Самые легкие расчеты по уравнениям реакций с газами

4 September 2018

Кто хочет стать врачом? Заходите ко мне на сайт Репетитор по химии и биологии Богунова В.Г., читайте мои статьи на Яндекс Дзен и учитесь, учитесь, учитесь. Сегодня очень сложно сдать ЕГЭ по химии на достаточно высокий балл. Хитростью взять ЕГЭ невозможно, приходится учить предмет. Кстати, в понятие "учить" я вкладываю смысл "понимать", а не "запоминать".

Я работаю репетитором очень давно, с 1988 года. Будучи аспиранткой в одном из НИИ РАН, я начала подрабатывать частными уроками с абитуриентами медицинских ВУЗов. В то время вступительные экзамены проводились в письменной форме, где задания были представлены, в основном, задачами разного уровня сложности. Особо трудными были задачи во 2-м медицинском (сейчас это РНИМУ им. Н.И. Пирогова) - по сборнику Володиной М.А., затем по сборнику Белавина И.Ю. Это особенно тяжелые задачи, со слов абитуриентов - "жесть", "гестапо отдыхает". Задания этих замечательных авторов, особенно задачи И.Ю. Белавина, стали тем рычагом, которые перевернули мое понимание химии вообще и методики ее преподавания в частности. Я влюбилась в эти задачи, я их решала в любое свободное время, искала разные подходы, плакала, если не получалось и радовалась, когда удавалось найти алгоритм более рациональный, чем предложил автор. С гордостью могу сказать, я не только решаю задачи лучше многих преподавателей, но могу научить любого решать даже самые сложные задачи. Признаюсь, еще тогда, в 90-х, я нашла секрет оформления ответов на письменном экзамене по химии, применяя который можно было, не решив ни одной задачи до конца, получить хотя бы 3 (три) из 5 (пяти). Это была гарантия поступления на бюджет, поскольку на задачах И.Ю. Белавина 90% абитуриентов получали 2 (два). Хочу заметить, такие хитрости на современном ЕГЭ по химии не прокатывают (к великому счастью). Учить нужно ВСЕ, учить нужно СИСТЕМНО, нужен МОЩНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ!

Моя методика преподавания алгоритмики (решение задач) складывается из последовательных шагов, на каждом из которых я использую авторские разработки. Все свои секреты я, конечно, не раскрою (на то они и секреты). Но кое-что покажу. Это "кое-что" - самые важные, узловые моменты алгоритмики. Не смотря на свою кажущуюся простоту и очевидность, без их применения невозможно рационально решить ни одну задачу по химии.

В предыдущей статье "Тайна Третьей Заповеди. Легкие расчеты по уравнениям реакций" я рассказала о расчетах по уравнениям реакций с использованием в качестве расчетной величины количество вещества (моль). Эти расчеты строились на основании закона простых кратных отношений английского химика Джона Дальтона, но применялась технически более простая авторская методика расчета.

Сегодня мы поговорим о законе объемных отношений Гей-Люссака, законе Авогадро и связанных с этими законами легких расчетах по уравнениям реакций с газами.

В 1802 году, практически одновременно с Джоном Дальтоном, французский ученый-химик Жозеф Луи Гей-Люссак на основании опытных данных (т.е. эмпирически) сформулировал закон объемных отношений:

"Объемы вступающих в реакцию газов относятся друг к другу и к объемам образующихся газообразных продуктов реакции как небольшие целые числа (измерение объемов газов проводятся при одинаковых температуре и давлении)"

Изложим закон объемных отношений современными понятиями.

Объемы газообразных реагентов и продуктов, измеренные при одинаковых условиях, относятся друг к другу как коэффициенты в уравнении химической реакции.

В 1811 году итальянский химик Амадео Авогадро сформулировал гипотезу, подтвержденную позже большим количеством экспериментов и вошедшую в науку под названием закон Авогадро:

"В равных объемах различных газов, измеренных при одинаковых условиях, содержится одинаковое число молекул"

Оба эти закона легли в основу расчетов по уравнениям реакций с газами. Таким образом, в отличие от твердых веществ и растворов, с газами можно работать, используя две расчетные величины - количество вещества и с объем. Выбираем сами, как нам удобнее.

На примере 28 задания ЕГЭ (Расчеты объемных отношений газов при химических реакциях, расчеты по термохимическим уравнениям) хочу показать, как учат проводить расчеты по уравнениям реакций с газами методисты средних школ, и как упрощается решение задачи, если применять Легкие Расчеты. Условия задач были взяты из тренировочных работ ЕГЭ по химии 2018 года.

