Решение задач и практическая работа: приготовление раствора с заданной массовой долей растворённого вещества
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу 40-минутного урока научиться рассчитывать массу растворённого вещества и воды по заданной массовой доле, а также приготовить раствор заданного состава, соблюдая правила безопасной работы и проверяя результат расчётом.
- Сформировать умение применять формулу массовой доли растворённого вещества $w = \frac{m(вещества)}{m(раствора)} \cdot 100\%$ при решении расчётных задач.
- Отработать алгоритм приготовления раствора: расчёт масс, взвешивание, отмеривание воды, растворение и проверка соответствия состава.
- Развивать навыки парной работы, самоконтроля, анализа ошибок и аргументированного объяснения последовательности действий.
- Воспитывать ответственное отношение к лабораторному оборудованию, химическим веществам и результатам совместной работы.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявляют ответственное отношение к соблюдению правил безопасной работы с лабораторным оборудованием и веществами.
- Осознают практическую значимость расчёта состава растворов для медицины, пищевой промышленности, сельского хозяйства и быта.
- Развивают готовность к самостоятельному выбору уровня задания и объективной самооценке результата.
- Понимают ценность точности измерений и аккуратности как профессионально важных качеств химика.
Метапредметные
- Планируют последовательность действий при решении задачи и выполнении практической работы.
- Извлекают данные из условия, переводят проценты в десятичную дробь и выбирают необходимую формулу.
- Сотрудничают в парах, распределяют роли, задают уточняющие вопросы и аргументируют полученный результат.
- Проверяют расчёты по единицам измерения и сопоставляют теоретическую массу раствора с фактической.
Предметные
- Знать определения растворённого вещества, растворителя, раствора и массовой доли растворённого вещества.
- Уметь вычислять массу растворённого вещества по массовой доле и массе раствора.
- Уметь вычислять массу воды по разности массы раствора и массы растворённого вещества.
- Владеть алгоритмом приготовления раствора с заданной массовой долей растворённого вещества.
- Уметь объяснять возможные причины расхождения расчётной и фактической массы приготовленного раствора.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личную ответственность за точность расчётов и соблюдение техники безопасности.
- Связывают изучаемый способ расчёта с практическими задачами будущей профессиональной деятельности.
- Оценивают собственную готовность выполнить лабораторную операцию без подсказки.
- Осознают значение взаимопомощи и корректного распределения обязанностей в паре.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель практической работы на основе заданной массовой доли раствора.
- Планируют расчёт и лабораторные действия в правильной последовательности.
- Осуществляют самопроверку формулы, единиц измерения и результата.
- Корректируют действия при обнаружении арифметической или экспериментальной ошибки.
Познавательные УУД
- Выделяют известные и неизвестные величины в условии задачи.
- Моделируют состав раствора через формулы $m(раствора)=m(вещества)+m(воды)$ и $w = \frac{m(вещества)}{m(раствора)} \cdot 100\%$.
- Сравнивают расчётный и экспериментальный результат и устанавливают причины расхождения.
- Применяют математические вычисления и преобразование процентов в химической задаче.
Коммуникативные УУД
- Распределяют в паре роли расчётчика, оператора весов и контролёра безопасности.
- Формулируют вопросы о ходе решения и объясняют партнёру выбор формулы.
- Согласовывают общий алгоритм действий перед началом практической работы.
- Представляют результат пары и корректно реагируют на замечания одноклассников.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить на каждую пару: растворимое безопасное вещество, например поваренную соль, стакан или химический стакан, воду, шпатель, весы, лист бумаги для взвешивания и стеклянную палочку.
- Заранее рассчитать безопасный учебный вариант: приготовить 50 г раствора с массовой долей соли 8%, для чего потребуется 4 г соли и 46 г воды.
- Распечатать карточки с тремя вариантами расчётных задач — по одной карточке на пару, всего по числу пар в классе.
- Распечатать инструктивные листы практической работы — по одному на каждую пару.
- Разместить на доске формулы $w = \frac{m(вещества)}{m(раствора)} \cdot 100\%$, $m(вещества)=\frac{w \cdot m(раствора)}{100\%}$ и $m(воды)=m(раствора)-m(вещества)$.
