Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

ШКОЛЬНАЯ ОЛИМПИАДА ПО ХИМИИ – КАК ФОРМА ВНЕКЛАССНОЙ РАБОТЫ

Газетдинов Р.Р. 1 Денисова О.С. 1 Нуртдинова Р.Р. 1
1 Бирский филиал ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет»
Рассмотрена школьная олимпиада по химии, как одна из форм внеклассной работы. В настоящее время Всероссийская олимпиада школьников проводится в 4 этапа: школьный, муниципальный, региональный и всероссийский. Каждый этап делится на 2 тура – экспериментальный и теоретический. Продолжительность каждого тура составляет 5 (пять) астрономических часов. Олимпиадные задачи теоретического тура обычно основаны на материале 4 разделов химии: неорганической, аналитической, органической и физической.
олимпиада
экспериментальный тур
расчетные задачи
1. Глазкова О.В., Лазарева О.П. Олимпиадные задания по химии / Сост.: Глазкова О.В., Лазарева О.П.; МО РМ, МРИО. – Саранск, 2005. – 43 с.
2. Лунин В.В., Архангельская О.В, Тюльков И.А. Всероссийская олимпиада школьников по химии в 2006 году / Научн. редактор Э.М. Никитин. – М.: АПК И ППРО, 2006. – 144 с.
3. Можаев Г.М. Подготовка школьников к олимпиадам по химии [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://kontren.narod.ru/lttrs/to_Oli.htm (дата обращения 03.05.2015).
4. Тюльков И.А., Емельянов В.А., Архангельская О.В., Лунин В.В. Методические рекомендации по проведению школьного и муниципального этапов Всероссийской олимпиады школьников по химии в 2014/2015 учебном году [Электронный ресурс] // Режим доступа http://education.tularegion.ru/netcat_files/9815/12274/h_eeedd0c401a1365c3b45e1994c50508d (дата обращения 03.05.2015).

Одной из важнейших форм внеклассной работы по химии, несомненно, является олимпиада. Предметная олимпиада – состязание учащихся учреждений среднего общего, высшего или профессионального образования, требующее от участников демонстрации знаний и навыков в области одной или нескольких изучаемых дисциплин [1]. Она не только помогают выявить наиболее способных учащихся, но и стимулируют углубленное изучение предмета, служит развитию интереса к химической науке. Олимпиады способствуют пропаганде научных знаний, укреплению связи общеобразовательных учреждений с вузами и научно-исследовательскими институтами, созданию необходимых условий для поддержки одаренных детей, привлечению наиболее способных из них в ведущие вузы страны.

Цель данной работы – рассмотреть примеры олимпиадных задач по неорганической химии, ознакомиться с методикой решения подобных задач.

Самая первая олимпиада по химии в нашей стране состоялась в Москве в 1938-1939 учебном году, недостатком служил тот факт, что она проходила в заочной форме. В настоящее время Всероссийская олимпиада школьников проводится в 4 этапа: школьный, муниципальный, региональный и всероссийский. Каждый этап делится на 2 тура: теоретический и практический.

При выполнении заданий экспериментального тура проверяются:

– умение работать с химической посудой, приборами и реактивами;

– умение использовать знания о качественном и количественном анализе;

– умение предсказывать результаты химических реакций [2].

Продолжительность экспериментального тура составляет 5 (пять) астрономических часов. Рекомендуемое время начала теоретического тура – 10:00 по местному времени.

Вне зависимости от этапа олимпиады экспериментальные задачи можно классифицировать по экспериментальным методам и лабораторным операциям:

• собрать прибор;

• провести качественный анализ предлагаемых веществ;

• провести очистку вещества;

• провести разделение смесей веществ;

• синтезировать вещество

В программу экспериментального тура входят:

1) практические навыки, необходимые для работы в химической лаборатории: взвешивание (аналитические весы); измерение объемов жидкостей с помощью мерного цилиндра, пипетки, бюретки, мерной 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 мешалки, использование капельной и делительной воронок; фильтрование через плоский бумажный фильтр, фильтрование через свернутый бумажный фильтр; промывание осадков на фильтре, высушивание осадков на фильтре; перекристаллизация веществ из водных растворов; высушивание веществ в сушильном шкафу, высушивание веществ в эксикаторе.

2) синтез неорганических и органических веществ: синтез в плоскодонной колбе, синтез в круглодонной колбе, работа с водоструйным насосом, фильтрование через воронку Бюхнера; аппаратура для нагревания реакционной смеси с дефлегматором, аппарат для перегонки жидкостей при нормальном давлении,

3) качественный и количественный анализ неорганических и органических веществ: реакции в пробирке, обнаружение катионов и анионов в водном растворе; групповые реакции на катионы и анионы; идентификация элементов по окрашиванию пламени; качественное определение основных функциональных групп органических соединений; титрование, приготовление стандартного раствора; кислотно-основное титрование, цветовые переходы индикаторов при кислотно-основном анализе,

4) специальные измерения и процедуры: измерение рН-метром,

5) оценка результатов: оценка погрешности эксперимента (значащие цифры, графики) [3].

Задачи по химии классически делят на две группы: качественные и расчётные (количественные).

Продолжительность теоретического тура составляет 5 (пять) астрономических часов. Рекомендуемое время начала теоретического тура – 10:00 по местному времени. Олимпиадные задачи теоретического тура обычно основаны на материале 4 разделов химии: неорганической, аналитической, органической и физической.

Задачи по химии классически делят на две группы: качественные и расчётные (количественные).

