Тайны задач по химии? 4. Решаем Белавина (2006, задача 233). Кто смелый?

Вы хотите научиться профессионально решать задачи по химии, фундаментально подготовиться к ЕГЭ, ДВИ, олимпиадам, получая удовольствие от самого процесса образования? Тогда, эта статья для вас! Обязательно прочитайте!

- Чем задачи отличаются от проблем?
- Задача - это когда тебе нужно попасть в цель, а проблема - когда целятся в тебя! (Интернет)

Хотите, чтобы задачи по химии не превратились в проблемы, которые будут целиться в вас на экзамене? Хотите разбираться в сложных заданиях намного лучше собственного преподавателя? Решайте задачи И.Ю. Белавина! При чем здесь Белавин? Все очень просто. Задачи Белавина - логически очень и очень серьезные. Огромное количество алгоритмических элементов (фишек) переплелись в хитрый клубок, распутать который может только опытный преподаватель или хорошо подготовленный ученик. Кстати, сегодня невозможно купить сборник задач И.Ю. Белавина. Это - раритет (редкая вещь). "Таких задач на ЕГЭ не будет!" - возмутитесь вы. Да, задач Белавина пока нет на ЕГЭ по химии (к сожалению). И, тем не менее, я настоятельно рекомендую решать супер-гипер-мега-сложные задачи, хотя бы по одной в неделю.

Зачем? Отвечаю:

1) Во-первых, если вы хотите быть готовыми к любым неожиданностям (проблемам) на ЕГЭ (ДВИ, олимпиаде и др.), вы должны пройти хороший тренинг на сложных задачах и заданиях.

2) Во-вторых, каждая задача - это система в миниатюре. Учимся решать задачи - приобретаем навыки системного видения процесса (или состояния), разбираемся с принципами взаимодействия системных компонентов - овладеваем умением анализировать глубинные механизмы системы. Накопив опыт на задачах, переносим системный анализ на понимание химии в целом.

На этапе доВУЗовской подготовки ученик должен не только изучить теорию химии и овладеть алгоритмами решения задач, но и "научиться правильно учиться", т.е. системно воспринимать любую поступающую информацию, уметь анализировать состояние компонентов системы и протекающих в ней процессов. Мой эмпирический принцип: кто хорошо решает задачи по химии - в будущем станет хорошим диагностом! ©

3) И, наконец, в-третьих, если вы преподаватель или, чего доброго, репетитор по химии, вы должны знать предмет и уметь решать задачи любого уровня сложности не хуже собственного ученика.

Поэтому в цикле "Тайны задач по химии? " я буду (иногда, по настроению) проводить системный анализ самых лучших в мире, супер-гипер-мега-сложных заданий из сборника моего любимого профессора Белавина И.Ю.

И.Ю. Белавин, 2006, задача 233

Два из трех газов (сероводород, водород и кислород) смешали и получили газовую смесь, плотность которой оказалась равной плотности оставшегося газа. Полученную газовую смесь вместе с равным ей объемом третьего газа под давлением поместили в замкнутый сосуд емкостью 4 л, содержавший азот при н.у. и нагревали при 600°С до окончания химических реакций, затем постепенно охладили. Определите массы веществ, содержавшихся в сосуде после охлаждения, если плотность газовой смеси в сосуде перед нагреванием равнялась 9,25 г/л.

Задача - полистадийная (т.е. состоит из многих стадий), поэтому авторские Четыре Заповеди будут применяться для каждой стадии. Следует заметить, стадии могут быть двух видов: стадия-состояния (химические реакции не протекают) и стадия-процесса (протекают химические реакции)

Стадии з. 233:

1-я стадия (стадия-состояния) Исходная газовая смесь (сероводород, водород и кислород)

Два из трех газов (сероводород, водород и кислород) смешали и получили газовую смесь, плотность которой оказалась равной плотности оставшегося газа

2-я стадия (стадия-состояния) Газовая смесь в сосуде до реакций (исходные газы + азот)

Полученную газовую смесь вместе с равным ей объемом третьего газа под давлением поместили в замкнутый сосуд емкостью 4 л, содержавший азот при н.у. ... плотность газовой смеси в сосуде перед нагреванием равнялась 9,25 г/л

3-я стадия Реакции в замкнутом сосуде

... газовую смесь ... нагревали при 600°С до окончания химических реакций, затем постепенно охладили

4-я стадия Вещества в сосуде после реакций

Определите массы веществ, содержавшихся в сосуде после охлаждения

Постадийный анализ и решение з. 233:

1-я стадия (стадия-состояния)

Два из трех газов (сероводород, водород и кислород) смешали и получили газовую смесь, плотность которой оказалась равной плотности оставшегося газа.

