Олимпиадные задания по химии

 Образовательный Фонд «Талант и успех»

Разработка заданий для подготовки к школьному этапу

всероссийской олимпиады по химии для учащихся 8-11 классов

Выпускная аттестационная работа слушателя программы переподготовки педагогических и управленческих кадров для реализации программ выявления и поддержки одаренных детей и молодежи «Большие вызовы»

Щербатых Натальи Викторовны

Научный руководитель

доктор физико-математических наук, профессор

Еремин Вадим Владимирович

Сочи 2018

Содержание

Введение

Необходимым условием для формирования инновационной экономики является модернизация системы образования, служащая основой динамичного экономического роста и социального развития общества, фактором благополучия граждан и безопасности страны [1.1]. Можно утверждать, что современным источником экономического прогресса является область новых разработок и технологий. В настоящий момент значительно возросла значимость интеллектуального и творческого потенциала и, как следствие, важность работы с одаренными детьми и талантливой молодежью. Эти направления вышли на приоритетные позиции современного образования, что доказывает актуальность данного исследования не только для школы, но и для региона.

Цель выпускной аттестационной работы – совершенствовать педагогическое мастерство и методику подготовки обучающихся к школьному этапу всероссийской олимпиады по химии для учащихся 8-11 классов.

Задачи выпускной аттестационной работы:

- показать значимость олимпиадного движения в развитии познавательных интересов и творческих способностей учащихся;

- разработать задания школьного этапа ВСОШ  по химии;

- апробировать проект на школьном этапе ВСОШ по химии 2018-2019 учебного года.

Выпускная аттестационная работа (ВАР) направлена на разработку контура проектной идеи и ее развитие, что определяется структурой исследования.

В теоретической части дана историческая справка олимпиадного движения вообще и олимпиад по химии; рассмотрено современное положение дел и перспективы развития химических олимпиад; приведен сравнительный анализ  по химическим олимпиадам в России и за рубежом ; рассмотрены методические рекомендации и особенности проведения ВСОШ по химии в ряде регионов страны на школьном этапе; разобраны самые сложные задачи.

В практической части проанализированы задания школьного этапа ВСОШ по химии для обучающихся 10 классов в 2017-2018 учебном году и разработаны задания школьного этапа ВСОШ по химии для обучающихся 9 и 10 классов в 2018-2019 учебном году.

Настоящее исследование имеет социальную значимость. Предметные олимпиады становятся эффективным средством развития, выявления способностей и познавательных интересов обучающихся, с разными типами одаренности. Подготовка к олимпиадам позволяет совершенствовать методики преподавания предмета и подготовки обучающихся.

Теоретическая значимость ВАР заключается в систематизации и обобщении опыта проведения химических олимпиад для школьников в России и за рубежом.

Практическая значимость ВАР заключается в анализе задания школьного этапа ВСОШ по химии для обучающихся 10 классов в 2017-2018 учебном году и разработке задания школьного этапа ВСОШ по химии для обучающихся 9 и 10 классов в 2018-2019 учебном году.

Методической основой написания ВАР и реализации проекта являются труды российских и зарубежных авторов. Методической базой послужили разработки Архангельской О.В., Емельянова В.А., Долженко В.Д., Тюлькова И.А., Лунина В.В.

Технологическое обеспечение реализации проекта заключается в необходимости компьютерной и множительной техники, а также расходных материалов.

1. Теоретическая часть

1. История химических олимпиад в России

В Древней Греции «олимпиада» – это четырехлетний промежуток времени между двумя празднованиями олимпийских игр, служившей единицей летоисчисления. Олимпиады возникли в Древней Греции как состязание в ловкости, силе, красоте. Первая олимпиада состоялась в 776 г. до н.э. Олимпиады проводились в Олимпии один раз в четыре года вплоть до 394 г.н.э., когда были запрещены в связи с распространением христианства. Вновь олимпиады возродились в 1896 году. Хорошо известна любовь к состязаниям в решении задач как на Руси, так и во многих других странах. В России конкурсы по решению задач начали проводиться с 1886 года, в Венгрии и Румынии - с 1894 года, в других странах значительно позже. В 1934 году была проведена первая математическая олимпиада школьников в Санкт-Петербурге, а в 1935 году в Москве.

Химические олимпиады имеют славную историю и традиции. Лучшие ученые-химики способствовали становлению и развитию олимпиадного движения в России, четко осознавая важную роль олимпиад в раннем самоопределении учащихся, привлечении одаренных, заинтересованных ребят в науку химию. Первые химические олимпиады школьников были проведены в Москве и в Ленинграде в 1938 г. Основной их формой были заочные олимпиады [1.2].  В 1939 - 40 учебном году была проведена первая Всесоюзная олимпиада юных химиков, в которой приняло участие 3119 учащихся.

Целью заочных олимпиад было:

- повышение у школьников интереса к химии,

- выявление наиболее способных учащихся,

- стимулирование работы по организации школьных химических кружков.

Каждая олимпиада способствовала улучшению работы по химии во внешкольных учреждениях, укреплению связей между учителями средних школ и преподавателями вузов, которые принимали активное участие в работе оргкомитетов олимпиады и комиссий содействия. Успех вызвал необходимость дальнейшего совершенствования этой формы внеклассной работы, и в октябре 1940 - марте 1941 г. была организована вторая Всесоюзная олимпиада юных химиков, которая проходила в три тура: два заочных и заключительный - очный. Дальнейшему развитию химических олимпиад помешала война. Однако уже в 1944-1945 г.г. стали возрождаться довоенные традиции.

Улучшение преподавания химии в школе, развитие интереса учащихся к этой науке были тесно связаны с совершенствованием всех форм внеклассной работы, в том числе и химических олимпиад. Большой опыт по организации и проведению химических олимпиад был накоплен в Москве, где инициативу проявил коллектив преподавателей химического факультета Московского государственного университета под руководством ныне покойного члена-корреспондента АН СССР профессора А. П. Терентьева.

В первой послевоенной московской химической олимпиаде приняло участие всего 52 школьника. Число участников непрерывно росло. И в 1950 г. в олимпиаде участвовало уже 668 старшеклассников, а в 1962 г. их число превысило 3000. Наряду с химическим факультетом МГУ стали проводить химические олимпиады и другие высшие учебные заведения Москвы - Московский химико-технологический институт им. Менделеева тонкой химической технологии им. Ломоносова. В 1963 г. по инициативе химического факультета МГУ, поддержанной Московским городским комитетом КПСС, был создан объединенный Оргкомитет московских химических олимпиад, в который в настоящее время входят представители химфака МГУ им, Ломоносова, МХТИ им. Менделеева, МИТХ им. Ломоносова, МИХМ, химфака и химбиофака МГПИ им. Ленина и других ведущих ВУЗов страны. Всесоюзная химическая олимпиада школьников была проведена в 1967 г. в Днепропетровске, и затем они стали проводиться регулярно [1.3].

В 1967 - 1974 гг. к участию в заключительном этапе допускались команды областей, краев, автономных и союзных республик, не имеющих областного деления, городов Москвы и Ленинграда, физико-математических и химических школ-интернатов при Ленинградском и Новосибирском университетах, школ Министерства путей сообщения и Советской Армии. При этом общее число участников заключительного этапа составляло 350-550 человек, вместе с которыми в качестве руководителей команд приезжало около 150 учителей и методистов- химиков. Такое массовое участие школьников и учителей позволяло проводить на олимпиадах широкую работу по пропаганде химических знаний и совершенствованию системы химических олимпиад.

С 1967 г., когда было начато проведение всесоюзных физико-математических и химических олимпиад, республиканский этап проводился только в республиках, не имеющих областного деления, и на Украине. В 1974-1975 гг., после изменения порядка проведения заключительного этапа, республиканский этап был введен как обязательная составная часть во всех республиках.

С 1975 г., после изменения порядка представительства республик, имеющих областное деление, число участников заключительного тура сократилось до 120-150 человек, но одновременно возрос уровень их подготовки. Так, вместо 80 команд (250-300) школьников от РСФСР стала участвовать единая команда в составе 48 человек. По Украине вместо 90-100 школьников, из которых до 55 участников получали на заключительном этапе награды, с 1975 г. допускается команда в 12 человек. Кроме того, персонально к участию допускаются I и II призеры олимпиады предшествующего года. Сокращение числа участников с 500-600 до 120-150 человек придало заключительному туру более острый соревновательный характер, но одновременно уменьшило возможности массовой пропаганды химических знаний среди школьников, а также возможности работы по повышению квалификации учителей, сопровождающих команды, перенеся частично эту работу на республиканский этап.

К 1975 году сложилась пятиэтапная Всесоюзная олимпиада, проводимая в следующей последовательности: I школьный, II районный (городской), III областной (краевой), IV республиканский, V заключительный этапы.

Председателями методической комиссии Всероссийской и Всесоюзной олимпиад школьников были выдающиеся учёные и известные преподаватели МГУ: А.Ф. Платэ, Е.М. Соколовская, Г.В. Лисичкин, В.В. Загорский, В.В. Сорокин, А.К. Гладилин. С 2002 года по настоящее время Центральную предметно-методическую комиссию по химии при Центральном оргкомитете Всероссийской олимпиады школьников возглавляет бывший декан (ныне – Президент) химического факультета МГУ, академик В.В. Лунин.

В 1992 году, после распада СССР в Самаре состоялась последняя Всесоюзная олимпиада школьников по химии. С 1993 года она снова переименована во Всероссийскую. Бывшая Всесоюзная олимпиада по химии не исчезла – она превратилась в Международную Менделеевскую олимпиаду по химии, которая проводится ежегодно в конце апреля – начале мая и объединяет школьников не только бывшего СССР, но и других стран Восточной Европы – Болгарии, Венгрии, Румынии. Химия – единственный предмет, которому удалось сохранить олимпиадное пространство на территории бывшего СССР.

Всероссийская олимпиада школьников сохранила лучшие традиции отечественных олимпиад – высокий интеллектуальный и научный уровень, широту охвата учащихся, энтузиазм. Именно она стала основой для создания целой системы химических олимпиад, которая в период реформ 1990-х годов противостояла насаждаемой в нашей стране системе тестов и помогла сохранить химическое образование.

Долгое время Всероссийская олимпиада, как и Всесоюзная, проходила в 5 этапов (школьный, муниципальный, региональный, окружной, заключительный). Однако начиная с 2009-2010 учебного года из неё в целях экономии средств был исключен 4-й (окружной) этап. Теперь Всероссийская олимпиада проходит в 4 этапа:

I – школьный (открытый);

II – муниципальный (для победителей и призёров школьного этапа);

III – региональный (для победителей и призёров муниципального этапа);

IV – заключительный (для победителей и призёров регионального этапа).

Первые три этапа проводятся в регионе, а заключительный этап проводится в одном из городов Российской Федерации, имеющем хорошие химические традиции.

В 2014 году Всероссийская олимпиада отметила полувековой юбилей. Финал 50-ой олимпиады проводился в столице Татарстана – Казани.

Всероссийская олимпиада школьников по химии продолжает развиваться, вбирая лучшие традиции прошлого и учитывая требования современности. Современные мировые тенденции – это развитие свободы выбора и увеличение роли эксперимента (что делает олимпиады все более дорогостоящими мероприятиями). Так, с 2018 года на третьем (региональном) этапе у школьников на теоретическом туре появилась возможность выбора – из 6 предлагаемых задач оцениваются только 5, за которые школьник набрал наибольшее количество баллов. Это позволяет избежать ситуаций, когда задача оказывается на тему, с которой школьник совсем незнаком. По старой системе он получил бы 0 баллов, а по новой можно набрать максимальный балл, даже не решив одну из задач.

Другое нововведение 2018 года – увеличение оценки за экспериментальный тур. Пока оно небольшое: на региональном этапе эксперимент оценивается теперь в 40 баллов вместо 30 (теория по-прежнему – 100 баллов), а на финальном этапе – 80 вместо 50 (теория – 200). Основная цель таких изменений – стимулировать развитие экспериментальной работы в школах, в первую очередь тех, которые имеют опыт подготовки учащихся к олимпиадам.

