В.Н. Доронькин и др. Химия. 9-11 классы. Сборник олимпиадных задач. Школьный, муниципальный, региональный этапы
Задачи, которых не должно быть, и метод их решения
Среди заданий химических олимпиад иногда встречаются такие, которые несут в себе мало химического смысла. Примером может служить задание, предложеннное в одном из регионов на муниципальном этапе Всероссийской олимпиады школьников по химии (в 9-м и 11-м классе). Содержание этого задания обсуждалось на одном из форумов Xumuk.ru:
Гарри Поттер шел на урок химии с обреченным настроением. Еще бы, тема была - окислительно-восстановительные реакции, а предмет вел ненавистный профессор Снегг
"Ну что, Поттер" (холодным голосом презрительно произнес Северус) "я слышал, что вы супер волшебник. У меня для вас есть персональное задание, надеюсь вы справитесь с ним к завтрашнему утру, или будете наказаны (последнюю фразу Снегг произнес с ощутимым удовольствием"
"Но профессор, я,я…" заикался Гарри
" Не волнуйся Гарри, я знаю ответ" - прошептала умная Гермиона
Мнение участников обсуждения было вполне единодушным, что таких задач на химической олимпиаде быть не должно, поскольку они не имеют отношения ни к теоретическим вопросам химии, ни к ее практическому применению.
Действительно, это задание ничего не проверяет, кроме навыков аккуратного счета, понимания смысла индексов и коэффициентов. Скорее это задание можно дать на олимпиаде по информатике, в виде: "Составить программу, уравнивающую число символов элементов в записи химического уравнения, и проверить его на данном примере..."
На химической олимпиаде оно может скорее принести вред, отняв массу времени, тем самым не дав возможность участнику раскрыться на задачах с большим химическим смыслом, и как результат - привести к потере баллов.
Тем не менее, если такие задания дают, хорошо бы иметь метод их решения (ведь не всегда рядом будет умная Гермиона ;). Имеющиеся методы, например метод электронного баланса, вряд ли в чем-то помогут, поскольку слишком много атомов меняют степени окисления и соотношение между ними может быть произвольным.
Предложу свой метод, который по праву автора назову "методом связанных формул".
Анализируя формулы в левой и правой части уравнения нетрудно видеть, что многие символы элементов присутствуют только в одной формуле слева и в одной формуле справа. Такие формулы будем называть связанными, поскольку ясно, что какой коэффициент будет стоять, например, перед Cа(CN)2, такой же должен стоять и перед CaF2 - они связаны по кальцию.
Начнем уравнивать с двух связанных формул, для этого выпишем их в отдельную строку (уравненные символы подчеркнуты):
Символ углерода есть в нескольких формулах, поэтому его пропускаем и переходим к азоту. По азоту цианид кальция связан с роданидом железа, причем, чтобы уравнять азот, придется использовать коэффициенты (при этом в схеме уравнивается и углерод):
Одновременно уравниваем и железо, вынося в верхнюю строчку FeSO4. Теперь в нижней строке, есть только одно вещество, связанное по сере с сульфатом и роданидом железа. Уравниваем серу:
Мы получили пять связанных формул. К сожалению, здесь придется остановиться, т.к. другие элементы в этой схеме (кислород, фтор) имеют несколько связей. Поэтому начнем уравнивать вторую схему, с новой пары веществ:
Чтобы уравнять йод с помощью PI3, предварительно нужно коэффициенты перед всеми формулами (они связанные!) во второй строчке умножить на 3. Затем уравниваем фосфор:
Теперь мы можем объединить две схемы по фтору. Так как в первой схеме 6 атомов фтора в правой части, а во второй 30 атомов в левой, все коэффициенты в первой схеме умножаем на 5:
Уравниваем кислород. Для этого надо очень аккуратно посчитать число атомов кислорода в левой (121) и правой (42) части нашей схемы и добавить необходимое количество молекул воды:
Предвижу вопросы, которые могли возникнуть при изучении этого материала:
1. Почему начали связывать формулы, уравнивать, с кальция?
- Чисто случайно. Попробуйте с любого другого элемента, при аккуратной работе результат должен быть тем же. Главное - надо начинать с элемента, у которого всего одна связь. Нельзя было начинать, например, с водорода.
2. Можно ли таким способом расставлять коэффициенты в ОВР?
- Я думаю, что метод универсален, но сути ОВР он не показывает. Попробуйте, может, где-нибудь пригодится.
Если у вас есть и другие вопросы, вы можете их задать, используя "Обратную связь"
сайта.
Если вам встретилось аналогичное задание и предложенный метод сработал, или не сработал - я буду рад услышать ваше мнение, и пополнить копилку задач, которых не должно быть, но которые все же встречаются.