Определите объём водорода, необходимый для полного гидрирования 50 л ацетилена. Объёмы газов измерены при одинаковых условиях. Запишите число с точностью до целых.

Будем решать задачу с применением Четырех Заповедей (шагов). Каждое выполненное действие обводится зеленым овалом.

1. Первая Заповедь. Выписать данные задачи в разделе "Дано".

Самые легкие расчеты по уравнениям реакций с газами

2. Вторая заповедь. Написать уравнение реакции.

Протекает реакция гидрирования ацетилена (присоединение водорода).

Самые легкие расчеты по уравнениям реакций с газами

3. Третья заповедь. Сделать предварительные расчеты по данным условия задачи и по уравнениям реакций.

Вспомним критерии для расчетов по уравнениям реакций.

1) Основная расчетная величина - количество вещества (моль).
2) Если участники процесса - газы, можно проводить расчеты в любых объемных единицах.

Рассмотрим несколько вариантов расчетов, которые предлагают методисты и преподаватели химии средних школ

1) Расчет по соотношению молярных объемов. При решении составляется пропорция на основе молярных объемов газов, с учетом коэффициентов. Мое мнение: во-первых, не рационально, т.к. приходится вводить "лишние" объемные величины, выполнять "лишние" расчеты, во-вторых, анализ построен на ошибочном допущении условий протекания процесса (молярный объем 22,4 л только при нормальных условиях - температуре 0 С и давлении 1 атм)

Самые легкие расчеты по уравнениям реакций с газами

2) Расчет по соотношению количества вещества. Вначале определяется количество вещества ацетилена, затем выполняются расчеты по пропорции. Мое мнение: во-первых, не рационально, поскольку выполняются "лишние" действия, во-вторых, вводим "придуманные" условия (молярный объем 22,4 л только при н.у.)

Самые легкие расчеты по уравнениям реакций с газами

3) Расчет по закону объемных отношений (пропорция). Составляется пропорция в соответствии с коэффициентами химической реакции. Это абсолютно стандартный рациональный подход. Именно он лежит в основе самых легких расчетов с газами

Самые легкие расчеты по уравнениям реакций с газами

Самые легкие расчеты с газами проводят прямо по уравнению реакции: точку расчета (50 л) над ацетиленом делят на коэффициент при этом веществе (1) и умножают на коэффициент при водороде (2), получают готовый результат (100 л).

Еще раз на бис: точку расчета делим на собственный коэффициент (ныряем вниз в пучину расчетов) и умножаем на коэффициент при искомом веществе (выныриваем на поверхность за результатом).

Такие расчеты значительно сокращают время решения задачи и не забивают оформление задачи лишней информацией.

Самые легкие расчеты по уравнениям реакций с газами

4. Четвертая заповедь. Составить алгоритм решения задачи.

Вы будете долго смеяться, но алгоритм решения составлять уже не нужно. Мы решили задачу, пока выполняли предварительные расчеты.

Объяснение и решение оказались достаточно длинными, поскольку пришлось сравнивать разные варианты расчетов по уравнению реакции. На примере еще одной задачи 28 задания ЕГЭ покажу, как выглядит ее решение по шагам с самыми легкими расчетами.

Вычислите объём кислорода, который потребуется для полного окисления 500 л аммиака до оксида азота (II) в присутствии катализатора. Объёмы газов измерены при одинаковых условиях. Ответ дайте в литрах с точностью до целых.

Перечислим выполняемые действия:

1) Выписать данные в разделе "Дано"

2) Написать уравнение реакции

3) Сделать расчеты по уравнению реакции

На решение такой задачи уходит 1 минута.

Самые легкие расчеты по уравнениям реакций с газами

Вы готовитесь к ЕГЭ и хотите поступить в медицинский? Обязательно посетите мой сайт Репетитор по химии и биологии http://repetitor-him.ru. Здесь вы найдете огромное количество задач, заданий и теоретического материала, познакомитесь с моими учениками, многие из которых уже давно работают врачами. Звоните мне +7(903) 186-74-55. Приходите ко мне на курс, на Мастер-классы "Решение задач по химии" - и вы сдадите ЕГЭ с высочайшими баллами, и станете студентом престижного ВУЗа!

PS! Если вы не можете со мной связаться из-за большого количества звонков от моих читателей, пишите мне в личку ВКонтакте, или на Facebook. Я обязательно отвечу вам.

Репетитор по химии и биологии кбн В.Богунова