Основными задачами современного олимпиадного движения в России являются поддержание достигнутого высокого уровня ВСОШ и создание условий для развития у подрастающего поколения россиян устойчивого интереса к предмету химия [2.1].

Хочется уделить внимание не только ВСОШ по химии, но и некоторым другим олимпиадам, которые позволяют повысить познавательный интерес к предмету химии, выявить одаренных школьников, а также подготовить учащихся к выбору будущей профессии и сформировать базовые знания по предмету. Это олимпиады, которые входят в Перечень олимпиад школьников, в зависимости от уровня дают льготы при поступлении в ВУЗ. По мнению автора, создание такого перечня способствует развитию предмета, поскольку ВСОШ по химии, особенно заключительный этап, может пройти не каждый ребенок, да и приглашают всего 250 лучших из всей страны. А, увлеченных химией, ребят гораздо больше! Но как определить уровень олимпиады, сложность заданий, которые даются на разных этапах? С ВСОШ все понятно, есть ЦМК, ее рекомендации, есть исторически сложившиеся задачи и их количество.

Для этого в 2006 году был образован Российский совет олимпиад школьников (РСОШ), а в 2007 году Минобрнауки утвердил новый Порядок проведения олимпиад школьников. Этому порядку должны соответствовать все олимпиады, проводимые вне системы Всероссийской олимпиады. В этом порядке были заложены и до сих пор неукоснительно соблюдаются важнейшие социальные принципы олимпиадного движения – равнодоступность и бесплатность.

РСОШ проводит экспертную оценку качества всех олимпиад, и лучшие из них входят в ежегодный Перечень олимпиад, который утверждается Минобрнауки. 18 июля в здании Фундаментальной библиотеки МГУ имени М. В. Ломоносова состоялось заседание Российского совета олимпиад школьников. На встрече представили и обсудили проект Перечня олимпиад Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, дающих льготы при поступлении в высшие учебные заведения. В этом году Российский совет олимпиад школьников получил 365 заявок на включение в Перечень. В проект документа включили 72 олимпиады по различным профилям (15 по химии). Для сравнения, в Перечень прошлого учебного года вошли 97 соревнований (20 по химии)

В документе не рекомендованы олимпиады, имеющие большой процент тестовых заданий на заключительном этапе, низкие результаты качественной экспертизы (средний балл по экспертизе), высокий процент не подтверждения дипломантами порогового балла ЕГЭ (75 баллов).

Олимпиады, входящие в перечень, разбиты на 3 уровня: 1-й, 2-й и 3-й. Высший уровень – первый. Уровень олимпиады определяется числом участников, охватом регионов России, но, самое главное, – качеством предлагаемых заданий. Олимпиады, входящие в Перечень, предоставляют разные льготы при поступлении в вузы, причем характер этих льгот определяется самими вузами и меняется каждый год. Например, победитель любой олимпиады 1-го уровня в  2018 году без экзаменов зачислялся на химический факультет МГУ, а победителям и призерам олимпиад 2-го и 3-го уровней при поступлении на химфак засчитывали 100 баллов за ЕГЭ по химии (при условии, что на самом ЕГЭ они наберут не менее 75 баллов). Для сравнения, другой факультет МГУ – факультет фундаментальной медицины – предоставляет гораздо меньшие льготы: в  2018 году призеры олимпиад не имели там вообще никаких льгот, а победители 1-го уровня получали 100 баллов по ЕГЭ. Таким образом, вуз имеет довольно широкие права при определении характера льгот участникам олимпиадного движения, причем эти льготы сильно различаются для разных вузов даже одного и того же профиля. По требованию Министерства образования вузы устанавливают свои льготы по олимпиадам в начале каждого учебного года, не позже конца октября.

В 2018-19 учебном году высший – 1-й уровень был присвоен 6 олимпиадам по химии:

1) Олимпиада «Ломоносов», которую организует Московский университет (за химическую составляющую отвечает химфак МГУ);

2) Олимпиада по нанотехнологиям (также МГУ, базовый факультет – факультет наук о материалах);

3) Московская олимпиада по химии;

4) Всесибирская открытая олимпиада школьников по химии;

5) Олимпиада школьников СПбГУ

6) Многопредметная олимпиада «Юные таланты», организатором которой выступает Пермский государственный национальный исследовательский университет.

Последняя из перечисленных олимпиад впервые получила столь высокий уровень в 2017-2018 учебном году и в 2018-2019 учебном году подтвердила свой статус.  Хотелось бы поговорить об этой олимпиаде чуть больше, поскольку ребята, учителем которых являлся автор данной выпускной аттестационной работы, с 2013 года ежегодно принимали в ней участие. Многопредметная олимпиада «Юные таланты» проводится в три этапа, в отличие от остальных олимпиад. Первый этап - отборочный, решение задач онлайн за определенный промежуток времени. Задачи разного уровня – от простых к сложным, но рассчитаны на ученика с хорошими базовыми знаниями. Второй этап - очный на площадках г. России – Пермь, Самара, Белгород, Липецк, Сыктывкар, Йошкар-Ола на базе Государственных университетов. Задачи второго этапа достаточно сложные, уровень сравним с задачами регионального этапа ВСОШ, разноплановые, на разные элементы знаний органической, физической, неорганической и общей химии. И если ты прошел отборочный тур второго этапа, то ты уже в третьем, заключительном! И здесь тебя ждет не только теоретический тур, но и практический! А это значит работа в лаборатории химического факультета.  Ни в одной олимпиаде, кроме ВСОШ  и Московской олимпиады школьников по химии, нет практического тура. По мнению автора, олимпиада «Юные таланты», имея практико-ориентированную направленность, значительно отличается от всех остальных, что повышает ее ценность.

2-й уровень получили 2 олимпиады,  среди которых – Санкт-Петербургская олимпиада школьников по химии,  Нижегородская олимпиада «Будущие исследователи - будущее науки». Еще 7 олимпиадам присвоен 3-й уровень.

Подводя итог, можно утверждать, что российская система предметных олимпиад по химии по-прежнему имеет очень высокий уровень, сохранившийся с советских времен, и активно развивается. В этой системе существует и поддерживается связь поколений. Новые олимпиады проходят экспертизу и, если они хорошо организованы, доступны для школьников и имеют достаточно творческий характер, попадают в перечень Российского совета олимпиад школьников. Система олимпиад успешно выполняет свою главную задачу – поиск одаренных детей и создание условий для реализации их способностей.

2. Сравнительный анализ школьных олимпиад

в России и за рубежом

До 2009 года школьные олимпиады были по своей сути соревнованиями между лучшими учениками, поскольку очень немногие получали преференции в виде поступления в вузы. Исключение составляли Всероссийская олимпиада школьников, несколько вузовских олимпиад или телевизионная олимпиада «Умницы и умники» при МГИМО.

С 2009 года ЕГЭ является единственной формой выпускных экзаменов в школе и основной формой вступительных экзаменов в вузы. В связи с этим российские вузы стали выстраивать новые системы отбора абитуриентов, и олимпиады стали одним из основных ее инструментов. Изменения в законах «Об образовании» и «О высшем и послевузовском профессиональном образовании» внесенные в 2007 году увеличили число олимпиад, по итогам которых выпускник школы может быть принят в вуз вне общего конкурса. С этого момента процент олимпиадников на престижных факультетах лучших вузов начал расти, что привело к резкому росту проходных баллов на бюджетные места и заставило абитуриентов пересмотреть стратегию подготовки и поступления. Для многих выпускников российских школ олимпиады стали «золотым парашютом», гарантировавшим поступление в университеты.

Таким образом, первым концептуальным отличием олимпиад в России и за рубежом является их сущность (рисунок 1). Зачисление победителей и призеров школьных олимпиад на первый курс вузов вне основного конкурса – российское ноу-хау, за рубежом такого нет.

Рис. 1. Сущностное различие российских и зарубежных олимпиад

В странах Восточной Европы до сих пор проводятся предметные олимпиады, в том числе по химии.  Структура олимпиады примерно такая же, как и в  России, конечным этапом является отбор на Международную химическую олимпиаду (МХО). В США. Национальная Олимпиада  по химии Соединенных Штатов (или USNCO) является конкурсом, проводимым  American Chemical Society (ACS), использующимся, чтобы составить команду из четырех студентов, которая  будет представлять страну на Международной Олимпиаде Химии(IChO). На первом этапе проводится местный экзамен в тестовой форме ( 60 вопросов с вариантами ответов), в котором участвует примерно 12000 человек. На втором этапе около 900 студентов сдают национальный экзамен по химии, который состоит из трех частей ( тестовая, произвольный ответ, практическая часть), лучших 20 человек приглашают для участия в двухнедельном Лагере  Исследования USNCO , где и происходит отбор четверых для дальнейшего участия в МХО.  

В Великобритании олимпиаду по химии проводит Королевское химической общество. Олимпиадные задания за рубежом связаны со школьной программой. Однако, от учеников требуется глубокое понимание материала и нестандартное мышление. Высокие результаты в различных образовательных олимпиадах могут добавить веса заявке выпускника при поступлении в университет, но других преимуществ участие в олимпиадах за рубежом не дает. Таким образом, видна разница в подходах к участию в олимпиадах в России и за рубежом (рисунок 2).

Рис. 2. Различие подходов к участию в российских и зарубежных олимпиадах

В настоящей момент в РФ победа в олимпиаде первого уровня является альтернативой ЕГЭ, поскольку победители олимпиад из перечня, определенного Российским союзом ректоров, принимаются в вузы без вступительных испытаний при условии 75 баллов ЕГЭ.

Таким образом, можно отметить перспективную тенденцию российских олимпиад (рисунок 3).

Рис. 3. Общие перспективные тенденции в российских и зарубежных олимпиадах

Сегодня российские выпускники школ и их родители воспринимают олимпиады как трамплин в вуз. Однако, «Сохранение олимпиад как способа выявления талантливых и творческих ребят, умеющих решать нешаблонные задания, – важная задача и вне связи со стремлением вузов зачислять на первый курс лучших из лучших», – говорит Ирина Абанкина из НИУ ВШЭ [2.2].

В настоящий момент необходимо развивать олимпиадное движение для старшеклассников, начиная с 8-ых классов. Это позволит приблизится к общемировому пониманию элитарности олимпиадного движения - интеллектуальное соревнование, позволяющее выявить и развить способности учеников к творчеству и научно-исследовательской деятельности.

3. Школьный этап ВСОШ по химии

 Первым и очень важным этапом олимпиад является школьный этап. Раньше каждому учителю давалось право самому составлять задания, проводить олимпиаду внутри школы и отбирать детей для участия в следующем туре олимпиады. Сегодня тенденция другая и это связано с региональным этапом и заключительным этапом ВСОШ по химии. С 2010 года изменился принцип отбора и была введена рейтинговая система отбора учащихся на заключительный этап. Соответственно, во многих регионах России школьный этап стал проводиться по одинаковым заданиям, составленными методистами ЦРО. Наверное, это правильно и позволяет оценить общий уровень знаний учащихся, общий подход к проверке заданий и выставлению баллов.  

Задачи школьного этапа, должны содержать базовые элементы школьной программы, кроме этого должны быть задачки с так называемой «изюминкой», которые могли бы выявить детей нестандартно мыслящих, способных к решению научно-исследовательских задач. Конечно же, «мысленный эксперимент». Дело в том, что материально-техническая база школ не позволяет проводить реальный эксперимент в большом объёме. В любой школе во время проведения школьного этапа проходят занятия. Это исключает возможность организовать такой эксперимент для 100 человек. А в школах с эффективной подготовкой обучающихся, химию выбирают писать, как правило, более сотни.

Второй значимой проблемой является кадровый дефицит педагогов, готовых вести подготовку учащихся. В настоящее время во многих областях страны, в том числе и в Самарской области, организуются центры для обучения одаренных детей. Такие учебные заведения имеют свою базу или заключают договоры с ведущими вузами области. Есть и другая возможность готовиться на более высоком уровне, например, поехать в «Сириус» и поработать руками. Или на сборы команды России – там тоже есть практическая часть на базе химфака МГУ.

