Venjur og athuganir við lausn efnafræðidæma

Lestu spurninguna með markstærð og einingu hennar í huga

Áður en þú snertir reiknivélina skaltu finna setninguna sem biður um eitthvað og skrifa markið sem stærð með einingu, eins og þykkt álpappírsins, í cm. Skrifað mark kemur í veg fyrir að þú stoppir við millistigsgildi, eins og mól, þegar spurt er um grömm.

Næst skaltu telja upp hverja gefna stærð með einingu og marktækum tölustöfum og merkja hvaða tölur eru nákvæmar. Taldir hlutir og skilgreind sambönd, eins og 1 L = 1000 mL eða stuðlarnir í jafnaðri efnajöfnu, eru nákvæm og takmarka ekki nákvæmni. Taktu einnig eftir óbeinum upplýsingum: umframsúrefni segir þér hvaða hvarfefni takmarkar ekki.

Að lokum skaltu nefna sambandið sem tengir gefnu stærðirnar við markið: eðlismassa, mólmassa, molahlutfall eða mólstyrk. Ef þú getur ekki nefnt neitt skaltu lesa spurninguna aftur; meiri reikningur fyllir ekki upp í hugmynd sem vantar.

Berðu einingar með þér í gegnum hvert skref

Skrifaðu einingu við hverja tölu, líka millistigsniðurstöður, og styttu einingar út jafnóðum. Þetta er víddargreining notuð sem stöðug athugun: ef einingarnar sem lifa af eru ekki einingar marksins er uppsetningin röng, hversu sennileg sem talan lítur út. Umbreytingarstuðull á hvolfi kemur strax í ljós, því g × (g/mol) skilur eftir g²/mol, sem er ekki magn neins.

Vertu skýr með forskeyti. Að skrifa 25.0 mL sem 0.0250 L áður en mólstyrkur í mol/L er notaður fjarlægir þúsundfalda villu sem annars er auðvelt að missa af.

Þegar fleiri en eitt efni koma við sögu skaltu gera auðkenni þess hluta einingarinnar: mol AgNO₃ og mol Ag eru ólíkar stærðir, og að merkja þær gerir erfitt að sleppa skrefinu með molahlutfallið.

Áætlaðu fyrst, berðu síðan saman við reiknivélina

Námundaðu hvert gefið gildi í einn eða tvo marktæka tölustafi og reiknaðu í huganum. Matið þarf aðeins rétt tíuveldi og nokkurn veginn réttan fremsta tölustaf. Skrifaðu það niður áður en þú reiknar nákvæma gildið.

Berðu síðan saman. Munur upp á stuðulinn tíu eða meira bendir til forskeytisvillu, villu við innslátt á veldisritun eða hlutfalls sem var notað á hvolfi. Lítill heiltölustuðull eins og 2 eða 3 bendir til molahlutfalla eða hjástafa. Samræmi sannar ekki að svarið sé rétt, en ósamræmi sýnir að eitthvað er rangt.

Bættu við eðlisfræðilegri skynsemisathugun þar sem hún er til. Massar, rúmmál, styrkur og hitastig í kelvínum eru jákvæð. Prósentuafrakstur getur ekki farið yfir 100% fyrir hreint, þurrt myndefni. Þynnt lausn hefur minni styrk en grunnlausnin.

Útreiknað dæmi: þykkt álpappírsarkar

Rétthyrnt stykki af álpappír mælist 30.5 cm sinnum 22.0 cm og hefur massann 4.37 g. Eðlismassi áls er 2.70 g/cm³. Hversu þykkur er pappírinn? Markið er þykkt í cm. Samböndin eru rúmmál = massi ÷ eðlismassi og, fyrir þunna plötu, rúmmál = lengd × breidd × þykkt.

Mat: 4.4 g ÷ 2.7 g/cm³ er um 1.6 cm³ og flatarmálið er um 30 cm × 22 cm ≈ 660 cm². Þykktin er þá um 1.6 cm³ ÷ 660 cm² ≈ 0.0024 cm.

Útreikningur: V = 4.37 g ÷ 2.70 g/cm³ = 1.6185 cm³, með aukatölustöfum í bili. A = 30.5 cm × 22.0 cm = 671 cm². t = 1.6185 cm³ ÷ 671 cm² = 0.002412 cm. Sérhvert mælt gildi hefur þrjá marktæka tölustafi, svo gefðu upp t = 2.41 × 10⁻³ cm, sem er 24.1 µm. Einingarnar styttast út í cm og niðurstaðan stemmir við matið.

Sennileiki: 24.1 µm er miklu þynnra en pappírsblað, sem passar við hegðun álpappírs. Svarið 2.41 cm félli strax á þessari athugun.

