№4(27), желтоқсан 2015 1 «математика» БӨліміне қош келдіңіздер!

 

ЕЛ ЕРТЕҢІ-KZ 

№4(27), желтоқсан 2015 

30 

  ¥

  О Қ У   Ү Р Д І С І  

 

СТАНДАРТТЫҚ ЕМЕС ХИМИЯЛЫҚ ЕСЕПТЕРДІ  

ШЫҒАРУ КЕЗІНДЕГІ ҒЫЛЫМИ ІЗДЕНІС ЭЛЕМЕНТТЕРІ  

 

Материалды дайындағандар: Наталья Серая,  

химия ғылымдарының кандидаты, доцент;   

Ләзат Жанұзақова, химия, металлургия және байыту  

кафедрасының аға оқытушысы 

 

Қызметтердің  кез  келген  жаңа  саласын  белсенді игерудің негізгі 

әдісі  –  машықтану.  Химияда  және  басқа  табиғи  ғылымдарда 

машықтану,  үйрену  –  есептер  шығаруға  әкеледі.  Химиялық 

есептердің  әртүрлілігі  салыстырмалы  түрде  көп  емес,  әсіресе 

мектеп курсында. Олардың бәрі белгілі және мазмұндары мен шешу 

жолдарына  байланысты  нақты  жіктелген.  Сондықтан  оқушыларға 

стандарттық  есептерді  шығаруды,  соның  ішінде  химиялық 

реакциялар  теңдеулері  бойынша  немесе  элементтік  құрамдары 

бойынша  молекулалық  формулаларын  анықтау  сияқты  есептерді 

шығартып, үйрету үлкен қиындықтар туғызбайды. 

Стандарттық  емес  есептер  –  басқаша  қарастырылады.  Үйрен-

шікті  жолдан  аздап  болса  да  ауытқу  оқушыларды  састырып,  қобалжытады.  Олар  не 

істерлерін  білмей  қалады.  Нәтижесінде  –  таза  бет  тапсырады.  Бұл  кезде  қолайсыз 

жағдайлардан шығу үшін әлемді танудың ғылыми әдістері элементтерін қолдануға болады. 

Себебі,  ғылым,  анықтамасы  бойынша,  қолданымдағы  әдістерден  басқа  жаңалықтар  іздеу, 

ақпараттар  жасау.  Сондықтан  есептерді  шығарудың  жаңа  жолдарын  табуға  көмектеседі. 

Бейтаныс  жағдайларда  не  істеу  қажеттігін,  шешімдерді  іздестіру  үшін  қандай  әдістерді 

қолдану қажет екендігі туралы түсініктері болуы оқушыларға зиянын тигізбейді. 

Ғылыми жұмыс, іс-әрекет тәсілі ретінде, үздіксіз шығармашылық емес, ол күнделікті, кей 

кезде  шаршатып,  жалықтыратын  жұмыс.  Ғылым  –  бұл  кәсіп,  сондықтан  ғылыми 

қызметкерлер  де  өздерінің  мақсаттарына  жету  үшін  қолданатын  көптеген  тәсілдері  мен 

рецептері  бар.  Осы  тәсілдердің  кейбіреуімен  бөліскіміз  келеді,  олар  мектепте  химия 

есептерін шығару кезінде пайдасын тигізеді. Әрине, бұл рецептер әмбебап емес: оларды бір 

есептерге  қолдануға  болса,  әлі  белгісіз  жолдарды  қолдануды  талап  ететін  екіншілері  үшін 

жарамсыз  болып  келеді.  Сондықтан  ғылымда  әрқашанда  шығармашылыққа  орын  болған 

және болады да. 

 

 

1-рецепт. Байқап көріңіз

 

 

Дмитрий  Иванович  Менделеев,  периодтық  жүйені  қалай  ашқандығы  туралы  айта 

отырып,  «Бірдеңені  іздегенде,  тіпті  болмағанда  саңырауқұлақтарды  немесе  қандай  да  бір 

тәуелділікті  іздегенде,  қарап,  байқап  көрмей  болмайды»  деген.  Байқап  көру  –  бұл  негізгі 

ғылыми рецепт. Бұл үшін кез келген шешу жолдарын (тіпті дұрыс болмаса да) ұсыну керек 

және  не  шығатынын  қарап  көру  қажет.  Есептің  шартынан  қай  жерде  ауытқулар 

туындайтындығын түсінуге тырысу керек және осы жерде шешу жолына түзету енгізу қажет. 

Осылайша  байқап  көру  және  қателіктер  жіберу  жолымен,  біртіндеп  дұрыс  шешімге 

жақындау әдісімен есепті шешуге болады.  

 

1-мысал. Құрамында 

40 % салмағы бойынша 

көміртегісі  бар  органи-

калық 

қосылыстың 

болуы  мүмкін формула-

сын анықтаңыз. 