По мнению автора ВАР, очень важным в подготовке учеников к олимпиаде является разработка алгоритма действия. На рисунке 4 представлен обобщенный алгоритм подготовки школьников к олимпиаде по химии.

На первом этапе необходимо определиться с целями данной работы для ученика, учителя и учебного заведения. Наиболее существенный вклад в подготовку и осуществление олимпиад вносят учителя химии, которые организуют и проводят самый массовый школьный этап олимпиады, первыми отвечают на вопросы школьников, готовят их к следующим, все более сложным этапам. Это требует от учителя и глубокого знания своего предмета, и осведомленности в организационных вопросах проведения олимпиад, и владения методикой подготовки школьников к этой особой форме деятельности [2.3].

На втором этапе работа по подготовке учащихся к олимпиаде начинается с выявления наиболее подготовленных, одаренных и заинтересованных школьников. В этом учителю химии помогут и наблюдения в ходе уроков химии, и организация кружковой, исследовательской работы, и проведение других внеклассных мероприятий по химии. Имеет значение для оценки способности школьников и анализ их успеваемости по математике и другим естественнонаучным предметам, изучение которых начинается раньше, чем школьного курса химии. Одновременно с выявлением школьников, интересующихся химией и формированием этого интереса, должно происходить создание творческой группы, команды школьников готовящихся к олимпиадам.

Рис. 4. Обобщенный алгоритм подготовки школьников к олимпиаде по химии

Несмотря на то, что основной формой подготовки школьников к олимпиаде является индивидуальная работа, наличие такой команды имеет большое значение. Она позволяет реализовать взаимопомощь, передачу опыта участия в олимпиадах, психологическую подготовку новых участников. Наличие группы школьников, увлеченных общим делом, служит своеобразным центром кристаллизации, привлекающих новых участников. Это позволяет также уменьшить нагрузку учителя, так как часть работы по подготовке младших могут взять на себя старшие, и, обучая других, они будут совершенствовать и свои знания [2.3].  

На третьем этапе, при планировании работы с группой школьников следует избегать формализма и излишней заорганизованности. Учитывая разный возраст и разный уровень подготовки, оптимальным будет построение индивидуальных образовательных траекторий для каждого участника, причем ученику должна быть предоставлена и свобода выбора этой траектории. Отсюда вытекает свободное посещение и продолжительность занятий, свободный выбор типа задач, разделов химии для изучения, используемых пособий. Ученик может прийти на занятие, чтобы получить краткую консультацию и задание для индивидуальной работы, чтобы порешать задачи определенного типа, разобрать теоретический вопрос, полистать химический журнал, просто пообщаться с учителем и другими учениками. Учитывая, что эти занятия проводятся, как правило, после напряженного учебного дня, неплохо предусмотреть возможность отдыха, релаксации. Однако, следует избегать пустого времяпровождения.

Наличие группы школьников не означает преобладания групповых форм работы. Напротив, такие формы должны быть возможно более краткими, и наиболее интересными для всех присутствующих. В их роли может выступать демонстрационный химический эксперимент, содержание которого становится затем химической стороной различных по сложности задач. Возможен и краткий разбор интересных большинству теоретических вопросов, особенностей химии отдельных элементов. Интересным для всех может служить рассказ об итогах прошедшей олимпиады, своеобразный самоотчет ее участников.

Основной же формой работы на занятиях группы буду различные формы индивидуальной и парной работы. Каждый ученик самостоятельно или с помощью учителя выбирает задачу соответствующего уровня, в случае необходимости консультируется и отчитывается по результатам ее решения, намечает задачи и теоретические вопросы для дополнительной работы дома. Старшие ученики могут, решая свои задачи, выступать также в роли консультантов и контролеров для младших. Учитель консультирует отдельных учеников или беседует с мини-группами, намечает перспективы и цели дальнейшей подготовки. Содержательная сторона подготовки к олимпиаде по химии будет рассмотрена в практической части выпускной аттестационной работе. На рисунке 5 представлены основные направления подготовки школьника к олимпиаде по химии.

Рис. 5.

Основные направления подготовки школьника к олимпиаде по химии

На четвертом этапе необходимо изучить соответствующую литературу.  В формировании химического кругозора решающая роль принадлежит разнообразной химической литературе. На начальных этапах возникновения интереса к химии это может быть научно популярная литература, книги об интересных химических открытиях, о знаменитых ученых, о химических элементах. Для старших школьников будет интересна и более серьезная литература: вузовские учебники, практикумы, научные журналы. Наряду с книгами много интересного можно найти в периодических изданиях. В настоящее время, наряду с книгами все большую роль начинает играть и такой информационный источник, как Интернет.

Еще один способ эффективной подготовки - целевое изучение химической литературы. Цели могут ставиться различные, как правило, это обобщение, систематизация материала. Это может быть создание опорных схем, посвященных химии того или иного химического элемента, таблиц, отражающих свойства различных соединений или областей их применения, исследования по истории науки [2.4].

На пятом этапе необходимо сделать подборку задач различной сложности. Желательно иметь ориентиры, цели, чтобы их решение не отбило интерес к химии, и максимально эффективно вело к основной цели. Вследствие разного уровня подготовки школьников групповые формы работы здесь могут применяться ограниченно. Навыки, формируемые в процессе решения олимпиадных задач, с учетом разнообразия и нестандартности, представлены на рисунке 6.

Рис. 6.  Навыки, формируемые в процессе решения  олимпиадных задач по химии

На шестом этапе проводим практическое обучение. Умения непосредственной работы с веществами и химическим оборудованием также очень важны для успешного выступления на олимпиаде, причем не только на практическом туре. Ведь и в теоретических заданиях могут встретиться задания на мысленный эксперимент или качественные задачи. Если школьник ни разу не собирал самостоятельно приборы, не держал в руках чашку с серой, не видел, чем отличается хлорид кобальта от хлорида марганца - справиться с такими заданиями ему будет нелегко. Для непосредственного знакомства с химическими веществами будут полезны уже и такие виды деятельности, как систематизация реактивов в школьной химической лаборатории, обновление этикеток, составление коллекций, приготовление растворов. Учитывая особенности оборудования кабинета химии, с какими-то приемами школьники знакомятся в групповой работе, какие-то операции можно дать возможность отработать каждому. В работу можно ввести элемент соревнования.

Таким образом, для эффективной подготовки к олимпиаде важно, чтобы олимпиада не воспринималась как разовое мероприятие, после прохождения которого вся работа быстро затухает. Прошедшая олимпиада обсуждается, разбираются наиболее интересные задачи, возможные другие способы решения. В школе желательно иметь стенд, посвященный химической олимпиаде, на котором будут представлены лучшие химики школы и победители заключительного этапа Всероссийской олимпиады и международных олимпиад. Такая информация будет показывать перспективы участия в олимпиаде, формировать интерес и уважение к предмету у младших школьников. Там же можно разместить задания постоянно действующей школьной олимпиады. Учитель химии, давая многовариантные домашние задания, вправе отметить, что за выполнение некоторой части задания можно не только получить оценку, но и зачетный балл в олимпиадную копилку. По результатам такой олимпиады можно выявлять лучшего химика четверти, полугодия, года.

1. Методические рекомендации школьного этапа

Группой авторов – членов ЦПМК ВсОШ по химии (Архангельская О.В., Емельянов В.А., Долженко В.Д., Тюльков И.А., Лунин В.В.) разработаны Методические рекомендации по проведению школьного и муниципального этапов всероссийской олимпиады школьников по химии в 2018/2019 учебном году. Рассмотрим основные аспекты проведения школьного этапа [2.1].

Принципы составления олимпиадных заданий и формирования комплектов олимпиадных заданий для школьного этапа:

- Задания олимпиады школьного этапа могут быть авторскими или выбраны из литературных источников. За основу могут быть взяты задания олимпиад прошлых лет, опубликованные в сборниках и на интернет порталах. Ссылка на источник обязательна. Задания школьного этапа целесообразно разрабатывать для 4 возрастных параллелей: школьный этап – 5-8, 9, 10 и 11 классы. Для каждой параллели разрабатывается один вариант заданий.

- Школьный этап Олимпиады по химии для старших возрастных параллелей желательно проводить в 2 тура (теоретический и экспериментальный) в сроки, установленные Порядком проведения Всероссийской олимпиады школьников. Длительность теоретического тура составляет не более 4, а экспериментального тура – не более 2 астрономических часов. Если проведение экспериментального тура на школьном этапе невозможно, то в комплект теоретического тура включается задача, требующая мысленного эксперимента, и время проведения тура увеличивается.

- Для учащихся 5-8 классов олимпиада по химии должна быть в большей степени занимательной, чем традиционной: в отличие от классической формы проведения олимпиады (теоретический и экспериментальный тур), в данном случае рекомендуется игровая форма: олимпиада может быть проведена в виде викторин и конкурсов химического содержания, включающих:

- элементарные лабораторные операции;

- простые химические опыты.

К подготовке туров для обучающихся 5-8 классов желательно привлекать старшеклассников.

- Содержание олимпиадных заданий учащихся 9-11 классов Олимпиадные задачи теоретического тура основаны на материале 4 разделов химии: неорганической, аналитической, органической и физической. В содержании задач должны содержаться вопросы, требующие от участников следующих знаний и умений:

Из раздела неорганической химии: номенклатура; строение, свойства и методы получения основных классов соединений: оксидов, кислот, оснований, солей; закономерности в изменении свойств элементов и их соединений в соответствии с периодическим законом.

Из раздела аналитической химии: качественные реакции, использующиеся для обнаружения катионов и анионов неорганических солей; проведение количественных расчетов по уравнениям химических реакций (стехиометрические количества реагентов, избыток-недостаток, реакции с веществами, содержащими инертные примеси); использование данных по количественному анализу.

Из раздела органической химии: номенклатура; изомерия; строение; получение и химические свойства основных классов органических соединений (алканов, циклоалканов, алкенов, алкинов, аренов, галогенпроизводных, аминов, спиртов и фенолов, карбонильных соединений, карбоновых кислот, сложных эфиров, пептидов).

Из раздела физической химии: строение атомов и молекул, типы и характеристики химической связи; основы химической термодинамики и кинетики.

- При составлении заданий практического тура необходимо включать в них задания требующие использования следующих простых экспериментальных навыков: взвешивание (аналитические весы); измерение объемов жидкостей с помощью мерного цилиндра, пипетки, бюретки, мерной 5 колбы; приготовление раствора из твердого вещества и растворителя, смешивание и разбавление, выпаривание растворов; нагревание с помощью горелки, электрической плитки, колбонагревателя, на водяной и на песчаной бане;  смешивание и перемешивание жидкостей: использование магнитной или механической мешалки, стеклянной палочки; использование капельной и делительной воронок; фильтрование через плоский бумажный фильтр, фильтрование через свернутый бумажный фильтр; промывание осадков на фильтре;  высушивание веществ в сушильном шкафу, высушивание веществ в эксикаторе, высушивание осадков на фильтре; качественный анализ (обнаружение катионов и анионов в водном растворе; идентификация элементов по окрашиванию пламени; качественное определение основных функциональных групп органических соединений); определение кислотности среды с использованием индикаторов.

Подходы к разработке олимпиадных заданий:

При разработке олимпиадных задач важную роль играют межпредметные связи, поскольку сегодня невозможно проводить полноценные исследования только в одной области науки, неизбежно будут затронуты смежные дисциплины. Знания по физике, биологии, геологии, географии и математике применяются в различных областях химии. Интеграция математической составляющей в задание по химии, например, ни в коем случае не умаляет «химичности» задачи, а, наоборот, способствует расширению кругозора участников олимпиады, творческому развитию знаний школьников. Такие «межпредметные» задачи усиливают химическую составляющую и показывают тесную взаимосвязь естественных наук.

