Keemiaülesannete lahendamise harjumused ja kontrollid

Loe küsimusest välja sihtsuurus ja selle ühik

Enne kalkulaatorisse puutumist leia lause, mis midagi küsib, ja kirjuta sihtmärk üles suuruse ja ühikuga, näiteks fooliumi paksus cm-des. Kirja pandud sihtmärk hoiab sind peatumast vaheväärtusel, näiteks moolidel, kui küsimus tahab gramme.

Seejärel loetle iga antud suurus koos ühiku ja tüvenumbritega ning märgi, millised arvud on täpsed. Loendatud objektid ja defineeritud seosed, näiteks 1 L = 1000 mL või tasakaalustatud võrrandi kordajad, on täpsed ega piira täpsust. Pane tähele ka kaudset teavet: liigne hapnik ütleb, milline reagent ei ole limiteeriv.

Lõpuks nimeta seos, mis seob antud suurused sihtmärgiga: tihedus, molaarmass, mooli suhe või molaarsus. Kui sa ühtegi nimetada ei oska, loe küsimus uuesti; rohkem aritmeetikat ei täida puuduvat mõtet.

Kanna ühikuid läbi iga sammu

Kirjuta iga arvu kõrvale ühik, kaasa arvatud vahetulemused, ning taanda ühikud jooksvalt. See on dimensioonanalüüs, mida kasutatakse jooksva kontrollina: kui ellujäävad ühikud ei ole sihtmärgi ühikud, on seadistus vale, hoolimata sellest, kui usutav arv välja näeb. Ümberpööratud teisendustegur ilmneb kohe, sest g × (g/mol) jätab g²/mol, mis pole mitte millegi hulk.

Ole eesliidetega selgesõnaline. 25.0 mL kirjutamine kujul 0.0250 L enne molaarsuse kasutamist ühikus mol/L kõrvaldab 1000-kordse vea, mida muidu on lihtne märkamata jätta.

Kui esineb rohkem kui üks aine, tee selle identiteet ühiku osaks: mol AgNO₃ ja mol Ag on erinevad suurused ning nende märgistamine muudab mooli suhte sammu raskesti vahelejäetavaks.

Hinda esmalt, seejärel võrdle kalkulaatoriga

Ümarda iga antud väärtus ühe või kahe tüvenumbrini ja tee aritmeetika peas. Hinnang vajab ainult õiget kümne astet ja ligikaudu õiget esimest numbrit. Kirjuta see üles enne täpse väärtuse arvutamist.

Seejärel võrdle. Kümne- või suurem kordne erinevus viitab eesliitevigale, teadusliku kuju sisestusveale või tagurpidi rakendatud suhtele. Väike täisarvuline tegur, näiteks 2 või 3, viitab mooli suhetele või indeksitele. Kokkulangevus ei tõesta vastuse õigsust, kuid mittekokkulangevus näitab, et midagi on valesti.

Lisa füüsikaline mõistlikkuse kontroll seal, kus see on olemas. Massid, ruumalad, kontsentratsioonid ja absoluutsed temperatuurid on positiivsed. Puhta, kuiva produkti saagis protsentides ei saa ületada 100%. Lahjendatud lahus on vähem kontsentreeritud kui selle algne lahus.

Lahendatud näide: alumiiniumfooliumi lehe paksus

Ristkülikukujulise alumiiniumfooliumi tüki mõõtmed on 30.5 cm ja 22.0 cm ning mass on 4.37 g. Alumiiniumi tihedus on 2.70 g/cm³. Kui paks on foolium? Sihtmärk on paksus cm-des. Seosed on ruumala = mass ÷ tihedus ja õhukese plaadi korral ruumala = pikkus × laius × paksus.

Hinnang: 4.4 g ÷ 2.7 g/cm³ on umbes 1.6 cm³ ja pindala on umbes 30 cm × 22 cm ≈ 660 cm². Paksus on siis umbes 1.6 cm³ ÷ 660 cm² ≈ 0.0024 cm.

Arvuta: V = 4.37 g ÷ 2.70 g/cm³ = 1.6185 cm³, jättes lisanumbrid praegu alles. A = 30.5 cm × 22.0 cm = 671 cm². t = 1.6185 cm³ ÷ 671 cm² = 0.002412 cm. Igal mõõdetud väärtusel on kolm tüvenumbrit, seega esita t = 2.41 × 10⁻³ cm, mis on 24.1 µm. Ühikud taanduvad cm-ks ja tulemus langeb kokku hinnanguga.

Mõistlikkus: 24.1 µm on palju õhem kui paberileht, mis sobib sellega, kuidas foolium käitub. Vastus 2.41 cm ebaõnnestuks selles kontrollis kohe.