Шешуі.  Көміртегінің  салмақтық  үлесі  берілген,  зат  бойынша 

басқа  ештеңе  белгісіз.  Енді  әртүрлі  нұсқаларды  қарастырып 

көрейік:  қосымша  ақпаратты  өзіміз  «тағайындаймыз».  Ең 

қарапайым  органикалық  заттар  –  C

x

H

y

  көмірсутектері.  Белгісіз 

заттың  құрамында  40  %  көміртегі  және  60  %  сутегі  бар  деп 

қабылдайық.  Стандарттық  әдіспен  оның  эмпирикалық 

формуласын табамыз: 

( ) ( )

18.

:

1

1

60

:

12

40

Н

:

С

=

=

ν

ν

 

 

ЕЛ ЕРТЕҢІ-KZ 

№4(27), желтоқсан 2015

 

31 

Бірақ CH

18

 көмірсутектері болмайды. 

Ары  қарай  қарастырып  көрейік.  Заттың  формуласына 

оттегінің  символын  қосамыз:  C

x

H

y

O

z. 

Стандарттық  жолдың 

көмегімен бұл формуланы анықтай алмаймыз, себебі оттегі мен 

сутегінің  салмақтық  үлестері  белгісіз.  Көміртегінің  атомдар 

санының  мүмкіндігінше  төмен  мәнін  қабылдап  көреміз:  x  =  1. 

Сонда заттың молярлық салмағы келесі мәнді құрайды: 

M(CH

y

O

z

) = 12/0,4 = 30 г/моль. 

30  г-нан  көміртегіне  12  г  тиесілі,  ал  сутегі  мен  оттегіне  18  г 

тиесілі  болады,  бұл  H

2

O  сәйкес  келеді.  Демек,  заттың 

эмпирикалық  формуласы  –  CH

2

O.  Бұл  формулаға  барлық 

көмірсутектер сәйкес келеді. 

Жауабы: қосылыстың болуы мүмкін формуласы  – CH

2

O. 

 

2-мысал. – A және B 

көмірсутектерінің  эле-

менттік  құрамы  бірдей: 

әрқайсысында  92,3  %-

дан салм. көміртегі бар. 

Көмірсутектің  A  үлгісі 

салмағы  бойынша  бір-

дей көмірсутектің В үлгі-

сіне қарағанда бромның 

6  есе  көп  мөлшерін 

қоса  алады.  А  және  В 

затының  мүмкін  бола-

тын  құрылымдық  фор-

муласын анықтаңыз.  

Шешуі. Элементтік құрамға сәйкес 

( ) ( )

.

1

:

1

1

7

,

7

:

12

3

,

92

:

=

=

Н

С

ν

ν

 

Екі көмірсутектің де эмпирикалық формуласы – CH. Сонымен 

қатар  оларда  еселік  байланыстар  бар,  себебі  бромды  қоса 

алады. 

Осындай  құрамды  бірнеше  қарапайым  көмірсутектерді 

қарастырайық  және  әрбір  көмірсутектің  бірдей  салмағына 

қосыла  алатын  бромның  мөлшерін  есептеп  көрейік.  Шектеу 

ретінде  104  г  –  қарастырылатын  заттардың  C

8

H

8

  ішіндегі  ең 

ауырының 1 моль салмағын таңдаймыз. 

 

 

Көмірсутектің  

формуласы 

 

Құрылымы 

1 моль көмірсутекке 

сіңірілген Br

2 

затының 

мөлшері, моль 

104 г көмірсутекке 

сіңірілген Br

2 

затының 

мөлшері, моль 

C

2

H

2

 (M

r

 = 26) 

СН

НС ≡

 

2 

2∙4 = 8 

C

4

H

4

 (M

r

 = 52) 

2

СН

СН

С

НС

=

−

≡

 

3 

3∙2 = 6 

C

6

H

6

 (M

r

 = 78) 

( )

СН

С

СН

С

НС

≡

−

−

≡

2

 

4 

4∙4/3 = 16/3 

C

8

H

8

 (M

r

 = 104) 

2

5

6

СН

СН

Н

С

=

 

1 

1 

 

Кестеге  сәйкес,  есептің  шартын  винилацетилен (A) және стирол (B) қанағаттандырады. 

Олардың  салмақтарындағы  айырмашылық  2  есеге,  ал  1  моль  көмірсутекке  бром  қосатын 

заттың  мөлшері  3  есе,  нәтижесінде  салмақтары  бірдей  болғанда  анықталып  отырған 

коэффициентті аламыз, ол – 6.   

Реакция теңдеуі: 

.

