Конференция-фестиваль творчества обучающихся МОУ «Питишевская СОШ» EXCESIOR Секция Химия Способы расстановки коэффициентов в уравнениях химических реакций Выполнила: Еремеева Анастасия – ученица 8 класса Руководитель: Сергеева В. Н. – учитель биологии и химии д. Питишево

Содержание: 1.Введение 2. Обзор литературы 3.Анализ умений учащихся расставлять коэффициенты в уравнениях химических реакций в 8-11 классах 4.Мониторинг умений учащихся расставлять коэффициенты в уравнениях химических реакций в 8 классе 5.Способы расстановки коэффициентов в уравнениях химических реакций 6.Выводы 7.Литература 8.Приложение

ВВЕДЕНИЕ Химия – это точная и серьёзная наука, она требует от ученика точных и конкретных знаний. Чтобы её хорошо знать, нужны умения учащихся писать уравнения химических реакций, ставить коэффициенты в уравнениях химических реакций. Умение расставлять коэффициенты помогает ученикам в решении химических задач, в проведении химических экспериментов, так как, чтобы прошла химическая реакция до конца необходимо взять определенное количество того или иного вещества, а оно вычисляется на основе коэффициентов Темой нашей работы является способы расстановки коэффициентов в уравнениях химических реакций Можете спросить меня: почему я выбрала такую тему??? А секрет прост! Когда мы начали изучать химию и дошли до темы, которую я выбрала, то началась такая путаница. Вот, например уравнение химической реакции: мы ставим коэффициент то в середине формулы, то, не зная с чего начинать, допускаем грубый произвол в этой операции. Или вообще меняем индексы в формулах веществ, не проверяем правильность баланса числа атомов слева и справа и т.д. Было очень много глупых ошибок. Пришлось во всем разобраться. И оказывается все просто. К каждому делу нужно подходить с умом. По позже мы и сами узнаем, как нужно правильно расставлять коэффициенты в уравнениях химических реакций

Целью нашей работы является изучение способов расстановки коэффициентов в уравнениях химических реакций Для решения этой цели нами были поставлены следующие задачи: 1.Провести мониторинг умений учащихся 8-11 классов расставлять коэффициенты в уравнениях химических реакций 2.Изучить различные способы расстановки коэффициентов в уравнениях химических реакций 3.Выявить наиболее простой, но эффективный способ расстановки коэффициентов в уравненияххимических реакций 3.Выявить наиболее простой, но эффективный способ расстановки коэффициентов в уравнениях химических реакций

Анализ умений учащихся 8-11 классов расставлять коэффициенты в уравнениях химических реакций. На уроках химии при изучении темы «Химические реакции» ученики допускают ошибки при расстановке коэффициентов. Мы решили провести анализ умений учащихся 8-11 классов расставлять коэффициенты в уравнениях химических реакций, предложив им следующее задание: Al+S Al2S3 K+HOH KOH+H2 FeS2+O2 Fe2O3+SO2 Zn+HCl H2+ZnCl2 Al(OH)3=Al2O3+H2O VO3+H2=V+H2O

Количество ошибокКоличество учащихся, допустивших ошибки Сколько % составляет Ни единой ошибки15,50 1 ошибка422,20 2 ошибки316,60 3 ошибки211,11 4 ошибки211,11 5 ошибок527,78 6 ошибок211,11 8 класс

Анализ умений. На основе, проведенной нами исследовательской работы, мы выявили, что в классе есть ученики, которые справились с предложенным заданием на «5» (1). Но в классе есть ученики, допускающие много ошибок. Например, 4 ошибки допустили 11,11% учащихся, 5 ошибок – 27,78%. В классе двое учеников совсем не справились с предложенным заданием.