Рассмотрим расчетные задачи:

– расчёты состава смеси (массовый, объемный и мольный проценты);

– расчёты состава раствора (способы выражения концентрации, приготовление растворов заданной концентрации);

– расчёты с использованием газовых законов (закон Авогадро, уравнение Клапейрона–Менделеева);

– выведение химической формулы вещества;

– расчёты по химическим уравнениям (стехиометрические соотношения);

– расчёты с использованием законов химической термодинамики

(закон сохранения энергии, закон Гесса);

– расчёты с использованием законов химической кинетики (закон действия масс, уравнение Аррениуса) [4].

Единой конкретизированной типологии олимпиадных задач по химии нет, так или иначе, они являются комбинированными.

Олимпиадные задачи теоретического тура обычно основаны на материале 4 разделов химии: неорганической, аналитической, органической и физической.

Из раздела неорганической химии необходимо знание основных классов соединений:оксидов, кислот, оснований, солей; их строения и свойств; получения неорганических соединений; номенклатуры; периодического закона и периодической системы: основных закономерностей в изменении свойств элементов и их соединений [3].

Пример 1

После прокаливания смеси нитрата меди с медным порошком общая масса уменьшилась на 46,46%. Вся ли медь прореагировала? Рассчитайте состав исходной смеси.

Решение:

I. 1. Предположим, что масса исходной смеси m(исх.) = 100 г.

Пусть количество вещества нитрата меди ν(Cu(NO3)2) – х моль, ν(Cu) – y моль.

2. Уравнение реакции разложения нитрата меди:

х моль х моль

2Cu(NO3)2 = 2 CuO + 4NO2↑ + O2

2х188 г        2х80 г

Выделяющийся кислород взаимодействует с металлической медью:

y моль 0,5у моль y моль

2Cu + O2 = 2CuO

2х64 г          2х80 г

3. Допустим, что х > у, то есть вся медь переходит в оксид CuO. Масса оксида меди (II) после прокаливания:

m(CuО) = 100 – 45,45 = 54,55 (г)

Составим систему уравнений:

80х + 80у = 54,55

188х + 64у = 100

х=0,4545 (моль); у=0,2274(моль)

m(Cu(NO3)2) = 0,4545 · 188 = 85,45 г; ω(Cu(NO3)2) = 85,45 %.

m(Cu) = 0,2274 · 80 = 14,55 г;

ω(Cu) = 14,55 %.

II. 4. Допустим, что x < y. Только часть меди переходит в оксид. Тогда масса меди, которая не прореагировала:

m(Cu) = 64 – (у–х).

Составим систему уравнений:

80х + 80х + 64 – (у–х) = 54,55;

188х + 64у = 100;

х=0,494 (моль); у=0,11 (моль), но в этом случае х > у, что противоречит допустимому условию II подхода.

Ответ: вся медь прореагировала, состав исходной смеси:

ω(Cu(NO3)2) = 84,34 %; и ω(Cu) = 15,66 %.

Пример 2

Концентрированный раствор серной кислоты взаимодействует с 5 г сульфида натрия с образованием элементной серы, оксида серы (IV) и сероводорода. После отделения серы от раствора ее промыли водой, высушили и сожгли. Получилось 1 л (н.у.) газа. Рассчитайте объём выделившегося сероводорода, напишите уравнения всех протекающих реакций.

Решение:

1. Записываем уравнения реакций:

а) Na2S + H2SO4 = Na2SO4 + H2S(г) (реакция обмена)

б) H2S(г) + H2SO4 = S0 + SO2(г) + 2 H2O (овр)

H2S –2 е →S0 + 2 H+

SO4 2- + 4 H ++ 2e →SO2(г) + 2 H2O

_____________________________________

H2S + SO4 2- + 2 H+ → S0 + SO2(г) + 2 H2O

в. S0 + O2(г) →SO2(г) (овр)

S0 + 2 H2O – 4 e → SO2(г) + 4 H+

O2(г) + 4 H+ + 4 e → 2 H2O

_____________________________________

S0 + O2(г) → SO2(г)

Найдем количество вещества исходного сульфида натрия:

n (Na2S) = 5 0,78= 0.064 моль.

Найдем количество выделившегося SO2 при сжигании серы:

n (SO2) = 1 л ·22,4 л/ моль = 0,045 моль.

Найдем количество выделившегося сероводорода, не вступившего в реакцию окисления серной кислотой:

n (Н2S) = n(Na2S) – n (SO2) = = 0,064 – 0,045 = 0,019 моль.

Найдем объем выделившегося сероводорода, не вступившего в реакцию окисления серной кислотой:

V(Н2S) = 22,4 ·n (Н2S) = 22,4 · 0.019 = =0,43 л.

Ответ: 0,43 л.

Таким образом, что расчётные задачи являются неотъемлемой частью олимпиад по химии любого этапа. Решение задач различного уровня сложности способствуют структурированию знаний, развивает навыки самостоятельной работы, служит закреплению в памяти учащихся химических законов, теорий и важнейших химических понятий. Решение задач расширяет кругозор учащихся, позволяет устанавливать связи между явлениями, развивает умение логически мыслить, воспитывает волю к преодолению трудностей. Умение решать задачи является одним из показателей уровня развития химического мышления учащихся, а также глубины усвоения ими учебного материала.


Библиографическая ссылка

Газетдинов Р.Р., Денисова О.С., Нуртдинова Р.Р. ШКОЛЬНАЯ ОЛИМПИАДА ПО ХИМИИ – КАК ФОРМА ВНЕКЛАССНОЙ РАБОТЫ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 6-3. – С. 501-503;
URL: http://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=6935 (дата обращения: 01.03.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074