Курс по выбору "Химия в задачах" для обучающихся 9 класса химико-биологического профиля
методическая разработка по химии (9 класс)

МУНИЦИПАЛЬНОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №33

ГОРОДА СМОЛЕНСКА

Курс по выбору «Химия в задачах»

для обучающихся 9Г класса химико-биологического профиля

                                                                         Учитель химии

                                                                                     высшей квалификационной категории

                                                                                     Куземина Людмила Алексеевна

                                                   Смоленск, 2019

Содержание

1. Пояснительная записка:

• роль задач в курсе химии;
• введение курса «Химия в задачах» в учебный процесс;
• цель и задачи курса;
• планируемые результаты.

2. Рекомендации для учащихся.
3. Рекомендации для учителя.
4. Тематическое планирование.
5. Технологическая карта курса «Химия в задачах».
6. Литература.
7. Приложения:

• представление химической задачи как учебной ситуации социально-контекстного содержания;
• обзор задач, предлагаемых учащимся для решения;
• задачи с экологическим содержанием.

Умение решать задачи есть искусство,

приобретающееся практикой.

Д.Пойа

Пояснительная записка

Роль задач в курсе химии.

Химическая учебная задача – это модель проблемной ситуации, решение которой требует от учащихся мыслительных и практических действий на основе знания законов, теории и методов химии, направленных на закрепление, расширение знаний и развитие химического мышления.

Решение задач – важная сторона овладения знаниями основ науки химии; успешно реализует основной дидактический принцип единства обучения, воспитания и развития.

Включение задач в учебный процесс даёт возможность:

• формировать УУД;
• моделировать реальные процессы и ситуации;
• развивать творческое мышление, интеллект, воображение;
• осуществлять связь обучения с жизнью;
• понять, что химические знания являются неотъемлемой частью мировоззрения современного человека и необходимы для понимания процессов, происходящих в природе и обществе.

При решении задач происходит уточнение и закрепление химических понятий о веществах и процессах, вырабатываются умения и навыки по использованию имеющихся знаний. Побуждая учеников повторять изученный материал, углублять и осмысливать его, химические задачи формируют систему конкретных представлений. Задачи, включающие определенные ситуации, становятся стимулом самостоятельной работы учащихся над учебным материалом.

Решение задач способствует воспитанию целеустремленности, развитию чувства ответственности, упорства и настойчивости в достижении цели. В процессе решения используется межпредметная информация, что формирует понятие о единстве природы.

В ходе решения задач идет сложная мыслительная деятельность, которая определяет как содержательную сторону мышления (знания), так и действенную (операции действия). Теснейшее взаимодействие знаний и действий способствует формированию приёмов мышления: суждений, умозаключений, доказательств.

При решении химических задач учащиеся приобретают знания, которые можно условно разделить на два рода: знания, приобретенные при разборе текста задачи, и знания, без привлечения которых процесс решения невозможен (определения, понятия, основные законы и теории, физические и химические свойства веществ, их формулы, химические процессы и т.д.).

Важна роль задач в организации поисковых, исследовательских ситуаций при изучении химии.

Задачи являются объективным средством контроля знаний, умений и навыков учащихся.

Введение курса «Химия в задачах» в учебный процесс.

Одной из ведущих тенденций современного образования является его профилизация. Химико-биологический профиль предполагает существенное углубление знаний по этим предметам. Предлагаемый курс рассчитан на учащихся 9-ого химико-биологического класса, которые сделали выбор соответствующего направления в обучении и проявляют интерес к химии.

На изучение курса отводится 33 часа; 1 час в неделю.

Курс базируется на знаниях, получаемых обучающимися при изучении химии в основной школе, и не требует знания теоретических вопросов, выходящих за рамки школьной программы. В то же время, для успешной реализации курса, необходимо, чтобы учащиеся владели важнейшими вычислительными навыками, алгоритмами решения типовых химических задач; умели применять при их решении физические и химические законы.

Курс предусматривает решение наиболее сложных задач, в том числе, комбинированного характера.

Данный курс в условиях предпрофильной подготовки предшествует элективному предмету «Решение химических задач», изучаемому в 10-11 классах.

Цель курса: Способствовать формированию необходимых умений и навыков для решения расчетных задач по курсу неорганической химии; развитию познавательной активности и самостоятельности.

Задачи курса

воспитательные:

• способствовать воспитанию социально-успешной личности;
• создать условия для формирования у учащихся коммуникативных способностей в процессе совместной работы.

