Интегрированный факультатив по химии и математике
материал по химии (8 класс) по теме

ИНТЕГРИРОВАННЫЙ ФАКУЛЬТАТИВ  ХИМИЯ + МАТЕМАТИКА

«Математические методы решения задач по химии»

1.Вводно-мотивационный этап.

    Тема сегодняшнего занятия факультатива — математические методы решения задач по химии. На предыдущих уроках химии и занятиях факультатива мы познакомились с растворами, с их значением для жизни человека, его быта, его трудовой деятельности. Мы научились определять главную характеристику растворов -  их концентрацию — массовую долю растворенного вещества.

    Сегодня мы научимся рассчитывать в каких соотношениях должны быть взяты два раствора для получения третьего определенной нужной для нас концентрации. Неслучайно занятие факультатива будут проводить учитель химии, отвечающий за химическую составляющую этих расчетных задач и учитель математики , который поможет справиться с математическими расчетами.

    Поэтому сегодня на занятии мы:

1)сначала проверим ваши умения делать простейшие вычисления без калькулятора.

2)научимся решать задачи с помощью составления системы уравнений и решением их методом подстановки или методом сложения.

3)Попробуем самостоятельно решить задачу любым из ранее предложенных способов.

4) Если останется время поработаем над задачами с более сложным химическим содержанием.

    Эпиграфом к сегодняшнему уроку мы выбрали слова видного английского математика Луи Джоила Морделла: «Одна из важнейших задач математики- помощь другим наукам». Я желаю вам активно и внимательно работать на этом занятии и думаю, что знание математики поможет вам успешно выполнить все предложенные задания.

2.Устный счет

    Чтобы успешно решать задачи по химии,  мы должны проверить,  как вы умеете считать без использования калькулятора(устный счет по сорбонкам  учитель математики)

3.Обучение решению задач

    Итак, вы успешно справились с заданием и готовы к решению химических задач. Перед вами лежит лист с задачами на вычисление массы растворов, получающихся при смешивании двух разных растворов, имеющих разные массовые доли растворенного вещества. Давайте вспомним,  как рассчитывается массовая доля растворенного вещества.

W=100%

 mв-ва=mр-раW                                            На левой части доски

mр-ра=

Все задачи предложенные вам сегодня решаются с помощью составления системы уравнений.

ЗАДАЧА №1

    В лаборатории имеются растворы  10% и 20% концентрации.  Какую массу каждого раствора нужно взять для получения 300 г этого раствора с концентрацией 12 %

W1=10%                       Пусть m1=х  , а   m2=у   х + у = 300 (г)    масса третьего раствора

W2=20%                     mв-ва 3= W * 300 = 0,12*300 =36 ( г)  масса вещества в третьем растворе

W3=12%                      mв-ва 1 = 0,1 * х       масса вещества в первом растворе

m3=300 г                    mв-ва 2 = 0,2 * у         масса вещества во втором растворе

m1=? , m2=?            Составляем систему уравнений.

х + у =300,

0.1 х + 0,2 y = 36  

Занятие продолжает учитель математики.

Какие методы решения системы уравнений вы знаете?

• Метод подстановки
• Метод сложения
• Графический метод (его мы разберем на последующих занятиях факультатива по математике)

Решаем систему методом сложения

x + y = 300

0,1 х +0,2 у =36              - 5

х  + у =300

-0.5х –у = -180

  0,5 х =120

    х =240 г                у=300 -240 =60 г

Ответ   m1= 240 г

            m 2= 60 г

Есть ли вопросы по решению задач?

4.ЗАДАЧА №  2 С более сложным химическим содержанием

Определите массу раствора  с массовой долей карбоната натрия 10 % и массу кристаллогидрата  карбоната натрия Na2CO310 H2O, которые нужно взять для приготовления раствора массой 540 г и массовой долей Na2CO3  15 %

m 3 =540 г                                      В образовавшемся растворе  m в-ва=5400.15 =81 г

w 3 = 15 %                                       пусть х – масса первого раствора

w 1 = 10 %                                       0,1 х масса растворенного вещества в первом растворе

                                                       М(Na2CO310 H2O) =286 г/моль

m (Na2CO310 H2O) -?                         w (Na2CO3) ==0,37- доля в-ва в кристаллогидрате

m1 - ?                                               пусть у – масса кристаллогидрата

Составляем систему уравнений

х + у =540 г

0,1 х + 0,37 у =81                           И решаем её методом подстановки( решает сильный ученик)

 х =540 – у

0,1( 540 – у) + 0,37 у =81

0.27 у =27

 у =100г       х=440 г

Есть ли вопросы по решению задачи?

