Tabiat dan Semakan Menyelesaikan Masalah Kimia

Baca soalan untuk mencari kuantiti sasaran dan unitnya

Sebelum menyentuh kalkulator, cari ayat yang meminta sesuatu dan tulis sasaran sebagai kuantiti dengan unit, seperti ketebalan kerajang, dalam cm. Sasaran yang ditulis menghalang anda berhenti pada nilai perantaraan, seperti mol, apabila soalan meminta gram.

Seterusnya, senaraikan setiap kuantiti yang diberi dengan unit dan angka bererti masing-masing, dan tandakan nombor mana yang tepat. Objek yang dibilang dan hubungan yang ditakrifkan, seperti 1 L = 1000 mL atau pekali dalam persamaan yang seimbang, adalah tepat dan tidak mengehadkan kepersisan. Catat juga maklumat tersirat: oksigen berlebihan memberitahu anda bahan tindak balas mana yang tidak mengehadkan.

Akhir sekali, namakan hubungan yang menghubungkan data yang diberi dengan sasaran: ketumpatan, jisim molar, nisbah mol atau kemolaran. Jika anda tidak dapat menamakan satu, baca semula soalan; lebih banyak aritmetik tidak akan mengisi idea yang tiada.

Bawa unit melalui setiap langkah

Tulis unit di sebelah setiap nombor, termasuk hasil perantaraan, dan batalkan unit semasa anda bergerak. Ini ialah analisis dimensi yang digunakan sebagai semakan berterusan: jika unit yang tinggal bukan unit sasaran, persediaannya salah, walau betapa munasabah pun nombor itu kelihatan. Faktor penukaran yang terbalik kelihatan serta-merta, kerana g × (g/mol) meninggalkan g²/mol, yang bukan kuantiti apa-apa pun.

Nyatakan awalan dengan jelas. Menulis 25.0 mL sebagai 0.0250 L sebelum menggunakan kemolaran dalam mol/L menghapuskan ralat faktor 1000 yang sebaliknya mudah terlepas pandang.

Apabila lebih daripada satu bahan muncul, jadikan identitinya sebahagian daripada unit: mol AgNO₃ dan mol Ag ialah kuantiti yang berbeza, dan melabelkannya menjadikan langkah nisbah mol sukar dilangkau.

Anggar dahulu, kemudian bandingkan dengan kalkulator

Bundarkan setiap nilai yang diberi kepada satu atau dua angka bererti dan lakukan aritmetik dalam kepala. Anggaran hanya memerlukan kuasa sepuluh yang betul dan kira-kira digit pertama yang betul. Tuliskannya sebelum mengira nilai tepat.

Kemudian bandingkan. Perbezaan faktor sepuluh atau lebih menunjuk kepada ralat awalan, ralat memasukkan tatatanda saintifik, atau nisbah yang digunakan terbalik. Faktor nombor bulat kecil seperti 2 atau 3 menunjuk kepada nisbah mol atau subskrip. Persetujuan tidak membuktikan jawapan betul, tetapi percanggahan menunjukkan ada sesuatu yang salah.

Tambah semakan kewarasan fizikal jika ada. Jisim, isi padu, kepekatan dan suhu mutlak adalah positif. Peratus hasil tidak boleh melebihi 100% bagi hasil yang tulen dan kering. Larutan yang dicairkan kurang pekat daripada larutan stoknya.

Contoh penyelesaian: ketebalan sehelai kerajang aluminium

Sekeping kerajang aluminium segi empat tepat berukuran 30.5 cm kali 22.0 cm dan berjisim 4.37 g. Ketumpatan aluminium ialah 2.70 g/cm³. Berapakah ketebalan kerajang itu? Sasarannya ialah ketebalan dalam cm. Hubungannya ialah isi padu = jisim ÷ ketumpatan dan, bagi papak nipis, isi padu = panjang × lebar × ketebalan.

Anggaran: 4.4 g ÷ 2.7 g/cm³ lebih kurang 1.6 cm³, dan luasnya kira-kira 30 cm × 22 cm ≈ 660 cm². Ketebalannya kemudian kira-kira 1.6 cm³ ÷ 660 cm² ≈ 0.0024 cm.

Hitung: V = 4.37 g ÷ 2.70 g/cm³ = 1.6185 cm³, mengekalkan digit tambahan buat masa ini. A = 30.5 cm × 22.0 cm = 671 cm². t = 1.6185 cm³ ÷ 671 cm² = 0.002412 cm. Setiap nilai yang diukur mempunyai tiga angka bererti, jadi laporkan t = 2.41 × 10⁻³ cm, iaitu 24.1 µm. Unit dibatalkan kepada cm, dan hasilnya sepadan dengan anggaran.

Kemunasabahan: 24.1 µm jauh lebih nipis daripada sehelai kertas, yang sesuai dengan sifat kerajang. Jawapan 2.41 cm akan gagal dalam semakan ini serta-merta.