развивающие: 

• создать условия для развития логического мышления учащихся;
• продолжить формирование умений анализировать, сравнивать, обобщать, устанавливать причинно-следственные связи при решении задач;

обучающие:

• создать условия для освоения выбранного предмета на повышенном уровне с ориентацией на подготовку к сдаче экзамена в форме ГИА;
• исследовать и анализировать алгоритмы решения типовых задач; находить способы решения комбинированных задач;
• способствовать формированию навыков решения задач различных типов;
• формировать целостное представление о применении математического аппарата при решении химических задач;

Планируемые результаты:

Личностные - принятие социальной роли обучающегося, развитие мотивов учебной деятельности и формирование личностного смысла обучения; социальных и межличностных отношений

 Метапредметные.

коммуникативные:

• формировать навыки учебного сотрудничества в ходе индивидуальной и групповой работы;
• слушать других, пытаться принимать другую точку зрения, быть готовым изменить свою;
• развивать умение точно и грамотно выражать свои мысли, отстаивать свою точку зрения в процессе дискуссии;
• учиться критично относиться к своему мнению, с достоинством признавать ошибочность своего мнения (если оно таково) и корректировать его;
• управлять своим поведением (контроль, саморегуляция, оценка своего действия).

регулятивные:        

• планировать решение учебной задачи;
• корректировать деятельность: вносить изменения в процесс с учетом возникших трудностей и ошибок, намечать способы их устранения;
• прогнозировать результат и уровень усвоения;
• удерживать цель деятельности до получения её результата;
• определять последовательность промежуточных действий с учетом конечного результата, составлять план;

познавательные:

• осуществлять выбор наиболее эффективных способов решения задач;
• произвольно и осознанно владеть общим приемом решения задач;
• ориентироваться на разнообразие способов решения задач;
• уметь осуществлять синтез как составление целого из частей;
• уметь устанавливать причинно-следственные связи.

. Предметные – ученик должен знать:

• основные формулы и законы, по которым проводятся расчеты;
• стандартные алгоритмы решения задач;
• способы решения задач различных типов.

уметь:

• решать задачи различных типов, в том числе, повышенной сложности;
• четко представлять сущность описанных в задаче процессов;
• видеть взаимосвязь происходящих химических превращений и изменений численных параметров системы, описанной в задаче;
• владеть химической терминологией;
• пользоваться справочной литературой по химии для выбора количественных величин, необходимых для решения задач;

• самостоятельно составлять типовые химические задачи и объяснять их решение.

Оценка деятельности учащихся

• Оценка деятельности учащихся проводится путем установления степени выполнения учащимися задач, поставленных перед ними в процессе обучения.
• Оценка результатов учебной работы дается в виде содержательных оценочных суждений, что в значительной степени способствует формированию рефлексии, так как рефлексия (умение оценить самого себя) как в жизнедеятельности, так и в учебной деятельности - показатель интеллектуального и личностного развития.
• Объектом оценивания может быть не только результат, но и процесс деятельности, оценка может использоваться как вознаграждение за трудолюбие, прилежание, продвижение.
• Основанием оценки может быть критерий относительной успешности.

Рекомендации для учащихся.

     Умение решать задачи – не врождённая способность

                             и развить её можно только систематически решая задачи.

При решении задач соблюдайте следующую последовательность:

1. Прежде всего, вникните в условие задачи, прочитав текст не менее двух раз; четко определите: что – дано, что – нужно найти, есть ли избыточные данные и почему они приведены;
2. Уясните термины, встречающиеся в условии, а так же цель, с которой предложена данная задача; кратко запишите её условие;
3. Если после ознакомления с условием задачи, она покажется вам не решаемой, проговорите про себя её содержание своими словами, сформулируйте различные вопросы к ней таким образом, чтобы полностью уяснить её содержание;
4. Наметьте наиболее рациональный путь решения задачи, вычлените основные этапы его; по возможности проделайте алгебраические преобразования и выведите формулу для выполнения расчёта.

Решая задачи самостоятельно, выполняйте следующие рекомендации:

• описывайте ход решения задачи, письменно ставьте вопросы, формулируйте выводы;
• старайтесь проявить творчество — ищите нестандартные пути решения задач, более оптимальную и наглядную форму записи;
• при решении задач используйте все свои знания не только по химии, но и по другим предметам;
• оцените полученный результат, ответив на вопрос: "может ли искомая величина иметь такое значение?";
• в формулы расчета подставляйте физические величины с указанием их единиц измерения – это помогает уяснить физический смысл получаемой величины и оценить правильность решения задачи;
• имейте в виду, что при решении задачи рассуждения можно строить двумя путями:

1. от содержания задачи к вопросы, т.е. от известных величин к неизвестным (синтетический путь анализа); 
2. от искомой величины к известной (аналитический путь) и выбирайте способ решения в зависимости от своего склада мышления.

