Октябрьский район. РМО учителей химии — различия между версиями

Версия 20:04, 28 сентября 2011

Руководитель РМО - Седова Галина Петровна, учитель химии МБОУ СОШ № 97, высшей категории

телефон: 2622995; электронный адрес: galina.sedova@bk.ru

Объявления! Внимание скоро муниципальный этап школьной олимпиады по химии. Просмотрите методические рекомендации к олимпиаде.

ВСЕРОССИЙСКАЯ ОЛИМПИАДА ШКОЛЬНИКОВ ПО ХИМИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ по разработке заданий для школьного и муниципального этапов всероссийской олимпиады школьников по химии в 2011/2012 учебном году

Подготовка и проведение муниципального этапа

Муниципальный этап Олимпиады проводится органами местного самоуправления муниципальных и городских округов в сфере образования с 15 ноября по 15 декабря по четырем возрастным параллелям (8-11 классы) по олимпиадным заданиям, разработанным предметно-методической комиссией регионального этапа с учетом методических рекомендаций центральной методической комиссии по химии. В муниципальном этапе принимают участие обучающиеся 8-11 классов образовательных организаций – победители и призеры школьного этапа текущего года.

Подготовительная стадия Организатором муниципального этапа создается оргкомитет и жюри. Информационная поддержка муниципального этапа Олимпиады заключается в широком оповещении через интернет, внутришкольных и муниципальных СМИ. Рекомендации к заданиям даны в школьном этапе.

Основная стадия. Муниципальный этап Олимпиады обычно проводится в один из выходных дней ноября-декабря. Участников Олимпиады приветствуют члены оргкомитета и жюри. После этого участники Олимпиады расходятся по аудиториям. Рассадка осуществляется организаторами, так, чтобы рядом не сидели учащиеся из одного класса одного и того же образовательного учреждения. На теоретический тур отводится не более 4 астрономических часов. Центральная предметно-методическая комиссия настоятельно рекомендует проводить экспериментальный тур (не более 2-х часов). Если это невозможно, то в комплект включается задача, требующая мысленного эксперимента. После окончания тура работы собираются, проводится их шифрование, затем жюри проверяют олимпиадные работы. Очень важно иметь единые подходы к проверки заданий (один проверяющий проверяет только одну задачу во всех работах) и отбора победителей. Определение победителей и призеров муниципального этапа проводится по результатам выполнения работ, сведенных в ранжированные по мере убывания набранных участниками баллов итоговые таблицы по каждой параллели участников. После составления итоговой таблицы, жюри Олимпиады формирует списки школьников, отобранных на региональный этап согласно установленной квоте. Большое воспитательное значение имеет подведение итогов Олимпиады в торжественной обстановке. Победители отмечаются в приказе директора школы и могут быть награждены книгами по химии. Закрытие муниципального этапа Олимпиады проводится в торжественной обстановке. Победителей поздравляют и награждают в присутствии одноклассников и их родителей. О достижениях лучших химиков сообщается в школьных газетах, по школьному радио, на сайте образовательного учреждения, а также в муниципальных СМИ.

Заключительная стадия. С целью повышения эффективности муниципального этапа по окончании Олимпиады целесообразно довести до участников и учителей подробные решения задач с анализом допущенных ошибок и неточностей. Оргкомитет муниципального этапа анализирует итоги и, на основании этого, готовит отчет, который передает в региональные органы управления образованием и высылает на адрес центральной предметно-методической комиссии по химии (olga.arkh@gmail.com или tia2007@rambler.ru.) К отчету прилагаются: • Списки участников, направленных на региональный этап. • Сводные ведомости результатов олимпиады по каждому классу. • Условия, решения и система оценивания задач, по которым проводился муниципальный этап.

Для работы в жюри на всех этапах Олимпиады поощряется привлечение работников НИИ, вузов, аспирантов, студентов и старшеклассников – в прошлом участников Олимпиад. На школьном и муниципальном этапах – полезна помощь старшеклассников.

Примеры заданий.

Типичной «олимпиадной» задачей является задача, в которой требуется получить численный ответ, но, на первый взгляд в задании нет практически никаких данных для расчетов.

