Научные основы школьного курса химии. методика изучения растворов (стр. 2 из 12)
Школьники должны уметь составлять, читать, анализировать формулы. Определять по ним валентность и степень окисления элементов, прогнозировать реакционную способность химических связей и соединений. Устанавливать закономерность между составом и свойством вещества, его составом и строением, производить расчеты, использовать общие формулы водородных и кислородных соединений, их классов и гомологических рядов для обобщения и систематизации знаний.
Изучению химических знаков и химических формул учитель должен уделить особое внимание, так как знания о них являются ключом для успешного усвоения химических уравнений. Известно, что наибольшее число фактических ошибок, школьники допускают при составлении химических уравнений.
Химические уравнения показывают, какие молекулы вступили в реакцию и какие новые молекулы (вещества) получились в результате реакции, в каком весовом отношении реагировали молекулы и в каком весовом отношении образовались новые молекулы (вещества). Химические уравнения показывают сущность химической реакции с точки зрения атомно-молекулярной теории.
Химические уравнения показывают, что изменение состава молекул исходных веществ и образование молекул нового состава, при химической реакции, явилось следствием движения атомов, их взаимной перегруппировки в молекулах.
Наряду с этим следует показать, что химические уравнения имеют «качественное и количественное» содержание. По ним можно производить разнообразные вычисления.
При изучении химических уравнений учитель раскрывает учащимся значение уравнений в познании химии, виды уравнений, их смысл и связь с законом сохранения массы веществ, отражение в них качественной стороны реакций и количественных отношений, способы составления различных уравнений и расчетов по ним. При этом формируются следующие умения: составлять, читать, анализировать, толковать уравнения, раскрывать смысл коэффициентов, определять по уравнению тип реакции и давать ее описание. Производить расчеты по уравнениям реакций и осуществлять переходы от одного вида уравнения к другому.
Терминологию и символику дополняет химическая номенклатура. При ее изучении следует раскрыть ее значение в познании, показать виды номенклатурных систем в обучении, раскрыть роль номинальных названий в познании химии, соотношения между номенклатурной терминологией и символикой. Следует научить школьников читать, произносить, истолковывать названия ионов, веществ неорганического и органического происхождения. Извлекать из названий информацию о классе соединений, о конкретных веществах, их качественном составе и характере, составлять названия веществ по международной номенклатуре, осуществлять переход от названия вещества и наоборот. Соотносить международные, русские и тривиальные названия, составлять рациональные и систематические названия изомеров по формулам органических соединений и наоборот. Использовать номенклатуру при описании и объяснении веществ [4].
Химическая номенклатура, как и химический язык в целом, являются средством и методом передачи учителем и усвоения учащимися химических знаний. С их помощью регистрируются и закрепляются химические знания о качественном и количественном составе веществ, строении молекул и т.д. Химические знаки, формулы и уравнения используются при наблюдении химических реакций, их анализе и объяснении.
Химический язык и номенклатура являются средством и методом применения добытых знаний на практике; решения количественных, экспериментальных и других задач. В процессе обучения химический язык и номенклатура выступают как средство, с помощью которого ученики осмысливают химические процессы, предвидят новые химические факты, планируют практические действия и выполняют их. Пользуясь химическими знаниями и химическим языком, школьники могут находить путь получения вещества, демонстрируя при этом способность, разобраться в конкретной ситуации, предвидеть химические факты и планировать практические действия.
Наряду с этим, химический язык и номенклатура являются средством учета знаний учащихся и изучения развития их мышления.
С помощью химического языка и номенклатуры, учащиеся излагают свои знания о составе, химических свойствах и применении веществ, объясняют реакции с точки зрения теории строения вещества. В процессе обучения химии, должен быть достигнут свободный переход учащихся от химического языка к химическим терминам, общенаучным словам и предложениям, от них к самостоятельной постановке эксперимента, т.е. к практическим действиям.
Таким образом, роль химического языка в овладении школьниками химическими знаниями, умением и навыками чрезвычайно велика. В процессе последовательного овладения предметом, химический язык совершенствуется в тесной связи с развитием теоретических знаний, с накоплением химических фактов и усложнением химических понятий.
Для успешного формирования химического языка необходимо внедрять в школьную практику проблемные и игровые ситуации, элементы занимательности и исторические сведения, а главное дидактические средства обучения, в частности – фланеле, магнитографию и химический эксперимент.
Примеры практических заданий по формированию химического языка.
1. Проанализируйте содержание первой главы учебника [1], выпишите новые химические понятия и дайте им определения.
2. Из главы «Первоначальные химические понятия» [1], выпишите предлагаемые в ней символы химических элементов и дайте им названия.
