5. Химические задачи

Химические задачи - познавательные задания с вопросной си­туацией, включающие в себя условия, функциональные зависи­мости и требование ответа. По своему дидактическому назначе­нию задачи являются средством интегративного применения зна­ний и умений, установления целостности между количественны­ми и качественными характеристиками химического языка.

Химические задачи имеют, в отличие от математических, свою специфику, обусловленную тем, что химические знаки, формулы и уравнения содержат в скрытом виде определенные числовые данные. Для решения каждой задачи необходимо вы­яснить отношения между данными задачи и искомой величи­ной, установить соответствующие им закономерности.

Выпускник средней школы должен уметь решать следую­щие типы расчетных задач: 1) вычисление относительных мо­лекулярных масс веществ по химическим формулам; 2) вычис­ление по химическим уравнениям массы или количества ве­щества по известным массе или количеству одного из вступаю­щих или получающихся в реакции веществ; 3) расчеты по тер­мохимическим уравнениям; 4) вычисление массовой доли и массы вещества в растворе; 5) вычисление по химическим уравнениям объемов газов по известному количеству одного из вступающих в реакцию веществ или получающихся в результа­те ее; 6) расчеты объемных отношений газов по химическим уравнениям; 7) вычисление относительной плотности газов;

8. расчеты по химическим уравнениям, если одно из исходных веществ взято в избытке; 9) определение массовой или объем­ной доли выхода продукта реакции по сравнению с теоретичес­ки возможным; 10) вычисление массы или объема продукта реакции по известной массе или объему исходного вещества, содержащего примеси; 11) нахождение молекулярной формулы вещества в газообразном состоянии.

Все указанные типы расчетных задач условно можно сгруп­пировать так:

1. Задачи, для решения которых используют расчеты по хи­мическим формулам (1,7). II. Задачи, для решения которых ис­пользуют расчеты по химическим уравнениям (2, 3, 5, 6, 8, 9, 10). III. Задачи на растворы (4). IV. Задачи на выведение хими­ческих формул (11). V. Задачи на химические (кинетические и другие) закономерности также используются в школьном обучении химии. При решении расчетных задач применяют обычно линейные по структуре алгоритмы.

Приведем общий алгоритм решения расчетной задачи:

1. Прочитайте текст задачи.

2. Запишите кратко условие и требование задачи с помощью общепринятых условных обозначений.

3. Составьте химические формулы (или уравнение) в соот­ветствии с содержанием задачи и ее требованием.

4. Составьте рациональный план решения задачи.

5. Продумайте, какие дополнительные данные можно извлечь из химических формул (или уравнения) для реализации тре­бований задачи.

6. Произведите все необходимые в данной задаче действия с заданной математической точностью.

7. Запишите полученный ответ.

Главной особенностью экспериментальных задач является то, что их решение требует выполнения химического экспери­мента. Для решения экспериментальных задач необходимы глубокие и прочные знания теории, законов и понятий химии, фактического материала (о составе, свойствах, получении, ха­рактерных реакциях веществ), языка и методов химической науки.

Выпускники средней школы должны уметь решать следую­щие основные типы экспериментальных задач:

1. Задачи на экспериментальное получение заданного ве­щества.

2. Задачи на экспериментальное осуществление превраще­ний веществ.

3. Задачи на проведение химических реакций, характерных для данного вещества.

4. Задачи на экспериментальное обнаружение веществ (или ионов).

5. Задачи, требующие доказательства (подтверждения ка­чественного состава вещества).

6. Задачи на распознавание (определение, доказательство, обнаружение) каждого из двух-трех предложенных (выданных) веществ.

7. Задачи на получение газообразного вещества и доказа­тельство его наличия.

Приведем примеры экспериментальных задач.

1. Имеется раствор сульфата меди (II). Получите из него раствор хлорида меди (II) двумя способами.

2. Осуществите экспериментальным путем следующие пре­вращения: CuCl₂ ^ CUSO4 ^ Cu(OH)2 ^ CuO.

3. Проведите реакции, характерные для глицерина.

4. Установите, имеется ли в исследуемом растворе суль­фат-ион.

5. Докажите качественный состав хлорида железа (III).

6. Определите, в какой пробирке находится раствор сахаро­зы, в какой - раствор глюкозы.

7. Получите экспериментальным путем кислород и дока­жите его наличие.

При решении качественных экспериментальных задач целе­сообразно использование не линейных, а разветвленных алго­ритмов с командами ветвления, блок-схем и текстовых алгорит­мов со служебными словами если, то, иначе (см.: Пак М. Алго­ритмы в обучении химии: Кн. для учителя. - М.: Просвещение, 1993); Пак М. С. Алгоритмика при изучении химии. - М.: ГИЦ ВЛАДОС, 2000. (Библиотека учителя химии).