5.ЗАДАЧА № 3. Для самостоятельного решения.

Проверка будет осуществляться в два этапа:

1.проверка химической части и составление системы уравнений

2.решение системы уравнений любым из предложенных способов

* Кто быстро решает эту задачу. То может приступить к решению задачи № 4

ОСМЫСЛЕНИЕ: Просмотрите свои записи и приступаем к решению задачи

ЗАДАЧА № 3. При смешивании 40 % раствора соли с 10 % раствором получили 600 г раствора с концентрацией 20 %. Сколько граммов каждого раствора было взято.

W1=40%             1 часть          Пусть m1=х  , а   m2=у   х + у = 600 (г)    масса третьего раствора

W2=10%                     mв-ва 3= W  600 = 0,20600 =120( г)  масса вещества в третьем растворе

W3=20%                      mв-ва 1 = 0,4  х       масса вещества в первом растворе

m3=600 г                    mв-ва 2 = 0,2  у         масса вещества во втором растворе

m1=? , m2=?            Составляем систему уравнений

х + у =600,

0.4 х + 0,1 y = 120

2 часть. Решение системы

1.Метод подстановки                                

х = 600-у

0.4 (600- у) + 0,1 у =120

-0,3у =-120

  у =200

   х=400

2.Метод сложения

x + y = 600

0,4 х +0,1 у =120             - 10

х  + у =600

-40х –у = -1200

  3 х =600

    х =200 г                у=600 -200 =400 г

Ответ   m1= 200 г

            m 2= 400 г

*Кто успел сделать задачу № 4 возьмите решение этой задачи на учительском столе и проверьте себя.

ИТОГ ЗАНЯТИЯ:

 Математический: Сегодня мы вспомнили,  как можно составить систему уравнений и как решить её методом подстановки или методом сложения.

 Химический: Теперь вы научились делать расчеты для приготовления различных растворов. Это может пригодиться для приготовления 3 % раствора уксуса, применяемого как приправа к пище, и приготовить его из уксусной кислоты. Можно приготовить 2 % раствор борной кислоты , используемый для нейтрализации щелочи попавшей в глаза. Можно приготовить 0,5 % раствор перманганата калия используемого для промывания ран и полоскания горла и т.д.  На следующих занятиях мы будем совершенствовать умение составлять системы уравнений и решать их в других задачах по химии с практическим содержанием.

ЗАДАЧА №4*Сколько  граммов  5 % раствора сульфата натрия и кристаллогидрата  Na2SO410 H2O необходимо взять для приготовления 50 г 20 %  раствора  этой соли?

m 3 =50 г                                      В образовавшемся растворе  m в-ва=500.2 =10  г

w 3 = 20 %                                       пусть х – масса первого раствора

w 1 = 5 %                                       0,05 х масса растворенного вещества в первом растворе

                                                       М(Na2SO410 H2O) =322 г/моль

m (Na2CO310 H2O) -?                         w (Na2SO4) ==0,44- доля в-ва в кристаллогидрате

m1 - ?                                               пусть у – масса кристаллогидрата

Составляем систему уравнений

х + у =50 г

0,05х + 0,44 у =10                          

 х =50 – у

0,05( 50 – у) + 0,44 у =10

0.39 у =7,5

 у =19,23 г       х=30,76 г

                              ПЛАН  УРОКА (сообщается устно)

1.Вводно мотивационный этап

2.Устный счет по сорбонкам

3. Решение задачи №1 (на центральной части доски- образец)

4.Решение задачи №2 ( на центральной части доски- сильный ученик)

5.Решение задачи № 3 (проверка на кодоскопе)

6.Итог занятия

7* Дополнительная задача № 4 (самопроверка   по образцу)

                                          Д О С К А

Число    Математические методы решения задач по химии

W=100%   «Одна из важнейших задач математики-           Задача №2(химическая

 mв-ва=mр-раW       помощь другим наукам» Л.Морделл                    составляющая)                 

mр-ра=           Решение задачи №1  Решение задачи №2

                                       метод сложения         метод подстановки