3. В терминологический словарь выпишите формируемые в главе I [1] термины, дайте им характеристику.
4. Из перечисленных химических знаков выписать символы элементов, относящихся к металлам и дать им названия:
К, Н, Na, O, Cu, N, Fe, S, Ln.
5. Из перечисленных химических знаков элементов выписать символы элементов – неметаллов и назвать их:
C, Mg, Br, Ag, Cu, P, Al.
6. По названию химического элемента напишите его химический символ:
Никель, Фосфор, Кальций, Литий, Гелий, Магний, Хлор, Барий, Углерод.
7. Какова количественная характеристика элементов:
Кислород, Калий, Сера, Углерод, Фтор, Барий, Фосфор ?
8. Расшифруйте, что означает следующая запись:
4H, 4H2, H2, O, 5O, O2, 5O2 ?
9. Напишите: пять атомов азота; пять молекул азота; три атома хлора; пять молекул хлора.
Работа с химической формулой.
I. Качественная характеристика.
Рассмотрим на примере оксида фосфора (V).
1. Эмпирическая формула - P2O5
2. Вещество состоит из элементов: фосфора и кислорода.
3. Относится к классу оксидов, так как отвечает определению оксидов:
Оксиды – это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород, проявляющий степень окисления – 2.
4. Данный оксид относится к классу кислотных оксидов, так как ему соответствует ортофосфорная кислота:
P2O5 - H3PO4
II. Количественная характеристика.
1. Молекула P2O5 состоит из двух атомов фосфора и пяти атомов кислорода.
2. Определим относительную молекулярную массу оксида:
Mr(P2O5) = 2Ar(P) + 5Ar(O) = 2.31 + 5.16 = 142
3. Молярная масса оксида фосфора (V)
M(P2O5) = 142 г/моль.
4. Определим массовые доли элементов в P2O5, используя следующую формулу:
n . Ar(Э)
W(Э) = ¾¾¾¾¾¾¾ , где
Mr (вещества)
W – массовая доля элемента
n - число атомов элемента
Ar – относительная атомная масса элемента
Мr – относительная молекулярная масса вещества.
а) определим относительную молекулярную массу вещества (см. выше)
Mr(P2O5) = 142
б) расчет массовой доли фосфора:
n(P) × Ar(P) 2 × 31
W(P) = ¾¾¾¾¾¾ ; W(P) = ¾¾¾ = 0,4366 или (в долях единицы) 43,66 %
Mr(P2O5) 142
в) расчет массовой доли кислорода:
n(O) × Ar(O) 5×16
W(O) = ¾¾¾¾¾¾¾ ; W(O) = ¾¾¾ = 0,5634 или 56,34 %
Mr(P2O5) 142
W(O) можно определить и следующим образом :
W(O) = 100% - W(P) = 100% - 43,66% = 56,34%
5. Определение отношения моль атомов элементов по формуле P2O5
n(P) = 2 ; n(O) = 5; n(P):n(O) = 2:5 .
6. Определение отношения масс элементов:
P2O5 m(P) = 2×31 = 62 ; m(O) = 5 ×16 = 80 ; m(P):m(O) = 62:80 , сократим на 2
m(P):m(O) = 31:40 .
7. Определение валентности элементов по формуле P2O5
а) наименьшее общее кратное символов элементов, которые делятся на 2 и 5
равно 10.
б) число 10 делим на величину индекса каждого элемента и получаем значение валентности элемента.
V II
P2O5 ® P2O5
10
наименьшее общее
кратное
8. На ряду с этим, по валентности можно составить формулу вещества. Например, в оксиде фосфора валентность фосфора равна трем, а кислорода двум.
III II
P O
Находим наименьшее общее кратное – число, которое делиться на 3 и 2 – число 6. Это число (6) делим на соответствующие элементам значения валентностей и получаем соответствующие элементам индексы:
для фосфора 6:3 = 2;
для кислорода 6:2 = 3
и составляем формулу вещества: P2O3 .
Приведем примеры задач на расчет по формуле:
№1. Соединение некоторого элемента имеет формулу Э3О4 , а массовая доля элемента в нем 72,4%. Установите элемент [6].
Методика решения:
Дано: 1. Выразим массовую долю элемента:
Э3О4 n(Э) × Ar(Э)
W(Э)= 72,4%, W(Э) = ¾¾¾¾¾¾ ;
или 0,724 Mr(Э3О4)Э - ? 2. Примем Ar(Э) = X, тогда
Mr(Э3О4) = 3X + 4×16 = 3X + 64 .
3. Подставим принятые обозначения в формулу