Тема 7. Спирти. Фенол

матеріал 8

Обчислення за рівнянням реакції, якщо один з реагентів містить домішки

Матеріал

Для вчителя

Для учня

Завантажити матеріал (PDF)

Урок 93. Обчислення за рівнянням реакції, якщо один з реагентів містить домішки

Очікувані результати

визначає самостійно або у співпраці з іншими властивості об’єктів, істотні ознаки явищ і процесів, необхідні для розв’язання життєвої/навчальної проблеми [12 ПРО 3.1.1-2 П]
оцінює самостійно або у співпраці з іншими ризики і небезпеки, пов’язані із природними і техногенними об’єктами, явищами і процесами [12 ПРО 3.1.1-3 П]
класифікує (розрізняє/ систематизує/упорядковує) самостійно або у співпраці з іншими об’єкти і явища за визначеними ознаками/властивостями [12 ПРО 3.2.1-2 П]
установлює самостійно або у співпраці з іншими причиново-наслідкові зв’язки між певними явищами і процесами та їх наслідками [12 ПРО 3.3.1-1 П]
пропонує самостійно або у співпраці з іншими варіанти розв’язання навчальної/життєвої проблеми, оцінює можливості їх реалізації [12 ПРО 4.3.1-1 П]
розв’язує самостійно або у співпраці з іншими навчальні/життєві проблеми, використовуючи здобуті наукові знання і набутий досвід [12 ПРО 4.3.2-1 П]

Мета уроку: навчитися розв’язувати задачі на обчислення кількості речовини, маси або об’єму продукту реакції з використанням відомостей про вміст домішок у реагенті, визначати масову частку домішок у реагенті за відомими кількостями речовини, масами або об’ємами реагенту і продукту реакції; виконувати математичні розрахунки.

Очікувані результати для вчителя:

– учні розуміють, що важливо вміти обчислювати вміст домішок у реагентах;
– аналізують умову задачі та вміють скласти скорочену умову;
– пропонують спосіб розв’язку задачі;
– використовують формули для розрахунку кількості речовини, маси, об’єму, масової та об’ємної частки;
– вміють розв’язувати задачі на обчислення кількості речовини, маси або об’єму продукту реакції з використанням відомостей про вміст домішок у реагенті;
– вміють визначати масову частку домішок у реагенті за відомими кількостями речовини, масами або об’ємами реагенту і продукту реакції;
– правильно виконують математичні розрахунки та заокруглення.

Очікувані результати для учнівства:

обчислюють за хімічними рівняннями кількість речовини, маси або об’єму за кількістю речовини, масою або об’ємом реагенту, що містить певну частку домішок,
правильно виконують математичні розрахунки,
вміють скласти план розв’язку задачі.

Ключові слова

реагент
продукт реакції
вміст домішок
масова частка
об’ємна частка
кількість речовини
маса
об’єм

План уроку

Мотивація (5 хв.).
Приклади розв’язування розрахункових задач (10 хв.).
Практикуємось (25 хв.).
Рефлексія (5 хв.).

1. Мотивація

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 5 хв.

Як ви вважаєте чи існують на планеті Земля абсолютно чисті речовини?
Людям яких професій важливо вміти обчислювати вміст домішок у складі основної речовини?

Задачі на обчислення вмісту домішок у складі реагенту мають велике практичне значення. Сировина, яка використовується у виробництві, завжди містить у собі певну частку домішок. Тому важливо вміти обчислювати вміст домішки у складі вихідної речовини.

Відповідь:

Ні, абсолютно чистих речовин у природі не існує. Навіть у найсучасніших наукових лабораторіях досягти 100% чистоти неможливо.Хіміки, фармацевти, технологи харчової промисловості, будівельники, ювеліри, інженери, екологи, агрономи, криміналісти, менеджери із закупівель тощо. За бажанням можна підготувати заготовки для роботи учнів у відповідних групах, де навести приклад професії і певні ідеї (або джерела інформації) щодо важливості вмінь розрахунку вмісту домішок у складі основної речовини. Наприклад, ТЕС отримує вугілля із домішками сірки, необхідно це врахувати при обчисленні кількості тепла під час спалювання вугілля, спрогнозувати об’єм викидів SO₂, що у тому числі може призвести до утворення кислотних опадів, убезпечити негативний вплив використанням певної кількості фільтрів.

2. Приклади розв’язування розрахункових задач

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 10 хв.

Пояснюємо принцип розв’язування задач даного типу на прикладах 1, 2, 3.

Розглянемо алгоритм і приклади розв’язання задач за рівнянням реакції, якщо один з реагентів містить домішки. У задачах даного типу вважатимемо, що домішки не беруть участь у хімічних реакціях.

