Молярные концентрации реагентов в равновесной системе
Молярные концентрации реагентов в равновесной системе
Автор: Бадмаева Антонина Борисовна
МБОУ «ЭМГ», г. Элиста
Одним из взаимосвязанных подходов к обучению, рассматриваемые в публикации, является обеспечение единства процессов составления и решения задач. Составление и решение обратной задачи выступает простым и удобным критерием развития творческого мышления обучающихся – она «всегда приводит ученика к постановке новых проблем» (П.М. Эрдниев).
Укрупненная дидактическая единица обладает качествами системности и целостности, устойчивостью к сохранению во времени и быстрым проявлением в памяти. Особую актуальность УДЕ приобретает в условиях введения ФГОС. Принципы технологии УДЕ способствуют формированию универсальных учебных действий, ключевых метапредметных компетенций, развитию учебно-познавательных возможностей обучающихся.
Матрица-обращение позволяет моделировать условия и определить неизвестный вопрос для обратных задач (Б. П. Эрдниев). От числа физических параметров прямой расчетной задачи в основном зависит и число обратных задач. В отличие от общепринятой записи условий задач предлагается строчная запись, внесенная в матрицу. Непременным условием решения обратных задач является составление текста задачи. Совокупность прямой и обратной задач приводит к достижению системности знаний по химии.
Главная особенность укрупнения единицы усвоения – создание условий для постижения богатства связей и переходов между компонентами единого знания.
Для государственной итоговой аттестации по программам среднего общего образования по химии в 2022 г. предлагается перспективная модель ЕГЭ (проект) для общественно-профессионального обсуждения. Внесены изменения, как в структуре, так и в содержании экзаменационной работы. В части 2 КИМ 29 необходимо произвести все вычисления, связанные с молярной концентрацией реагентов в равновесной системе.
Молярные концентрации реагентов в равновесной системе
В реактор постоянного объема поместили некоторое количество сернистого газа и кислород. В результате протекания обратимой реакции в реакционной системе: 2SO2 (г) + O2(г) 2SO3(г)
установилось химическое равновесие. Используя данные, приведенные в таблице, определите исходную концентрацию кислорода и равновесную концентрацию оксида серы (IV).
|
Реагент |
SO2 |
O2 |
SO3 |
|
Исходная концентрация, моль/л |
0,6 |
Х |
0 |
|
Равновесная концентрация, моль/л |
Y |
0,3 |
0,4 |
Задача 1. В реактор постоянного объема поместили некоторое количество сернистого газа и кислород. В результате протекания обратимой реакции в реакционной системе
2SO2 (г) + O2(г) 2SO3(г)
установилось химическое равновесие. Используя данные, приведенные в матрице, определите исходную концентрацию оксида серы (IV), равновесную концентрацию кислорода и концентрацию оксида серы (VI).
Матрица 1. Молярные концентрации реагентов в равновесной системе
|
Реагент |
SO2 |
O2 |
SO3 |
|
с (исх.), моль/л |
|
0,5 |
0 |
|
с (равн.), моль/л |
0,2 |
|
0,4 |
|
с (прореаг.), моль/л |
0,4 |
0,2 |
|
Задача 2. В реактор постоянного объема поместили некоторое количество сернистого газа и кислород. В результате протекания обратимой реакции в реакционной системе
2SO2 (г) + O2(г) 2SO3(г)
установилось химическое равновесие. Используя данные, приведенные в матрице, определите исходную концентрацию оксида серы (VI), равновесную концентрацию кислорода и концентрацию прореагировавшего оксида серы (IV).
Матрица 2. Молярные концентрации реагентов в равновесной системе
|
Реагент |
SO2 |
O2 |
SO3 |
|
с (исх.), моль/л |
0,6 |
0,5 |
|
|
с (равн.), моль/л |
0,2 |
|
0,4 |
|
с (прореаг.), моль/л |
|
0,2 |
0,4 |
Задача 3. В реактор постоянного объема поместили некоторое количество сернистого газа и кислород. В результате протекания обратимой реакции в реакционной системе
2SO2 (г) + O2(г) 2SO3(г)
установилось химическое равновесие. Используя данные, приведенные в матрице, определите исходную концентрацию кислорода, равновесную концентрацию оксида серы (IV) и концентрацию прореагировавшего оксида серы (VI).