Рекомендации для учителя.

• При реализации программы следует использовать дифференцированный подход.
• Учащиеся должны научиться не только решать задачи по образцу, но и самостоятельно работать над текстом задач, критически анализировать условие и возможные пути решения.
• Форма контроля: отчёт по решённым задачам.
• Представление химической задачи как учебной ситуации социально-контекстного содержания. (Приложение 1)
• Обзор задач. (Приложение 2)
• Задачи с экологическим содержанием. (Приложение 3)

Тематическое планирование

Учебно-методическое обеспечение

1. Г.П. Хомченко, И.Г. Хомченко Сборник задач по химии. Москва «Новая волна»,2005
2. Н.Л. Глинка,Задачи и упражнения по общей химии. Москва «Новая Волна»,2000
3. Н.Е. Кузьменко, В.В.Еремин 2500 задач по химии. Москва «Экзамен»,2006
4. Я.Л. Гольдфарб, Ю.В.Ходаков Сборник задач и упражнений по химии. Москва «Просвещение», 1998
5. А.В. Артемов, С.С.Дерябина Школьные олимпиады (химия). Москва «Айрис-Пресс»,2009

Приложение 1

Представление химической задачи как учебной ситуации социально-контекстного содержания

Представление и решение учебной ситуации (в качестве основы учебного модуля) строится по схеме рефлексивной самоорганизации личности.

1. Действие, в котором возникло затруднение.
2. Фиксирование затруднения.
3. Анализ этапов действия и определение места затруднения.
4. Определение причины затруднения.
5. Постановка целей и проектирование.
6. Реализация намеченного.
7. Анализ и коррекция результатов.

Пример представления задачи на определение средней или кислой соли в качестве одного из продуктов реакции как учебную ситуацию.

1. Действие, в котором возникло затруднение.

• Проблема составления уравнений химических реакций растворения основного оксида в щелочи или кислотного оксида в кислоте.
• Проблема: составлять уравнения химических реакций взаимодействия основания и кислот или производить расчеты количеств веществ, вступивших в реакцию.

2. Фиксирование затруднения.

Какую соль выбрать: среднюю или кислую?

3. Анализ этапов действия и определение места затруднения.

Этапы химического моделирования:

• составление химической модели:

•  уравнения          Ʋ           состав соли           конечный результат
•  Ʋ            состав соли            уравнение           конечный результат

• работа с химической моделью:

• составление всех возможных уравнений химических реакций; расчеты Ʋ реагирующих веществ; сравнение полученных результатов; вывод формулы соли;

• расчеты Ʋ реагирующих веществ; сравнение полученных результатов; вывод формулы соли; составление уравнения химической реакции;

• ответ на вопрос задачи.

4. Определение причины затруднения:

• если основание дано в избытке, то образуется средняя соль и вода;
• если основание дано в недостатке, то образуется кислая соль.

5. Постановка целей и проектирование.

I этап

Цель: определение механизма протекания процесса.

Проектирование: прочтение условия задачи, соотнесение задачи химическим свойствам основных или кислотных оксидов; составление схемы протекающих процессов; составления уравнения химической реакции.

II этап

Цель: определение состава соли.

Проектирование: прочтение условия задачи и соотнесение задачи выбранной модели.

III этап

Цель: провести расчеты по выбранной модели.

Проектирование: определение формул для расчетов; подбор к ним рациональных методов решения; сравнение полученных результатов и определение состава соли.

IV этап

Цель: ответить на вопрос задачи.

Проектирование: определение уравнения реакции для конечных расчетов.

6. Реализация намеченного

Оформление решения задачи с выделением этапов химического моделирования.

7. Анализ и коррекция результатов

Учащиеся анализируют достижение целей и осуществляют примерную оценку полученных результатов.

Пример. Оксид фосфора (V) массой 1,42 г растворили в 60 г 8,2% ортофосфорной кислоты и полученный раствор прокипятили. Какая соль, и в каком количестве (г) образуется, если к полученному раствору добавить 3,92 г гидроксида калия?