Якщо у задачі необхідно визначити вміст домішок (масову або об’ємну частку), то необхідно виконати такі кроки:
- скласти рівняння реакції, щоб бачити співвідношення між реагентом та продуктом реакції;
- обчислити масу чистої речовини, виходячи з відомої маси (або об’єму) отриманого продукту;
- визначити вміст домішки для цього або поділити отриману масу чистої речовини на загальну масу технічної речовини (суміші), яку дали за умовою, помножити на 100% і відняти отриманий відсоток від 100%, або знайти масу домішки як різницю мас технічної і чистої речовини і далі поділити масу домішки на загальну масу технічної речовини (суміші), яку дали за умовою, і помножити на 100% .
Якщо у задачі необхідно визначити масу технічної речовини (суміші), знаючи вміст домішок у ній, то необхідно виконати такі кроки:
- скласти рівняння реакції, щоб бачити співвідношення між реагентом та продуктом реакції;
- обчислити масу необхідної чистої речовини, врахувавши вміст домішок (від 100% відняти відсоток домішок, вказаний в умові);
- обчислити масу технічної речовини (суміші): поділити розраховану масу чистої речовини на її частку (у вигляді десяткового дробу).

Приклад 1. У результаті взаємодії 1,4 кг технічного кальцій карбіду з водою одержано 420 л етину (н.у.). Яка масова частка домішок (у %) у кальцій карбіді?

Приклад 2. Обчисліть масу етанолу, що утворюється під час бродіння глюкози масою 40 г з масовою часткою домішок 10%.

Приклад 3. Який об’єм кисню (н.у.) знадобиться для повного спалювання зразка вугілля масою 145 г, якщо відомо, що воно містить 12 % негорючих домішок?

3. Практикуємось

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 25 хв.

Можна декілька задач розв’язати спільно, а далі виконати самостійну роботу по розв’язуванню задач даного типу.

Спробуйте самостійно розв’язати задачі:

Для проведення реакції повного хлорування (заміщення всіх атомів Гідрогену) було взято зразок метану масою 4,8 г. У результаті реакції з хлором було отримано 41,25г тетрахлорометану. Обчисліть масову частку домішок (у %) у вихідному зразку метану.
На хімічному комбінаті планують синтезувати етанол шляхом гідратації етену. Для реакції підготували 36 м³ (н.у.) газової суміші. Відомо, що крім етену суміш містить 14 % етану, який не бере участі в реакції. Обчисліть максимальну масу етанолу (у кг), яку можна отримати з цієї кількості сировини.
Внаслідок внутрішньомолекулярної дегідратації зразка бутан-1-олу масою 18,5 г, що містив домішку води, було отримано 4,48 л (н.у.) бут-1-ену. Обчисліть масову частку води (у %) у вихідному спирті.
Фермерське господарство використовує біогаз для отримання енергії. Обчисліть об’єм кисню (н.у.), який знадобиться для повного спалювання 150 м³ біогазу, якщо відомо, що об’ємна частка метану в ньому становить 65%. Інші компоненти біогазу (вуглекислий газ та азот) є негорючими.
Для добування етину використали 100 л технічного метану. Після завершення реакції піролізу було отримано 46 л етину (н.у.). Обчисліть об’ємну частку домішок (у %) у вихідному зразку метану.
Для отримання нітробензену (сировини для анілінових барвників) використали 156 г технічного бензену. У результаті реакції з надлишком нітрувальної суміші отримали 221,4 г нітробензену. Обчисліть масову частку домішок (у %) у вихідному бензені.
У лабораторії випадково розлили та підпалили 100 г технічного бензену, який містив 15% негорючих домішок. Обчисліть об’єм повітря (н.у.), який знадобиться для повного спалювання цієї кількості речовини бензену (уважайте, що об’ємна частка кисню в повітрі 21%).
У середині минулого століття для проведення анестезії активно використовували циклопропан. Під час аналізу якості балона масою 50 г (вміст газу), його пропустили через розчин брому. У результаті реакції утворилося 212,1 г 1,3-дибромопропану. Обчисліть масову частку інертних домішок (у %) у цьому балоні.

Відповідь:

10,73% (відповідь може залежати від точності заокруглення, можна указати в умові точність із якою учні дають відповідь).
63,6 кг
20%
195 м³, врахуйте, що згорає у кисні лише метан.
8%
10%
880 л (відповідь може залежати від точності заокруглення)
11,8%

Рефлексія

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 5 хв.

Запропонуйте учням відзначити у чек-листі те, що їм зрозуміло/не зрозуміло після сьогоднішнього уроку.