Матрица 3. Молярные концентрации реагентов в равновесной системе
|
Реагент |
O2 |
SO2 |
SO3 |
|
с (исх.), моль/л |
|
0,6 |
0 |
|
с (равн.), моль/л |
0,3 |
|
0,4 |
|
с (прореаг.), моль/л |
0,2 |
0,4 |
|
Задача 4. В реактор постоянного объема поместили некоторое количество сернистого газа и кислород. В результате протекания обратимой реакции в реакционной системе
2SO3(г) 2SO2 (г) + O2 (г)
установилось химическое равновесие. Используя данные, приведенные в матрице, определите исходную концентрацию оксида серы (VI), равновесную концентрацию оксида серы (IV) и концентрацию прореагировавшего кислорода.
Матрица 4. Молярные концентрации реагентов в равновесной системе
|
Реагент |
SO3 |
SO2 |
O2 |
|
с (исх.), моль/л |
|
0 |
0 |
|
с (равн.), моль/л |
0,3 |
|
0,25 |
|
с (прореаг.), моль/л |
0,5 |
0,5 |
|
Задача 5. В реактор постоянного объема поместили некоторое количество сернистого газа и кислород. В результате протекания обратимой реакции в реакционной системе
2SO3(г) 2SO2 (г) + O2 (г)
установилось химическое равновесие. Используя данные, приведенные в матрице, определите исходную концентрацию кислорода, равновесную концентрацию оксида серы (IV) и концентрацию прореагировавшего оксида серы (VI) .
Матрица 5. Молярные концентрации реагентов в равновесной системе
|
Реагент |
SO3 |
SO2 |
O2 |
|
с (исх.), моль/л |
0,8 |
0 |
|
|
с (равн.), моль/л |
0,3 |
|
0,25 |
|
с (прореаг.), моль/л |
|
0,5 |
0,25 |
Задача 6. В реактор постоянного объема поместили некоторое количество азота и водород. В результате протекания обратимой реакции в реакционной системе
N2 (г) + 3H2 (г) 2NH3 (г)
установилось химическое равновесие. Используя данные, приведенные в матрице, определите исходную концентрацию азота, равновесную концентрацию водорода и концентрацию прореагировавшего аммиака.
Матрица 6. Молярные концентрации реагентов в равновесной системе
|
Реагент |
N2 |
H2 |
NH3 |
|
с (исх.), моль/л |
|
1,3 |
0 |
|
с (равн.), моль/л |
0,7 |
|
0,6 |
|
с (прореаг.), моль/л |
0,3 |
0,9 |
|
Задача 7. В реактор постоянного объема поместили некоторое количество азота и водород. В результате протекания обратимой реакции в реакционной системе
N2 (г) + 3H2 (г) 2NH3 (г)
установилось химическое равновесие. Используя данные, приведенные в матрице, определите исходную концентрацию аммиака, равновесную концентрацию водорода и концентрацию прореагировавшего азота.
Матрица 7. Молярные концентрации реагентов в равновесной системе
|
Реагент |
N2 |
H2 |
NH3 |
|
с (исх.), моль/л |
1,0 |
1,3 |
|
|
с (равн.), моль/л |
0,7 |
|
0,6 |
|
с (прореаг.), моль/л |
|
0,9 |
0,6 |
Задача 8. В реактор постоянного объема поместили некоторое количество аммиака. В результате протекания обратимой реакции в реакционной системе
2NH3 (г) N2 (г) + 3H2 (г)
установилось химическое равновесие. Используя данные, приведенные в матрице, определите исходную концентрацию аммиака, равновесную концентрацию азота и концентрацию прореагировавшего водорода.
Матрица 8. Молярные концентрации реагентов в равновесной системе
|
Реагент |
NH3 |
N2 |
H2 |
|
с (исх.), моль/л |
|
0 |
0 |
|
с (равн.), моль/л |
0,5 |
|
0,3 |
|
с (прореаг.), моль/л |
0,2 |
0,1 |
|
Задача 9. В реактор постоянного объема поместили некоторое количество аммиака. В результате протекания обратимой реакции в реакционной системе
2NH3 (г) N2 (г) + 3H2 (г)
установилось химическое равновесие. Используя данные, приведенные в матрице, определите исходную концентрацию водорода, равновесную концентрацию азота и концентрацию прореагировавшего аммиака.
