Jak rozwiązywać zadania obliczeniowe? – JR

Jak rozwiązywać zadania obliczeniowe?

W tym fragmencie nauczysz się jak krok po kroku brać się za zadania. Skorzystamy z wcześniej opisanej strategii.

Krok 1: Aby przeczytać i zrozumieć polecenie

Pewne słowa w treści zadania wskazują Ci dokładnie co masz zrobić. Wielokrotnie po otrzymaniu testu sprawdzamy nasze rozwiązania i nieraz okazuje się, że popełniliśmy jakiś głupi, wręcz oczywisty błąd. Nie wynikał on nawet z niewiedzy, ale najczęściej z tego, że coś przeoczyliśmy w zadaniu… jakieś ważne słówko… od którego wszystko zależało. Jeśli nie masz z tym kłopotu – to jesteś w naprawdę nielicznej i wyjątkowej grupie – i tak dalej trzymaj!::-)

W zadaniach maturalnych teoretycznie autorzy chcą uczniowi sprawę ułatwić, bo często w zadaniach ważne słowa są już podkreślone. Ile razy jednak zapomniałeś o tym lub nawet nie zauważyłeś, że takie słowo w ogóle tam jest?

Szczególnie łatwo się złapać na zadaniach typu: uszereguj kolejność (mylą się rosnąca z malejącą), wskaż dwa związki (a ktoś wypisuje dziesięć), podaj wzór (i ktoś wpisuje nazwę związku) itp. A cenne punkty lecą, choć osoba jest zdolna, bystra i dobrze w chemii ogarnięta!

Jeśli coś takiego Ci się zdarza – inni nazywają to „ale ze mnie wał” – to wiedz, że dzieje się tak dlatego, że nie zaznaczasz ważnych słów SAM. A skąd Twój umysł ma wiedzieć, czy to co zaznaczył ktoś inny jest ważne? On zwraca uwagę na to, co mu zlecisz, a nie to, czego chcą inni:-) 

Dlatego SAM zaznaczaj w zadaniu KLUCZOWE SŁOWA.

A czym są SŁOWA-KLUCZE?

To wszystkie te, które wskazują Ci, co dokładnie masz zrobić: np. uszereguj rosnąco, wypisz po jednym, wskaż tylko DWA zastosowania itp.  Oczywiście czasem możesz w zadaniu zwrócić na coś innego uwagę, niż Twój kolega (i dobrze, w końcu jesteśmy różni) – jednak zawsze część słów kluczowych będzie identyczna u wszystkich.

W poniższych treściach zadań (najlepiej wydrukuj ten artykuł) podkreśl słowa klucze. W pierwszych pokazuję jakie sama bym podkreśliła:

Zadanie: Uwzględniając dane z tabeli uszereguj kwasy, zapisując ich nazwy, w kolejności od najsłabszego do najmocniejszego.

Po takim zaznaczeniu wiem, że mam zapisać nazwy i że zaczynam od najsłabszego (logiczne, że skończę na najmocniejszym).

W zadaniach obliczeniowych do słów kluczy należą: „CO MAM OBLICZYĆ?”, „WSZELKIE DANE” liczbowe oraz warunki procesu czy reakcji:

Oblicz, ile minut należy prowadzić proces elektrolizy wodnego roztworu azotanu(V) srebra prądem o natężeniu 2A, aby pokryć przedmiot metalowy warstwą srebra o masie 5,4 g. Rozwiązując zadanie, załóż, że wydajność prądowa procesu srebrzenia wynosi 100%, oraz przyjmij, że stała Faradaya F = 96 500 C/mol, a masa molowa srebra MAg = 108 g/mol.

Od razu z za krokiem pierwszym postaw KROK DRUGI – czyli wypisz wszystkie dane z zadania:

ile minut? = czas elektrolizy t =?

elektroliza azotanu (V) srebra AgNO3 (tu zapisz reakcje na katodzie i anodzie)

prąd o natężeniu 2A I = 2A

pokryć warstwą srebra o masie 5,4g mAg = 5,4g

MAg = 108 z/mol

F = 96 500 C/mol

wydajność prądowa 100% czyli nie trzeba jej uwzględniać w obliczeniach.

Do reakcji wodorotlenku wapnia z kwasem siarkowym (VI) przygotowano 20g wodorotlenku. Jaka jest wydajność reakcji, jeśli powstały 32 gramy siarczanu (VI) wapnia?

 

Krok 3: Wypisz wszelkie możliwe wzory związane z tym, czego szukasz

Z czasem od razu nasunie Ci się odpowiedni wzór sam. Na początku, szczególnie jeśli nie kojarzysz wzorów zbyt dobrze – wypisuj co tylko się da. Po kilku zadaniach tego samego typu zaczniesz rozpoznawać wzory oraz trafnie ocenisz czy możesz je w danym zadaniu zastosować.

Dla zadania z elektrolizą: jeśli szukamy czasu, to czas znaduje się w pierwszym prawie Faradaya oraz w połączonych prawach:

I prawo Faradaya m = kIt

połączone prawa: m = MIt/zF

Kiedy spojrzymy na dane to zobaczymy, że podane są: M, I, F, m, oraz reakcja rozładowania srebra na katodzie (Ag+ + e–> Ag) z którego obliczamy z.

Pasuje nam więc użycie wzoru nr. 2. I z niego właśnie skorzystamy.