Contoh penyelesaian: mengira atom dalam seketul gula

Berapakah bilangan atom karbon dalam seketul gula 4.20 g, dianggap sebagai sukrosa tulen, C₁₂H₂₂O₁₁? Sasarannya ialah bilangan atom C. Lintasannya ialah gram sukrosa → mol sukrosa → molekul sukrosa → atom karbon. Tulis laluan itu sebelum mengira; setiap anak panah ialah satu faktor penukaran.

Jisim molar, menggunakan berat atom piawai IUPAC yang dibundarkan kepada dua tempat perpuluhan (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. Anggaran: 4 g ÷ 340 g/mol ≈ 0.012 mol; 0.012 mol × 6 × 10²³ mol⁻¹ ≈ 7 × 10²¹ molekul; × 12 ≈ 8 × 10²² atom karbon.

Hitung: 4.20 g × (1 mol / 342.34 g) = 0.012269 mol sukrosa. 0.012269 mol × 6.022 × 10²³ molekul/mol = 7.388 × 10²¹ molekul. 7.388 × 10²¹ molekul × 12 atom C/molekul = 8.866 × 10²² atom C, dilaporkan sebagai 8.87 × 10²² kerana 4.20 g mempunyai tiga angka bererti. Nombor 12 adalah tepat, dan jisim molar serta pemalar Avogadro mempunyai lebih banyak digit daripada jisim. Anggaran sepadan.

Membundarkan kuantiti kepada 0.01 mol pada langkah pertama akan memberikan 7.23 × 10²², kira-kira 18% terlalu rendah. Bawa digit tambahan melalui langkah perantaraan dan bundarkan sekali sahaja, pada akhir.

Susun masalah berbilang langkah sebagai peta kuantiti

Untuk masalah dengan tiga langkah atau lebih, lakarkan peta sebelum mengira: kotak untuk kuantiti (jisim A, mol A, mol B) dan anak panah berlabel dengan hubungan yang menghubungkannya (jisim molar, nisbah mol). Peta itu memisahkan keputusan tentang apa yang perlu dilakukan daripada melakukan aritmetik.

Bekerjalah ke hadapan daripada data yang diberi atau ke belakang daripada sasaran, mana-mana yang mempunyai cabang lebih sedikit. Penaakulan ke belakang membantu apabila masalah membekalkan banyak data: tanya apa yang anda perlukan untuk mengira sasaran, kemudian apa yang anda perlukan untuk mendapatkannya, sehingga anda sampai kepada kuantiti yang diberi.

Kekalkan satu penukaran setiap baris, dengan unit dan label bahan, supaya jawapan yang salah dapat dijejaki kepada langkah yang gagal.

• Tulis kuantiti sasaran dengan unitnya.
• Namakan setiap hubungan dan lakarkan laluan daripada data yang diberi kepada sasaran.
• Anggarkan jawapan kepada satu angka bererti.
• Hitung, dengan membawa digit tambahan dalam hasil perantaraan.
• Bundarkan sekali sahaja, pada akhir, kepada bilangan angka bererti yang betul.
• Bandingkan dengan anggaran dan semak kewajaran fizikal.

Kesilapan lazim dan semakan yang menangkapnya

Kesilapan di bawah kerap berlaku dalam kimia am, dan setiap satu mempunyai semakan pantas yang tidak memerlukan anda mengulang seluruh masalah.

Apabila anda menemui kesilapan dalam kerja sendiri, catat tabiat mana yang akan menangkapnya, dan berikan corak anda yang paling kerap berlaku satu semakan yang disengajakan setiap kali.

• Berhenti pada kuantiti perantaraan, seperti melaporkan mol apabila gram yang diminta. Semakan: bandingkan unit akhir dengan sasaran yang anda tulis pada permulaan.
• Menaip 6.022 × 10²³ sebagai 6.022 × 10 EE 23, yang dibaca kalkulator sebagai 6.022 × 10²⁴. Semakan: tekan EE atau EXP terus selepas 6.022, dan bandingkan kuasa sepuluh dengan anggaran anda.
• Mencampuradukkan mL dan L dalam pengiraan yang menggunakan mol/L. Semakan: unit tidak dibatalkan kepada sasaran.
• Menyongsangkan faktor penukaran. Semakan: unit yang berlebihan seperti g²/mol.
• Membundarkan hasil perantaraan. Semakan: ulang langkah terakhir dengan nilai yang tidak dibundarkan; jika digit yang dilaporkan berubah, bawa lebih banyak digit.
• Membiarkan nombor tepat, seperti pekali atau 12 atom karbon dalam sukrosa, mengehadkan angka bererti.
• Menerima nilai yang mustahil dari segi fizikal, seperti jisim negatif, peratus hasil melebihi 100%, atau kepekatan yang meningkat apabila dicairkan.