Назад
Вперёд
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
При обучении учащихся решению расчётных задач по химии учителя сталкиваются с рядом проблем
- решая задачу, учащиеся не понимают сущности задач и хода их решения;
- не анализируют содержание задачи;
- не определяют последовательность действий;
- неправильно используют химический язык, математические действия и обозначение физических величин и др.;
Преодоление этих недостатков является одной из главных целей, который ставит перед собой учитель, приступая к обучению решению расчетных задач.
Задача учителя состоит в том, чтобы научить учащихся анализировать условия задач, через составление логической схемы решения конкретной задачи. Составление логической схемы задачи предотвращает многие ошибки, которые допускают учащиеся.
Цели урока:
- формирование умения анализировать условие задачи;
- формирование умения определять тип расчетной задачи, порядок действий при ее решении;
- развитие познавательных, интеллектуальных и творческих способностей.
Задачи урока:
- овладеть способами решения химических задач с использованием понятия “массовая доля выхода продукта реакции от теоретического”;
- отработать навыки решения расчетных задач;
- способствовать усвоению материала, имеющего отношение к производственным процессам;
- стимулировать углубленное изучение теоретических вопросов, интерес к решению творческих задач.
Ход урока
Определяем причину и сущность ситуации, которые описываются в задачах “на выход продукта от теоретического”.
В реальных химических реакциях масса продукта всегда оказывается меньше расчетной. Почему?
- Многие химические реакции обратимы и не доходят до конца.
- При взаимодействии органических веществ часто образуются побочные продукты.
- При гетерогенных реакциях вещества плохо перемешиваются, и часть веществ просто не вступает в реакции.
- Часть газообразных веществ может улетучиться.
- При получении осадков часть вещества может остаться в растворе.
Вывод:
- масса теоретическая всегда больше практической;
- объём теоретический всегда больше объёма практического.
Теоретический выход составляет 100%, практический выход всегда меньше 100%.
Количество продукта, рассчитанное по уравнению реакции, - теоретический выход, соответствует 100%.
Доля выхода продукта реакции ( - “этта”) - это отношение массы полученного вещества к массе, которая должна была бы получиться в соответствии с расчетом по уравнению реакции.
Три типа задач с понятием “выход продукта”:
1. Даны массы исходного вещества и продукта реакции . Определить выход продукта.
2. Даны массы исходного вещества и выход продукта реакции. Определить массу продукта.
3. Даны массы продукта и выход продукта. Определить массу исходного вещества.
Задачи.
1. При сжигании железа в сосуде, содержащем 21,3 г хлора, было получено 24,3 г хлорида железа (III). Рассчитайте выход продукта реакции.
2. Над 16 г серы пропустили водород при нагревании. Определите объем (н.у.) полученного сероводорода, если выход продукта реакции составляет 85% от теоретически возможного.
3. Какой объём оксида углерода (II) был взят для восстановления оксида железа (III), если получено 11,2г железа с выходом 80% от теоретически возможного.
Анализ задач.
Каждая задача складывается из совокупности данных (известные вещества) – условия задачи (“выход” и т.п.) – и вопроса (вещества, параметры которых требуется найти). Кроме этого, в ней есть система зависимостей, которые связывают искомое с данными и данные между собой.
Задачи анализа:
1) выявить все данные;
2) выявить зависимости между данными и условиями;
3) выявить зависимости между данным и искомым.
Итак, выясняем:
1. О каких веществах идет речь?
2. Какие изменения произошли с веществами?
3. Какие величины названы в условии задачи?
4. Какие данные – практические или теоретические, названы в условии задачи?
5. Какие из данных можно непосредственно использовать для расчётов по уравнениям реакций, а какие необходимо преобразовать, используя массовую долю выхода?
Алгоритмы решения задач трёх типов:
Определение выхода продукта в % от теоретически возможного.
1. Запишите уравнение химической реакции и расставьте коэффициенты.
2. Под формулами веществ напишите количество вещества согласно коэффициентам.
3. Практически полученная масса известна.
4. Определите теоретическую массу.
5. Определите выход продукта реакции (%), отнеся практическую массу к теоретической и умножив на 100%.
6. Запишите ответ.
Расчет массы продукта реакции, если известен выход продукта.
1. Запишите “дано” и “найти”, запишите уравнение, расставьте коэффициенты.
2. Найдите теоретическое количество вещества для исходных веществ. n =
3. Найдите теоретическое количество вещества продукта реакции, согласно коэффициентам.