Количество ошибокКоличество учащихся, допустивших ошибки Сколько % составляет Ни единой ошибки00 1 ошибка00 2 ошибки17,69 3 ошибки17,69 4 ошибки753,85 5 ошибок327,10 6 ошибок17,69 9 класс

Анализ умений. Мы видим, что в 9 классе нет учащихся, которые справились бы со всеми предложенными заданиями. Большинство учащихся допустили от 4 (54%) до 5(23%) ошибок

Количество ошибокКоличество учащихся, допустивших ошибки Сколько % составляет Ни единой ошибки ошибка116,67 2 ошибки233,33 3 ошибки116,67 4 ошибки00 5 ошибок116,67 6 ошибок00 10 класс

Анализ умений. В классе 1 ученик справился с предложенным заданием на «5» (16,67%), и нет учеников, которые не справились бы со всеми заданиями (% допущенных 6 ошибок составляет 0)

Количество ошибокКоличество учащихся, допустивших ошибки Сколько % составляет Ни единой ошибки16,25 1 ошибка743,75 2 ошибки212,50 3 ошибки318,75 4 ошибки318,75 5 ошибок00 6 ошибок00 11 класс

Анализ умений. В 11 классе есть ученик, который выполнил задание на «5», и нет учащихся, допустивших 5, 6 ошибок. Большинство учащихся допустили только одну ошибку.

Мониторинг умений учащихся 8 класса расставлять коэффициенты в уравнениях химической реакции В январе месяце в мониторинге принимало участие 18 учащихся. А в феврале месяце – 15 учащихся Количество ошибокКоличество учащихся, допустивших ошибки Сколько % составляет ЯнварьФевральЯнварьФевральЯнварьФевраль Ни единой ошибки 125,5013,33 1 ошибка 4222,2013,33 2 ошибки 3316, ошибки 2511,1133,33 4 ошибки 2311, ошибок 5027,780 6 ошибок 2011,110

Анализ После проведения той же работы в 8 классе выявлено: Увеличение количества учащихся, справившихся с работой(было 5.5%, стало 13,33%) В классе нет учеников, допустивших 5 и 6 ошибок Увеличилось численность учащихся, допустивших 2, 3, 4 ошибки

Способы расстановки коэффициентов в уравнениях химических реакций Метод «слева направо». Выходит вопрос: перед каким из веществ надо поставить первый коэффициент, каким он должен быть, с правой стороны схемы превращений или с левой следует начать уравнивать? Метод дает прямое указание: в строгой последовательности – слева направо. Очень надежный этот метод, Часто мы пользуемся этим способом. Например: P+O2 P2O5 2P+O2 P2O5 2P+2,5O2 На этом этапе обучения каждый шаг фиксируется, что позволяет ученику в период самоподготовки «прокрутить» все заново, как на уроке. И далее: двух с половиной молекул не бывает, хотя, говорим учащимся, может быть 2,5 моль вещества, поэтому такая запись вполне годится для расчетов, но число молекул – это целое число, а уравнения химических реакций подчиняются некоторым законам алгебры, поэтому можно все коэффициенты удвоить: 4P+5O2=2P2O5

Метод «четности». Суть метода, в принципе, известна. Учитель показывает учащимся, напоминая им известное математическое положение: четное число, умноженное на любое число, дает четное число. Следовательно, число атомов кислорода слева всегда будет четным числом, таким же числом должно быть число атомов кислорода справа, но 5 – нечетное число, следовательно, коэффициент перед формулой оксида может быть только четным числом. Простейшие четное число – два: P+O2 2P2O5 И далее уравниваются все атомы: 4P+O2 2P2O5

Метод «немого коэффициента». Вводится неизвестное, место которого в уравнении реакции не имеет значения, но логичнее ставить перед формулой первого вещества. После этого остальные коэффициенты выставляются по логической цепи: xP+O2 P2O5 xP+O2 x/2P2O5 xP+5x/2O2 x/2P2O5 освобождаемся от дробного коэффициента, умножая все коэффициенты на четыре, и сокращаем x, предварительно имея: 4xP+5xO2 2x P2O5

Метод «наименьшего кратного». Путем нахождения наименьшего кратного определяют число атомов кислорода, которое должно быть справа и слева в уравнении химической реакции после полной расстановки коэффициентов: К(2,5)=10. и далее арифметический подсчет: 10:2=5 – коэффициент перед кислородом: P+5O2 P2O5 10:5=2 – коэффициент перед оксидом: P+5O2 2P2O5 И наконец, уравнивается число атомов фосфора: 4P+5O2 = 2P2O5

