач по органической химии

Кучерова Е.Н., ст. преподаватель кафедры ЕНТД

 

   Постоянная тренировка в решении задач вырабатывает умение устанавливать связи между явлениями, между причиной и следствием. Задачи должны быть распределены на три группы сложности: А, Б и В. Самые простые - это группа А и т.д.  Решая со студентами любые задачи, необходимо учитывать следующее.

1. Точность ответа должны соответствовать точности условия, т.е. количество значащихся цифр в ответе должно сохраняться равным наименьшему количеству значащихся цифр в условии. Так, если в условии используются числа, содержащие две и три значащих значащих цифры (например, сказано, что взято 15 г вещества А (две значащих цифры) и получено 0,015 моль (три значащих цифры) вещества Б), то ответ должен содержать две значащих цифры (например, выход реакции составляет 48% или 0,48, а не 48,1% или 0,481 или 0,5);

2. Практически половина решения заключается в правильной оценке условия. Как правило, лишних данных в условии задачи не бывает. При решении необходимо внимательно проверить, все ли данные условия использованы при решении задачи и правильно ли определено, что требуется найти. Особое внимание следует обращать на условия, при которых указаны объемы веществ. Если при данных условиях вещество является газом, то объем пересчитывается в количество вещества или массы при помощи газовых законов. А если при данных условиях вещество является жидкостью или находится в твердом состоянии, то газовые законы не применимы. При всей очевидности этого утверждения использование газовых законов для жидкостей и твердых веществ – типичная ошибка, которую делают студенты. Чтобы перейти от объема твердого или жидкого вещества к его массе m , нужно пользоваться понятием плотности ρ [г/см3] (уравнение m=ρ∙V справедливо для всех агрегатных состояний). Однако, понятие молярного объема Vm , как объема приходящегося на один моль вещества, вполне применимо к твердым веществам и жидкостям;

3. Процесс решения даже самой сложной расчетной задачи заключается в правильном разделении её на простые этапы и определении к какому типу задач относится каждый из них. Наиболее типичные элементарные этапы решения расчетных задач заключаются в следующем:

написание всех уравнений реакций с коэффициентами;

определение количества всех веществ описанных в задаче, без привлечения расчетов по уравнениям химических реакций. Перевод их к одному типу. Как правило, все данные о массе и объемах вещества или смеси нужны для того, чтобы определить количество моль этого вещества или смеси. Данные о массовой доли примеси, о концентрации раствора или массовой доли компонента в смеси нужны для извлечения количества чистого вещества;

определение того, находится какой – либо реагент в избытке. Если в условии указаны исходные количества всех реагирующих веществ, значит, лишь один из реагентов вступает во взаимодействие полностью. Это задачи на избыток – недостаток;

перерасчет теоретического количества продукта в практический с учетом выхода реакции. Если указано количество и исходного вещества и продукта реакции, то эти задачи на определение выхода реакции;

определение того, содержится ли в условии указание на смесь веществ. Если во взаимодействие вступает несколько веществ и требуется определить количество продукта реакции, значит, необходимо количественно рассмотреть каждую реакцию и сложить вместе получаемые количества продуктов;

расчет по индивидуальному уравнению реакции;

составление системы уравнений, если в задаче фигурирует смесь веществ и требуется определить её состав.

4. Часто при решении задач в органической химии используется не только строгие математические формулы, но и «метод перебора» и «метод отсечения неподходящих по смыслу решений». Некоторые задачи без этого просто не решаются. Например, в условии задачи сказано: «Массовая доля водорода в неароматическом углеводороде 10%. Определите это вещество». Для решения этой задачи придется перебрать общие формулы для всех изучаемых гомологических(алканы, алкены, циклоалканы, диены, алкины), обозначив число атомов углерода С за x. Затем выразить массовую долю водорода через x определить x и , соответственно, возможную брутто – формулу. При этом окажется, что здравому смыслу будет удовлетворять только одно решение. Потому что для алканов x будет отрицательным, для алкенов дробным. А брутто – формуле С3Н4 из изучаемых соединений удовлетворяет только пропин.

   Одно решение в задаче существует далеко не всегда и это необходимо объяснить студентам на конкретном примере, что условиям задачи может удовлетворять несколько веществ или целый гомологический ряд.

    Правильное использование задач на различных этапах процесса обучения открывает широкие возможности разнообразить методы преподавания.

