Роль современного урока химии в формировании научного мировоззрения учащихся

Условие полета шарика (закон Архимеда):

Или

,

Откуда х > 8,26 гр. Поскольку х > 9 гр, первое условие выглядит корректным.

Пусть вода взята в избытке, тогда весь гидрид лития реагирует. При этом

n(H2)= n(LiH) = 0,5 моль. объем шарика п

ри н. у.:

Масса воздуха, вытолкнутого шариком:

Условие полета шарика:

,

где х – по-прежнему масса воды. Из этого неравенстве находим:

Масса воды больше 9 гр, то есть и второе условие корректное.

Ответ: 8,26 гр < m(H2O) < 9,45 гр.

Разработка задач нового поколения

Большие возможности для разработки задач нового поколения дает направление, связанное с расчетом масс и массовых долей электронов в веществе. Несколько шагов на этом пути уже сделано [29]. Построение такого класса задач основано на том, что массовая доля электронов наибольшая в водороде (главный изотопный нуклид 1Н не содержит нейтронов) и она постепенно уменьшается по мере увеличения порядкового номера химического элемента из-за прогрессирующего роста числа нейтронов в ядре. Например, в ядре атома фтора – 9 протонов и 10 нейтронов, поэтому массовая доля электронов здесь намного ниже, чем в атомах 1Н.

Рис. 2.2. Иллюстрация зависимости для смеси двух веществ заданного состава.

Те же возможности предоставляет набор изотопов водорода. Понятно, что переход от протия 1Н к дейтерию 2Н, а тем более к тритию 3Н снижает массовую долю электронов соответственно в 2 и в 3 раза.

Пример2.2.1. Массовая доля электронов в смеси газообразных протия и дейтерия составляет 4,064.10–4. Какова молярная масса этой смеси? Каково содержание протия в смеси?

Решение:

Выберем массу смеси, равную, а г. Пусть массовая доля будет ω, тогда доля будет (1-ω). Следовательно, масса равна, аω г, а масса – а(1-ω) г. Формула для расчета массовой доли электронов в молекуле протия имеет следующий вид:

5,486·10-4 – относительная электронная масса.

Рассчитаем массовую долю электронов в молекуле протия:

Массовая доля электронов в молекуле дейтерия:

Масса электрона в

г;

масса электрона в :

Массовая доля электронов в смеси газов будет рассчитываться по формуле:

Или

Из последнего уравнения находим ω=0,48. Вычислим молярную долю в смеси:

= 0,65.

Молярная масса смеси газов:

Или

Ответ: 2,7 г/моль; 0,65 (мольная доля).

Как вариант развития предлагаемого направления могут быть разработаны задачи, требующие расчета массовых долей нейтронов или протонов в веществе. Идея конструкции условия задачи та же: по мере роста порядкового номера химического элемента массовая доля протонов падает, а нейтронов повышается.

Другое направление – развитие заданий, основа которых состоит в расчете дефекта массы по уравнению Эйнштейна E = mc2. Понятно, что здесь должны рассматриваться ядерные реакции и зависимость энергии упаковки нуклонов от массового числа нуклида. Последняя информация доступна, она может быть найдена в соответствующих справочниках. Шаг в этом направлении сделан в.

Пример 2.2.2. Рассчитайте точное значение атомной единицы массы на основе значений масс протона, нейтрона, электрона и энергии упаковки нуклонов в ядро углерода-12. Сравните полученную величину с точным значением: 1 а.е.м. = 1,66056.10–27 кг. Какая величина не учтена нами при вычислениях?

Решение:

По определению

Это табличное значение.

Для того, чтобы решить эту задачу необходимы некоторые справочные данные, такие как:

Масса протона: mp = 1,672622·10-27 кг;

Масса нейтрона: mn = 1,674927·10-27 кг;

Масса электрона: me = 9,10938·10-31 кг.

Масса атома углерода без учета дефекта массы:

Энергия упаковки нуклонов в ядро атома углерода приблизительно равна:

Полная энергия упаковки в ядре атома углерода равна:

Дефекты массы ядра:

Масса атома углерода с учетом дефекта массы:

Отсюда можем найти 1а.е.м.:

Это несколько больше табличного значения. Причинами этого служат:

Приближенное значение энергии упаковки нуклонов;

Не учтено, что при соединении 6e- с ядрами тоже происходит дефект массы.

Ответ: 1,66086·10-27кг.

В школьном курсе физики изучается понятие теплоемкости вещества. Есть на эту тему и некоторое количество физических задач. Однако школьная химия этим понятием не пользуется. Для развития межпредметных связей есть возможность и целесообразность включения этого понятия и в химические задачи. В этом направлении тоже сделан один шаг.

Удельная теплоемкость – физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить телу для того, чтобы изменить его температуру на 10С, при том, что масса этого тела 1 кг.