Для стадии-состояния необходимо определить состав компонентов системы (в нашем случае - состав смеси газов). В этой стадии задачи не представлены абсолютные значения газов (объем, масса, количество вещества). Значит, можно определить только относительные показатели - доли (объемную, мольную, массовую). Проводим анализ состояния и определяем состав смеси газов до помещения их в замкнутый сосуд.

1) Если плотности газов равны, значит, равны их молярные массы. Доказательства утверждения видны на фото (левый голубой овал).

2) Для газовой смеси определяется средняя молярная масса, значение которой всегда находится между значениями молярных масс двух газов смеси, т.е. средняя молярная масса всегда больше самого маленького значения и меньше самого большого значения молярных масс. Очевидно, что таким газом может быть только кислород. Его молярная масса больше молярной массы водорода и меньше молярной массы сероводорода. На фото - это правый голубой овал.

3) Предварительный вывод: смешали водород и сероводород. Плотность этой смеси газов (средняя молярная масса) оказалась равной плотности (молярной массе) кислорода. Т.е. средняя молярная масса смеси газов (водорода и сероводорода) равна 32 г/моль.

4) Состав смеси газов легко определить по средней молярной массе. Я рассказывала об этом алгоритме в статье Секретная шпаргалка по химии. 4.2. Состав смеси газов. На фото расчеты объемных долей по средней молярной массе обведены двумя голубыми овалами.

5) Окончательный вывод по 1-й стадии: исходная смесь газов состояла из сероводорода (93,74% по объему) и водорода (6,25%) по объему. Также был взят третий газ - кислород (пока отдельно от двух других).

2-я стадия (стадия-состояния)

Полученную газовую смесь вместе с равным ей объемом третьего газа под давлением поместили в замкнутый сосуд емкостью 4 л, содержавший азот при н.у. ... плотность газовой смеси в сосуде перед нагреванием равнялась 9,25 г/л

Еще одна стадия-состояния, для которой необходимо определить состав компонентов системы перед протеканием реакций. В условии задачи появляется абсолютное значение - объем сосуда 4 л, в нем находится азот при н.у. В этот сосуд поместили под давлением смесь исходных газов. Абсолютные значения помещаемой смеси газов неизвестны. Будем проводить анализ и определять количества вещества каждого газа, исходя из единственной абсолютной точки (4 л азота н.у.) и относительных показателей, уже определенных на 1-й стадии.

1) Количество вещества и массу азота определяем легко по известной формуле. С таким заданием справится даже начинающий "желторотик"

2) По плотности смеси газов определяем массу всех веществ в замкнутом сосуде перед нагреванием. Зная массу азота, несложно определить массу всех оставшихся газов (сероводорода, водорода и кислорода).

3) Теперь начинается самое интересное - тройное сальто определения состава газовой смеси.

Определяем объемные доли газов в добавляемой смеси. На 1-й стадии мы рассчитали объемные доли газов в исходной смеси: сероводород 93,74% и водород 6,25%. К этой смеси добавили равный объем кислорода. Т.е. смесь газов, которую под давлением помещали в замкнутый сосуд с азотом, содержала по объему: 50% кислорода; 93,74/2 = 46,875% сероводорода; 6,25/2 = 3,125% водорода.

Определяем общее количества вещества газов в добавляемой смеси. Ранее мы рассчитали массу добавляемой смеси газов - 32 г. Средняя молярная масса газовой смеси определялась на 1-й стадии (32 г/моль). К смеси сероводорода и водорода был добавлен кислород, его молярная масса также 32 г/моль. Поэтому средняя молярная масса трех газов (сероводород + водород + кислород) не изменилась и осталась равной 32 г/моль. Легко рассчитать общее количество вещества газов - 1 моль.