Расчетные задачи можно применять:

при объяснении нового материала;

при закреплении знаний;

для самостоятельной работы;

при текущем контроле знаний;

при повторении материала и итоговом контроле знаний;

при контроле остаточных знаний.

    Каждый из этих этапов характеризуется определенными требованиями к содержанию задач и к методам их решения.

   При объяснении нового материала задачи должны иллюстрировать химические законы и теоретические положения. В этом случае задачи должны отличаться четкостью содержания и простотой решения. При решении таких задач нет необходимости сосредотачивать внимание студентов на вычислении; в них только подчеркивают, какие законы позволяют найти ответ задачи. При изложении нового материала ход рассуждений, связанный с решением задач ведет сам преподаватель, привлекая студентов к выполнению расчетов.

   При закреплении знаний можно предложить задачи такого же уровня сложности, как и при объяснении нового материала. Однако в этом случае надо добиться от студентов самостоятельных рассуждений. Для самостоятельного выполнения надо предложить варианты задач не разобранные в аудитории.

   Убедившись, что при закреплении знаний студенты поняли изложенный материал, преподаватель для самостоятельного решения дома может предложить задачи с более сложным расчетом.

    При текущем контроле знаний могут быть использованы задачи, которые выдавались для самостоятельного решения. Желательно также осуществлять дифференцированный подход к студентам выдавая им в зависимости от уровня освоения ими дисциплины задачи различной сложности. Текущий контроль знаний необходимо проводить по каждой изученной теме в виде самостоятельных работ или контрольных работ.

    Итоговый контроль знаний должен включать задачи, подобные которым решались во время аудиторных занятий.

   Задачи, выносимые на контроль остаточных знании, не должны быть слишком сложными. Навык решения задач этой группы должна характеризовать принципиальное умение студента решать задачи основных типов.

   Таким образом, практика решения расчетных задач является неотъемлемой частью изучения курса органической химии.

 

Список литературы

 

1. Протасевич П.Н., Цитович И.К. Методика решения расчетных задач по химии.-М., «Просвещение», 1997 г. – 127 с.

2. Чернов Д.Н., Бровко М.И., Волович П.М. Сборник задач по органической химии.- М.: Рольф, 2000. – 288 с.

Методика решения расчетных задач по органической химии

Кучерова Е.Н., ст. преподаватель кафедры ЕНТД

Постоянная тренировка в решении задач вырабатывает умение устанавливать связи между явлениями, между причиной и следствием.

Задачи должны быть распределены на три группы сложности: А, Б и В. Самые простые - это группа А и т.д.

Решая со студентами любые задачи, необходимо учитывать следующее.

1. Точность ответа должны соответствовать точности условия, т.е. количество значащихся цифр в ответе должно сохраняться равным наименьшему количеству значащихся цифр в условии. Так, если в условии используются числа, содержащие две и три значащих значащих цифры (например, сказано, что взято 15 г вещества А (две значащих цифры) и получено 0,015 моль (три значащих цифры) вещества Б), то ответ должен содержать две значащих цифры (например, выход реакции составляет 48% или 0,48, а не 48,1% или 0,481 или 0,5);

2. Практически половина решения заключается в правильной оценке условия. Как правило, лишних данных в условии задачи не бывает. При решении необходимо внимательно проверить, все ли данные условия использованы при решении задачи и правильно ли определено, что требуется найти. Особое внимание следует обращать на условия, при которых указаны объемы веществ. Если при данных условиях вещество является газом, то объем пересчитывается в количество вещества или массы при помощи газовых законов. А если при данных условиях вещество является жидкостью или находится в твердом состоянии, то газовые законы не применимы. При всей очевидности этого утверждения использование газовых законов для жидкостей и твердых веществ – типичная ошибка, которую делают студенты. Чтобы перейти от объема твердого или жидкого вещества к его массе m , нужно пользоваться понятием плотности ρ [г/см3] (уравнение m=ρ∙V справедливо для всех агрегатных состояний). Однако, понятие молярного объема Vm , как объема приходящегося на один моль вещества, вполне применимо к твердым веществам и жидкостям;

3. Процесс решения даже самой сложной расчетной задачи заключается в правильном разделении её на простые этапы и определении к какому типу задач относится каждый из них. Наиболее типичные элементарные этапы решения расчетных задач заключаются в следующем:

написание всех уравнений реакций с коэффициентами;