Дано:                                                Решение:

                                                              +         H2O

m (P2O5) = 1.45г                        I этап  P2O5      +

m р-ра (H3PO4) = 60г                                               H3PO4

ɷ = 8,2%                                P2O5 + 3Н2О         2Н3РО4

m (КОН) = 3,92г                        II этап

                                        Ʋ         состав соли          уравнение реакции

M (соли) – ?                                 конечный результат

                                        III этап

                                                        m        1,42г

                                        Ʋ (P2O5) = М   =  142г/моль  = 0,01 моль

                                        Ʋ (Н3РО4) = 2 Ʋ (P2O5) = 0,02 моль

                                                  m            m р-ра · ɷ          60г · 0,082

                                Ʋ (Н3РО4) =  М   =        М            =      98г/моль     =

                                = 0,05 моль

                                Ʋобщ (Н3РО4) = 0,07 моль

                                                m         3,92г

                                Ʋ (КОН) =  М  =   56 г/моль  = 0,07 моль

                                Ʋ (Н3РО4) : Ʋ (КОН) = 0,07 : 0,07 = 1 : 1      

                                         кислая соль         КН2РО4

                                IV этап

                                КОН + Н3РО4          КН2РО4 + Н2О

                                m (КН2РО4) = М · Ʋ

                                Ʋ (КН2РО4) = Ʋ (КОН) или Ʋ (Н3РО4) = 0,07 моль

                                m (КН2РО4) = 136 г/моль · 0,07 моль = 9,52 г

Ответ: m (КН2РО4) = 9,52 г

Решение

          +        H2O

I этап  P2O5    +

Н3РО4                

P2O5 + 3Н2О                2 Н3РО4

II этап

Уравнения реакции             Ʋ                состав соли           конечный результат

3КОН + Н3РО4          К3РО4 + 3Н2О             (1)

2КОН + Н3РО4            К2НРО4 + 2Н2О         (2)

КОН + Н3РО4           КН2РО4 + Н2О              (3)

III этап

                   m         1,42 г

Ʋ (P2O5) =  М    =  142 г/моль  = 0,01 моль

Ʋ (Н3РО4) = 2 Ʋ (P2O5) = 0,02 моль

по уравнению

                 m       m р-ра · ɷ      60г · 0,082

Ʋ (Н3РО4) = М  =       М           =      98 г/моль    =  0,05 моль

Ʋ общ (Н3РО4) = 0,07 моль

                 m        3,92 г

Ʋ (КОН) = М  =  56 г/моль  = 0,07 моль

Ʋ (Н3РО4) : Ʋ (КОН) = 0,07 : 0,07 = 1 : 1           расчет по 3-ему уравнению реакции           КН2РО4

  IV этап

m (КН2РО4) = М · Ʋ

Ʋ (КН2РО4) = Ʋ (КОН) или Ʋ (Н3РО4) = 0,07 моль

m (КН2РО4) = 136 г/моль · 0,07 моль = 9,52 г

Ответ: m (КН2РО4) = 9,52 г

Приложение 2

Обзор задач, предлагаемых учащимся для решения:

1. На нейтрализацию 40% раствора серной кислоты затратили 5 мл 40% раствора гидроксида калия (ρ =1,4г/мл). Вычислите массу раствора серной кислоты.

2. Какой объём 20% раствора азотной кислоты (ρ = 1,15 г/мл) необходим для растворения 250 г известняка, содержащего 20% примесей?

3. К 100 мл 10,6% раствора хлорида кальция (ρ =1,05г/мл) добавили 30мл 38,55% раствора карбоната натрия (ρ =1,1г/мл). Вычислите массу образовавшегося осадка.

4. Оксид фосфора (V) массой 1,42 г растворили в 60 г 8,2% ортофосфорной кислоты и полученный раствор прокипятили. Какая соль, и в каком количестве образуется, если к полученному раствору добавить 3,92г гидроксида калия?

5. К 400 мл раствора серной кислоты, с массовой долей H2S04 20% (ρ = 1,14г/мл) добавили 300мл раствора гидроксида калия с массовой долей КОН 18% (ρ =1,11г/мл). Какова среда полученного раствора? Вычислите массовую долю соли в образовавшемся растворе.

6. 1,44г металла растворили в 20мл 20% раствора соляной кислоты (ρ = 1,95г/мл) при этом образуется соль, в которой металл двухвалентен. Весь образовавшийся водород прореагировал с 3,2 оксида металлов с валентностью равной III. Определите оба металла.

7. Сплав магния и алюминия массой 5 г обработали раствором гидроксида натрия; при этом выделилось 3,36 л газа (н.у.). Определите массовую долю магния (в %) в сплаве.