6. тесты

Тесты (от англ. test - испытание, проверочная работа) - сис­тема познавательных заданий стандартной формы, применяе­мая с целью установления обратной связи, закрепления, повто­рения, систематизации, контроля и оценки химических знаний и умений учащихся. В химическом образовании могут быть ис­пользованы тесты (и тестовые задания) разного типа.

1. Тест группировки

Тест группировки представляет собой задание в форме пе­речня химических объектов, которые необходимо «рассортиро­вать» по определенным заданным признакам. Тестовые задания данного типа могут быть использованы уже на первых уроках химии.

Приведем пример. Задание. Распределите по столбцам таб­лицы названия тел и веществ, приведенных в списке: медь, же­лезный гвоздь, кусочек мела, капля воды, сахар, железо, медный колокол, сера, химическая колба, золото, древесная стружка, уксусная кислота.

О т в е т:

Тела	Вещества
Железный гвоздь Кусочек мела Капля воды Медный колокол Химическая колба Древесная стружка	Медь Сахар Железо Сера Золото Уксусная кислота

Действия учеников при выполнении тестов данного типа сводятся к выписыванию по колонкам, распределению по стол­бцам таблицы названий, подчеркиванию символов, терминов и других объектов, относящихся к одному классу, одним сло­вом, к «сортировке» предложенных химических объектов.

2. Тест дополнения

Тест дополнения представляет собой задание-предложение с пропуском (цифры, формулы и т. п.), отмеченным точками, поэтому ответ на тестовое задание данного типа должен быть предельно лаконичным и однозначным.

Приведем примеры тестов дополнения, используемых при повторении программного материала 8 класса.

1. Оксиды, взаимодействующие как с основаниями, так и с кислотами с образованием соли и воды, называются ...

2. Вещества, обладающие следующими физическими свойс­твами: твердостью, тугоплавкостью, хорошей растворимос­тью в воде, имеют ... кристаллическую решетку.

3. Свойства соответствующих неметаллов с возрастанием порядковых номеров химических элементов в пределах периода .

4. Формула простого вещества - самого сильного неметал­ла-окислителя - .

5. CO₂ + ... ^ Na₂CO₃ + H₂O.

«Ключ» для проверки ответов учащихся: 1) амфотерными,

2. ионную, 3) усиливаются, 4) F₂, 5) NaOH.

3. Тест напоминания

Тест напоминания представляет собой прямой вопрос, тре­бующий только однозначного ответа. Поэтому тестовое зада­ние данного типа формулируется в виде прямого вопроса, на который учащиеся должны дать однозначный ответ и выразить его словом, химическим термином, числом, формулой и т. п.

Приведем примеры тестов данного типа, используемых при изучении электролитической диссоциации.

1. Как называется процесс распада электролита на ионы при растворении его в воде или расплавлении?

2. Какой ион характеризует свойство, общее для серной кислоты и ее растворимых солей: давать осадок при взаимо­действии с растворимыми солями бария?

3. Какова формула газообразного вещества, образующегося в результате реакции кристаллической поваренной соли с кон­центрированной серной кислотой?

4. Какова реакция среды раствора хлорида цинка?

5. Какие ионы участвуют в химической реакции при прили- вании раствора нитрата серебра к раствору хлорида на­трия?

Ответы: 1) электролитическая диссоциация, 2) сульфат-ани­он, 3) HCl, 4) кислая, 5) ионы серебра и хлора.

4. Альтернативный тест

Альтернативный тест представляет собой утверждение, правильность или неправильность которого необходимо опре­делить. Поэтому при составлении альтернативных тестов сле­дует избегать слов, подсказывающих ответ. Правильные и не­правильные предложения-утверждения располагают вразброс, а сами предложения формулируют однозначно и лаконично. За­метим, что на тестовые задания данного типа учащиеся могут давать ответ словесно («правильно» или «неправильно», «да» или «нет») или знаками (л, п или "+", если "да"; "—", если "нет").

Приведем пример. Оксид кальция: 1) бинарное соединение («да»), 2) кислотный оксид («нет»), 3) нерастворимое в воде («нет»), соответствует ему щелочь («да») и т. п.

Графический ответ: i

12 3 4

Тестовые задания данного типа можно использовать в гра­фических диктантах (см. ниже).

Приведем примеры альтернативных тестов, используемых при систематическом изучении химии неметаллов в форме гра­фического диктанта. Учащиеся, выполняющие вариант I, ука­зывают, например, свойства, характерные для азота, а вариант