Существующие в школьной или факультативной практике алгоритмы решения задач по химии строго говоря, таковыми не являются – они показывают, как и в какой последовательности решать конкретную задачу или узко очерченный тип задач с варьирующимися данными, но не обобщают в один или несколько универсальных алгоритмов все имеющиеся задачи динамического типа. Динамическими мы называем задачи, использующие для расчетов уравнения химических реакций (в отличие от статических, в которых нет химических реакций).
В первой части книги проведена алгоритмизация (по методам решения) следующих типов задач по химии:
– установление формулы вещества по количественным данным о его составе или продуктах превращений;
– использование правила аддитивности:
(c1m1+c2m2++ckmk) = c(общ)(m1+m2++mk), где c1...ck – «свойства» компонентов смеси, например, концентрация, температура и др., m1...mk – вклады этих компонентов в смесь; c(общ) – «свойство» смеси; m1+m2...mk масса смеси;
– задачи с расчетами по уравнениям последовательных реакций
(«стехиометрическим схемам»);
– задачи с расчетами по уравнениям параллельных реакций
(«на смеси»).
Первые два типа относятся к статическим, последние – к динамическим задачам. Такое деление несколько условно, но оно разложить по полочкам» иногда достаточно сумбурные условия и еще более сумбурные решения химических задач.
Материал первой части иллюстрирован задачами (как стандартными школьными, так и олимпиадными высокого уровня), которые можно решить, используя приведенные алгоритмы. Описываемые алгоритмы могут быть легко реализованы в простейших компьютерных программах.
Во второй части книги задачи сгруппированы по ключикам, намекам на решение. Внутри каждого раздела сначала идут простые задачи, затем более сложные. Решения задач, казавшихся авторам проблемными или наиболее общими, даны подробно, остальных – схематично (решение фактически представляет собой расширенный ответ). Авторы попытались обобщить принципы, которые используются при составлении «качественных» задач (в которых совсем не обязательно отсутствуют расчеты – но если расчеты в них есть, то они не играют ключевой роли), а также методы их решения.
Записываем реацию образования нитрометана из простых веществ:
1) С+1.5Н2+0.5N2+O2 = СН3NО2(г) + Нобр
Записываем реакции сгорания простых веществ и нитрометана
2) Сграф + О2 = СО2 -393,795 кДж/моль
3) Н2 + 1/2О2 = Н2О(ж) -285,83 кДж/моль
4) СН3NО2 + 0,75О2 = СО2 + 0,5N2 + 1,5Н2О -708,77 кДж/моль
В любых реакицях учет стехиометрических коэффициентов ОБЯЗАТЕЛЕН иначе запись не имеет смысла.
С учетом вышесказанного комбинируем первую реакцию из других
1 = 2 + 1,5*3 - 4 = -393,8 + 1,5*(-285,83) -(-708,77) = - 113,73 кДж/мол