,

3

2

5

6

2

2

5

6

2

2

2

2

2

Br

CHBrCH

H

C

Br

CH

CH

H

C

Br

CHBrCH

CBr

CHBr

Br

СН

СН

С

НС

→

+

=

→

+

=

−

≡

 

Бұл  есептің  шексіз  көп  шешімдері  бар  және  осымен  де  қиын  болып  келеді.  Біз  азғана 

артық көлемде ең қарапайым шешімді келтірдік.  

Жауабы: Заттың болуы мүмкін құрылымдық формуласы:  

A) 

2

СН

СН

С

НС

=

−

≡

, B) 

2

5

6

СН

СН

Н

С

=

.

 

 

 

 

 

ЕЛ ЕРТЕҢІ-KZ 

№4(27), желтоқсан 2015 

32 

 2-рецепт. Айнымалыларды дұрыс таңдау 

 

Көптеген  есептерді  дұрыс  шығару,  айнымалыларды  –  зерделенетін  нысандардың  ең 

маңызды  қасиеттерін  сипаттайтын  мәндерді  дұрыс  таңдау  арқылы  жеңілдетіледі.  Бұл 

жағдайда айнымалылардың ең аз санымен шығаруға тырысу қажет.   

 

3-мысал.  Қай  оксид-

те  оттегінің  салмақтық 

үлесі  ең  жоғары  мәнде 

болады? 

 

Шешуі.  Құрамында  оттегісі  бар  бинарлық  қосылыстардың 

жалпы  формуласы  –  R

x

O

y

.  Егер  валенттіліктері  тұрақты  эле-

менттердің оксидтерімен шектелсек, онда белгісіз айнымалылар 

санын  қысқартуға  болады  –  R

2

O

n

,  мұндағы  n  R  элементінің 

тотығу дәрежесі (n – 1-ден 8-ге дейін өзгереді). 

Есепте екі айнымалы – R элементінің атомдық салмағы (оны 

X арқылы белгілейміз) және тотығу дәрежесі n қалды. Оттегінің 

салмақтық үлесі үшін келесі теңдеуді жазамыз: 

( )

.

16

2

16

n

X

n

O

+

=

ω

 

Оның ең үлкен мәнін табу қажет. Екі айнымалымен анықтау 

өте  қиын,  бірақ  бұл  жағдайда  оларды  бір  мәнге  біріктіруге 

болады. Бөлшектің алымы мен бөлімін 16n мәніне бөлеміз: 

( )

.

1

8

1

+

=

n

X

O

ω

 

Алынатын мән үлкен болуы үшін алымы аз мәнге тең болуы 

қажет. Яғни атомдық салмағының тотығу дәрежесіне (бұл мәнді 

кейде  эквивалент  деп  атайды)  қатынасы  ең  кіші  мәнге  ие  

болатын элементті табамыз: X/n = min. Әрине, бұл – сутегі: X = 

1, n = 1. Сонда анықтап отырған оксидіміз – су екен. 

Жауабы: H

2

O -да оттегінің салмақтық үлесі ең үлкен мәнге тең. 

 

4-мысал.  1000  г  зат-

та 0,3227 г электрондар 

бар.  Заттың  формула-

сын  анықтаңыз  (элек-

тронның 

салмағы 

1/1823 а.е.м. тең). 

 

Шешуі.  Есептің  берілгені  бойынша  заттағы  электрондардың 

санын бірден табуға болады: 

 

( )

моль.

 

3

,

588

1823

1

:

3227

,

0

=













=

e

ν

 

Заттың  өзінің  салмағы  белгісіз,  себебі  біз  оның  молярлық 

салмағын білмейміз. Оны M арқылы белгілейік, бұл біз енгізетін 

бірінші айнымалы. Енді заттың мөлшерін анықтаймыз: 

.

1000

)

(

моль

М

ва

в

=

−

ν

 

Көрсетілген  екі  мән  бір-бірімен  қалай  байланысқан?  Бұл 

сұраққа жауап беру үшін тағы бір айнымалыны – n енгізу қажет 

болады:  n  –  бір  молекуладағы  электрондар  саны.  Сонда 

электрондардың  моль  саны  заттың  моль  санынан  тура  n  есе 

артық болады: 

n

М

⋅

= 1000

3

,

588

 

Бұдан M = 1,7n г/моль. 

Молярлық салмақ бүтін санмен көрсетіледі деп қабылдасақ, 

онда  n  есе  –  10-ға  тең  болады.  n  =  10  болған  кезде,  M  =  17 

г/моль  тең  болады.  Бұл  молярлық  салмаққа  аммиак  сәйкес 

келеді, оның  молекуласында осы 10 электрон бар. 

Жауабы: заттың формуласы – NH

3

. 