Определяем количество вещества каждого газа в добавляемой смеси. Необходимо помнить, для газов объемная доля равна мольной доле. Мы рассчитали общее количество вещества газов - 1 моль. Легко рассчитать количество вещества каждого газа - оно по модулю равно мольной (объемной) доле в долях единицы.

3-я стадия (стадия-процесс)

... газовую смесь ... нагревали при 600°С до окончания химических реакций, затем постепенно охладили

По уже известным количествам вещества делаем расчеты по уравнениям реакций (с учетом избытка-недостатка) и продолжаем выполнять вычисления в таблице, где указаны все участники процесса. Особо отмечу: горение сероводорода следует прописывать по двум ступеням, поскольку неизвестно, находится ли кислород в избытке или нет.

4-я стадия (стадия-состояния)

Определите массы веществ, содержавшихся в сосуде после охлаждения

Эта стадия, фактически, аналогична Четвертой Заповеди: вопрос задачи формулизируем (записываем формулу определения массы по количеству вещества), определяем массы веществ после реакции. Записываем ответ.

Фуууууууууууууууууууу.............. Устала!!!! Не решать устала, а объяснять. В работе преподавателя - это, пожалуй, самое трудное. Как видите, все самое сложное становится понятным, если его разложить по полочкам. Попробуйте. Вам понравится. Решать задачи Белавина - это как пасьянс раскладывать. Это мое мнение. А ваше мнение совпадает с моим?

В конце статьи - совершенно необычный сюрприз. Как-то давно я очень увлеклась нейрофизиологией (как продвинутый дилетант, конечно). Тем не менее, много чего знаю о биоритмах, о том, как из "тупого дэбила" сделать "конфэту-отличника". Даже попросила кое-кого (не скажу кого, хоть режьте на куски) помочь мне составить музыкальный набор звуков для стимуляции альфа и тета волн мозга.

Исследования последних лет показывают, что альфа-тета активность находится под влиянием гиппокампа, который играет ключевую роль в ускоренной переработке информации, решении логических задач, активации долговременной памяти. Стимуляция альфа-тета волновой активности способствует изучению иностранных языков, усвоению новых терминов, более быстрому и конструктивному получению фундаментальных знаний.

У меня много таких аудио-композиций. Одну из них я наложила на слайд-шоу для запоминания радикалов алканов. Смотрите и слушайте. Можете поступить следующим образом: пока разбираете и прописываете задачу вместе со мной, включите звук на видео и работайте под достаточно приятную, но, главное, очень полезную музыку.

Я прощаюсь с вами. Учите химию, слушайтесь маму-папу, не грубите училкам и не болейте! До скорых встреч на полях Яндекс Дзен!!!

Известный репетитор-профессионал с большим опытом работы, автор методики системно-аналитического изучения химии Богунова Валентина Георгиевна приглашает учеников 9-11 классов на курс фундаментальной подготовки к ЕГЭ и в медицинские ВУЗы.

ЕГЭ по химии - очень сложное испытание! Достойно подготовить ученика к экзамену может только опытный профессиональный репетитор. Не ищите учителя поближе и подешевле или приходящего на дом. Ищите профессионала высшего класса. Репетитор - не скорая помощь, а мастер-ювелир, который гранит бриллианты знаний в головах ваших детей.

Обязательно посетите мой сайт Репетитор по химии и биологии http://repetitor-him.ru. Здесь вы найдете огромное количество задач, заданий и теоретического материала для подготовки к ОГЭ, ЕГЭ, ДВИ и олимпиадам, познакомитесь с моими учениками.

ЕГЭ приближается неумолимо, но пока еще есть время для результативной подготовки! Торопитесь, с каждым днем время тает, как Шагреневая кожа, и скоро его совсем не останется. Позвоните мне прямо сейчас +7(903) 186-74-55. Приходите ко мне на курс, на Мастер-классы "Решение задач по химии" и "Погружение в ЕГЭ" - и вы сдадите экзамен с высочайшими баллами, и станете студентом престижного ВУЗа!

Репетитор по химии и биологии кбн Богунова В.Г.