- Вывести на экран проблемную задачу, критерии выполнения и таблицу распределения ролей в паре.
- Подготовить защитные очки и перчатки по числу учащихся, салфетки для уборки рабочего места и контейнер для отходов.
- Проверить исправность весов, наличие воды и отсутствие на рабочих местах лишних предметов.
- Подготовить карточки для рефлексии и короткий лист самооценки на каждого ученика.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент, мотивация и техника безопасности (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в практическую деятельность, обозначить её значимость и актуализировать правила безопасной работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране две ёмкости: одну с концентрированным раствором, другую с разбавленным. «Сегодня нам важно не просто получить раствор, а приготовить его с точно заданным составом. Представьте, что вы готовите раствор для анализа воды или для технологического процесса. Как понять, сколько вещества и воды взять?» | Рассматривают изображения, формулируют предположение: «Нужно знать массу вещества и массу всего раствора». Записывают тему урока. |
2 мин | Учитель показывает защитные очки, перчатки и весы. «Перед началом работы вспомним правила: не пробуем вещества, не берём их руками, работаем сухим шпателем, не наклоняемся близко к раствору, после работы убираем стол. Если вещество рассыпалось или результат вызывает сомнение, сразу сообщаем мне». Учитель называет приём «Светофор» и просит показать карточку готовности. | Надевают очки, проверяют рабочее место, показывают зелёную карточку при понимании правил или жёлтую при наличии вопроса. Называют одно правило безопасности. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы обозначили практическую задачу и правила безопасной работы. Теперь восстановим формулы, которые помогут рассчитать состав раствора до начала эксперимента».
Этап 2. Актуализация знаний и работа в парах (5 мин)
Цель этапа: восстановить понятия раствора и массовой доли, необходимые для дальнейших расчётов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт каждой паре карточку с величинами $m(вещества)$, $m(воды)$, $m(раствора)$ и $w$. «Подумайте самостоятельно 30 секунд, затем обсудите в паре и расположите карточки так, чтобы получить связь между массами. Объясните партнёру, какая величина является суммой двух других». | Сначала индивидуально вспоминают определения, затем в парах составляют равенство $m(раствора)=m(вещества)+m(воды)$ и проговаривают его. |
3 мин | Учитель организует «Подумай — обсуди в паре — поделись». «Какая формула показывает массовую долю? Что означает число 100%? Если масса раствора 50 г, а соли 4 г, как найти массовую долю?» Фиксирует на доске правильные ответы и исправляет типичную ошибку: деление массы раствора на массу вещества. | Отвечают: «Массу вещества делят на массу раствора и умножают на 100%». Вычисляют $w=\frac{4}{50}\cdot100\%=8\%$ и объясняют смысл результата. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы вспомнили, что масса раствора складывается из массы вещества и воды, а массовая доля показывает, какую часть раствора составляет растворённое вещество. Теперь выясним, как действовать, если известна не масса соли, а заданная массовая доля».
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: выявить затруднение и совместно сформулировать алгоритм решения практической задачи.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель предлагает задачу: «Нужно приготовить 50 г раствора соли с массовой долей 8%. Сколько граммов соли и воды следует взять? Попробуйте решить без новой формулы». После короткой попытки спрашивает: «На каком шаге возникло затруднение? Какая величина неизвестна?» | Выделяют данные и неизвестные: $m(раствора)=50$ г, $w=8\%$, найти $m(соли)$ и $m(воды)$. Формулируют затруднение: «Не знаем, как выразить массу вещества через массовую долю». |
2 мин | Учитель задаёт цепочку вопросов: «Что стоит в числителе формулы массовой доли? Как освободить массу вещества? Что нужно сделать после её нахождения, чтобы определить массу воды? Сформулируйте план». | Восстанавливают преобразование формулы и формулируют план: записать данные, вычислить массу вещества, найти массу воды по разности, приготовить раствор и проверить результат. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Затруднение возникло не в химическом понятии, а в преобразовании формулы и последовательности действий. Сейчас выведем рабочий алгоритм и применим его к конкретному раствору».
