Жаңартылған бағдарламаға сәйкес 10-сынып оқушыларына арналған "Физикалық химия" элективті курсын құрастыру

әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті химия және химиялық технология факультеті «Химия білім беру» мамандығының 4-курс студенті

Баржаксынов Елжас

МАҚАЛА

Жаңартылған бағдарламаға сәйкес 10-сынып оқушыларына арналған "Физикалық химия" элективті курсын құрастыру

Бұрынғы кезде химияны 8 сыныптап бастап оқитын болса, қазіргі бағдарлама бойынша 7 сыныптан басталады. Осы арқылы жалпы мектеп бағдарламасының мазмұны да ауқымыды екенін аңғаруға болады. Әр сыныпта әр түрлі тараулар, бағыт- бағдарлар талқыланады. Соның ішінде жаңартылған бағдарлама бойынша жазылған 10-сыныптың «Химия» оқулығында химиялық кинетика, электрохимия және химиялық термодинамика тарауларына қысқаша тоқталып өтілген. Қазіргі ҰБТ-де 2020 жылғы статистика бойныша химия пәнінде кем дегенде бес сұрақ физикалық химиядан болады. Соның үшеуі әр он баланың алтауында қате болады. Яғни «физикалық химияның» мектеп қабырғасында рөлі бар екенін айтуға болады. Бұл курстың ең басты мақсаты ҰБТ-де оқушылардың сапалы білімін арттыруға, жоғарыда аталмыш қателіктерін шешуге негізделген. Бұл элективті курста маңызды үш бөлім қарастырылған:

1. “Термодинамика” – оның ішінде алты тарау;

2. “Электрохимия” – оның ішінде оны тоғыз тарау;

3. “Химимялық кинетика” – оның ішінде жеті тарау.

Себебі осы тараулар «физикалық химияның» негізгі компоненттері болып табылады. Әр тарау ашық және терең форматта жазылған. Тақырыптар мысалдар мен есептерді және олардың шығару жолдарын қамтиды.

Және де оқушылардың физикалық химия курсы бойынша білімдерін толықтырып, жетілдіру, тереңдеті, химия пәніне қызығушылықтарын арттырып, химиядан мектеп бағдарламасына сәйкес және күрделілігі  жоғары есептерді шығаруға дағдыланды, химияны және химиялық үдерістерді түсіну кезінде термодинамикалық факторалардың әсерін және фундаменталды заңдарды қолдануға үйренеді, шетелдік заманауи әдебиеттермен жұмыс жасай білу қабілетін дамытады.

Бұл тараулар бойынша 102 сағат , бір жылға, әр аптада үш сағаттан негізделген. Осы бағдарлама мұғалімдерге көмекші құрал ретінде өте пайдалы болады.

Аталып кеткен үш тарауларда негізгі ҰБТ-де кейбір нұсқаларда, екі және үш жауаптық қиын сұрақтар кездеседі. Оқушылар осы үш бағытта сұрақтарда көп қателік жібереді . Осыған байланысты басты үш тарау қамтитын мысалдар мен есептер жинағы, яғни оқу құралы шығуда. Мысалға, “электрохимия” тарауы бойынша электролизді алатын болсақ (Фарадей заңы), бір мысал келтіруге болады:

Мысал-1: AgNO₃ , немесе CuSO₄ , немесе H₂SO₄ сулы ерітінділері бар электролизер арқылы бір кулон электр тогы өткенде электродтарда массасы m₁ = 1,118 мг күміс, немесе m₂ = 0,3293 мг мыс, немесе m₃ = 0,010446 мг сутек бөлінеді; бұл массалары олардың химиялық эквиваленттеріне пропорционал болатын электрхимиялық эквиваленттеріне тең. Күмістің (1), мыстың (2) және сутектің (3) эквиваленттерінің молярлық массалары:

Э₁ = 107,8682 , Э₂ = 31,773 және Э₃ = 1,00794 г/моль.

m₁ : m₂ : m₃ … = Э₁ : Э₂ : Э₃ ... – заңы бойынша

m₁ : m₂ : m₃ = 1,118 : 0,3293 : 0,010446 = 107, 0266 : 31,524 : 1 қатынастары

Э₁ : Э₂ : Э₃ = 107,8682 : 31,773 : 1,00794 = 107,8682 : 31,524 : 1 қатынастарына тең болуы шарт. Бұл кезде Э_i : m_i = F (масса m_i граммен алынған) :

Э₁ : m₁ = 107,8682 : (1,118* 10^-3) = 96483,

Э₂ : m₂ = 31,773 : (0,3293*10^-3) = 96486,

Э₃ : m₃ = 1,00794 : (0,010446*10^-3) = 96491

Бұл мысалдан кез келген заттың 1 эквиваленті бөлініп шығуы немесе өзгеріске ұшырауы үшін электр тогының бірдей мөлшері (Фарадей саны) жұмсалатынын көреміз.