Útreiknað dæmi: atóm talin í sykurmola

Hversu mörg kolefnisatóm eru í 4.20 g sykurmola ef við lítum á hann sem hreinan súkrósa, C₁₂H₂₂O₁₁? Markið er fjöldi C-atóma. Leiðin er grömm af súkrósa → mól af súkrósa → sameindir af súkrósa → kolefnisatóm. Skrifaðu leiðina áður en þú reiknar; hver ör er einn umbreytingarstuðull.

Mólmassi, með stöðluðum atómmössum IUPAC námunduðum í tvo aukastafi (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. Mat: 4 g ÷ 340 g/mol ≈ 0.012 mol; 0.012 mol × 6 × 10²³ mol⁻¹ ≈ 7 × 10²¹ sameindir; × 12 ≈ 8 × 10²² kolefnisatóm.

Útreikningur: 4.20 g × (1 mol / 342.34 g) = 0.012269 mol súkrósi. 0.012269 mol × 6.022 × 10²³ sameindir/mol = 7.388 × 10²¹ sameindir. 7.388 × 10²¹ sameindir × 12 C-atóm/sameind = 8.866 × 10²² C-atóm, gefið upp sem 8.87 × 10²² því 4.20 g hefur þrjá marktæka tölustafi. Talan 12 er nákvæm og mólmassinn og Avogadrófastinn hafa fleiri tölustafi en massinn. Matið stemmir.

Að námunda efnismagnið í 0.01 mol í fyrsta skrefi hefði gefið 7.23 × 10²², um 18% of lágt. Berðu aukatölustafi í gegnum millistigin og námundaðu einu sinni, í lokin.

Skipuleggðu fjölþrepa dæmi sem kort af stærðum

Fyrir dæmi með þremur þrepum eða fleiri skaltu skissa kort áður en þú reiknar: reiti fyrir stærðir (massi A, mól A, mól B) og örvar merktar með sambandinu sem tengir þær (mólmassi, molahlutfall). Kortið aðgreinir það að ákveða hvað á að gera frá því að reikna.

Vinndu áfram frá gefnu stærðunum eða afturábak frá markinu, eftir því hvort hefur færri greinar. Afturábak hugsun hjálpar þegar dæmið gefur mörg gögn: spyrðu hvað þú þyrftir til að reikna markið, svo hvað þú þyrftir til að fá það, þar til þú nærð gefnum stærðum.

Hafðu eina umbreytingu í hverri línu, með einingum og merkingum efna, svo hægt sé að rekja rangt svar til skrefsins sem brást.

• Skrifaðu markstærðina með einingu.
• Nefndu hvert samband og skissaðu leiðina frá gefnum stærðum að markinu.
• Áætlaðu svarið í einn marktækan tölustaf.
• Reiknaðu og berðu aukatölustafi í gegnum millistigsniðurstöður.
• Námundaðu einu sinni, í lokin, í réttan fjölda marktækra tölustafa.
• Berðu saman við matið og athugaðu hvort niðurstaðan er eðlisfræðilega skynsamleg.

Algeng mistök og athuganirnar sem finna þau

Villurnar hér að neðan eru algengar í almennri efnafræði og hverri þeirra fylgir fljótleg athugun sem útheimtir ekki að dæmið sé reiknað upp á nýtt.

Þegar þú finnur villu í eigin verki skaltu skrá hvaða venja hefði fundið hana og gefa algengasta mynstri þínu markvissa athugun í hvert sinn.

• Að stoppa við millistigsstærð, eins og að gefa upp mól þegar spurt var um grömm. Athugun: berðu lokaeininguna saman við markið sem þú skrifaðir í upphafi.
• Að slá 6.022 × 10²³ inn sem 6.022 × 10 EE 23, sem reiknivélin les sem 6.022 × 10²⁴. Athugun: ýttu á EE eða EXP strax á eftir 6.022 og berðu tíuveldið saman við matið.
• Að blanda saman mL og L í útreikningi sem notar mol/L. Athugun: einingarnar styttast ekki út í markið.
• Að snúa umbreytingarstuðli við. Athugun: einingar sem verða eftir, eins og g²/mol.
• Að námunda millistigsniðurstöður. Athugun: reiknaðu síðasta skrefið aftur með ónámunduðum gildum; ef tölustafirnir sem gefnir eru upp breytast skaltu halda fleiri tölustöfum.
• Að láta nákvæma tölu, eins og stuðul eða 12 kolefnisatómin í súkrósa, takmarka marktæka tölustafi.
• Að samþykkja eðlisfræðilega ómögulegt gildi, eins og neikvæðan massa, prósentuafrakstur yfir 100% eða styrk sem hækkar við þynningu.