4. Вычислите теоретические массу или объем продукта реакции.
m = M * n или V = V m * n
5. Вычислите практические массу или объем продукта реакции (умножьте массу теоретическую или объем теоретический на долю выхода).
Расчет массы исходного вещества, если известны масса продукта реакции и выход продукта.
1. По известному практическому объёму или массе, найдите теоретический объём или массу (используя долю выхода продукта).
2. Найдите теоретическое количество вещества для продукта.
3. Найдите теоретическое количество вещества для исходного вещества, согласно коэффициентам.
4. С помощью теоретического количества вещества найдите массу или объем исходных веществ в реакции.
Домашнее задание.
Решите задачи:
1. Для окисления оксида серы (IV) взяли 112 л (н.у.) кислорода и получили 760 г оксида серы (VI). Чему равен выход продукта в процентах от теоретически возможного?
2. При взаимодействии азота и водорода получили 95 г аммиака NH 3 с выходом 35%. Какие объёмы азота и водорода были взяты для реакции?
3. 64,8 г оксида цинка восстановили избытком углерода. Определите массу образовавшегося металла, если выход продукта реакции равен 65%.
Формула работа выхода электронов
В металлах имеются электроны проводимости, образующие электронный газ и участвующие в тепловом движении. Так как электроны проводимости удерживаются внутри металла, то, следовательно, вблизи поверхности существуют силы, действующие на электроны и направленные внутрь металла. Чтобы электрон мог выйти из металла за его пределы, должна быть совершена определенная работа А против этих сил, которая получила название работа выхода электрона из металла. Эта работа, естественно, различна для разных металлов.
Потенциальная энергия электрона внутри металла постоянна и равна:
W p = -eφ , где j – потенциал электрического поля внутри металла.
При переходе электрона через поверхностный электронный слой потенциальная энергия быстро уменьшается на величину работы выхода и становится вне металла равной нулю. Распределение энергии электрона внутри металла можно представить в виде потенциальной ямы.
В рассмотренной выше трактовке работа выхода электрона равна глубине потенциальной ямы, т.е.
A вых = eφ
Этот результат соответствует классической электронной теории металлов, в которой предполагается, что скорость электронов в металле подчиняется закону распределения Максвелла и при температуре абсолютного нуля равна нулю. Однако в действительности электроны проводимости подчиняются квантовой статистике Ферми-Дирака, согласно которой при абсолютном нуле скорость электронов и соответственно их энергия отлична от нуля.
Максимальное значение энергии, которой обладают электроны при абсолютном нуле, называется энергией Ферми E F . Квантовая теория проводимости металлов, основанная на этой статистике, дает иную трактовку работы выхода. Работа выхода электрона из металла равна разности высоты потенциального барьера eφ и энергии Ферми.
A вых = eφ" - E F
где φ" – среднее значение потенциала электрического поля внутри металла.
Таблица работа выхода электронов из простых веществ
Вещество |
Формула вещества |
Работа выхода электронов (W, эВ) |
алюминий |
||
бериллий |
||
углерод (графит) |
||
германий |
||
марганец |
||
молибден |
||
палладий |
||
празеодим |
||
олово (γ-форма) |
||
олово (β-форма) |
||
стронций |
||
вольфрам |
||
цирконий |
Таблица работа выхода электронов из неорганических соединений
В таблице приведены значения работы выхода электронов, относящихся к поликристаллическим образцам, поверхность которых очищена в вакууме прокаливанием или механической обработкой. Недостаточно надежные данные заключены в скобки.
Вещество |
Формула вещества |
Работа выхода электронов (W, эВ) |
бромистое серебро |
||
хлористое серебро |
||
иодистое серебро |
||
сульфид серебра |
||
триоксид бора |
||
оксид бария |
||
барий вольфрамовокислый |
||
окись бериллия |
||
окись кальция |
||
ортовольфрамат кальция |
||
борид хрома |
||
окись цезия |
||
окись меди |
||
закись меди |
||
окись железа |
||
карбид гафния |
||
оксид магния |
||
диборид марганца |
||
диборид молибдена |
||
триоксид молибдена |
||
силицид молибдена |
||
хлористый натрий |
||
борид ниобия |
||
карбид ниобия |
||
окись никеля |
||
борид скандия |
||
кремнезём |
||
окись стронция |
||
карбид тантала |
||
пентаоксид тантала |
||
дикарбид тория |
||
оксид тория |
||
сульфид титана |
||
диборид титана |
||
карбид титана |
||
нитрид титана |
||
окись титана |
||
двуокись титана |
||
карбид урана |
||
диборид ванадия |
||