Проаналізуй чек-лист і відзнач ✅ або ❌ , що тобі зрозуміло/не зрозуміло після уроку:

Якщо речовина тверда або рідка – використовуй масову частку (w).
Якщо речовина газувата – використовуй об’ємну частку (φ).
Якщо в умові дано % вміст домішок, спочатку знайди % чистої речовини як 100% – % домішок.
Записавши рівняння реакції, підкресли речовину, про яку відомо (однією рискою), і ту, яку треба знайти (двома рисками).
Якщо шукаєш технічну масу, то вона завжди має бути більшою за масу чистої речовини (бо там припадає маса ще на домішки).
Вміст домішок у речовині не може бути більшим за 100% або за 1 і зазвичай він набагато менше, ніж основної речовини.
Одиниці вимірювання фізичних величин приводять до єдиного вигляду (кг і г, м³ і л тощо).
Пам’ятай правила заокруглення: якщо наступна цифра 0, 1, 2, 3, 4 – попередня цифра не змінюється (заокруглення в меншу сторону); якщо наступна цифра 5, 6, 7, 8, 9 – попередня цифра збільшується на одиницю (заокруглення в більшу сторону).

У вільний від відпочинку час

Дружня порада для вчителя

Завдання 2 може бути використане як додаткове з урахуванням диференційованого підходу.

Розв’яжіть розрахункову задачу:
- Під час спалювання 100 г технічного метанолу утворилося 63 л (н.у.) вуглекислого газу. Обчисліть масову частку негорючих домішок у цьому спирті.
Знайдіть удома будь-яку упаковку (від харчового продукту, аптечного препарату або побутової хімії). Подивіться на склад і знайдіть там «діючу речовину» та «допоміжні речовини» (домішки). Спробуйте придумати свою задачу на основі цих даних.

Завантажити матеріал (PDF)

Урок 93. Обчислення за рівнянням реакції, якщо один з реагентів містить домішки

Робочий аркуш учнівства

Очікувані результати

Мета уроку: навчитися розв’язувати задачі на обчислення кількості речовини, маси або об’єму продукту реакції з використанням відомостей про вміст домішок у реагенті, визначати масову частку домішок у реагенті за відомими кількостями речовини, масами або об’ємами реагенту і продукту реакції; виконувати математичні розрахунки.

Очікувані результати для учнівства:

Я вмію обчислювати кількість речовини, масу або об’єм продукту реакції з використанням відомостей про вміст домішок у реагенті.
Я можу визначити масову частку домішок у реагенті за відомими кількостями речовини, масами або об’ємами реагенту і продукту реакції.
Я аналізую умову задачі та вмію скласти «дано» і спланувати розв’язок задачі.
Я розумію для чого потрібно вміти проводити розрахунки на вміст домішок у реагентах.

Ключові слова

реагент
продукт реакції
вміст домішок
масова частка
об’ємна частка
кількість речовини
маса
об’єм

План уроку

Мотивація (5 хв.).
Приклади розв’язування розрахункових задач (10 хв.).
Практикуємось (25 хв.).
Рефлексія (5 хв.).

1. Мотивація

Як ви вважаєте чи існують на планеті Земля абсолютно чисті речовини?
Людям яких професій важливо вміти обчислювати вміст домішок у складі основної речовини?

Задачі на обчислення вмісту домішок у складі реагенту мають велике практичне значення. Сировина, яка використовується у виробництві, завжди містить у собі певну частку домішок. Тому важливо вміти обчислювати вміст домішки у складі вихідної речовини.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Приклади розв’язування розрахункових задач

Розглянемо алгоритм і приклади розв’язання задач за рівнянням реакції, якщо один з реагентів містить домішки. У задачах даного типу вважатимемо, що домішки не беруть участь у хімічних реакціях.

Якщо у задачі необхідно визначити вміст домішок (масову або об’ємну частку), то необхідно виконати такі кроки:
- скласти рівняння реакції, щоб бачити співвідношення між реагентом та продуктом реакції;
- обчислити масу чистої речовини, виходячи з відомої маси (або об’єму) отриманого продукту;
- визначити вміст домішки для цього або поділити отриману масу чистої речовини на загальну масу технічної речовини (суміші), яку дали за умовою, помножити на 100% і відняти отриманий відсоток від 100%, або знайти масу домішки як різницю мас технічної і чистої речовини і далі поділити масу домішки на загальну масу технічної речовини (суміші), яку дали за умовою, і помножити на 100% .
Якщо у задачі необхідно визначити масу технічної речовини (суміші), знаючи вміст домішок у ній, то необхідно виконати такі кроки:
- скласти рівняння реакції, щоб бачити співвідношення між реагентом та продуктом реакції;
- обчислити масу необхідної чистої речовини, врахувавши вміст домішок (від 100% відняти відсоток домішок, вказаний в умові);
- обчислити масу технічної речовини (суміші): поділити розраховану масу чистої речовини на її частку (у вигляді десяткового дробу).

