Mistrz obliczeń chemicznych

Cele kursu

·         przygotowanie uczestników do rozwiązywania wszystkich typów obliczeń wymaganych na egzaminie maturalnym z chemii;

·         rozwijanie umiejętności samodzielnej analizy problemów chemicznych i wyboru właściwej metody rozwiązania zadania;

·         uporządkowanie i pogłębienie wiedzy dotyczącej zagadnień związanych z obliczeniami chemicznymi;

·         wykształcenie nawyku logicznego oraz przejrzystego zapisu toków obliczeń zgodnego
z zasadami oceniania maturalnego;

·         zwiększenie skuteczności i pewności w rozwiązywaniu zadań otwartych, również nietypowych oraz złożonych.

Tematyka kursu

·         Obliczenia stechiometryczne

·         Rozpuszczalność substancji

·         Stężenie procentowe, molowe roztworów, przeliczanie stężeń

·         Kinetyka i statyka chemiczna. Energetyka reakcji chemicznych

·         Równowaga chemiczna

·         Stała, stopień dysocjacji, pH

Efekty uczenia się

Wiedza:

Uczeń:

a)      zna kluczowe pojęcia związane z obliczeniami chemicznymi, takie jak mol, masa molowa, stężenie procentowe, molowe, równowaga chemiczna, kinetyka reakcji, wielkości stałych K_a, K_b;

b)      rozumie prawa i zasady opisujące ilościowy przebieg reakcji chemicznych;

c)      posiada wiedzę na temat metod obliczeniowych stosowanych w chemii;

d)      rozumie matematyczne modele opisujące kinetykę oraz procesy równowagi chemicznej;

e)      potrafi interpretować równania reakcji chemicznych oraz dane eksperymentalne;

f)       posiada niezbędną wiedzę do analizy oraz rozwiązywania zadań złożonych.

Umiejętności:

a) Obliczenia stechiometryczne. Uczeń:

1.      stosuje pojęcie mola i stałej Avogadra;

2.      odczytuje w układzie okresowym masy atomowe pierwiastków i na ich podstawie oblicza masę molową związków chemicznych (nieorganicznych i organicznych) o podanych wzorach lub nazwach;

3.      dokonuje interpretacji jakościowej i ilościowej równania reakcji w ujęciu molowym, masowym i objętościowym (dla gazów);

4.      ustala wzór empiryczny i rzeczywisty związku chemicznego (nieorganicznego
i organicznego) na podstawie jego składu i masy molowej;

5.      wykonuje obliczenia dotyczące: liczby moli oraz mas substratów i produktów (stechiometria wzorów i równań chemicznych), objętości gazów w warunkach normalnych, po zmieszaniu substratów w stosunku stechiometrycznym.

b) Roztwory. Uczeń:

1.      wykonuje obliczenia związane z przygotowaniem, rozcieńczaniem i zatężaniem roztworów z zastosowaniem pojęć: stężenie procentowe i molowe oraz rozpuszczalność;

2.      projektuje i przeprowadza doświadczenie pozwalające otrzymać roztwór o zadanym stężeniu procentowym lub molowym;

3.      stosuje termin stopień dysocjacji dla ilościowego opisu zjawiska dysocjacji elektrolitycznej;

4.      interpretuje wartości pK_w, pH, K_a, K_b, K_s;

5.      wykonuje obliczenia z zastosowaniem pojęć: stała dysocjacji, stopień dysocjacji, pH, iloczyn jonowy wody, iloczyn rozpuszczalności; stosuje do obliczeń prawo rozcieńczeń Ostwalda;

6.      porównuje moc elektrolitów na podstawie wartości ich stałych dysocjacji;

7.      przewiduje odczyn roztworu po reakcji substancji zmieszanych w ilościach stechiometrycznych i niestechiometrycznych.

c) Kinetyka i statyka chemiczna. Energetyka reakcji chemicznych. Uczeń:

1.      definiuje i oblicza szybkość reakcji (jako zmianę stężenia reagenta w czasie);

2.      przewiduje wpływ: stężenia (ciśnienia) substratów, obecności katalizatora, stopnia rozdrobnienia substratów i temperatury na szybkość reakcji; projektuje i przeprowadza odpowiednie doświadczenia;

3.      na podstawie równania kinetycznego określa rząd reakcji względem każdego substratu; na podstawie danych doświadczalnych ilustrujących związek między stężeniem substratu
a szybkością reakcji określa rząd reakcji i pisze równanie kinetyczne;

4.      stosuje pojęcia: egzoenergetyczny, endoenergetyczny, energia aktywacji do opisu efektów energetycznych przemian; zaznacza wartość energii aktywacji na schemacie ilustrującym zmiany energii w reakcji egzo- i endoenergetycznej;

5.      porównuje wartość energii aktywacji przebiegającej z udziałem i bez udziału katalizatora;

6.      wykazuje się znajomością i rozumieniem pojęć: stan równowagi dynamicznej i stała równowagi; pisze wyrażenie na stałą równowagi danej reakcji;

7.      oblicza wartość stałej równowagi reakcji odwracalnej; oblicza stężenia równowagowe albo stężenia początkowe reagentów;

8.      wymienia czynniki, które wpływają na stan równowagi reakcji; wyjaśnia, dlaczego obecność katalizatora nie wpływa na wydajność przemiany; stosuje regułę Le Chateliera- Brauna (regułę przekory) do jakościowego określenia wpływu zmian temperatury, stężenia reagentów i ciśnienia na układ pozostający w stanie równowagi dynamicznej;

9.      stosuje pojęcie standardowej entalpii przemiany; interpretuje zapis ΔH < 0 i ΔH > 0; określa efekt energetyczny reakcji chemicznej na podstawie wartości entalpii.

Metody pracy

·         wskazówki metodyczne prowadzącego, objaśnianie trudnych zagadnień, podpowiedzi dotyczące strategii rozwiązywania zadań oraz wskazywanie typowych błędów;

·         praca indywidualna, rozwiązywanie zadań obliczeniowych krok po kroku, utrwalanie algorytmów i schematów postępowania;

·         praca w parach i grupach, dyskusje nad strategiami rozwiązywania zadań, analiza wyników, wspólne porównywanie sposobów podejścia do problemów rachunkowych;

·         analiza i omówienie zadań maturalnych, praca z arkuszami CKE, interpretacja poleceń, ćwiczenia w rozpoznawaniu typowych pułapek i trudności w zadaniach.