Олимпиадная задача – это единое целое. В нее входит условие, развернутое решение, система оценивания.

Условия олимпиадных задач могут быть сформулированы по-разному: условие с вопросом или заданием в конце (при этом вопросов может быть несколько); тест с выбором ответа; задача, в которой текст условия прерывается вопросами (так зачастую строятся задачи на высоких уровнях олимпиады).

Олимпиадные задачи по химии можно разделить на три основных группы: качественные, расчётные (количественные) и экспериментальные.

Другой формой качественных задач являются задачи на описание химического эксперимента (мысленный эксперимент) с указанием условий проведения реакций и наблюдений. Чаще всего олимпиадные задания включают в себя несколько типов задач, т.е. являются комбинированными. В задаче может быть избыток или недостаток данных. В случае избытка школьник должен выбрать те данные, которые необходимы для ответа на поставленный в задаче вопрос. В случае недостатка данных, школьнику необходимо показать умение пользоваться источниками справочной информации и извлекать необходимые для решения данные.

Условия экспериментальных задач должны быть составлены так, чтобы у учащихся появился интерес к экспериментальной химии. Для достижения этой цели необходимо освоение учащимися простейших лабораторных операций. В формулировках экспериментальных заданий обязательно должно быть задание описать выполнение эксперимента, наблюдения происходящих реакций и сделать вывод из наблюдений.

Методические требования к олимпиадным задачам:

- Задача должна быть познавательной, будить любопытство, удивлять. Вопросы олимпиадной задачи должны быть сложными, т.е. решаться в несколько действий.

- Задача должна быть комбинированной: включать вопросы как качественного, так и расчетного характера; желательно, чтобы в задаче содержался и материал из других естественнонаучных дисциплин.

- По возможности и задачи, и вопросы должны быть составлены и сформулированы оригинально.

- Решение задачи должно требовать от участников олимпиады не знания редких фактов, а понимания сути химических явлений и умения логически мыслить.

- В задачах полезно использовать различные способы названий веществ, которые используются в быту и технике.

- Вопросы к задаче должны быть выделены, четко сформулированы, не могут допускать двоякого толкования. На основе вопросов строится система оценивания.

Решение задач:

Написать решение задачи не легче, чем создать само задание. Решение должно ориентировать школьника на самостоятельную работу: оно должно быть развивающим, обучающим (ознакомительным). Важно, чтобы задачи имели ограниченное число верных решений, и эти решения должны быть развернутыми, подробными, логически выстроенными и включали систему оценивания.

Система оценивания:

Ее разработка - процесс такой же творческий, как написание условия и решения задачи. Система оценивания решения задачи опирается на поэлементный анализ. Особые сложности возникают с выбором оцениваемых элементов, т.к. задания носят творческий характер и путей получения ответа может быть несколько. Таким образом, авторами-разработчиками необходимо выявить основные характеристики верных ответов, не зависящие от путей решения, или рассмотреть и оценить каждый из возможных вариантов решения. Система оценок должна быть гибкой и сводить субъективность проверки к минимуму. При этом она должна быть четко детерминированной.

Рекомендации по разработке системы оценивания:

1. Решения задачи должны быть разбиты на элементы (шаги).

2. В каждом задании баллы выставляются за каждый элемент (шаг) решения. Причем балл за один шаг решения может варьироваться от 0 (решение соответствующего элемента отсутствует или выполнено полностью неверно) до максимально возможного балла за данный шаг.

3. Баллы за правильно выполненные элементы решения суммируются.

4. Шаги, демонстрирующие умение логически рассуждать, творчески мыслить, проявлять интуицию оцениваются выше, чем те, в которых показаны более простые умения, владение формальными знаниями, выполнение тривиальных расчетов и др.

Суммарный балл за различные задания («стоимость» каждого задания) не обязательно должен быть одинаковым.

Методика оценивания выполненных олимпиадных заданий:

Оценивание работ участников школьного этапа Всероссийской олимпиады проводится согласно системе оценивания, разработанной предметной методической комиссией.

Члены жюри перед проверкой знакомятся с решениями и с системой оценивания, распределяют задания, которые будут проверять. Проверка проводится парой членов жюри. Важным условием объективности проверки является то, что одна пара членов жюри проверяет одно и то же задание.

Члены жюри приступают к проверке только после кодирования работ.

В системе оценивания указан максимальный балл за тот или иной элемент решения. При неполном или частично ошибочном ответе ставится меньшее число баллов.

Если ответ неправильный, то за элемент решения баллы не начисляются. Баллы могут начисляться также за оригинальное решение. При этом нельзя превышать максимальный балл за задание. Общая оценка результата участника олимпиады является арифметической суммой всех баллов, полученным им за задания всех туров олимпиады.

Баллы за задания и общая сумма заносится членами жюри в ведомость и вместе с работами передается на декодирование, а затем фиксируются в итоговой ведомости, по которой подводятся итоги олимпиады.

Материально-техническое обеспечение для выполнения олимпиадных заданий:

Для тиражирования материалов необходима компьютерная техника, множительная техника и расходные материалы. Материалы следует размножать в расчете на каждого участника.

Для каждого участника необходимо распечатать периодическую систему, таблицу растворимости и условия заданий.  Решения с системой оценивания печатаются отдельно и раздаются участникам и сопровождающим только после окончания всеми участниками теоретического тура.

Для выполнения заданий теоретического и экспериментального туров требуются проштампованные тетради в клетку/листы бумаги формата А4, небольшой запас ручек синего (или черного цвета).

Для работы жюри и оргкомитета компьютерная и множительная техника, бумага, ручки синие и красные (в расчете по 2 шт. на каждого члена жюри), карандаши простые, ножницы, степлеры и скрепки к ним, антистеплеры, клеящий карандаш.

Для экспериментального тура необходимы реактивы и оборудование, которыми укомплектована школа, при необходимости организаторы должны предусмотреть закупку простого оборудования (пробирки, колбы и т.д.) и реактивов для проведения школьного этапа в соответствии с требованиями, разработанными региональными и муниципальными методическими комиссиями.

Перечень справочных материалов, средств связи и электронно-вычислительной техники, разрешенных к использованию во время проведения олимпиады:

- периодическая система химических элементов;

- таблица растворимости и ряд напряжения металлов;

- инженерный непрограммируемый калькулятор.

2. Особенности заданий школьного этапа ВСОШ по химии

в ряде регионов страны

Школьный этап ВСОШ – это самый массовый этап олимпиады. Составляя задания для этого этапа, авторы соблюдают те методические рекомендации, которые дает ЦПМК.

В 7-8 классах рекомендуют познавательные задачи.  Это правильно, потому что, именно в 7- 8 классе начинают изучать очень интересный и сложный предмет - химию, немногие знают, как решать сложные задачи, но природная смекалка, эрудиция, знание материала физики, математики, биологии, географии поможет в решении задач по химии.

Очень часто в заданиях 7-8 класса необходимо написать элементы, которые связаны с названием городов, стран, географических названий, мифологических персонажей и т. д.

Задача 1. Изучаем периодическую систему Д. И. Менделеева (5 баллов)

Перед вами периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Найдите в ней:

а) элемент, относительная атомная масса которого примерно равна порядковому номеру;

б) два элемента, относительные атомные массы которых в два раза больше их порядкового номера;

в) два элемента, названные в честь великих учёных-химиков или физиков;

г) два элемента, названные в честь небесных тел;

д) два элемента, названные в честь стран;

е) один элемент, названный в честь мифологического персонажа.

В ответе укажите символы и названия элементов.

(Школьный этап 2014-2015 уч. год, Москва) [3.1]. http://vos.olimpiada.ru/upload/files/Arhive_tasks/201415/school_tasks/chem/tasks-chem-7-8-sch-msk-14-5.pdf

Очень интересные задания могут быть связаны со знаниями русского языка, а также иностранного языка.

Задача 2. Химический «алфавит» (10 баллов). 

Названия некоторых химических элементов входят в состав часто употребляемых словосочетаний. Определите эти элементы и напишите их символы вместо многоточия, используя периодическую систему химических элементов Д.И. Менделеева:

а) _____________ солдатик;

б) _____________ леди;

в) _____________ лихорадка;

г) _____________ долина;

д) _____________ тучи;

е) _____________ дровосек;

ж) _____________ бомба;

з) _____________ лампа;

и) _____________ голодание;

 к) _____________ муки.

(Школьный этап 2018-2019 уч. год, Тольятти)

Задача 3. «Химический «алфавит» (10 баллов)

Используя обозначения элементов из периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, составьте слова на английском языке:

а) Moscow;

б) carbon;

в) water;

г) reaction.

(Пример: слово class можно составить двумя способами: class = C-La-S-S, то есть углерод-лантан-сера-сера или Cl-As-S, то есть хлор-мышьяк-сера.) Придумайте самостоятельно ещё одно слово-существительное на иностранном языке (не меньше пяти букв), которое можно «разложить на элементы» подобным образом.

(Школьный этап 2015-2016 уч. год, Москва) [3.2.] http://vos.olimpiada.ru/upload/files/Arhive_tasks/2015-16/school/chem/tasks-chem-7-8-msk-sch-15-6.pdf

Одно из требований ЦПМК, чтобы задачи были не только расчетные, но познавательными, будили любопытство.

Например:

Задача 4. «Фториды в природе и в быту» (10 баллов)

 Природный минерал флюорит обладает интересными свойствами. Он имеет широкий спектр окраски: от розовых оттенков до фиолетовых. Окраску минералу придают примеси соединений различных металлов. После нагревания или облучения ультрафиолетовым светом минерал начинает светиться в темноте. Химический состав минерала: содержание кальция – 51,28 %, содержание фтора – 48,72 % по массе.

1) Используя данные о химическом составе, выведите формулу минерала флюорита. Расчёты запишите.

2) В каких средствах гигиены содержатся соединения фтора? В каких случаях нужно использовать это средство гигиены? Какое заболевание они предотвращают?

 (Школьный этап 2017-2018 уч. год, Москва) [3.3.] http://vos.olimpiada.ru/upload/files/Arhive_tasks/2017-18/school/chem/tasks-chem-8-msk-sch-17-8.pdf

 Задача содержит базовые элементы школьной программы «решение задач на вывод формулы по массовым долям элементов», кроме этого дает возможность проявить не только знания математики, но и знания, связанные с ежедневными гигиеническими процедурами. Кроме этого, проведя несложные расчеты, ребенок впервые познакомится с формулой флюорита.

Задача 5. Случайное открытие (10 баллов)

Об открытии этого вещества рассказывают такую историю. В тот день французский ученый Бернар Куртуа, как обычно, завтракал за рабочим столом своего небольшого химического кабинета. У него на плече восседал любимый кот. На столе рядом с пищей стояли две бутыли, в одной из которых был настой морских водорослей в спирте, а в другой – смесь концентрированной серной кислоты с железными опилками. Коту надоело сидеть на плече, и он спрыгнул, но неловко: бутыли упали на пол и разбились. Хранившиеся в них жидкости смешались, и в результате химической реакции в воздух поднялись фиолетовые клубы газа. Когда они осели, Куртуа заметил на лабораторном оборудовании фиолетовый кристаллический налет. Так при помощи кота было сделано крупное открытие. Но при этом Куртуа нарушил сразу несколько правил безопасной работы в химических лабораториях. 1) Какие правила техники безопасности работы в химических лабораториях нарушил Куртуа? 2) Какое вещество помог открыть французскому ученому любимый кот? 3) Как называют процесс, в результате которого из паров этого вещества образовались кристаллы?

(Школьный этап  2018-2019 уч. год, Тольятти)

Задача 6.  Врач и естествоиспытатель средневековья Парацельс, изучая взаимодействие железа и серной кислоты, получил газ, который назвал «горючий воздух». Впоследствии французский ученый Антуан Лавуазье получил этот газ при взаимодействии водяного пара с раскаленным железом. Что это за газ? Какие химические реакции протекали в опытах этих ученых? Какой объем газа (н.у.) выделится при взаимодействии при взаимодействии 5 г железа с избытком разбавленного водного раствора серной кислоты.