Приклад 1. У результаті взаємодії 1,4 кг технічного кальцій карбіду з водою одержано 420 л етину (н.у.). Яка масова частка домішок (у %) у кальцій карбіді?

Приклад 2. Обчисліть масу етанолу, що утворюється під час бродіння глюкози масою 40 г з масовою часткою домішок 10%.

Приклад 3. Який об’єм кисню (н.у.) знадобиться для повного спалювання зразка вугілля масою 145 г, якщо відомо, що воно містить 12 % негорючих домішок?

3. Практикуємось

Спробуйте самостійно розв’язати задачі:

Для проведення реакції повного хлорування (заміщення всіх атомів Гідрогену) було взято зразок метану масою 4,8 г. У результаті реакції з хлором було отримано 41,25г тетрахлорометану. Обчисліть масову частку домішок (у %) у вихідному зразку метану.
На хімічному комбінаті планують синтезувати етанол шляхом гідратації етену. Для реакції підготували 36 м³ (н.у.) газової суміші. Відомо, що крім етену суміш містить 14 % етану, який не бере участі в реакції. Обчисліть максимальну масу етанолу (у кг), яку можна отримати з цієї кількості сировини.
Внаслідок внутрішньомолекулярної дегідратації зразка бутан-1-олу масою 18,5 г, що містив домішку води, було отримано 4,48 л (н.у.) бут-1-ену. Обчисліть масову частку води (у %) у вихідному спирті.
Фермерське господарство використовує біогаз для отримання енергії. Обчисліть об’єм кисню (н.у.), який знадобиться для повного спалювання 150 м³ біогазу, якщо відомо, що об’ємна частка метану в ньому становить 65%. Інші компоненти біогазу (вуглекислий газ та азот) є негорючими.
Для добування етину використали 100 л технічного метану. Після завершення реакції піролізу було отримано 46 л етину (н.у.). Обчисліть об’ємну частку домішок (у %) у вихідному зразку метану.
Для отримання нітробензену (сировини для анілінових барвників) використали 156 г технічного бензену. У результаті реакції з надлишком нітрувальної суміші отримали 221,4 г нітробензену. Обчисліть масову частку домішок (у %) у вихідному бензені.
У лабораторії випадково розлили та підпалили 100 г технічного бензену, який містив 15% негорючих домішок. Обчисліть об’єм повітря (н.у.), який знадобиться для повного спалювання цієї кількості речовини бензену (уважайте, що об’ємна частка кисню в повітрі 21%).
У середині минулого століття для проведення анестезії активно використовували циклопропан. Під час аналізу якості балона масою 50 г (вміст газу), його пропустили через розчин брому. У результаті реакції утворилося 212,1 г 1,3-дибромопропану. Обчисліть масову частку інертних домішок (у %) у цьому балоні.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Рефлексія

Проаналізуй чек-лист і відзнач ✅ або ❌ , що тобі зрозуміло/не зрозуміло після уроку:

Якщо речовина тверда або рідка – використовуй масову частку (w).
Якщо речовина газувата – використовуй об’ємну частку (φ).
Якщо в умові дано % вміст домішок, спочатку знайди % чистої речовини як 100% – % домішок.
Записавши рівняння реакції, підкресли речовину, про яку відомо (однією рискою), і ту, яку треба знайти (двома рисками).
Якщо шукаєш технічну масу, то вона завжди має бути більшою за масу чистої речовини (бо там припадає маса ще на домішки).
Вміст домішок у речовині не може бути більшим за 100% або за 1 і зазвичай він набагато менше, ніж основної речовини.
Одиниці вимірювання фізичних величин приводять до єдиного вигляду (кг і г, м³ і л тощо).
Пам’ятай правила заокруглення: якщо наступна цифра 0, 1, 2, 3, 4 – попередня цифра не змінюється (заокруглення в меншу сторону); якщо наступна цифра 5, 6, 7, 8, 9 – попередня цифра збільшується на одиницю (заокруглення в більшу сторону).

У вільний від відпочинку час

Розв’яжіть розрахункову задачу:
- Під час спалювання 100 г технічного метанолу утворилося 63 л (н.у.) вуглекислого газу. Обчисліть масову частку негорючих домішок у цьому спирті.
Знайдіть удома будь-яку упаковку (від харчового продукту, аптечного препарату або побутової хімії). Подивіться на склад і знайдіть там «діючу речовину» та «допоміжні речовини» (домішки). Спробуйте придумати свою задачу на основі цих даних.

Завантажити матеріал (PDF)

Ділись та обговорюй важливе