Матрица 9. Молярные концентрации реагентов в равновесной системе
|
Реагент |
NH3 |
N2 |
H2 |
|
с (исх.), моль/л |
0,7 |
0 |
|
|
с (равн.), моль/л |
0,5 |
|
0,3 |
|
с (прореаг.), моль/л |
|
0,1 |
0,3 |
Задача 10. Равновесие реакции N2 (г) + 3H2 (г) 2NH3 (г) устанавливается при концентрациях веществ: [N2 ] = 0,04 моль/л, [H2]= 2,0 моль/л, [NH3] = 0,8 моль/л. Вычислите константу равновесия и исходные концентрации азота и водорода.
Матрица 10. Молярные концентрации реагентов в равновесной системе
|
Реагент |
N2 |
H2 |
NH3 |
|
с (исх.), моль/л |
|
|
|
|
с (равн.), моль/л |
0,04 |
2,0 |
0,8 |
|
с (прореаг.), моль/л |
|
|
|
Решение.
N2 (г) + 3H2 (г) 2NH3 (г)
Кс = 0,82/0,04 ∙ 2,03 = 2.
Матрица 10. Молярные концентрации реагентов в равновесной системе
|
Реагент |
N2 |
H2 |
NH3 |
|
с (исх.), моль/л |
0,44 |
3,2 |
0 |
|
с (равн.), моль/л |
0,04 |
2,0 |
0,8 |
|
с (прореаг.), с(обр.) моль/л |
0,4 |
1,2 |
0,8 |
Задача 11. Смешали по 2 моль веществ В, С, Д. После установления химического равновесия В + С = 2Д в равновесной системе обнаружили 3 моль вещества Д. Рассчитайте константу равновесия.
Матрица 11. Молярные концентрации реагентов в равновесной системе
|
Реагент |
В |
С |
Д |
|
с (исх.), моль/л |
2 |
2 |
2 |
|
с (равн.), моль/л |
|
|
3 |
|
с (прореаг.), с(обр.) моль/л |
|
|
|
Кр = 32/1,5 ∙ 1,5 = 4.
Матрица 11. Молярные концентрации реагентов в равновесной системе
|
Реагент |
В |
С |
Д |
|
с (исх.), моль/л |
2 |
2 |
2 |
|
с (равн.), моль/л |
1,5 |
1,5 |
3 |
|
с (прореаг.), с(обр.) моль/л |
0,5 |
0,5 |
1 |
Укрупненная дидактическая единица определяется не объемом химической информации, а наличием связей при выполнении обратных заданий. С точки зрения психологии составление обратной задачи является гораздо более сложным мыслительным процессом, чем решение готовой задачи, процедура составления которой требует активизации познавательной деятельности обучающихся. Иногда составление и решение обратной задачи становится условием понимания прямой задачи. Анализ прямых и обратных задач в их разнообразных соотношениях, определение информационной основы задач значительно активизирует мыслительную деятельность обучающихся и способствует организации урока на достаточно высоком методическом уровне.
Литература:
1. Кузьменко Н.Е., Еремин В.В. 2500 задач по химии для школьников и поступающих в вуз. – М.: Оникс 21 век. Мир и образование, 2002.
2. Лидин Р.А., Аликберова Л.Ю. Химия. Справочник для старшеклассников и поступающих в вузы. – М.:Аст-Пресс школа, 2007.
3. Пузаков С.А., Попков В.А. Пособие по химии для поступающих в вузы. – М.: 2001.
4. Эрдниев П.М, Эрдниев Б.П. Укрупнение дидактических единиц в обучении математике. – М.: «Просвещение», 1986.
5. Эрдниев Б.П. Матрицы в обучении. – Элиста: Калмыцкий университет, 1990 .
6. Эрдниев П.М. Укрупнение дидактических единиц как технология обучения (часть І,II). – М.: «Просвещение», 1992.