(Школьный этап 2012-2013 уч. год Архангельск) [3.4.] http://tasks.olimpiada.ru/upload/files/tasks/76/2012/task-chem-8-Arkh-mun-12-3.pdf

Для 9-11 классов рекомендуются задачи из 4 разделов химии: неорганической, аналитической, органической и физической. Большое количество сборников задач по данным разделам, занимательной литературы, увлекательных исторических фактов, связанных с открытием того или другого вещества, открывают широкий простор для выбора и составления задач.

Органическая химия в 10-11 классах, как правило, представлена цепочками превращений или достаточно типовыми задачами, связанными с горением углеводородов и нахождением их формул.

Задача 7. При полном окислении 4,2 г органического вещества симметричного строения выделяется 6,72 л углекислого газа и 5,4 г воды. Относительная плотность вещества по гелию равна 14. Определите молекулярную формулу вещества, напишите и назовите все изомеры. Напишите уравнения окислительно-восстановительных реакций вещества:

А) с водным раствором перманганата калия;

Б) с бромной водой.                                                                                             

(11 класс. Школьный этап 2015-2016 уч. год г. Череповец [3.5]. https://s11019.edu35.ru/olimp/vos/zadanija.

Задача 8.  Пропускание смеси этена, этана и пропилена через 400 г 10% раствора брома уменьшает исходный объем на 5,6 л (н.у.). При этом образуется 49,1 г осадка. При сжигании такого же количества смеси образуется 23,52 л (н.у.) углекислого газа, а на гидрирование затрачивается 5,6 л (н.у.) водорода. Установите объемную долю каждого компонента смеси. (6 баллов).

(11 класс, Школьный этап 2018-2019 уч. год, г.  Саров) [3.6]. https://www.edusarov.ru/index.php/vserossijskaya-olimpiada-shkolnikov/%D1%82%D0%B5%D0%BA%D1%81%D1%82%D1%8B-%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B9.

Задачи базового школьного уровня, которые решаются достаточно просто, не требуют дополнительных знаний химии, доступны ребенку, который участвует в олимпиаде, позволяют набрать баллы.

Задачи по неорганической химии могут включать как расчеты, базовые знания по химии элементов, так и быть задачей-загадкой, которая требует знаний повышенного уровня.

Задача 9.  Алхимик одного бухарского эмира однажды сказал, что может показать своему господину «шайтана» – «дьявола», принимающего образ жидкости, пожирающей золото. Алхимик показал хану, как рождается «шайтан». Он поглотил газообразный красно-бурый оксид А другим, жидким оксидом Б. При этом получилась сильная кислота В и новый газообразный бесцветный оксид Г, который на воздухе превращался в бурый газ А. Затем алхимик смешал полученную сильную кислоту В с поваренной солью и бросил в смесь золотой перстень. Перстень стал покрываться пузырьками газа, а потом и вовсе исчез... Эмир приказал запечатать сосуд с дьявольской жидкостью и закопать его в землю, а алхимика заключить в подземелье. Есть ли химический смысл у этой легенды? Ответ подтвердите уравнениями реакций. Напишите формулы веществ А – Г. (8 баллов).

(11 класс, Школьный этап 2018-2019 уч. год, г.  Самара).

 Решение: Красно-бурый газ – диоксид азота NO2 (А) и вода Н2O – жидкий оксид водорода (Б) при взаимодействии между собой дают азотную кислоту НNO3 (В) и моноксид азота NO (Г), который на воздухе легко окисляется до NO2:

3NO2 + Н2O → 2НNO3 + NO↑ (1)

2NO + O2 → 2NO2 (2)

При добавлении к азотной кислоте поваренной соли образуется соляная кислота:

NаСl + НNO3 ↔ NaNO3 + HСl (3)

Таким образом, получается смесь азотной и соляной кислот – «царская водка», которая химически растворяет золото:

Au + 4HСl + HNO3 → H[AuСl4] + NO↑ + 2Н2O

 1-3 реакции – это химия 9 класса, базовый уровень, а реакция (4)- это повышенный уровень.

 Очень необычные задачи на школьном этапе г. Москва, которые содержат интересные реакции на получение веществ

 Задача 10.  От азотной кислоты к алюминату (10 баллов).

Напишите уравнения реакций к схеме превращений:

                     + Li                     +CO2

HNO3 →  X⎯⎯→ Y⎯⎯→Z⎯⎯→ E ⎯⎯→  LiAlO2 

Определите вещества X, Y, Z, E, если известно, что X – простое вещество, Y – сложное вещество, твёрдое, при гидролизе образует щёлочь.

(Школьный этап  2017-2018 уч. год, Москва) [3.7].

http://vos.olimpiada.ru/upload/files/Arhive_tasks/2017-18/school/chem/tasks-chem-10-msk-sch-17-8.pdf

Раздел «Физическая химия»

Задача 11. Ученые считают метан одним из наиболее перспективных ракетных горючих, т.к. он обладает низкой стоимостью и очень высокой теплотворной способностью. Ещё один довод в пользу метана - возможность добывать его на астероидах, планетах и их спутниках, обеспечивая возвращаемые миссии топливом. Ну а пока новые ракетные двигатели только разрабатываются, горение метана широко используется для нагрева воды на ТЭЦ. Составьте термохимическое уравнение горения метана, если его удельная теплота сгорания равна 50 МДж/кг. Определите, на сколько градусов можно было бы нагреть 10 кг воды за счет теплоты, выделившейся при горении 32,09.л (1 атм., 250С) метана? (теплоемкость воды 4,2 Дж/г·градус). (17 баллов).

(11 класс, Школьный этап 2018-2019 уч. год, г.  Саров) [3.6].

  Мысленный эксперимент

 Как правило, на школьном этапе есть только задачи с мысленным экспериментом. Проанализировав задачи школьного этапа г. Москва с 2013 по 2017 года,  показались очень интересным все задания, которые они предлагают. Во-первых, идет знакомство с установкой, во-вторых, проговариваются правила техники безопасности, в-третьих, задания очень разнообразные и интересные. В остальных регионах задания, как правило сводятся к пробиркам.

Задача 12. Для получения газа X собрали прибор, как показано на рисунке.Газоотводную трубку от колбы Вюрца 1 ввели через пробку в банку 2. Чтобы газ Х не попал в атмосферу, газоотводную трубку, выходящую из банки 2, опустили в цилиндр 3, на дне которого находилась ртуть. Поверх ртути в цилиндре была налита вода. Открыли зажим 4 на трубке, соединяющей банку 2 и цилиндр 3.

В колбу Вюрца 1 поместили вещество А, из капельной воронки к соли прилили вещество В, смесь нагрели. Выделяющийся газ Х постепенно заполнял банку 2. В цилиндре 3 пузырьки газа Х проходили через слой ртути и попадали в воду, в которой растворялись. Известно, что А – бесцветное кристаллическое вещество без запаха, хорошо растворяется в воде, окрашивает пламя в яркий жёлто-оранжевый цвет. Вещество А широко применяется как приправа к пище и один из важнейших консервантов. В – бесцветная маслянистая жидкость без запаха, хорошо растворяется в воде, выделяя при этом много тепла, обугливает многие органические вещества. Вещество В издавна считают «матерью всех кислот».

1) О каких веществах А и В идёт речь в условии задачи?

2) Какой газ Х получали в данном приборе? Приведите соответствующее уравнение реакции.

3) Почему старались избежать попадания газа в помещение лаборатории, где проводили эксперимент? Какую роль играет вода в цилиндре 3?

4) С какой целью на дно цилиндра 3 налили ртуть? Что может произойти, если конец газоотводной трубки оставить в воде?

5) Можно ли было собрать газ X в банке 2, не открывая зажим 4, исключив из прибора цилиндр с водой и ртутью? Чем можно заменить токсичную ртуть в данном приборе?

6) Что представляет собой раствор газа Х? Какие реакции следует провести, чтобы доказать качественный состав полученного раствора?

 ( Школьный этап, 10 класс 2015 -16 уч. год Москва) [3.8]. http://vos.olimpiada.ru/upload/files/Arhive_tasks/2016-17/school/chem/tasks-chem-10-msk-sch-16-7.pdf

Задача 13. В 10 пробирках без надписей находятся образцы веществ. Как с помощью воды распознать эти вещества? Составьте план распознавания веществ. Приведите формулы этих веществ.      

1) безводного сульфата меди;

2) аммиачной селитры;

3) глицерина;

4) 96%-ной серной кислоты;

5) поваренной соли;

6) карбоната кальция;

7) едкого кали;

8) бензола;

9) этилового спирта;

10) хлороформа.

(11 класс Школьный этап 2015-2016 уч. год г. Череповец) [3.5].

В заключении этого раздела хотелось бы сказать нескольких вещах. Первое, о системе оценивания заданий в некоторых регионах страны и экспериментальном туре.

 Экспериментальный тур.  Не удалось увидеть заданий этого тура на школьном этапе. Мысленный эксперимент действительно присутствует во всех классах школьного этапа.

Система оценивания в разных регионах своя. Сделав анализ заданий школьных олимпиад по химии в разных регионах страны, просматривается интересная закономерность. Москва, оценивая задания, вводит единый балл, за каждое задание максимально 10 баллов, также оцениваются задания регионального этапа, заключительного этапа, любая задача - 20 баллов. Начиная с 2014-2015 уч. года, появляется возможность выбора задач уже на школьном этапе. Общий суммарный балл складывается из пяти задач, где балл самый высокий, а всего задач 6. Такой принцип был введен на региональном этапе в 2017-2018 учебном году. Большинство регионов оценивает задачи по разным баллам, т.е. от трех до 25 баллов в зависимости от задачи. Но есть тенденция перехода к одинаковым баллам, ориентир на Москву, хотя ЦПМК в своих рекомендациях не настаивает, чтобы стоимость заданий обязательна должна быть одинакова.

Второе, о самих заданиях школьного этапа. Задачи школьного этапа в пределах одного региона могут быть совершенно несопоставимы по уровню сложности. В городских округах одни, а в городах, поселках области совершенно другие. Уровень заданий достаточно разный, естественно, что и уровень знаний учащихся, которые проходят на муниципальный тур, тоже разный. Соответственно, победители школьного этапа в городском округе, например, Самары, по уровню знаний будут отличаться от победителей школьного этапа в г. Тольятти, в районе Волжском, где были совершенно разные задания олимпиады (см. приложение олимпиады Самары 2018-2019 уч. год, Тольятти 2018-2019 уч. год). Многие округа механически заимствуют   задания предыдущих лет других городов, не учитывая особенностей учебных программ округа; другие берут элементарные школьные задачки, без «изюминки», не усложняя, примерно уровня контрольной работы. Как результат, в первом случае дети становятся заложниками сложных заданий и теряют интерес к олимпиаде, а во-втором случае, наоборот, считают, что все возможно и, когда сталкиваются с совершенно другим уровнем заданий на муниципальном и региональном этапе попадают в «аут».  

Что возможно предпринять в данной ситуации?  Общий банк заданий, составленный лучшими учителями, методистами и преподавателями ведущих вузов г. Москвы, Санкт- Петербурга, г. Новосибирска, г. Казани. Доступ к этому банку заданий имели бы только методисты ЦРО, которые комбинировали задачи из уже предложенных. Это позволило бы сократить в сотни раз количество людей, занимающихся разработкой заданий школьного этапа ВСОШ по химии, и при этом повысить  качество самих олимпиадных заданий.

1. Практическая часть

4. Школьный этап ВСОШ по химии – задания 10 класса

(2017-2018 г.г.)

Расчетные задачи - это одни из самых распространенных задач на школьном этапе. Умение оперировать с цифрами, владеть расстановкой коэффициентов, знание элементарных свойств веществ - это обязательное требование для успешного выступления на школьном этапе. Обычно задачи составлены на основе базовых знаний.  Расчетные задачи могут быть как по неорганической химии, так и по органической.

