Gode vaner og kontroller for kjemioppgaver

Les spørsmålet for å finne målstørrelsen og enheten

Før du tar fram kalkulatoren, finn setningen som spør etter noe og skriv målet som en størrelse med enhet, for eksempel tykkelsen på folien, i cm. Et nedskrevet mål hindrer deg i å stoppe ved en mellomverdi, som mol, når oppgaven vil ha gram.

List deretter opp hver oppgitt størrelse med enhet og gjeldende siffer, og marker hvilke tall som er eksakte. Telte objekter og definerte sammenhenger, som 1 L = 1000 mL eller koeffisientene i en balansert likning, er eksakte og begrenser ikke presisjonen. Legg også merke til underforstått informasjon: overskudd av oksygen forteller deg hvilken reaktant som ikke er begrensende.

Til slutt navngir du sammenhengen som knytter de oppgitte størrelsene til målet: en tetthet, en molar masse, et molforhold eller en molaritet. Hvis du ikke kan navngi en, leser du spørsmålet på nytt; mer regning fyller ikke en manglende idé.

Før enhetene med gjennom hvert trinn

Skriv en enhet ved siden av hvert tall, også mellomresultater, og forkort enhetene underveis. Dette er dimensjonsanalyse brukt som løpende kontroll: hvis enhetene som blir stående, ikke er enhetene til målet, er oppsettet feil, uansett hvor sannsynlig tallet ser ut. En omregningsfaktor som er snudd, avsløres med en gang, for g × (g/mol) gir g²/mol, som ikke er en mengde av noe.

Vær eksplisitt med prefikser. Å skrive 25.0 mL som 0.0250 L før du bruker en molaritet i mol/L fjerner en faktor 1000-feil som ellers er lett å overse.

Når mer enn ett stoff er med, gjør du identiteten til stoffet til en del av enheten: mol AgNO₃ og mol Ag er ulike størrelser, og merkingen gjør det vanskelig å hoppe over molforholdstrinnet.

Gjør først et overslag, sammenlign deretter med kalkulatoren

Avrund hver oppgitt verdi til ett eller to gjeldende siffer og regn i hodet. Overslaget trenger bare riktig tierpotens og omtrent riktig første siffer. Skriv det ned før du regner ut den eksakte verdien.

Sammenlign deretter. En forskjell på en faktor ti eller mer peker mot en prefiksfeil, en feil ved inntasting av eksponentform eller et forhold som er brukt opp ned. En liten heltallsfaktor som 2 eller 3 peker mot molforhold eller indekser. Samsvar beviser ikke at svaret er riktig, men avvik viser at noe er galt.

Legg til en fysisk fornuftssjekk der det finnes en. Masser, volumer, konsentrasjoner og absolutte temperaturer er positive. Et prosentutbytte kan ikke overstige 100 % for et rent, tørt produkt. En fortynnet løsning er mindre konsentrert enn stamløsningen.

Regneeksempel: tykkelsen på et ark aluminiumsfolie

Et rektangulært stykke aluminiumsfolie måler 30.5 cm ganger 22.0 cm og har en masse på 4.37 g. Tettheten til aluminium er 2.70 g/cm³. Hvor tykk er folien? Målet er en tykkelse i cm. Sammenhengene er volum = masse ÷ tetthet og, for en tynn plate, volum = lengde × bredde × tykkelse.

Overslag: 4.4 g ÷ 2.7 g/cm³ er omtrent 1.6 cm³, og arealet er omtrent 30 cm × 22 cm ≈ 660 cm². Tykkelsen blir da omtrent 1.6 cm³ ÷ 660 cm² ≈ 0.0024 cm.

Beregning: V = 4.37 g ÷ 2.70 g/cm³ = 1.6185 cm³, med ekstra siffer beholdt foreløpig. A = 30.5 cm × 22.0 cm = 671 cm². t = 1.6185 cm³ ÷ 671 cm² = 0.002412 cm. Alle målte verdier har tre gjeldende siffer, så oppgi t = 2.41 × 10⁻³ cm, som er 24.1 µm. Enhetene forkortes til cm, og resultatet stemmer med overslaget.

Rimelighet: 24.1 µm er mye tynnere enn et ark papir, noe som passer med hvordan folie oppfører seg. Et svar på 2.41 cm ville ikke bestått denne kontrollen.