“Териодинамика” тарауы бойыша Гесс заңы және салдары бойынша мысалдар:

Мысал-1: 298 К температурада қысым тұрақты жағдайда төмендегі реакцияның жылу эффектісін есептейік:

Fе₂O₃(қ) + ЗСО(г) = 2 Ғе(қ) + ЗСO₂(г)

Шешуі: анықтама кестесінен реакцияға қатысушы затгардың тузілу жылулықтарын табамыз:

∆Н⁰₂₉₈ = (3∆Н_{түз. CO2} - 3∆Н_{түз. CO} - 3∆Н_{түз. Fе2O3})

= 3 (-393,5) - 3 (-110,5) - (821,3)= 27,6 кДж / моль.

Жай зат темірдің түзілу жылулығы ∆Н_түз. Fе₂O₃ = 0.

Жауабы: реакцияның жылу эффектісі 27,6 кДж

Мысал-2: Ацетиленнің түзілу энтальпиясын табу керек, егер оның жану жылулығы ∆Н= - 1299,613 кДж; СО₂ және Н₂О (с) жылулықтары -393,51 және -285,84 кДж/моль болса;

С₂Н₂ (г)+ 2,5 О₂( г) = 2СО₂(г) + Н₂О(с) ∆Н= - 1299,613 кДж

Шешуі:

∆Н= - 1299,613= 2∆Н_{түз. CO2} + ∆Н_{түз. Н2О} - ∆Н_{түз. С2Н2} =

-787,027 + (-285,840) - ∆Н_түз.C2Н2 = 226,748 кДж / моль

Жауабы: ∆Н_түз.C2Н2 = 226,748 кДж / моль

“Химимялық кинетика” тарауы бойынша тепе-теңдік константасына мысалдар мен шешуі:

Мысал-1: Қай фактордың (қысым, температура,катализатор) әсері:

СО2  (г)+С (к) ↔ 2CO (г) ∆Н°=172 кДж

Реакциясында  орнаған тепе-теңдікті СО түзілуі жағына ығыстырады.

Шешуі: Көміртек (ІІ) оксидінің (СО) түзілуі реакциясы эндотермиялық реакция екендігі оның энтальпиясының  мәнінен көрініп тұр. Реакция нәтижесінде 1 моль  газ тәрізді реагенттен 2 моль газ тәрізді өнім түзіліп тұр. Ле –Шателье-Браун принципі бойынша эндотермиялық  реакция кезінде орнаған тепе-теңдік СО түзілуі жағына ығыстыру үшін температураны жоғарлату немесе қысымды төмендету керек.

Мысал-2: Реакцияның температуралық коэффициенті 3-ке тең бастапқы температура 80 ⁰С болғанда реакция 5 секундтажүрсе, оның температурасын 40⁰-қа дейін төмендеткенде реакция қанша уақытта жүреді?

Берілгені: Шешуі:

1 )γ = 3 2)

t₁ = 80⁰

t₂ = 40⁰ 3)

τ₁= 5 сек τ₂ = 5· 81 = 405 сек = 6мин, 75 сек

τ ₂ - ? Жауабы: 6 мин,75 сек.

Мысал-3: Мына тепе-теңдікте 2SO₂ + O₂↔ 2SO₃ заттардың тепе-теңдік орнаған кездегі концентрациялары 5 моль/л болса, тепе-теңдік константасын және күкірттің (ІV) оксиді мен оттегінің бастапқы концентрацияларын есептеңіз.

Берілгені: Шешуі:

1 )[SO₂]=[O₂]=[SO₃]=5 моль/л 2) 2SO₂ + O₂↔ 2SO₃

C _б(SO₂, O₂) – ? ν, моль 2 1 2

К – ? 3)

Енді реакцияға қатысқан SO₂ және O₂ заттарының бастапқы концентрациясын SO₃ затының тепе-теңдік орнаған сәттегі концентрациясы бойынша есептейміз, өйткені ол заттың реакцияның басындағы концен­трациясы нөлге тең болады.

Осындай мысалдар мен есептерді шешу арқылы оқушылар бітріндеп өз бойларына есеп шығаруды өз бойларына дағдыландырады. Теориялық білімдерін, мәтіндік сұрақтарды шешуге қарастырылады. Бұл жерде балалардың тестке білімнің сапасын арттырыруы, қазіргі таңдағы дұрыс түсіндірілмей жатқан тақырыптарды кеңінен ашу, ҰБТ-ге пәнаралық химия мен физика пәндерінің аралық байланысын көрсету арқылы олардың білімін арттырады. Осы элективті курста оқушылар өз білімдерін шыңдай алады.

Бұл элективті курс - оқу жоспары мазмұнының білім беру мақсаттары мен міндеттеріне сәйкес келеді және оқушылар үшін жаңалық болып табылады. «Физикалық химия» физика пәнінде және химия пәнінде де кездеседі. Осы элективті курс арқылы оқушы екі пәнді де тереңірек меңгңеріп, кейін болашақта өз мамандығына байланысты қажетті білім мен тәжірибені ала алады.