Этап 4. Открытие нового знания и разбор задачи (7 мин)
Цель этапа: освоить алгоритм расчёта массы вещества и воды по массовой доле и общей массе раствора.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель записывает на доске условие: «Приготовьте 50 г раствора хлорида натрия с массовой долей 8%. Найдите массы соли и воды». «Сначала выпишем данные. Массовую долю в расчёте можно записать как 8, а в формуле деления на 100% — как 8%. Выразим массу соли: $m(соли)=\frac{w\cdot m(раствора)}{100\%}$. Подставим значения и получим массу соли». | Записывают условие, формулу и вычисление: $m(соли)=\frac{8\%\cdot50\ г}{100\%}=4\ г$. Проверяют, что единица измерения результата — граммы. |
3 мин | Учитель продолжает: «Теперь масса воды — это не 8% от раствора и не 50 г, а оставшаяся часть. Запишем: $m(воды)=m(раствора)-m(соли)$. Выполним проверку: 4 г соли плюс 46 г воды дают 50 г раствора, а $\frac{4}{50}\cdot100\%=8\%$.» Учитель выделяет на доске четыре шага алгоритма. | Записывают алгоритм: 1) выписать данные; 2) найти массу вещества; 3) найти массу воды; 4) проверить массовую долю. Объясняют соседу, почему вода равна 46 г, а не 50 г. |
Запись в тетрадях
Ученики записывают формулы $m(раствора)=m(вещества)+m(воды)$, $m(вещества)=\frac{w\cdot m(раствора)}{100\%}$, $m(воды)=m(раствора)-m(вещества)$ и алгоритм решения из четырёх шагов.
Эталон решения
Дано: $m(раствора)=50\ г$, $w=8\%$. Найти: $m(соли)$ и $m(воды)$. $m(соли)=\frac{8\%\cdot50\ г}{100\%}=4\ г$. $m(воды)=50\ г-4\ г=46\ г$. Проверка: $m(соли)+m(воды)=4\ г+46\ г=50\ г$; $w=\frac{4\ г}{50\ г}\cdot100\%=8\%$. Ответ: 4 г соли и 46 г воды.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Алгоритм готов: сначала расчёт, затем взвешивание и растворение, а в конце обязательная проверка. Перед практической работой немного разомнёмся и подготовим внимание к точным операциям».
Этап 5. Физкультминутка и инструктаж ролей (2 мин)
Цель этапа: снять кратковременное напряжение, распределить обязанности и подготовить пары к безопасной работе.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель проводит короткую физкультминутку: «Встаньте. На вдохе поднимите руки, на выдохе опустите. Выполните круговые движения плечами, разомните кисти, затем сядьте ровно. Точные измерения требуют спокойной позы и внимания». | Выполняют дыхательное упражнение, движения плечами и кистями, возвращаются к рабочим местам. |
1 мин | Учитель раздаёт инструктивные листы: «В каждой паре выберите расчётчика, который ведёт записи, и оператора, который выполняет взвешивание. Контролёр безопасности может быть совмещён с расчётчиком. После первого измерения поменяйтесь ролями, если это возможно». | Распределяют роли, записывают их на листе, проверяют наличие очков, перчаток и оборудования. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Рабочее место подготовлено, роли определены. Теперь каждая пара выполнит расчёт и приготовит раствор по инструкции, не пропуская этап проверки».