Алгебраический метод. Возникла идея вводить неизвестные только перед формулами исходных веществ: FeS2+O2 Fe2O3+SO2 xFeS2+yO2 Fe2O3+SO2 xFeS2+yO2 x/2 Fe2O3+2xSO2 Тогда 2y= 3x/2+4x 4y=3x+8x 4y=11x y=11x/4 Уравнение реакции принимает вид: xFeS2+11x/4O2 x/2 Fe2O3+2xSO2 Умножая все уравнения на 4, чтобы освободиться от дробного коэффициента, и сокращая общий множитель x, получаем: 4FeS2+11O2 2 Fe2O3+8SO2

Метод электронного баланса. Метод этот хорошо известен учителям. Он, конечно, ведет ученика к глубокому пониманию сущности химических реакций, сопровождающихся изменением степени окисления атомов или ионов. Здесь опора делается на закон сохранения электрического заряда. Метод настолько универсален, что позволяет мыслить и на абстрактном уровне. Используем этот метод для расстановки коэффициентов в уравнении Me+H2O Me(OH)n=H2 2 Ι Me0 – ne Me+n n Ι 2H++2e H20 Окислительное- востоновительные коэффициенты переносим в уравнение реакции.

Оперативный метод Суть метода сводится к следующему. По степеням окисления восстановителя и продукта окисления определяют число принятых электронов. Для момента обучения электроны донора при помощи стрелки «трансформируются» в коэффициент перед формулой вещества – окислителя, а электроны акцептора «трансформируются» в коэффициент перед формулой вещества – восстановителя. Это тоже приводит к балансу отданных и принятых электронов:5e 4N-3H+13+5O20 N+2O-2+H2O +4e Когда окислительно-восстановительные коэффициенты найдены, остальные коэффициенты подбираются обычным путем – слева направо. 4NH3+5O2 = 4NO+6H2O Приведем другой пример:2e 3Cu0+2H+N+5O3-2 Cu+2(NO3)2+N+2O-2+H2O +3e Последовательность расстановки остальных коэффициентов показана: 3Cu+(2+6)HNO3 =3Cu(NO3)2+2NO+4H2O. (2) (1) (4) (3) (5) (6)

Метод «проб и ошибок». Перед формулой одного из веществ ставят последовательно числа начала натурального ряда и каждый раз проверяют истинность данного числа как коэффициента в уравнении химической реакции. Например: CuOt Cu2O+O2 Оказывается, что только при коэффициенте 4 достигается нормальный баланс числа атомов. В классе всегда найдутся учащиеся с такой заторможенностью мышления, что для них это будет и метод, и выход. Любой из описанных методов или синтеза методов применим и к составлению уравнений реакций с участием органических веществ. Ограничимся реакцией Вагнера: CH2 = CH2+2KMnO4+4H2O 3CH2 – CH2+2MnO2 +2KOH OH OH 2C-2-2e 2C-1 Mn+7+3e Mn+4

Метод анатомирования процесса. Ясно, что перед формулой воды и гидроксида калия будет стоять четный коэффициент: 2,4,6.… Однако мы видим, что число атомов водорода в этиленгликоле больше, чем в исходном этилене, а он к тому же имеется и в составе основания, следовательно, самое малое – это коэффициент 4 перед формулой воды - ставим его. Перед формулой основания ставим минимальный четный коэффициент. Тогда автоматически коэффициент 2 ставим перед формулой перманганата и оксида марганца (IV). Таким образом слева мы имеем полный баланс по кислороду – 12 атомов, а справа, без учета кислорода в спирте, - 6 атомов, следовательно, для получения остальных 6 атомов кислорода необходимо перед формулой спирта поставить коэффициент 3: 3C2H4+2KMnO4+4H2O=3C2H6O2+2MnO2 +2KOH (6) (3) (1) (5) (4) (2)

Выводы Из исследования умений учащихся 8-11 классов расставлять коэффициенты в уравнениях химических реакций нами получены следующие результаты: 1. Учениками 8 класса допущено большое количество ошибок по сравнению с учащимися 11 класса. Это связано с тем, что старшеклассники знают больше способов расстановки коэффициентов. 2. Нами найдены 9 способов расстановки коэффициентов: Метод «слева направо» Метод «четности» Метод «наименьшего кратного» Метод «немого коэффициента» Алгебраический метод Метод электронного баланса Оперативный метод Метод «проб и ошибок» Метод анатомирования процесса 3. Наиболее эффективными методами является для 8 класса: 3. Наиболее эффективными методами является для 8 класса: Метод «слева направо» Метод «четности» Метод «наименьшего кратного»