Regneeksempel: å telle atomer i en sukkerbit

Hvor mange karbonatomer er det i en sukkerbit på 4.20 g, når vi regner den som ren sukrose, C₁₂H₂₂O₁₁? Målet er et antall C-atomer. Veien er gram sukrose → mol sukrose → molekyler sukrose → karbonatomer. Skriv veien før du regner; hver pil er én omregningsfaktor.

Molar masse med IUPACs standard atomvekter avrundet til to desimaler (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. Overslag: 4 g ÷ 340 g/mol ≈ 0.012 mol; 0.012 mol × 6 × 10²³ mol⁻¹ ≈ 7 × 10²¹ molekyler; × 12 ≈ 8 × 10²² karbonatomer.

Beregning: 4.20 g × (1 mol / 342.34 g) = 0.012269 mol sukrose. 0.012269 mol × 6.022 × 10²³ molekyler/mol = 7.388 × 10²¹ molekyler. 7.388 × 10²¹ molekyler × 12 C-atomer/molekyl = 8.866 × 10²² C-atomer, oppgitt som 8.87 × 10²² fordi 4.20 g har tre gjeldende siffer. Tallet 12 er eksakt, og molar masse og Avogadro-konstanten har flere siffer enn massen. Overslaget stemmer.

Hadde stoffmengden blitt avrundet til 0.01 mol i det første trinnet, ville resultatet blitt 7.23 × 10²², omtrent 18 % for lavt. Behold ekstra siffer gjennom mellomtrinnene og avrund én gang, til slutt.

Organiser flertrinnsoppgaver som et kart over størrelser

For oppgaver med tre eller flere trinn skisserer du et kart før du regner: bokser for størrelser (masse av A, mol av A, mol av B) og piler merket med sammenhengen som knytter dem (molar masse, molforhold). Kartet skiller det å avgjøre hva du skal gjøre fra selve regningen.

Arbeid framover fra det oppgitte eller bakover fra målet, avhengig av hva som har færrest forgreninger. Bakoverresonnement hjelper når en oppgave gir mange data: spør hva du trenger for å beregne målet, deretter hva du trenger for å få det, helt til du når oppgitte størrelser.

Ha én omregning per linje, med enheter og stoffmerking, slik at et galt svar kan spores til trinnet som feilet.

• Skriv målstørrelsen med enhet.
• Navngi hver sammenheng og skisser veien fra det oppgitte til målet.
• Gjør et overslag på svaret med ett gjeldende siffer.
• Regn ut, og behold ekstra siffer i mellomresultatene.
• Avrund én gang, til slutt, til riktig antall gjeldende siffer.
• Sammenlign med overslaget og kontroller at svaret er fysisk fornuftig.

Vanlige feil og kontrollene som fanger dem

Feilene nedenfor er hyppige i generell kjemi, og hver av dem har en rask kontroll som ikke krever at du gjør hele oppgaven om igjen.

Når du finner en feil i eget arbeid, bør du notere hvilken vane som ville ha fanget den, og gi ditt hyppigste feilmønster en bevisst kontroll hver gang.

• Å stoppe ved en mellomstørrelse, for eksempel å oppgi mol når det ble spurt om gram. Kontroll: sammenlign sluttenheten med målet du skrev ned i starten.
• Å taste inn 6.022 × 10²³ som 6.022 × 10 EE 23, som kalkulatoren leser som 6.022 × 10²⁴. Kontroll: trykk EE eller EXP rett etter 6.022, og sammenlign tierpotensen med overslaget.
• Å blande mL og L i en beregning som bruker mol/L. Kontroll: enhetene forkortes ikke til målet.
• Å snu en omregningsfaktor. Kontroll: enheter som blir til overs, som g²/mol.
• Å avrunde mellomresultater. Kontroll: gjør det siste trinnet om med uavrundede verdier; hvis de oppgitte sifrene endrer seg, bør du beholde flere siffer.
• Å la et eksakt tall, som en koeffisient eller de 12 karbonatomene i sukrose, begrense antall gjeldende siffer.
• Å godta en fysisk umulig verdi, som en negativ masse, et prosentutbytte over 100 % eller en konsentrasjon som øker ved fortynning.