Этап 6. Практическая работа в парах (12 мин)
Цель этапа: применить алгоритм расчёта и приготовить раствор с заданной массовой долей, соблюдая технику безопасности.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздаёт карточки с вариантами: «Вариант А: 50 г раствора с массовой долей соли 8%; вариант Б: 40 г раствора с массовой долей соли 10%; вариант В: 60 г раствора с массовой долей соли 5%. Сначала решите задачу на листе и покажите расчёт мне или дежурному контролёру». | В парах выделяют данные, рассчитывают массу соли и воды, записывают единицы измерения. Например, для варианта Б получают $m(соли)=4\ г$, $m(воды)=36\ г$. |
4 мин | Учитель напоминает: «Поставьте на весы лист бумаги или сухой стакан, обнулите показания, аккуратно добавляйте соль шпателем. Не пересыпайте вещество обратно в общую ёмкость. Воду отмеряйте в чистый стакан, а не насыпайте её приблизительно». Учитель наблюдает за соблюдением правил. | Оператор взвешивает рассчитанную массу соли, расчётчик сверяет показание с записью, контролёр проверяет безопасность. Отмеряют необходимую массу воды. |
3 мин | Учитель говорит: «Перенесите соль в стакан с водой, перемешивайте стеклянной палочкой до исчезновения кристаллов. Не ускоряйте процесс резкими движениями. Если часть вещества осталась на бумаге или стенках, отметьте это в наблюдениях». | Осторожно добавляют соль в воду, перемешивают до растворения, фиксируют внешний вид раствора и возможные потери вещества. |
2 мин | Учитель просит выполнить контроль: «Сложите рассчитанные массы, сравните с заданной массой раствора и снова вычислите массовую долю по полученным данным. Запишите вывод: соответствует ли раствор заданию». | Выполняют проверку, записывают фактические данные, вычисляют $w$ и формулируют вывод: «Раствор соответствует заданной массовой доле» или указывают причину расхождения. |
Шаблон отчёта практической работы
Тема: Приготовление раствора с заданной массовой долей растворённого вещества.
Цель работы: ________________________________________________
Оборудование и вещества: ____________________________________
_______________________________________________________________
Правила безопасности: 1) ______________________________________
2) _____________________________________________________________
Вариант задания: ____________________________________________
Дано: m(раствора) = ______ г; w = ______ %.
Найти: m(растворённого вещества) и m(воды).
Расчёт:
m(вещества) = _________________________________________________
m(воды) = _____________________________________________________
Ответ: _____________________________________________________
Ход работы:
1. Рассчитал(а) массы вещества и воды.
2. Взвесил(а) ______ г ________________________________.
3. Отмерил(а) ______ г воды.
4. Растворил(а) вещество в воде, перемешивая стеклянной палочкой.
5. Проверил(а) соответствие состава раствора.
Наблюдения: ________________________________________________
_______________________________________________________________
Проверка: m(вещества) + m(воды) = ______ г; w = ______ %.
Вывод: Раствор ________________________________________________ заданной массовой доле. Возможная причина расхождения: ____________________________
Подписи участников пары: расчётчик __________________; оператор __________________.
Тема: Приготовление раствора с заданной массовой долей растворённого вещества.
Цель работы: ________________________________________________
Оборудование и вещества: ____________________________________
_______________________________________________________________
Правила безопасности: 1) ______________________________________
2) _____________________________________________________________
Вариант задания: ____________________________________________
Дано: m(раствора) = ______ г; w = ______ %.
Найти: m(растворённого вещества) и m(воды).
Расчёт:
m(вещества) = _________________________________________________
m(воды) = _____________________________________________________
Ответ: _____________________________________________________
Ход работы:
1. Рассчитал(а) массы вещества и воды.
2. Взвесил(а) ______ г ________________________________.
3. Отмерил(а) ______ г воды.
4. Растворил(а) вещество в воде, перемешивая стеклянной палочкой.
5. Проверил(а) соответствие состава раствора.
Наблюдения: ________________________________________________
_______________________________________________________________
Проверка: m(вещества) + m(воды) = ______ г; w = ______ %.
Вывод: Раствор ________________________________________________ заданной массовой доле. Возможная причина расхождения: ____________________________
Подписи участников пары: расчётчик __________________; оператор __________________.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Вы прошли полный путь от математического расчёта до получения раствора. Теперь проверим, насколько каждый из вас умеет самостоятельно применять этот способ, без подсказки партнёра».
Этап 7. Самостоятельная работа с самопроверкой (4 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное понимание алгоритма и выявить ошибки в расчётах.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель предлагает индивидуальное задание: «Рассчитайте массы сахара и воды для приготовления 80 г раствора с массовой долей сахара 5%. Запишите краткое условие, формулы, вычисления и ответ». Через две минуты выводит эталон на экран. | Самостоятельно находят $m(сахара)=\frac{5\%\cdot80\ г}{100\%}=4\ г$, затем $m(воды)=80\ г-4\ г=76\ г$. |
1 мин | Учитель предлагает самопроверку: «Сверьте не только ответ, но и формулу, единицы измерения и проверку суммы масс. Если обнаружили ошибку, исправьте её другим цветом». | Сравнивают решение с эталоном, отмечают ошибку или ставят знак соответствия, исправляют вычисления. |
Эталон решения
$m(сахара)=\frac{5\%\cdot80\ г}{100\%}=4\ г$. $m(воды)=80\ г-4\ г=76\ г$. Проверка: $4\ г+76\ г=80\ г$; $\frac{4\ г}{80\ г}\cdot100\%=5\%$.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Индивидуальная проверка показала, что главное — не механически запомнить формулу, а понимать, какая масса стоит в числителе и что масса воды является остатком. Завершим урок рефлексией и оценим не только ответ, но и качество практической работы».