 Задача 1. Смесь цинка и оксида цинка неизвестного двухвалентного металла массой 32 г обработали избытком водного раствора едкого кали, выделившийся при этом газ сожгли и получили 7,2 г воды. Не растворившийся в щелочи осадок отделили, промыли водой и растворили в 25,21 мл соляной кислоты плотностью 1,19 г/мл (массовая доля кислоты 0,365) Определите, оксид какого металла находился в смеси, и рассчитайте массовую долю оксида.

Как правило, на школьном этапе обязательно должна быть расчетная задача по органической химии на вывод молекулярной формулы.

Задача 2. Газ, образующийся при полном сгорании 0,1 моль предельного углеводорода, пропустили через избыток известковой воды, при этом выпало 60 г осадка. Определите молекулярную формулу и строение предельного углеводорода, если известно, что он содержит один четвертичный атом углерода. Назовите этот углеводород. 

Поскольку химия - это экспериментальная наука, именно этим она интересна, то обязательно должны быть задачи на разделение смеси веществ, на качественные реакции. К сожалению, нет возможности на школьном этапе проводить экспериментальный тур, но «мысленный эксперимент» необходим. Как правило, учащиеся достаточно легко справляются с такими заданиями.

Задача 3. Разделите и выделите в чистом виде химическими методами компоненты смеси: оксид меди (II), оксид алюминия, оксид кремния.

Задача 4.  В пяти пробирках без этикеток находятся растворы гидроксида, сульфида, хлорида, иодида натрия и аммиака. Как определить эти вещества при помощи одного дополнительного реактива? Приведите уравнения химических реакций, напишите признаки каждой реакции.

Физическая химия- один из самых сложных разделов химии для учащихся не только 8-9 классов, но и 10-11 классов. Такие задачи необходимо включать в задания школьного этапа.

Задача 5. Садовый инвентарь часто изготавливают из алюминия. Чистый алюминий получают электрохимическим разложением его оксида. Сколько оксида алюминия требуется подвергнуть разложению, чтобы из полученного металла можно было изготовить каркас одного парника, если на этот процесс было израсходовано 6,65 * 105 кДж теплоты, а энтальпия реакции равна 7 182 кДж ? Сколько весит парник в сборе, если масса пленки для него 2,31кг?

Полный сборник заданий можно найти на сайте ЦРО [3.9]. http://almanah-samara.ru/files/2018/vypusk2/233-245.pdf

5. Школьный этап ВСОШ по химии (2018-2019 г.г.)

12 октября 2018 в г. Самара прошел школьный этап ВСОШ по химии. Участвовало 1510 человек, призерами и победителями стало 210 человек, что составляет 13% от численности участников (рисунок 7). Проходной балл для 7-8 классов был 38 (максимальное количество 60 баллов); для 9 классов-23 балла ( максимальное количество 43 балла );для 10 класса-32 ( максимальное количество 52 балла); для 11 класса -38 баллов ( максимальное 54 балла).

Рис. 7. Соотношение участников и призеров на школьном этапе ВСОШ по химии в г. Самара

На окружной тур прошло 162 человека (11 класс - 30, 10 класс - 41, 9 класс - 38, 7 - 8 класс - 53) (рисунок 8).

Рис. 8. Структура участников окружного тура ВСОШ по химии

 в г. Самара

2.2.1. Школьный этап ВСОШ по химии – задания 9 класса

(2018 - 2019 г.г.)

Призерами по химии в 9 классе  стало - 60 человек, но на окружной этап прошли только 38 человек и 13 человек прошли, как победители и призеры прошлого года.

Задачи школьного этапа в 2018-2019 учебном году практически не отличались по содержанию от школьного этапа прошлого года, и были: расчетными, «мысленный эксперимент».

Задача 1 ( 8 баллов). Какой объём водорода (н.у.) выделится при действии 63,5 мл 16 % раствора соляной кислоты (плотность 1,078 г/мл) на 2,4 г магния? Хватит ли полученного водорода на полное восстановление железа из 5,76 г оксида железа (II)?

Задача 2 ( 9 баллов).  Два стакана одинаковой массы, содержащих по 100 г раствора соляной кислоты с массовой долей кислоты 7,3 % поместили на две чашки весов. В первый добавили 6,3 г карбоната магния. Определите, какую массу карбоната кальция нужно добавить во второй стакан, чтобы весы уравновесились [1.4].

Задача 3 (4 балла).  Старинный рецепт приготовления «почтового «декстринового клея, совершенно безвредного для здоровья, предусматривает смешивание 400 г декстрина с 600 мл воды, 20 г глюкозы и 5 г безводного сульфата алюминия. Как изменится рекомендуемый объем воды и масса соли алюминия, если вместо безводного Al2(SO4)3 используется кристаллогидрат сульфата алюминия состава Al2(SO4)3 18 H2O [1.5].

Задача 4 (17 баллов) . Вещества А, Б, В - это важнейшие газы, которые используются во многих отраслях промышленности

А - в свободном виде впервые был получен при нагревании селитры в 1770 г Шееле. В лаборатории его получают разложением перманганата калия.

Б - был открыт Кавендишем в 1766 году при взаимодействии цинка с «купоросным маслом»;

В - впервые получен Резерфордом в 1772 году, который, сжигая на воздухе серу и углерод и пропустив  продукты через известковую воду, обнаружил газ, который не поглотился известковой водой и не поддерживал горение.

1. Назовите газы А, Б,В.
2.  Напишите уравнения химических реакций, которые упоминались при открытии этих газов.
3. Напишите уравнения химических реакций взаимодействия данных газов между собой.
4. Предложите другие способы получения газов А, Б, В (не менее трех).

Задача 5 (5 баллов). В четырех пронумерованных пробирках находятся сухие оксид меди (II), сажа, хлорид натрия и хлорид бария. Как пользуясь минимальным количеством реактивов определить, в какой из пробирок находится какое вещество? Ответ обоснуйте и подтвердите уравнениями соответствующих химических реакций [1.6].

Полный комплект заданий и решений представлен в Приложении 1.

Анализируя работы призеров и победителей школьного этапа ВСОШ по химии среди 9 классов, можно сделать следующие выводы.

1. Расчетные задачи по уравнениям химических реакций решают 100 % учащихся, т.е с первой задачей справились все.
2. Со второй расчетной задачей справилось не все.  Задача была логического содержания, с написанием уравнений химических реакций справились все, но довели решение до конца только 64%.
3. Казалось бы, самая простая задачка на растворы, усложненная кристаллогидратом и еще несколькими компонентами, которые не влияют на ход решения, должна решаться легко. Но нет, большинство учащихся не смогли понять смысл задачи , не пришли к решению. Только 16 % учащихся смогли решить данную задачу.
4. Решение задачи номер 4 было достаточно простым и требовало от учащихся знаний фактического материала, 73 % учащихся справилось полностью, остальные учащиеся на две третьих.
5. Последняя задача предполагала «мысленный эксперимент», Большинство призеров и победителей 9 класса-58% справились с данным заданием, остальная часть справилась либо наполовину, либо на треть.

Рис. 9.  Процент призеров и победителей 9 класса школьного этапа ВСОШ по химии, справившихся с заданиями.

2.2.2. Школьный этап ВСОШ по химии – задания 10 класса

(2018 - 2019 г.г.)

К 10 классу учащимися накоплен достаточно большой багаж в фактических знаниях по неорганической химии, опыт в решении неорганических цепочек, поэтому достаточно логично на школьном этапе дать одно задание на разгадывание зашифрованных веществ.

 Задача 1 (19 баллов). Расшифруйте цепочку превращений. Напишите уравнения реакций. Дайте название каждому веществу, зашифрованному в данной цепочке.

            + HNO3 (конц.)

           З                  К

             + Na2S

     + HNO3 (разб.)           t         + HCl (конц.)       + H2O          

 Cu                          A                    Б                        В                   Г              

                                   + NaOH

+ NaOH (конц.)             t                    t

  Ж                         Д                    Б                Е

Дополнительно известно, что:  Б и Е имеют одинаковый качественный состав.

В, Г, Ж – комплексные соединения меди

Как показал опыт, с таким заданием справились достаточно успешно, оно оказалось одно из самых решаемых на школьном этапе (таблица 1).

Таблица 1

Структура ответов участников олимпиады школьного этапа на 1 задачу

Задача 2 (9 баллов).  Смешали 10 мл газообразного углеводорода и 60 мл кислорода, последний взят в избытке. Смесь взорвали в эвдиометре. После того, как водяной пар сконденсировался, газ занял объем 45 мл, а при обработке газа избытком раствора щелочи объем его уменьшился до 5 мл. (н.у.).  Установите формулу углеводорода, напишите его изомеры, дайте им название [1.7].

Школьный этап проходит в начале учебного года, поэтому логично давать задачи на углеводороды, которые знакомы учащимся еще с 9 класса. Кроме этого «Углеводороды» - это одна из основных тем, которые проходят в 10 классе. Формулы углеводородов определяют по элементному составу, относительной плотности паров или анализу продуктов сгорания, а строение – по данным о числе изомеров, химическим свойствам или структурной информации. С такими задачами учащиеся справляются достаточно легко, что и показал анализ результатов школьного этапа.

92 % призеров и победителей 10 класса школьного этапа справились полностью с задачей и только 8 % справились наполовину.

Задача 3 (6 баллов). Известно, что Пабло Пикассо пользовался только одним видом зеленой краски. Эту краску получают из минерала волконскоита, содержащего 30% некоторого оксида хрома. Для простейшей формулы этого минерала масса 1 моль составляет 506 г. О каком оксиде хрома идет речь, если для получения 50 г такой краски, содержащей 38% оксида требуется 13 г хрома [1.8].

Задачи на вывод формулы являются стандартными задачами, которые включены в олимпиады разного уровня с 8 класса, поэтому с ними достаточно легко справляются учащиеся с хорошей математической подготовкой (84% учащихся справилось с данной задачей).

Задача 4 (10 баллов). Российский химик Иван Каблуков славился своими чудачествами. Например, он подписывался на иначе как «Каблук Иван». С 1882 по 1888 год он преподавал на Высших женских курсах в Москве, а с 1884 года в Московском университете. Однажды он показал студентам удивительный опыт с четырьмя газометрами, наполненных ртутью, где хранились четыре разных газа - два бесцветных, а другие два- красно-бурого цвета. Каблуков поочередно попускал эти газы через трубки с раскаленной медной стружкой и показывал, что вне зависимости от состава исходного газа получается оксид меди (I) и газ, плотность которого по водороду 14. Студенты терялись в догадках. Помогите найти объяснения опытам Каблукова. Определите газы, дайте им названия.  Напишите уравнения химических реакций [1.9].

 Интересная задача на знание оксидов азота, которые проходят в 9 классе в середине учебного года. Как оказалось, именно эта задача вызвала некоторые затруднения. Они связаны с не очень внимательным чтением условия задачи. Примерно треть учащихся в качестве еще одного газа выбрали углекислый газ, который реагировал с медью. Как результат - потеря баллов.

 Задача 5 (8 баллов). При реакции стехиометрической смеси порошков алюминия и оксида железа (III) выделилось 300 кДж теплоты. Определите массу термитной смеси, если тепловые эффекты окисления алюминия и железа соответственно равны 3292 кДж и 2174 кДж [1.10].

Раздел физической химии включает основные три темы:

- строение атомов и молекул;

- типы и характеристики химической связи;

- основы химической термодинамики и кинетики.

Как правило, на школьном этапе мы даем самые простые задачи на тепловой эффект химической реакции. Тем не менее, эта задача становится камнем преткновения для многих школьников. Как правило, решают их те учащиеся, у кого прекрасная физико-математическая подготовка.  Средний школьник не может связать воедино физику и химию. Это говорит о том, что полностью отсутствует метапредметная составляющая в школах. Только треть победителей и призеров справилась с последней задачей, из них только половина на 100 процентов.

Рис. 10  Процент призеров и победителей 10 класса школьного этапа ВСОШ по химии, справившихся с заданиями.