Задача 1.

При пропускании паров воды через оксид кальция масса реакционной смеси увеличилась на 9,65%. Определите процентный состав полученной твердой смеси.

РЕШЕНИЕ.

• Запишем уравнения химической реакции:

СаO + H2O = Са(OH)2

• На основании анализа условия задачи следует, что:

• конечная смесь является твердым веществом и состоит из оксида и гидроксида кальция; • вода прореагировала полностью и прирост массы реакционной смеси равен массе прореагировавшей воды.

• Проведем расчеты:

пусть исходное количество оксида кальция равна х моль, тогда: m( H2Oпрореаг.) = (40+16)х 0,0965= 5,4х,

( H2Oпрореаг..) = 5,4х/18 = 0,3х =  ( СаO прореаг..) = ( Са(OH)2, обрзов..)		

m(СаO оставш.) = 0,7х (40+16) = 39,2х, m(Са(OH)2, обрзов.) = (40+32+2).0,3х = 22,2х, m(смеси) = 61,4х w(СаO) = 3920х/ 61,4х = 63,84% w(Са(OH)2) = 2220х/61,4х = 36,16% Ответ: w(СаO) = 63,84% w(Са(OH)2) = 36,16%

Задача 2.

После растворения смеси хлорида бария и сульфата натрия в воде, масса образовавшегося осадка оказалась в 3 раза меньше массы солей в фильтрате. Определите массовые доли солей в исходной смеси, если известно, что в фильтрате отсутствуют хлорид ионы.

РЕШЕНИЕ:

Молярная масса 142 208 233 58,5 Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + 2NaCl Было, моль х y 0 0

      Прореагировало,   моль	y	y		

Осталось/Образовалось, моль x–y 0 y 2y

233.3y = 142x–142y + 117y; 699y = 142x – 142y + 117y 724y = 142x y =0,2x mисх.см. = 142x + 0,2.208x = 142x + 41,6x = 183,6x

	ω(Na2SO4) = 14200x/183,6x = 77,3%        ω(BaCl2) = 4160x /183,6x = 22,7%

Ответ: ω(Na2SO4) = 77,3% ω(BaCl2) = 22,7%

В журнале «Химия в школе», №5 за 2008 г. Е.И. Миренковой дано очень изящное альтернативное решение этой задачи. Задача 3. Задача на распознавание веществ, находящихся в пронумерованных пробирках. Такого типа задачи имеются в комплекте Всероссийской олимпиады школьников по химии за любой год. Однако оригинальность предлагаемой задачи заключается в том, что для ее решения требуется мысленный эксперимент. В решениях таких задач обычно представлена таблица, иллюстрирующая возможность взаимодействия между веществами попарно, уравнения химических реакций и, иногда, отдельные комментарии. Для 3-4 этапов такое схематическое решение вполне достаточно. Однако на школьном и районном этапах, особенно для восьмиклассников, необходимо разобрать полный, подробный ход решения с логическими умозаключениями и выводами. Это полезно, как для педагога-наставника, так и для самостоятельной работы школьника.

В четырёх пронумерованных пробирках находятся растворы хлорида бария, карбоната натрия, сульфата калия и хлороводородная кислота. В вашем распоряжении имеется необходимое число пустых пробирок. Не пользуясь никакими другими реактивами, определите содержимое каждой из пробирок. Решение Проведём мысленный эксперимент. Рассмотрим содержимое пробирок. Вещества визуально неразличимы – это бесцветные прозрачные растворы. Составим таблицу возможных попарных взаимодействий веществ (табл. 2), в результате которых мы будем (или не будем) наблюдать определённые признаки реакций.