определение количества всех веществ описанных в задаче, без привлечения расчетов по уравнениям химических реакций. Перевод их к одному типу. Как правило, все данные о массе и объемах вещества или смеси нужны для того, чтобы определить количество моль этого вещества или смеси. Данные о массовой доли примеси, о концентрации раствора или массовой доли компонента в смеси нужны для извлечения количества чистого вещества;

определение того, находится какой – либо реагент в избытке. Если в условии указаны исходные количества всех реагирующих веществ, значит, лишь один из реагентов вступает во взаимодействие полностью. Это задачи на избыток – недостаток;

перерасчет теоретического количества продукта в практический с учетом выхода реакции. Если указано количество и исходного вещества и продукта реакции, то эти задачи на определение выхода реакции;

определение того, содержится ли в условии указание на смесь веществ. Если во взаимодействие вступает несколько веществ и требуется определить количество продукта реакции, значит, необходимо количественно рассмотреть каждую реакцию и сложить вместе получаемые количества продуктов;

расчет по индивидуальному уравнению реакции;

составление системы уравнений, если в задаче фигурирует смесь веществ и требуется определить её состав.

4. Часто при решении задач в органической химии используется не только строгие математические формулы, но и «метод перебора» и «метод отсечения неподходящих по смыслу решений». Некоторые задачи без этого просто не решаются. Например, в условии задачи сказано: «Массовая доля водорода в неароматическом углеводороде 10%. Определите это вещество». Для решения этой задачи придется перебрать общие формулы для всех изучаемых гомологических(алканы, алкены, циклоалканы, диены, алкины), обозначив число атомов углерода С за x. Затем выразить массовую долю водорода через x определить x и , соответственно, возможную брутто – формулу. При этом окажется, что здравому смыслу будет удовлетворять только одно решение. Потому что для алканов x будет отрицательным, для алкенов дробным. А брутто – формуле С3Н4 из изучаемых соединений удовлетворяет только пропин.

    Одно решение в задаче существует далеко не всегда и это необходимо объяснить студентам на конкретном примере, что условиям задачи может удовлетворять несколько веществ или целый гомологический ряд.

Правильное использование задач на различных этапах процесса обучения открывает широкие возможности разнообразить методы преподавания.

Расчетные задачи можно применять:

при объяснении нового материала;

при закреплении знаний;

для самостоятельной работы;

при текущем контроле знаний;

при повторении материала и итоговом контроле знаний;

при контроле остаточных знаний.

    Каждый из этих этапов характеризуется определенными требованиями к содержанию задач и к методам их решения.

    При объяснении нового материала задачи должны иллюстрировать химические законы и теоретические положения. В этом случае задачи должны отличаться четкостью содержания и простотой решения. При решении таких задач нет необходимости сосредотачивать внимание студентов на вычислении; в них только подчеркивают, какие законы позволяют найти ответ задачи. При изложении нового материала ход рассуждений, связанный с решением задач ведет сам преподаватель, привлекая студентов к выполнению расчетов.

    При закреплении знаний можно предложить задачи такого же уровня сложности, как и при объяснении нового материала. Однако в этом случае надо добиться от студентов самостоятельных рассуждений. Для самостоятельного выполнения надо предложить варианты задач не разобранные в аудитории.

    Убедившись, что при закреплении знаний студенты поняли изложенный материал, преподаватель для самостоятельного решения дома может предложить задачи с более сложным расчетом.

   При текущем контроле знаний могут быть использованы задачи, которые выдавались для самостоятельного решения. Желательно также осуществлять дифференцированный подход к студентам выдавая им в зависимости от уровня освоения ими дисциплины задачи различной сложности. Текущий контроль знаний необходимо проводить по каждой изученной теме в виде самостоятельных работ или контрольных работ.

   Итоговый контроль знаний должен включать задачи, подобные которым решались во время аудиторных занятий.

   Задачи, выносимые на контроль остаточных знании, не должны быть слишком сложными. Навык решения задач этой группы должна характеризовать принципиальное умение студента решать задачи основных типов.

   Таким образом, практика решения расчетных задач является неотъемлемой частью изучения курса органической химии.

Список литературы

1. Протасевич П.Н., Цитович И.К. Методика решения расчетных задач по химии.-М., «Просвещение», 1997 г. – 127 с.

2. Чернов Д.Н., Бровко М.И., Волович П.М. Сборник задач по органической химии.- М.: Рольф, 2000. – 288 с.