Заключение

В ходе проведенного исследования рассмотрены теоретические и практические аспекты проведения химических олимпиад для школьников.

Теоретическая значимость ВАР определяется обобщением и систематизацией когнитивных компонентов в области истории, современного положения дел и перспективы химических олимпиад для школьников в России и за рубежом. В работе также рассмотрены методические рекомендации школьного этапа и особенности заданий школьного этапа ВСОШ по химии в ряде регионов страны.

Практическая значимость ВАР определяется в обобщении опыта выполнения школьниками заданий школьного этапа ВСОШ по химии для 10 класса в 2017 - 2018 г.г. и разработкой комплекта заданий для школьного этапа ВСОШ по химии в 2018 - 2019 г.г. для 9 и 10 классов.

По результатам проведенного исследования, можно сформулировать условия для успешного выступления учащихся на школьном этапе ВСОШ по химии:

для 9 классов:

1. знать кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства простейших газов, способы их получения;
2. знать кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства металлов, способы их получения;
3.  уметь проводить стехиометрические расчеты по уравнениям реакций;
4.  уметь находить состав раствора с использованием массовой доли;
5.  уметь определять формулу вещества по молярной массе или элементному составу;

6) знать свойства основных классов неорганических веществ и важнейших их соединений.

в 10 классе следует добавить к вышеперечисленным:

1) знать основы структурной теории органических соединений, уметь находить число изомеров и число структурно эквивалентных атомов;

2) знать свойства основных классов углеводородов и условия реакций с их участием.

3) понимать принципы термохимии, уметь проводить расчеты по термохимическим уравнениям и применять закон Гесса и его следствия.

Естественно, это – всего лишь базовые знания и умения, которые необходимы для школьного этапа ВСОШ по химии. Они позволяют быстро выполнять простые действия при решении задачи, создают основу решения. Но этого недостаточно для того, чтобы решать более сложные задачи, более высокого уровня, которые содержат в себе определенную «изюминку».  Для того, чтобы «раскрутить» химическую задачу более высокого уровня, необходима большая самостоятельная работа.   Решение олимпиадных задач по химии, так же, как по математике, физике, астрономии можно сравнить с игрой в шахматы, где необходим не только огромный информационный багаж, но и большая мыслительная и творческая работа.

Таким образом, цель выпускной аттестационной работы – совершенствовать педагогическое мастерство и методику подготовки обучающихся к школьному этапу всероссийской олимпиады по химии достигнута, а поставленные задачи выполнены.

Источники происхождения информации, использованные в работе

1. Источники

1.1. Концепция долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020 года, утвержденная распоряжением Правительства Российской Федерации от 17 ноября 2008 г. № 1662-р.

1.2. Лунин В.В., Архангельская О.В., Тюльков И.А. Всероссийская олимпиада школьников по химии/Научный редактор Э.М. Никитин. – М.: АПК и ППРО, 2005-128 с

1.3. Чуранов С.С., Демьянович В.М. Химические олимпиады школьников. – М.: Знание, 1979. – 64 с.

1.4.Маршанова Г.Л. Сборник авторских задач по химии . 8-11 классы. – М.: ВАКО,2014-160 с.

1.5. Аликберова Л.Ю. Полезная химия : задачи и истории/ Л.Ю. Аликберова, Н.С. Рукк.- М.: Дрофа, 2005.-187 с

1.6.Сорокин В.В., Загорский В.В., Свитанько И.В. Задачи химических олимпиад / под ред. Е.М. Соколовской.- М.: Изд-во МГУ, 1989-256 с

1.7. Лидин Р.А. Химические задачи с решениями: химия для школьников и абитуриентов/ Р.А. Лидин, В.Б. Маргулис, Н.Н. Потапова. – М.: Просвещение, 2004.-272 с

1.8. Г.Н. Фадеев, Е.В. Быстрицкая и др. Задачи и тесты для самоподготовки по химии. Бином. Лаборатория знаний. 2008-310 с.

1.9.Степин Б.Д. Занимательные задания и эффектные опыты по химии/ Б.Д. Степин, Л.Ю. Аликберова.-М.: Дрофа, 2002-432 с.

1.10. Штремплер Г.И., Хохлова А.И. Методика решения расчетных задач по химии: 8-11 кл.: Пособие для учителя. – М.: Просвещение,1998-207 с

2. Интернет-источники

2.1. Еремин В.В. История олимпиад в России  «Сириус». [Электронный ресурс]. Адрес в интернете: https://edu.sochisirius.online/sirius/courses/137/ Адрес электронного ресурса дан по состоянию на  20.10.2018.

2.2. Что дают школьнику олимпиады. [Электронный ресурс]. Адрес в интернете: https://tass.ru/obrazovanie-v-rossii-i-za-rubezhom/1222888. Адрес электронного ресурса дан по состоянию на  20.10.2018.

2.3. Подготовка школьников к олимпиадам по химии. [Электронный ресурс]. Адрес в интернете: http://kontren.narod.ru/lttrs/to_Oli.htm. Адрес электронного ресурса дан по состоянию на  20.10.2018.

2.4. Методические рекомендации по проведению школьного и муниципального этапов всероссийской олимпиады школьников по химии в 2018/2019 учебном году. Архангельская О.В., Емельянов В.А., Долженко В.Д., Тюльков И.А., Лунин В.В. [Электронный ресурс]. Адрес в интернете: http://vserosolymp.rudn.ru/mm/mpp/files/him-sm-2019.pdf. Адрес электронного ресурса дан по состоянию на  20.10.2018.

2.5. Сорокин В.В., Загорский В.В., Свитанько И.В. Задачи химических олимпиад. Принципы и алгоритмы решений. [Электронный ресурс]. Адрес в интернете: http://www.chem.msu.su/rus/school/sorokin/welcome.html. Адрес электронного ресурса дан по состоянию на 29.10.2018.

2. Интернет-ресурсы

3.1.  Всероссийская олимпиада по химии. [Электронный ресурс]. Адрес в интернете: http://vos.olimpiada.ru/upload/files/Arhive_tasks/201415/school_tasks/chem/tasks-chem-7-8-sch-msk-14-5.pdf  Адрес электронного ресурса дан по состоянию на 29.10.2018.

3.2.  Всероссийская олимпиада по химии. [Электронный ресурс]. Адрес в интернете: http://vos.olimpiada.ru/upload/files/Arhive_tasks/2015-16/school/chem/tasks-chem-7-8-msk-sch-15-6.pdf. Адрес электронного ресурса дан по состоянию на 29.10.2018.

3.3.  Всероссийская олимпиада по химии. [Электронный ресурс]. Адрес в интернете: http://vos.olimpiada.ru/upload/files/Arhive_tasks/2017-18/school/chem/tasks-chem-8-msk-sch-17-8.pdf. Адрес электронного ресурса дан по состоянию на 29.10.2018.

3.4. Всероссийская олимпиада по химии. [Электронный ресурс]. Адрес в интернете: http://tasks.olimpiada.ru/upload/files/tasks/76/2012/task-chem-8-Arkh-mun-12-3.pdf. Адрес электронного ресурса дан по состоянию на 29.10.2018.

3.5. МБОУ «Центр образования № 32» города Череповца Вологодской области. Всероссийская олимпиада школьников. [Электронный ресурс]. Адрес в интернете:  https://s11019.edu35.ru/olimp/vos/zadanija. Адрес электронного ресурса дан по состоянию на 29.10.2018.

3.6. Департамент образования Администрации города Саров / Всероссийская олимпиада школьников. Тексты заданий олимпиады и ответы на них. [Электронный ресурс]. Адрес в интернете: https://www.edusarov.ru/index.php/vserossijskaya-olimpiada-shkolnikov/%D1%82%D0%B5%D0%BA%D1%81%D1%82%D1%8B-%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B9. Адрес электронного ресурса дан по состоянию на 29.10.2018.

3.7. Всероссийская олимпиада по химии. [Электронный ресурс]. Адрес в интернете: http://vos.olimpiada.ru/upload/files/Arhive_tasks/2017-18/school/chem/tasks-chem-10-msk-sch-17-8.pdf. Адрес электронного ресурса дан по состоянию на 29.10.2018.

3.8. Всероссийская олимпиада по химии. [Электронный ресурс]. Адрес в интернете:  http://vos.olimpiada.ru/upload/files/Arhive_tasks/2016-17/school/chem/tasks-chem-10-msk-sch-16-7.pdf. Адрес электронного ресурса дан по состоянию на 29.10.2018

3.9. ЦРО. [Электронный ресурс]. Адрес в интернете: http://almanah-samara.ru/files/2018/vypusk2/233-245.pdf. Адрес электронного ресурса дан по состоянию на 29.10.2018.

Приложение 1.

Задания школьного этапа ВСОШ по химии для 9 класса 2018-2019 год, г. Самара.

1.Какой объем водорода (н.у.) выделится при действии 63,5 мл 16 % раствора соляной кислоты (плотность 1,078 г/мл) на 2,4 г магния? Хватит ли полученного водорода на полное восстановление железа из 5,76 г оксида железа (II)?

2. Два стакана одинаковой массы, содержащих по 100 г раствора соляной кислоты  с массовой долей кислоты 7,3 % поместили на две чашки весов. В первый добавили 6,3 г карбоната магния. Определите, какую массу карбоната кальция нужно добавить во второй стакан, чтобы весы уравновесились.

3. Старинный рецепт приготовления «почтового « декстринового клея, совершенно безвредного для здоровья, предусматривает смешивание 400 г декстрина с 600 мл воды, 20 г глюкозы и 5 г безводного сульфата алюминия. Как изменится рекомендуемый объем воды и масса соли алюминия, если вместо безводного Al2(SO4)3 используется кристаллогидрат сульфата алюминия состава Al2(SO4)3 18 H2O

4. Вещества А, Б, В- это важнейшие газы, которые используются во многих отраслях промышленности

А- в свободном виде впервые был получен при нагревании селитры в 1770 г Шееле. В лаборатории его получают разложением перманганата калия.

Б- был открыт Кавендишем в 1766 году при взаимодействии цинка с «купоросным маслом»;

В- впервые получен Резерфордом в 1772 году, который, сжигая на воздухе серу и углерод и пропустив  продукты через известковую воду, обнаружил газ, который не поглотился известковой водой и не поддерживал горение.

5. Назовите  газы А, Б,В
6.  Напишите уравнения химических реакций, которые упоминались при открытии этих газов
7. Напишите уравнения химических реакций взаимодействия данных газов между собой.
8. Предложите другие способы получения газов А,Б,В ( не менее трех)

5.В четырех пронумерованных пробирках находятся сухие оксид меди (II),сажа, хлорид натрия и хлорид бария. Как пользуясь минимальным количеством реактивов определить, в какой из пробирок находится какое вещество? Ответ обоснуйте и подтвердите уравнениями соответствующих химических реакций.

.

9 класс

(продолжительность -3 часа; общее количество баллов -43)

Задача 1.

1. Вычисляем количество вещества соляной кислоты и магния

m(HCl) = 63,5 * 1,078 *0,16=10,95г

n(HCl) =0,3 моль

n (Mg) = 0,1 моль

2. Находим объем водорода.

Mg + 2 HCl = MgCl2 + H2

В избытке соляная кислота, расчет по магнию.

n(H2) = 0,1 моль

V(H2) = 2,24 л

3. Находим количества вещества оксида железа (II)

n(FeO) = 5,76/72 = 0,08моль

FeO + Н2 = Fe + H2O

На восстановление 0,08 моль оксида железа (II) потребуется 0,08 моль водорода. Следовательно, полученного водорода хватит для восстановления 5,76 г оксида железа (II).

Разбалловка: (8 баллов)

Расчет количества магния и соляной кислоты- 2 балла;

Рассуждения-1 балл;

Расчет объема водорода-1 балл;

Расчет количества вещества железа и водорода- 1 балл;

За реакции -2 балла;

Вывод – 1 балл.

Задача 2.