Таблица 2 BaCl2 Na2CO3 K2SO4 HCl BaCl2 выпадает осадок белого цвета выпадает осадок белого цвета без изменений Na2CO3 выпадает осадок белого цвета Без изменений выделяется газ без цвета и запаха K2SO4 выпадает осадок белого цвета Без изменений Без изменений HCl Без изменений Выделяется газ без цвета и запаха Без изменений Уравнения реакций: BaCl2 + Na2CO3 = BaCO3↓ + 2NaCl; (1) BaCl2 + K2SO4 = BaSO4↓ + 2KCl; (2) Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2↑ + H2O. (3) Возьмём пробирку 1. Из остальных пробирок отольём примерно по 2 мл растворов в три пустые пробирки и добавим в каждую из них по 5–6 капель раствора из пробирки 1. Рассмотрим 4 возможных варианта (см. табл. 2). Для наглядности в каждом случае приведены схемы распознавания веществ. В решении изображать схему не обязательно. Вариант 1 В двух пробирках выпали белые осадки, в третьей признаков реакции не наблюдается (первая строка табл. 2). Это означает, что в пробирке 1 находится хлорид бария. В этом случае в той из пробирок, где нет признаков химической реакции, находится соляная кислота. Осадки в двух пробирках представляют собой карбонат и сульфат бария. Прильём в пробирки с осадками по несколько капель кислоты. Там, где осадок растворяется с выделением газа, изначально находился раствор карбоната натрия, там имели место реакции (1) и (3). В пробирке, где при прибавлении кислоты осадок не растворяется (BaSO4 не растворяется в кислотах), изначально находился сульфат калия и протекала только реакция (2).

Вариант 2 При добавлении нескольких капель из пробирки 1 в одной из трёх пробирок выпал белый осадок, в другой выделился газ, в третьей нет признаков реакции (вторая строка табл. 2). В этом случае в пробирке 1 находился карбонат натрия. Там, где выпал белый осадок, находился хлорид бария, где выделился газ – соляная кислота, где не было признаков реакции – сульфат калия. Вариант 3 При добавлении нескольких капель из пробирки 1 в одной из трёх пробирок выпал белый осадок, в двух других нет признаков реакции (третья строка табл. 2). В этом случае в пробирке 1 находился сульфат калия. Там, где выпал белый осадок, находился хлорид бария. В две пробирки с исходными растворами, которые не прореагировали с сульфатом калия, добавляем хлорид бария. Выпадение белого осадка (BaCO3) указывает, что первоначально в этой пробирке находился карбонат натрия. В пробирке, где вновь нет признаков реакции, находился раствор кислоты. Вариант 4 При добавлении нескольких капель из пробирки 1 в одной из трёх пробирок выделяется газ, в двух других нет признаков реакции (четвертая строка табл. 2). В этом случае в пробирке 1 находилась хлороводородная кислота. Там, где выделился газ, находился карбонат натрия. В две пробирки с исходными растворами, которые не прореагировали с кислотой, добавляем карбонат натрия. Выпадение белого осадка (BaCO3) указывает, что первоначально в этой пробирке был хлорид бария. В пробирке, где вновь нет признаков реакции, первоначально находился раствор сульфата калия.

Задачу при необходимости можно упростить, взяв два или три вещества, и усложнить, предложив более четырёх веществ. Трудности при решении задач часто связаны с некими стереотипами, которые сложились у школьников в процессе изучения химии. Например, учащиеся привыкают, что в условиях задач на газовые законы даны объёмные доли веществ, а в задачах на нахождение молекулярной формулы – массовые. Однако автор задачи имеет полное право использовать в любой задаче объёмные, массовые или мольные доли компонентов смесей.

Задача 4. Трудности при решении задачи часто связаны с некими стереотипами, которые сложились у школьника в процессе изучения химии. Например, учащиеся привыкли, что при решении задач на газовые законы, в условии задач даны объемные проценты, а в задачах на нахождение молекулярной формулы – массовые. Однако автор задачи имеет полное право давать в любой задаче как объемные, так и массовые или мольные проценты. Массовые доли азота и оксида углерода (II) в трехкомпонентной газовой смеси равны, соответственно, 10,00% и 15,00%. Объемная доля третьего компонента равна 72,41%. Определите неизвестный компонент газовой смеси и среднюю молярную массу смеси (Mср.).

РЕШЕНИЕ: Примем массу смеси за 100 г. Тогда в ней содержится 10/28 + 15/28 = (10+15)/28 = 0,893 моль N2 и CO, и (100-25)/ Мх =75/ Мх моль третьего компонента. Из закона Авогадро следует, что объемные проценты компонентов газовой смеси ( ) равны мольным (χ) Внесем дополнительные обозначения: х –объемная доля третьего компонента, χх – мольная доля третьего компонента, νсм. – число моль газов в смеси, νх – число моль третьего компонента.

