Слайд 2
Цели решения расчетных задач по химии
Обучение химии
Развитие химического
мышления, формирование химического мировоззрения
Воспитание
Математическая культура?
Слайд 3
Задачи
Классифицировать расчетные задачи по химии и выделить типы
задач для решения с помощью Excel
Разработать алгоритмы решения выделенных
типов задач ???
Формализовать алгоритмы решения
Разработать примеры решения расчетных задач с помощью Excel
Слайд 4
Типы расчетных задач вузовского курса химии
Задачи на основе
расчетов стехиометрии и материальных балансов отдельных химических процессов и
их комбинаций
Задачи на основе термодинамических расчетов энергий Гиббса, энтальпий, энтропий веществ и химических процессов, изменения теплоемкости химических систем
Слайд 5
Задачи на основе расчетов окислительно-восстановительных равновесий при различных
температурах, концентрациях, кислотности среды в твердой фазе и растворах
построение
Задачи на основе расчетов кислотно-основных равновесий в растворах электролитов: определение рН, растворимости, возможности образования и растворения осадков, образования и растворения осадков в данных условиях
Слайд 6
Расчеты кинетики химических процессов:
решение дифференциальных кинетических уравнений;
расчеты констант скоростей химических реакций;
расчеты и сопоставление энергий
активации;
расчеты периода полупревращения;
расчеты изменения текущих концентраций во времени
Слайд 7
2. Уточнение алгоритмов представленных в традиционной форме
расчет энергии
Гиббса вещества и реакции в нестандартных условиях;
Расчеты равновесий в
гетерогенных системах
Кислотно-основное титрование
Влияние температуры на скорость хр
Слайд 8
Трудозатраты при решении задач химического содержания
Время на прочтение
и понимание условия задачи
Выбор или конструирование алгоритма решения
Время на
выполнение математических операций
Оформление решения задачи
Химическая сторона задачи уходит на задний план
Слайд 9
Преимущества MC Excel
Установлен на всех ПК
Одна книга
вмещает множество отдельных листов с различными типами задач
Изучение MC
Excel введено в школьный курс
Применяется для решения математических задач
Слайд 10
Примеры задач
Задача 1. Для
реакции термического разложения энергия активации равна 103,5 кДж/моль, а
предэкспоненциальный множитель в уравнении Аррениуса равен с-1. Рассчитайте: а) период полураспада реагента при -10 °С; б) время, необходимое для завершения реакции на 90 % при 50 ° С.
Слайд 11
Алгоритм решения
Запись условия задачи с помощью общепринятых обозначений.
Запись
дополнительных данных: формула для расчета константы скорости химической реакции,
формула для расчета периода полураспада.
Расчет константы скорости химической реакции.
Расчет периода полураспада.
Расчет времени 90%-го завершения реакции.
Запись ответа.
Дополнительные
данные и расчет:
EA = 103,5 кДж/моль
A = 4,6·1013 c-1
t1 = – 10 °C
t2 = – 50 °C
α = 90%
τ1/2 – ?
k(T) – ?
τ1/2 – ?
3. t90% – ?
Ответ: 62,7 сут., 45,7 мин.
Слайд 13
Алгоритм решения в MC Excel
B ячейки В2 –В5
вносятся значения энергии активации, температур и предэкспоненциального множителя.
В ячейках
С2 и D2 рассчитываются константы скорости при t1 и t2.
В ячейках Е4 и F5 вычисляются соответственно период полураспада при t1 и время 90%-ного завершения реакции при t2.
раствором NaOH титруют 0,1М раствор HCI. Построить кривую титрования.
Слайд 15
Алгоритм решения
Запись условия задачи с помощью общепринятых обозначений.
Запись
дополнительных данных: формулы для расчета [H+], [OH–], pH.
Расчет значений
pH при добавлении щёлочи; нахождение точки эквивалентности.
Построение по точкам кривой титрования.
Дополнительные данные и расчет:
с(HCl) = 0,1 М
с(NaOH) = 0,1 M
Построить кривую
титрования.
20мл 0,1М HCI
+ 1 мл NaOH
+5 мл NaOH
+10 мл NaOH
+15 мл NaOH
+19 мл NaOH
Слайд 17
+19,9 мл NaOH
+19,99 мл NaOH
+20мл NaOH. Точка
эквивалентности – pH=7,00.
+20,1 мл NaOH
+21 мл NaOH
+25
мл NaOH
Далее по полученным точкам строится график кривой титрования и определяют скачок титрования.
Слайд 18
Алгоритм решения в MC Excel
Вводятся значения концентраций и
объемов кислоты и основания.
Рассчитываются суммарный объём системы и избыток
кислоты (основания).
Рассчитываются значения [H+], pH. С помощью Мастера диаграмм строим график кривой титрования.
Слайд 19
Экономия времени затраченного на выполнение математических операций
Увеличение времени
на объяснение химического смысла задачи и осмысление результатов решения
задачи
Исключение ошибок, возникающих при выполнении расчетных действий
Слайд 20
Регулярность решения задач по химии с помощью Excel
Введение
в курсы химических дисциплин обязательного решения задач с помощью
Excel