Chemijos uždavinių sprendimo įpročiai ir patikros

Perskaitykite klausimą ieškodami ieškomo dydžio ir jo vieneto

Prieš imdami skaičiuotuvą, suraskite sakinį, kuris kažko prašo, ir ieškomą dydį užrašykite kaip dydį su vienetu, pavyzdžiui, folijos storis cm. Užrašytas tikslas neleidžia sustoti ties tarpine verte, pavyzdžiui, moliais, kai klausimas reikalauja gramų.

Tada išvardykite kiekvieną duotą dydį su vienetu ir reikšminiais skaitmenimis ir pažymėkite, kurie skaičiai yra tikslūs. Suskaičiuoti objektai ir apibrėžti sąryšiai, pavyzdžiui, 1 L = 1000 mL ar suderintos lygties koeficientai, yra tikslūs ir neriboja tikslumo. Atkreipkite dėmesį ir į numanomą informaciją: deguonies perteklius nurodo, kuris reagentas neriboja.

Galiausiai įvardykite sąryšį, siejantį duotus dydžius su ieškomu: tankį, molinę masę, molių santykį ar molinę koncentraciją. Jei nesugebate įvardyti nė vieno, perskaitykite klausimą iš naujo; daugiau aritmetikos trūkstamos idėjos neužpildys.

Vienetus nešiokite per kiekvieną žingsnį

Prie kiekvieno skaičiaus, įskaitant tarpinius rezultatus, rašykite vienetą ir juos prastinkite eidami. Tai dimensinė analizė, naudojama kaip einamoji patikra: jei likę vienetai nėra ieškomo dydžio vienetai, sąranka neteisinga, kad ir kaip patikimai atrodytų skaičius. Apverstas perskaičiavimo koeficientas išryškėja iškart, nes g × (g/mol) palieka g²/mol, kuris nėra jokio dydžio kiekis.

Aiškiai elkitės su priešdėliais. Prieš naudojant molinę koncentraciją mol/L, 25.0 mL užrašius kaip 0.0250 L, pašalinama 1000 karto klaida, kurią kitaip lengva praleisti.

Kai pasirodo daugiau nei viena medžiaga, jos tapatybę padarykite vieneto dalimi: mol AgNO₃ ir mol Ag yra skirtingi dydžiai, o jų žymėjimas apsunkina molių santykio žingsnio praleidimą.

Pirmiausia įvertinkite, tada palyginkite su skaičiuotuvu

Kiekvieną duotą vertę suapvalinkite iki vieno ar dviejų reikšminių skaitmenų ir aritmetiką atlikite mintyse. Įvertinimui reikia tik teisingo dešimties laipsnio ir maždaug teisingo pirmojo skaitmens. Užrašykite jį prieš skaičiuodami tikslią vertę.

Tada palyginkite. Dešimteriopas ar didesnis skirtumas rodo priešdėlio klaidą, klaidą vedant standartinę išraišką arba apverstai pritaikytą santykį. Nedidelis sveikasis koeficientas, pavyzdžiui, 2 ar 3, rodo molių santykius ar indeksus. Sutapimas neįrodo, kad atsakymas teisingas, bet nesutapimas parodo, kad kažkas negerai.

Ten, kur įmanoma, pridėkite fizinio pagrįstumo patikrą. Masės, tūriai, koncentracijos ir absoliučiosios temperatūros yra teigiami. Procentinė išeiga negali viršyti 100% grynam, sausam produktui. Praskiestas tirpalas yra mažiau koncentruotas nei jo pagrindinis tirpalas.

Išspręstas pavyzdys: aliuminio folijos lakšto storis

Stačiakampio aliuminio folijos gabalo matmenys yra 30.5 cm ir 22.0 cm, masė – 4.37 g. Aliuminio tankis yra 2.70 g/cm³. Koks folijos storis? Ieškomas dydis yra storis cm. Sąryšiai: tūris = masė ÷ tankis ir, plonam lakštui, tūris = ilgis × plotis × storis.

Įvertinimas: 4.4 g ÷ 2.7 g/cm³ yra apie 1.6 cm³, o plotas yra apie 30 cm × 22 cm ≈ 660 cm². Tada storis yra apie 1.6 cm³ ÷ 660 cm² ≈ 0.0024 cm.

Skaičiavimas: V = 4.37 g ÷ 2.70 g/cm³ = 1.6185 cm³, kol kas paliekant papildomus skaitmenis. A = 30.5 cm × 22.0 cm = 671 cm². t = 1.6185 cm³ ÷ 671 cm² = 0.002412 cm. Kiekviena išmatuota vertė turi tris reikšminius skaitmenis, todėl nurodykite t = 2.41 × 10⁻³ cm, tai yra 24.1 µm. Vienetai susiprastina iki cm, o rezultatas sutampa su įvertinimu.

Pagrįstumas: 24.1 µm yra gerokai plonesnis už popieriaus lapą, o tai atitinka folijos savybes. Atsakymas 2.41 cm šios patikros neatlaikytų iškart.