х = χх = νх/νсм. =  , решая это уравнение , получаем 

Мх = 32 г/моль. Такую молярную массу имеет кислород (О2) или гидразин (N2H4).

Ответ: Третий компонент газовой смеси – кислород или гидразин. Mср.=30,89моль/л.

Задача 5. В газовой смеси содержится метан (CH4) (φ = 40%, w = 48,5%), оксид азота (II) (φ = 20%) и некий третий компонент. Проведя расчеты, установите название третьего компонента газовой смеси.

РЕШЕНИЕ: Для удобства расчетов составим таблицу: Газ М, г/моль φ V, л (на 100 л смеси) m (газа), г СН4 16 0,40 40 40/22,4 ∙16 = 28,57 NO 30 0,20 20 20/22,4 ∙30 = 26,78 Х х 0,40 40 40/22,4 ∙х = 1,79х Т.к. известна массовая доля метана в смеси, то

,

откуда х = 2 г/моль. Газом с молярной массой 2 г/моль может быть только водород Н2. Ответ: водород.

Задача 6. К 98,52 мл 10% раствора нитрата алюминия (плотностью 1,081г/мл) прилили 210,80 мл 3,3% раствора едкого натра (плотностью 1,035г/мл). Определите % концентрацию веществ в полученном растворе.

РЕШЕНИЕ:

Для полного осаждения алюминия в виде гидроксида: Al(NO3)3 + 3NaOH = Al(OH)3 + 3NaNO3 Потребуется 0,05.3 = 0,15 моль NaOH. Поскольку гидроксида натрия больше 0,15 моль, то осадок начнет растворяться, до тех пор, пока не израсходуется вся щелочь: Молярная масса 78 40 118 Al(OH)3 + NaOH = NaAl(OH)4 Было, моль 0,05 0,03 Прореагировало, моль 0,03 0,03 Осталось/Образовалось, моль 0,02 0 0,03

В результате двух реакций: 1. В растворе будет только алюминат натрия, который может быть записан в виде: Na[Al(OH)4] , Na[Al(OH)4(H2O)2] или Na3[Al(OH)6], но никак не в виде NaAlO2, который образуется только при сплавлении реактивов. В данном решении взята наиболее употребимся формула комплексной соли. 2. Осадок гидроксида алюминия растворится лишь частично и это необходимо будет учесть при определении массы раствора.

m(раствора) = 98,52.1,081 + 210,80.1,035 – 0,02.78 = 323,12 г w(NaAl(OH)4) = m(NaAl(OH)4)/m(раствора) = 0,03.118.100/323,12 = 1,1% w(NaNO3) = m(NaNO3)/m(раствора) = 0,15.85.100/323,12 = 3,95% Ответ: w(NaAl(OH)4) = 1,1%, w(NaNO3) = 3,95%

Задача 7. Очень часто школьники не решают задачи правильно из-за несоблюдения размерности величин при расчетах. Какова масса 5 мл оксида азота (II) при 25оС и давлении 1,2 атм.?

РЕШЕНИЕ: Решение этой задачи сводится к элементарным расчетам по уравнению Менделеева-Клайперона: Несмотря на важность использования универсальной газовой постоянной при решении различных типов расчетных задач, ее применение вызывает большие затруднения у школьников, абитуриентов, поступающих в ВУЗы и даже у части студентов. Основная трудность заключается в том, что учащиеся не соблюдают соответствия между размерностями газовой постоянной и размерностями физических величин данной конкретной задачи. Известно, что универсальная газовая постоянная входит в уравнение состояния идеального газа: pV=nRT, где n-число молей газа (n=m/M), а p, V и T - соответственно - давление, объем и абсолютная температура газа. Это уравнение носит еще название уравнения Менделеева-Клапейрона. Таким образом, для одного моля газа: R=pV/T. Температура в этом уравнении всегда выражается в Кельвинах. Давление же и объем можно выразить в различных единицах. В зависимости от выбора этих единиц, значения R будут иметь то или иное значение . В любом случае R легко рассчитать, используя следующее следствие закона Авогадро: при нормальных условиях 1 моль любого газа занимает объем, равный 22,4 л. (Напомним, что при нормальных условиях Р = 760 мм рт. ст. = 1атм.=.101325 Па и Т = 273К) В системе СИ значение R = 8,31 Дж/моль К. В этом случае объем газа выражается в м , давление в Па и температура в К. Это значение R рассчитывается следующим образом:

Напомним, что Па=Н/м2 и Дж=Н.м, отсюда: Па.м3/(м2К.моль)=Н м /(К моль) = Дж/(К моль). Однако R можно выразить и в других единицах, используемых на практике:

   и т. д.

Если пользоваться принятой в школе величиной R = 8,314 Дж /К.моль = 8,314 Па.м3/К.моль , то давление, данное в атм. надо перевести в Па, объем в м3. Но можно вместо двух расчетов произвести один, а именно выразить R в атм..мл/К.моль: R = PVМ/T. При 273К и 1 атм. , VМ = 22400 мл. Тогда R = 1.22400/273 = 82,05атм.мл/К.моль MNO = 14 + 16 = 28 (г/моль)

Ответ: 0,008 г.

Кроме перечисленных типов задач на школьный и муниципальный этапы можно предложить задачи на : 1. приготовление растворов с заданной концентрацией (w, c); 2. растворимость; 3. "цепочки" превращений по неорганике (9 класс), органике (10 класс) и комбинированная (11 класс); 4. расчеты по уравнениям химических реакций (с использованием понятий "выход продукта", "массовая доля примесей", "избыток и недостаток"); 5. задачи по физической химии (элементарные термохимические расчеты,)

Интернет-ресурсы • Портал фундаментального химического образования России. Наука. Образование. Технологии. – http://www.chem.msu.ru/ Здесь собрана информация обо всех химических олимпиадах • Портал Всероссийской олимпиады школьников. Химия – http://chem.rosolymp.ru/ Этот портал объединяет Всероссийские олимпиады по всем предметам. Эти Интернет-ресурсы являются, в первую очередь, информационными, т.е. предоставляющими актуальную информацию о текущих событиях. С другой стороны, они являются ценными творческими базами заданий олимпиад за много лет. • Портал для подготовки к олимпиадам высокого уровня – http://chem.olymp.mioo.ru/ Этот портал является наиболее методически разработанным и информационно насыщенным, нацеленным на прямую работу с высокомотивированными школьниками. Портал организован Департаментом образования г. Москвы, Московским институтом открытого образования при участии Московского центра непрерывного математического образования для дистанционной подготовки к олимпиадам по математике, информатике, биологии, химии. географии и физике. Портал ориентирован на учащихся, желающих успешно выступать в олимпиадах высокого уровня. Зарегистрированным пользователям предлагаются учебные курсы по биохимии, квантовой химии, неорганической химии, органической химии, химии высокомолекулярных соединений, химической кинетике, химической термодинамике, аналитической химии. Задачи для всех этих курсов разбиты по трем уровням сложности. Преподаватели проверяют решение задач и дают консультации on-line (посредством icq) и off-line (посредством электронной почты). • Портал педагогического университета издательского дома «Первое сентября» - дистанционные курсы для учителей «Система подготовки к олимпиадам по химии» - http://edu.1september.ru/index.php?course=18005 Цель курса – помочь учителю осознать целостность такого явления как химическое олимпиадное движение, осознать свое место в этой системе. Курс разбит на три блока. Первые три лекции затрагивают историю олимпиадного движения, его цели и задачи, показывают современную систему химических олимпиад и творческих конкурсов, методику организации олимпиад различного уровня, содержательный аспект олимпиад различного уровня. Второй блок курса (лекции 4–6) посвящен методике решения олимпиадных задач по физической химии и задач со схемами превращения веществ. Третий блок (лекции 7–8) включает методические подходы к выполнению экспериментальных задач и методические рекомендации по подготовке школьников к олимпиадам на основе современных технологий в обучении химии.