Lahendatud näide: süsinikuaatomite loendamine suhkrutükis

Mitu süsinikuaatomit on 4.20 g suhkrutükis, käsitledes seda puhta sahharoosina C₁₂H₂₂O₁₁? Sihtmärk on C-aatomite arv. Tee on sahharoosi grammid → sahharoosi moolid → sahharoosi molekulid → süsinikuaatomid. Kirjuta tee üles enne arvutamist; iga nool on üks teisendustegur.

Molaarmass, kasutades IUPAC-i standardseid aatommasse, mis on ümardatud kahe kümnendkohani (C 12.01, H 1.01, O 16.00): 12(12.01) + 22(1.01) + 11(16.00) = 144.12 + 22.22 + 176.00 = 342.34 g/mol. Hinnang: 4 g ÷ 340 g/mol ≈ 0.012 mol; 0.012 mol × 6 × 10²³ mol⁻¹ ≈ 7 × 10²¹ molekuli; × 12 ≈ 8 × 10²² süsinikuaatomit.

Arvuta: 4.20 g × (1 mol / 342.34 g) = 0.012269 mol sahharoosi. 0.012269 mol × 6.022 × 10²³ molekuli/mol = 7.388 × 10²¹ molekuli. 7.388 × 10²¹ molekuli × 12 C-aatomit/molekul = 8.866 × 10²² C-aatomit, esitatuna kui 8.87 × 10²², sest 4.20 g sisaldab kolme tüvenumbrit. Arv 12 on täpne ning molaarmassil ja Avogadro konstandil on rohkem numbreid kui massil. Hinnang langeb kokku.

Aine hulga ümardamine esimeses sammus väärtuseks 0.01 mol oleks andnud 7.23 × 10²², umbes 18% liiga väikese. Kanna lisanumbreid läbi vahesammude ja ümarda üks kord, lõpus.

Korralda mitmeastmelised ülesanded suuruste kaardina

Kolme või enama sammuga ülesannete puhul visanda enne arvutamist kaart: kastid suuruste jaoks (A mass, A moolid, B moolid) ja nooled, mis on märgitud neid ühendava seosega (molaarmass, mooli suhe). Kaart eraldab tegevuse otsustamise aritmeetika tegemisest.

Tööta ette antud suurustest edasi või sihtmärgist tagasi, olenevalt sellest, kummal on vähem harusid. Tagurpidi mõtlemine aitab, kui ülesanne annab palju andmeid: küsi, mida vajaksid sihtmärgi arvutamiseks, seejärel mida selle saamiseks, kuni jõuad antud suurusteni.

Hoia üks teisendus rea kohta, koos ühikute ja ainemärgistega, et vale vastus oleks jälgitav sammuni, mis ebaõnnestus.

• Kirjuta sihtsuurus koos selle ühikuga.
• Nimeta iga seos ja visanda tee antud suurustest sihtmärgini.
• Hinda vastust ühe tüvenumbri täpsusega.
• Arvuta, kandes vahetulemustes lisanumbreid edasi.
• Ümarda üks kord, lõpus, õige arvu tüvenumbriteni.
• Võrdle hinnanguga ja kontrolli füüsikalist mõistlikkust.

Levinud vead ja kontrollid, mis need kinni püüavad

Allpool olevad vead on üldkeemias sagedased ja igaühel on kiire kontroll, mis ei nõua kogu ülesande uuesti lahendamist.

Kui leiad oma töös vea, märgi üles, milline harjumus oleks selle kinni püüdnud, ja tee oma kõige sagedasemale mustrile iga kord teadlik kontroll.

• Peatumine vahesuuruse juures, näiteks moolide esitamine, kui küsiti gramme. Kontroll: võrdle lõppühikut alguses kirja pandud sihtmärgiga.
• Kirjutamine 6.022 × 10²³ kujul 6.022 × 10 EE 23, mida kalkulaator loeb kui 6.022 × 10²⁴. Kontroll: vajuta EE või EXP vahetult pärast 6.022 ja võrdle kümne astet oma hinnanguga.
• mL ja L segiajamine arvutuses, mis kasutab ühikut mol/L. Kontroll: ühikud ei taandu sihtmärgini.
• Teisendusteguri ümberpööramine. Kontroll: allesjäänud ühikud, näiteks g²/mol.
• Vahetulemuste ümardamine. Kontroll: tee viimane samm uuesti ümardamata väärtustega; kui esitatud numbrid muutuvad, kanna rohkem numbreid edasi.
• Täpse arvu, näiteks kordaja või 12 süsinikuaatomi sahharoosis, laskmine tüvenumbreid piirata.
• Füüsikaliselt võimatu väärtuse aktsepteerimine, näiteks negatiivne mass, üle 100% saagis protsentides või kontsentratsioon, mis lahjendamisel tõuseb.