Išspręstas pavyzdys: atomų skaičiavimas cukraus kubelyje

Kiek anglies atomų yra 4.20 g cukraus kubelyje, laikant jį grynąja sacharoze, C₁₂H₂₂O₁₁? Ieškomas dydis yra C atomų skaičius. Kelias: sacharozės gramai → sacharozės moliai → sacharozės molekulės → anglies atomai. Kelią užrašykite prieš skaičiuodami; kiekviena rodyklė yra vienas perskaičiavimo koeficientas.

Molinė masė, naudojant IUPAC standartines atomines mases, suapvalintas iki dviejų skaitmenų po kablelio (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. Įvertinimas: 4 g ÷ 340 g/mol ≈ 0.012 mol; 0.012 mol × 6 × 10²³ mol⁻¹ ≈ 7 × 10²¹ molekulių; × 12 ≈ 8 × 10²² anglies atomų.

Skaičiavimas: 4.20 g × (1 mol / 342.34 g) = 0.012269 mol sacharozės. 0.012269 mol × 6.022 × 10²³ molecules/mol = 7.388 × 10²¹ molekulių. 7.388 × 10²¹ molekulių × 12 C atomų/molekulė = 8.866 × 10²² C atomų, nurodoma kaip 8.87 × 10²², nes 4.20 g turi tris reikšminius skaitmenis. Skaičius 12 yra tikslus, o molinė masė ir Avogadro konstanta turi daugiau skaitmenų nei masė. Įvertinimas sutampa.

Pirmajame žingsnyje medžiagos kiekį suapvalinus iki 0.01 mol, būtų gauta 7.23 × 10²², apie 18% per mažai. Tarpiniuose žingsniuose palikite papildomus skaitmenis ir apvalinkite vieną kartą, pabaigoje.

Daugiapakopius uždavinius sutvarkykite kaip dydžių žemėlapį

Uždaviniams, turintiems tris ar daugiau žingsnių, prieš skaičiuodami nubraižykite žemėlapį: dėžutės dydžiams (A masė, A moliai, B moliai) ir rodyklės, pažymėtos jas siejančiu sąryšiu (molinė masė, molių santykis). Žemėlapis atskiria sprendimą, ką daryti, nuo aritmetikos atlikimo.

Eikite pirmyn nuo duotų dydžių arba atgal nuo ieškomo dydžio, priklausomai nuo to, kur mažiau šakų. Samprotavimas atgal padeda, kai uždavinyje pateikiama daug duomenų: paklauskite, ko jums reikėtų ieškomam dydžiui apskaičiuoti, tada – ko reikėtų tam gauti, kol pasieksite duotus dydžius.

Vienoje eilutėje rašykite vieną perskaičiavimą su vienetais ir medžiagų žymėjimais, kad neteisingą atsakymą būtų galima atsekti iki žingsnio, kuris nepavyko.

• Užrašykite ieškomą dydį su jo vienetu.
• Įvardykite kiekvieną sąryšį ir nubraižykite kelią nuo duotų dydžių iki ieškomo.
• Įvertinkite atsakymą vieno reikšminio skaitmens tikslumu.
• Skaičiuokite, tarpiniuose rezultatuose palikdami papildomus skaitmenis.
• Apvalinkite vieną kartą, pabaigoje, iki teisingo reikšminių skaitmenų skaičiaus.
• Palyginkite su įvertinimu ir patikrinkite fizinį pagrįstumą.

Dažnos klaidos ir patikros, kurios jas pastebi

Toliau išvardytos klaidos bendrojoje chemijoje yra dažnos, o kiekvienai iš jų yra greita patikra, nereikalaujanti perdaryti viso uždavinio.

Radę klaidą savo darbe, pažymėkite, kuris įprotis ją būtų pastebėjęs, ir savo dažniausiam klaidų pobūdžiui kaskart skirkite tikslią patikrą.

• Sustojimas ties tarpiniu dydžiu, pavyzdžiui, nurodant molius, kai prašoma gramų. Patikra: palyginkite galutinį vienetą su pradžioje užrašytu ieškomu dydžiu.
• 6.022 × 10²³ įvedimas kaip 6.022 × 10 EE 23, kurį skaičiuotuvas nuskaito kaip 6.022 × 10²⁴. Patikra: spauskite EE arba EXP iškart po 6.022 ir palyginkite dešimties laipsnį su įvertinimu.
• mL ir L maišymas skaičiavime, kuriame naudojama mol/L. Patikra: vienetai nesusiprastina iki ieškomo dydžio.
• Perskaičiavimo koeficiento apvertimas. Patikra: likę vienetai, pavyzdžiui, g²/mol.
• Tarpinių rezultatų apvalinimas. Patikra: iš naujo atlikite paskutinį žingsnį su nesuapvalintomis vertėmis; jei nurodomi skaitmenys pasikeičia, palikite daugiau skaitmenų.
• Leidimas tiksliam skaičiui, pavyzdžiui, koeficientui ar 12 anglies atomų sacharozėje, riboti reikšminius skaitmenis.
• Fiziškai neįmanomos vertės priėmimas, pavyzdžiui, neigiamos masės, didesnės nei 100% procentinės išeigos ar koncentracijos, kuri skiedžiant didėja.