1.Вычисляем массу соляной кислоты в стакане

m(HCl) = 100 *0,073=7,3 г

2. Вычисляем количество соляной кислоты и карбоната магния

n(HCl) = 7,3/36,5 = 0,2моль

n(MgCO3) = 6,3/84 = 0,075моль

Определяем массу содержимого первого стакана, после добавления карбоната магния. Для этого рассчитываем массу углекислого газа.

0,2 моль    0,075 моль

2HCl + MgCO3 = MgCl2 + CO2 + H2O

2 моль    1 моль, соляная кислота в избытке, расчет по карбонату магния

n (CO2) = 0,075моль

m(CO2) = 44 *0,075=3,3 г

m(первого стакана) = 100 + 6,3 -3,3=103 г

того, чтобы весы уравновесились, масса содержимого второго стакана должна быть равной 103 г, т.е масса должна увеличиться на 3 г

2 НСl + CaCO3 = CaCl2 + CO2 + H2O

Пусть х моль- сколько добавили карбоната кальция, тогда углекислого газа выделится х моль

100 *х -44*х = 3

Х= 0,0535 моль, тогда масса карбоната кальция будет равна 100*0,0535 = 5,35 г

Разбалловка:  ( 9 баллов)

За расчет количества вещества соляной кислоты и карбоната магния-1,5 балла;

За расчет массы первого стакана – 2 балла;

За  реакции-2 балла;

За рассуждения-1,5 балла;

За расчет массы карбоната кальция-2 балла.

Задача 3

Вычисляем количество вещества безводного сульфата алюминия

n( Al2(SO4)3) = 5/342 =0,01462 моль

Вычисляем количество вещества и массу кристаллогидрата

n (Al2(SO4)318 H2O) = 0,01462 моль

m(Al2(SO4)318 H2O)  = 9,74 г

Вычисляем массу кристаллизационной воды

m = 9,74- 5= 4,74г

 Вычисляем массу воды, которая необходима для приготовления раствора.

m = 600-4,74 = 595,26г

Разбалловка: ( 4 балла)

За количества вещества – 1балл;

За нахождение массы кристаллогидрата- 1 балл;

За нахождение массы кристаллизационной воды-1 балл;

За нахождение массы воды, необходимой для приготовления раствора- 1 балл

Задача 4.

1. А-кислород; Б-водород; В-азот
2. 2NaNO3→2NaNO2 + O2

2KMnO4 →K2MnO4 + MnO2 + O2

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O

SO2 + Ca(OH)2 = CaSO3 + H2O

3. 3 H2 + N2 = 2 NH3

2H2 + O2 = 2H2O

N2+ O2 = 2 NO

4. Получение

А)кислорода

2HgO = 2Hg + O2

2KClO3 = 2KCl +3 O2

2H2O = 2H2+O2

Б)водорода

2H2O = 2H2+O2

2Na+ 2H2O = 2 NaOH + H2

NaH + H2O = NaOH + H2

В) азота

NH4NO2 = N2 + 2 H2O

3CuO + 2NH3 = 3Cu + N2 + 3H2O

( NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + N2 + 4H2O

Разбалловка : (17 баллов)

За название газов-1,5 балла, по 0,5 баллов за каждый;

За реакции, котрые упоминались при открытии газов-5 баллов;

За реакции взаимодействия газов между собой-1,5 балла

За способы получения- 9 баллов ( возможны иные варианты)

Задача 5.

CuO и C –черного цвета,  NaCl и BaСl2- белые. Единственным реактивом может быть, например, разбавленная серная кислота

СuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O (голубой раствор);

BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2 HCl (белый осадок).

Разбалловка: (5 баллов)

За определение цвета каждого вещества- 2 балла, по 0,5 балла за каждое;

За  реакции- 2 балла;

За  цвета-1 балл.

Приложение 2.

 Задания школьного этапа ВСОШ по химии для 10 класса 2018-2019 год, г. Самара.

1. Расшифруйте цепочку превращений. Напишите уравнения реакций. Дайте название каждому веществу, зашифрованному в данной цепочке.

            + HNO3 (конц.)

           З                  К

             + Na2S

     + HNO3 (разб.)           t         + HCl (конц.)       + H2O          

 Cu                          A                    Б                        В                   Г              

                                   + NaOH

+ NaOH (конц.)             t                    t

  Ж                             Д                      Б                Е

Дополнительно известно, что:

 Б  и Е имеют одинаковый качественный состав.

В ,Г, Ж –комплексные соединения меди

2. Смешали 10 мл газообразного углеводорода и 60 мл кислорода , последний взят в избытке. Смесь взорвали в эвдиометре. После того, как водяной пар сконденсировался, газ занял объем 45 мл, а при обработке газа избытком  раствора щелочи  объем его уменьшился до 5 мл. (н.у.).  Установите формулу углеводорода, напишите его изомеры, дайте им название.

3. Известно, что Пабло Пикассо пользовался только одним видом зеленой краски. Эту краску получают из минерала волконскоита., содержащего 30 %  некоторого оксида хрома. Для простейшей формулы этого минерала масса 1 моль составляет 506 г. О каком оксиде хрома идет речь, если для получения 50 г такой краски, содержащей 38% оксида требуется 13 г хрома.

4. Российский химик  Иван Каблуков славился своими чудачествами. Например, он подписывался на иначе как «Каблук Иван». С 1882 по  1888 год  он преподавал на Высших женских курсах в Москве, а с 1884 года в Московском университете. Однажды он показал студентам удивительный опыт с четырьмя газометрами, наполненных ртутью, где хранились четыре разных газа - два бесцветных, а другие два- красно-бурого цвета. Каблуков поочередно попускал эти газы через трубки с раскаленной медной стружкой и показывал, что вне зависимости от состава исходного газа получается оксид меди( I) и газ, плотность которого по водороду 14. Студенты терялись в догадках. Помогите найти объяснения опытам Каблукова. Определите газы, дайте им названия.  Напишите уравнения химических реакций.

5. При реакции эквивалентной смеси порошков алюминия и оксида железа (III) выделилось 300 кДж теплоты. Определите массу термитной смеси, если тепловые эффекты окисления алюминия и железа соответственно равны 3292 кДж и 2174 кДж.

10 класс

(продолжительность -3 часа; общее количество баллов -46)

Задача 1.

 1.3Cu + 8HNO3(разб.) →3Сu(NO3)2 +2 NO + 4H2O

2. 2Сu(NO3)2→ 2CuO + 4NO2 + O2

3.CuO + 4HCl (конц.) →H2 [CuCl4]+ H2O

4. H2[CuCl4] + 6H2 O  →2HCl + [Cu(H2O)6]Cl

5.Сu(NO3)2 + Na2S →CuS + 2 NaNO3

6. CuS + 8HNO3(конц.)  →СuSO4 + 8NO2 + 4H2O

7. Сu(NO3)2 + 2NaOH = Cu(OH)2 + 2NaNO3

8. Cu(OH)2→CuO + H2O

9. 4CuO→ 2Cu2O + O2

10. Cu(OH)2 + 2NaOH  →Na2 [Cu(OH)4]

А- нитрат меди (II)

Б-оксид меди ( II)

В-хлоридный комплекс меди (II) -тетрахлорокупрат (II) водорода?

Г-хлорид гексааквамеди (II)

Д –гидроксид меди (II)

Е-оксид меди (II)

Ж-тетрагидроксокупрат ( II) натрия

З-сульфид меди ( II)

К-сульфат меди (II)

Разбалловка: (19 баллов)

За название  А,БД,Е,Ж,З,К- по 0,5 баллов-3,5 балла

За название  В,Г по 1 баллу- 2 балла

За реакции 1,2,6,9 по 1,5 балла-6 баллов

За реакции 5,7,8-по 1 баллу- 3 балла

За реакции 3,4,10 по 1,5 балла-4,5 балла

Задача 2.

При сгорании углеводорода образуется углекислый газ и вода.

            СхНy + (x+ y/4)O2 = x CO2 + y/2H2O

Со щелочью реагирует только углекислый газ, соответственно 5мл- это обьем не прореагировавшего кислорода, тогда объем углекислого газа будет 45-5= 40 мл, объем прореагировавшего кислорода 50 -5 =55 мл. Объемы газов относятся, как коэффициенты, соответственно мы можем найти, что коэффициент перед углекислым газом равен 4, следовательно число атомов углерода равно 4.

10               55            40

СхНy + (x+ y/4)O2 = x CO2 + y/2H2O

1               5,5            4

Тогда 4+ y/4= 5,5

           Y=6 следовательно формула углеводорода С4Н6-бутин

Изомеры: бутин-1; бутин-2; бутадиен-1,2; бутадиен-1,3.

Разбалловка: ( 9 баллов)

За реакцию -2 балла;

За рассуждения -2 балла;

За нахождение  числа атомов углерода-1 балл;

За нахождение числа атомов водорода -2 балла.

За написание изомеров-2 балла

Задача 3.

1. Вычислим молярную массу искомого оксида хрома.

M ( CrxOy) = 506 ·0,3=152г/моль

2. Рассчитаем массу и количество вещества оксида хрома в краске.

m (CrxOy)= 50·0,38 = 19г

n (CrxOy)=19г/152 г/моль= 0,125моль

3. Запишем уравнение реакции образования исходного оксида хрома и рассчитаем число атомов в оксиде.

X Cr + y/2O2 = CrxOy

n(Cr)= 13г/52г/моль = 0,25 моль

х= 0,25/0,125= 2 моль → M (Cr)=104г/моль

4. Рассчитаем число атомов кислорода

Y= (152-104)/16=3, следовательно формула Сr2O3

Ответ: Сr2O3

Разбалловка: ( 4 балла)

Расчет  молярной массы оксида хрома -0,5 балл

Расчет массы и количества вещества оксида хрома в краске-1 балл

Расчет числа атомов хрома в оксиде-1,5 балла

Расчет числа атомов кислорода в оксиде-1 балл

Задача 4.

Газ, который образуется в результате всех реакций- это азот, т.к. М(газа)= 14·2 = 28 г/моль.

 Газометры наполнены оксидами азота состава :

N2O -оксид азота (I), бесцветный

NO- оксид азота (II),бесцветный

NO2-оксид азота (IV),бурый

N2O3  при комнатной температуре на 90% разлагается до NO  и NO2,поэтому тоже приобретает бурый цвет.

Все эти газы реагируют с медью, превращая ее в оксид меди (I)

N2O + 2 Cu = Cu2O + N2

2NO + 4 Cu = 2 Cu2O + N2

2NO2 + 8 Cu = 4 Cu2O + N2

N2O3 + 6 Cu = 3 Cu2O + N2

Разбалловка: (9 баллов)

За определение газа-1 балл

За написание формул четырех веществ - 2 балла;

За название первых трех газов -1,5 балла;

За объяснение, что происходит в четвертом газометре-1,5 балла;

За реакции-4 балла.

Задача 5.

Химическую реакцию можно выразить в виде единого уравнения:

2Al + Fe2O3 = 2 Fe + Al2O3

Однако ход процесса можно представить в виде двух термохимических уравнений:

1. 4 Al + 3 O2 = 2 Al2O3 + 3292 кДж;
2. 4Fe + 3 O2 = 2 Fe2O3 + 2174 кДж

 Вычитая из первого уравнения второе и разделив на два, мы получим термохимическое уравнение восстановление железа:

4 Al + 3 O2-4Fe - 3 O2= 2 Al2O3 + 3292 кДж- 2 Fe2O3 -2174 кДж ( делим на два),

 Получаем       2Al + Fe2O3 = 2 Fe + Al2O3 + 559кДж

Определим массу термитной смеси.

m(Al)=54г·300кДж/559кДж=29г

m(Fe2O3) = 160г·300кДж/559кДж=85,87г

m(смеси) = 29+85,87=114,87г

Разбалловка: (5 баллов)

За уравнения реакций-1,5 балла;

За  нахождение термохимического уравнения – 2 балла;

За расчет масс компонентов смеси-1 балл;

За нахождение массы смеси -0,5 балла.