W zadaniu kolejnym, tym z wodorotlenkiem, mamy policzyć wydajność. Aby to zrobić, musimy ustalić z jakiego wzoru ją policzymy – przypominamy sobie i zapisujemy wzór na wydajność reakcji:

W = (masa otrzymana w rzeczywistości)/(masa teoretyczna, wyliczona z równania) ·100%

Od razu widzisz, czego masz szukać: masy otrzymanej w rzeczywistości oraz masy teoretycznej, obliczonej z równania. Wartość rzeczywistą mamy podaną – wynosi 32 gramy (tyle soli faktycznie się wytrąciło). Pozostaje tylko obliczyć tą teoretyczną.

W ten sposób określamy „ścieżkę dostępu”, czyli wykonujemy Krok Czwarty.

Ścieżka dostępu to nic innego jak wszystkie wzory których musisz użyć aby w końcu znaleźć rozwiązanie zadania. W przykładzie z wodorotlenkiem musisz policzyć wydajność. Aby to zrobić potrzebna Ci jest informacja ile powstałoby teoretycznie siarczanu gdyby całkowicie przereagowało 20g wodorotlenku. Ścieżka wygląda tak: teoretyczna ilość→ wydajność.

W przypadku zadania z elektrochemii mamy policzyć czas  potrzebny do wydzielenia substancji.  Wybieramy wzór na czas (korzystając z 1 i 2 prawa Faradaya):

połączone prawa Faradaya:  m = MIt/zF

W tym wypadku ścieżka dostępu wygląda tak:

  1. muszę znaleźć czas, czyli: t = mzF/MI
  2. sprawdzamy, czy znamy juz wszystkie dane do tego wzoru. Okazuje się, że wszystko już znamy.

Im bardziej skomplikowane zadanie tym będzie miało dłuższą ścieżkę. Działa to na zasadzie – „a jeśli chcę policzyć to, to muszę znać to”.

Osoby, które świetnie radzą sobie z zadaniami w takim momencie tworzą ciąg myśli prowadzący do rozwiązania – łączą kolejne etapy w jedną całość. Osoby, które „nie radzą sobie z zadaniami” w tym momencie rozdzielają wszystko na kawałki i zastanawiają się, co dalej z tym zrobić.

Odpowiedź brzmi: Łączyć.

Zamiast w czasie oglądania wzorów myśleć: o boże ja tego nie rozumiem o matko, benadzieja, nie idzie mi, jestem straszny, blabblabla (sądzisz naprawdę że ktoś, kto właśnie rozwala najttrudniejsze zadanie jakie w życiu widziałeś akurat tym zajmuje sobie głowę?) od dzisiaj skup sie tylko na jednym – uspokój się i poukładaj te puzzle: dopasuj wzory.

Musisz je znać, lub chociaż widzieć przed sobą, aby cokolwiek z nimi zrobić. Jeśli nie znasz w ogóle żadnych wzorów a do zadań siadasz bez jakiejkolwiek  „ściągi”  – to tak jak byś dwumetrowy dół kopał łyżeczką.

A teraz przechodzimy do Kroku Piątego – czyli wstawiamy dane do wzorów i obliczamy.

W tym momencie najważniejsze jest to abyś DBAŁ O JEDNOSTKI.

W tym momencie najczęstszy błąd wygląda tak:

Oblicz liczbę moli soli zawartą w 200 cm3 roztworu o stężeniu 0,3 mol/dm3.

Tutaj osoba stwierdza, że zadanie jest tak ŚMIESZNIE proste, że co się będzie bawić w jakieś dane itp. Od razu wrzuca wszystko do wozru:

n = CV = 0,3·200 = 60

I taką odpowiedź ktoś wpisuje do arkusza.

W czym tkwi problem? Porównaj sobie taki zapis:

n = 0,3 mol/dm3 · 200 cm3 =

Jeśli zapisujesz jednostki – to jest ogromna szansa, że wyłapiesz ewentualne różnice. Aby poprawnie obliczyć wynik jednostki MUSZĄ SIĘ ZGADZAĆ. Tylko wtedy się skrócą:

n = 0,3 mol/dm3 · 200 cm3 = 0,3 mol/dm3 · 0,2 dm3 = 0,06 mola

Może powiesz mi teraz, że to było proste zadanie i przecież takiego łędu byś nie popełnił. A ja na to Ci odpowiem, że dobry nawyk to połowa sukcesu. A bardzo często widuje ten błąd w zadaniach gdzie uzywana jest gęstość (zazwyczaj podawana w g/cm3 a przy przeliczeniacz często potrzebne są g/dm3. To samo w przypadku obliczania entalpii swobodnej (funkcji Gibbsa):

ΔG = ΔH – TΔS

Entalpia najczęściej podawana jest w kJ/mol zaś entropia ZAWSZE w J/mol·K. W tym równaniu nie dość, że musisz wstawić entalpię w J a nie w kJ o jeszcze pamiętaj, że temperatura musi byc wstawiona w kelwinach.

Notorycznie widuję zadanie rozwiązane tak:

ΔG = ΔH – TΔS = 44 + 273·215 = 58 793

Dla porównania wstawię teraz do równania jednostki:

ΔG = ΔH – TΔS = 44kJ/mol + 273K·215J/molK = 44 ooo J/mol + 58 695 J/mol = 102 695 J/mol = 102,695 kJ/mol

Czy wynik robi różnicę?

No właśnie. Dlatego wstawiaj jednostki – masz dużą szansę uniknąć błędu! a poza tym, chyba chcesz mieć jak najlepszy wynik. Pozwolisz komuś innemu na to, aby takie proste zadanie rozwiązał lepiej? Oddasz mu kilka punktów jeśli wiesz, że chcecie dostać się na ten sam kierunek? To może od razu dopisz mu je do świadectwa 😉