8. При взаимодействии 8 г смеси магния и железа с соляной кислотой выделилось 4,48 л водорода (н.у.). Сколько граммов железа и магния содержится в смеси?

9. Для реакции 3,9 г смеси алюминия и магния с соляной кислотой потребовалось 139,5 мл 10% -ного раствора соляной кислоты (ρ = 1,047 г/мл). Определить массовую долю (в %) алюминия в смеси.

10. Путем сжигания серы получено 32г оксида серы (IV), при этом выделилось 146,3 КДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение этой реакции.

11. Вычислите объём аммиака (н.у.) который образуется при взаимодействии 56л азота с таким же объёмом водорода, если выход продукта реакции составил 80% от теоретически возможного.

12. Три газа перемешали в замкнутом объеме и взорвали. Какова массовая доля (в %) образовавшейся при этом кислоты, если первый газ был получен действием на 42,9 г цинка избытком соляной кислоты, второй газ – термическим разложением 51 г нитрата натрия, а третий газ – действием на 5,22 г оксида марганца(IV) избытка соляной кислоты.

Приложение 3

Задачи с экологическим содержанием

Химическая задача с экологическим содержанием – объект мыслительной деятельности, в котором в диалектическом единстве представлены составные элементы (условие и требование), раскрытие отношения между которыми на основе законов и методов химии приводит к познавательному результату, развитию экологического мышления. В каждой такой задаче описано химическое явление или процесс, при этом рассматривается лишь определенная его сторона, связанная с экологией (например, влияние на организм человека).

Химические задачи с экологическим содержанием создаются с определенной целью, а именно формирование экологических знаний и ответственного отношения к природе.

В условия задач могут быть включены следующие проблемы:

• двойственная роль химии – она, с одной стороны, служит человеку и природе, а с другой – приводит к нарушению биогеохимических процессов при неразумном использовании её достижений человеком;
• влияние отдельных химических элементов и их соединений на живые организмы;
• технологическое несовершенство производства, связанное с многостадийностью химических процессов, накоплением отходов, появлением побочных продуктов, попаданием вредных веществ в природную среду;
• физиологическое воздействие отходов химической промышленности на человека и животных в рамках системы «человек - производство – природа».

В данный курс, рассчитанный на учащихся 9-го химико-биологического класса, включены задачи, иллюстрирующие влияние отдельных химических элементов или соединений на живые организмы.

Примеры задач

1. В лабораторных спиртовках этиловый спирт сгорает с выделением углекислого газа и воды. Вычислите объем СО2 (н.у.) который накопился в химическом кабинете вместимостью 288 м2, если на каждом из 15 столов за время работы сгорает 2,3 г спирта (С2Н5ОН). Рассчитайте объемную долю выделившегося СО2 и поясните, окажет ли он влияние на самочувствие учащихся, работающих в кабинете, если учесть, что объемная доля СО2 в атмосферном воздухе составляет 0,03%; а если его содержание выше 4%, то происходит раздражение дыхательных путей, возникают шум в ушах, головная боль.

2. Сколько атомов железа в гемоглобине крови среднего человека (70 кг), если масса этих атомов равна 3 г?

3. Клинический анализ крови человека показывает, что 100 мл её содержится 180 мг калия и 6,5 мг кальция. Сколько атомов калия и кальция содержится в крови взрослого человека, если усредненный её объем составляет 5 л?

4. В плазме крови человека соотношение числа молей ионов натрия, калия, кальция строго постоянно и составляет 25 : 1 : 0,5 (это важнейший индикатор здоровья, его изменение сигнализирует о заболевании). Сколько молей этих ионов содержится в крови здорового человека, если масса ионов натрия в ней равна 10 г?

5. В школьном химическом кабинете пролили на пол немного соляной кислоты, и к концу урока она полностью испарилась. Хотя хлороводород сильно токсичен и при вдыхании оказывает раздражающее действие, ученики не почувствовали никакого постороннего запаха. Много ли молекул HCl оказалось в воздухе, если масса хлороводорода, перешедшего в газообразное состояние, равна 1 г?

Таким образом, включение химических задач с экологическим содержанием в учебный процесс развивает творческие способности учащихся, т.к. моделирует окружающую обстановку, дает дополнительную информацию, побуждает интеллект к поисковой активности.

Отсюда следует, что использование задач с экологическим содержанием на уроках и во внеурочное время – необходимое условие развития учащихся, формирование экологического мышления и здорового образа жизни.