Этап 8. Рефлексия, оценивание и домашнее задание (3 мин)
Цель этапа: осмыслить освоенный алгоритм, оценить практический результат и определить дальнейшую работу.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт карточку «Билет на выход»: «Закончите три фразы: “Чтобы найти массу растворённого вещества, я…”, “Самая важная мера безопасности сегодня…”, “Мне нужно повторить…”. Затем оцените себя по шкале: зелёный — могу решить и приготовить раствор; жёлтый — могу с подсказкой; красный — требуется помощь». | Заполняют билет на выход, формулируют алгоритм, называют правило безопасности и отмечают уровень уверенности. |
1 мин | Учитель кратко объявляет критерии и домашнее задание: «Перед выходом проверьте, что рабочее место убрано, оборудование возвращено, а практический лист подписан. Домашнее задание выбирайте по готовности: обязательный уровень выполняют все, повышающий и дополнительный — по желанию». | Убирают рабочее место, сдают практический лист, записывают выбранный уровень домашнего задания. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — правильно рассчитаны массы вещества и воды, приготовлен раствор с заданной массовой долей, выполнена проверка, соблюдены правила безопасности, рабочее место убрано.
- «4» — расчёты и практическая работа выполнены в основном верно, допущена одна неточность в записи или проверке, правила безопасности соблюдены.
- «3» — алгоритм понятен частично, допущены ошибки в одном расчёте или при определении массы воды, практическая работа выполнена с помощью учителя, грубых нарушений безопасности нет.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что нужно найти первым, если известны масса раствора и массовая доля вещества? | Проверка понимания последовательности алгоритма. |
Как проверить, что приготовленный раствор имеет заданную массовую долю? | Выявление умения применять обратную проверку расчётом. |
Какая операция практической работы потребовала наибольшей точности? | Осознание связи между измерениями и качеством результата. |
Что вы сможете выполнить самостоятельно на следующем уроке? | Субъективная оценка уровня освоения темы и планирование коррекции. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня вы научились связывать формулу массовой доли с реальным приготовлением раствора. Важно помнить: масса воды — это разность массы всего раствора и массы растворённого вещества, а не сама масса раствора. Точность расчёта должна подтверждаться аккуратным взвешиванием и проверкой. На следующем уроке мы продолжим решать задачи на состав растворов и рассмотрим ситуации, когда нужно изменить концентрацию уже приготовленного раствора».
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Решить 3 задачи на вычисление массы растворённого вещества и воды по заданной массе раствора и массовой доле; в каждой задаче записать данные, формулу, вычисления и проверку. | Закрепляет основной алгоритм; при проверке обратить внимание на перевод процентов, единицы измерения и сумму масс. |
Средний (повышающий) | Решить 2 задачи с реальным контекстом: приготовить расчётом раствор соли или сахара заданной массы и массовой доли, затем составить краткую инструкцию лабораторных действий. | Формирует функциональную грамотность и умение переносить формулы в практическую ситуацию; проверить согласованность расчёта и инструкции. |
Продвинутый (дополнительный) | Разработать собственную задачу на приготовление раствора с заданной массовой долей, выбрать удобные исходные данные, решить её и выполнить обратную проверку. | Развивает умение создавать математико-химическую модель и оценивать реалистичность результата. |
Контрольные вопросы перед выходом из класса: «Что показывает массовая доля растворённого вещества? Как найти массу растворённого вещества по массе раствора? Почему массу воды находят вычитанием? Какие правила безопасности обязательны при взвешивании и растворении?»