 

 

 

 

ЕЛ ЕРТЕҢІ-KZ 

№4(27), желтоқсан 2015

 

33 

 3-рецепт. Ақылға қонымды жорамалмен үлгілер құру

  

 

Көптеген  химиялық  нысандарды  –  молекулалар,  коллоидтық  түйіршіктер,  кристалдар, 

ерітінділер және с.с. – үлгілер құру арқылы зерттейді. Үлгі – бұл нысанның идеалды түрдегі 

көрінісі,  ол  оның  кейбір  маңызды  қасиеттерін  көрсетеді  және  барлық  басқа  қасиеттерін 

есепке  алмайды.  Жақсы  үлгіде  параметрлердің  тек  аз  ғана  саны  болады.  Үлгілердің 

дұрыстығы тәжірибелік мәліметтермен расталады.  

Ғылыми қызметкердің өнері – үлгідегі ең бастысын таңдай білу және қалғандарын есепке 

алмау . 

 

5-мысал.  Алтын  на-

нобөлшегінің  радиусы 

1,5  нм  тең,  ал  атомның 

радиусы  –  0,15  нм. 

Нанобөлшектің  құрамы-

на қанша атом кіретінді-

гін  және  олардың  қан-

дай  үлесі  бетінде  жат-

қандығын бағалаңыз. 

 

Шешуі.  Есептің  шарты  бойынша  пайымдасақ,  нанобөлшек 

кішкене  шарлармен  –  алтын  атомдарымен  толтырылған  үлкен 

шар  сияқты  болуы  тиіс.  Нанобөлшектер  мен  атомның  шар 

түріндегі  формада  болуы  –  қабылданатын  бірінші  жорамал. 

Мәнінің реті бойынша атомдар санын анықтау ұсынылады, яғни 

дәлдігі  төмен  жауап  аламыз.  Мұндай  жақындатылған  шамада  

нанобөлшектердегі атомдар арасындағы бос көлемдерді есепке 

алмауға  болады  және  барлық  кеңістікті  шарлар  толтырып  тұр 

деп есептейміз. Бұл шамамен 20 % қателік береді. Атомдардың 

жалпы  саны  нанобөлшек  көлемінің  атомның  көлеміне  қатына-

сына тең: 

.

1000

15

,

0

5

,1

3

/

4

3

/

4

V

3

3

ат

нч

3

ат

3

нч

ат

нч

=













=













=

=

=

r

r

r

r

V

N

π

π

 

Гетерогендік 

катализаторлар 

жағдайында 

реакция 

бөлшектердің  бетінде  жүреді.  Сондықтан  нанобөлшектердің 

каталиттік  мүмкіндіктерін  бағалау  үшін,  беттегі  атомдардың 

үлесін  білу  қажет.  Бұл  үшін  беттік  қабаттың  көлемін  V

бет

 

анықтаймыз  және  оны  нанобөлшектердің  көлеміне  V

нб 

бөлеміз. 

Беттік  қабаттың  көлемі  нанобөлшектің  өзінің  көлемі  мен 

радиусы  нанобөлшек  радиусынан  атомның  диаметріне  кіші 

«ішкі» шар көлемінің айырмасына тең (сурет). 

Беттегі атомдардың үлесі: 

 

 

 

%.

49

49

,

0

5

,1

15

,

0

2

1

1

2

1

1

3

/

4

)

2

(

3

/

4

3

/

4

3

3

нч

ат

3

нч

3

ат

нч

3

нч

пов

=

=













⋅

−

−

=

=













−

−

=

−

−

=

r

r

r

r

r

r

V

V

нч

π

π

 

Жауабы: нанобөлшек құрамындағы  

алтын атомдарының саны – 1000;  

беттегі олардың үлесі – 49 %. 

 

 

 

ЕЛ ЕРТЕҢІ-KZ 

№4(27), желтоқсан 2015 

34 

 

4-рецепт. Ненің дұрыс екендігін анықтау және дәлелдеу 

 

 

Көптеген  есептердің  –  негізіне  белгісіз  заттары  бар  өзгерулер  тізбегі  жасырылған-

дарының  –  жауаптарын  оймен  шешуге  болады.  Бірақ  оның  есептің  шартына  сәйкес 

келетіндігін дәлелдеу қажет.  

 

6-мысал.  А  және  Б 

газдарының 

қоспасы 

арқылы  электр  разря-

дын  өткізген соң,  реак-

ция жүреді және моляр-

лық  салмақтары  бас-

тапқы 

газдардың 

молярлық 

салмақ-

тарына  тең  В  және  Г 

газдары  түзіледі.    Бас-

тапқы  А  және  Б  затта-

рының  формулаларын 

анықтаңыз. 

 

Шешуі.  Шешу  кілті  –  өнімдер  мен  реагенттердің  молярлық 

салмақтарының  теңдігі.  Молярлық  салмақтары  28  г/моль  тең 

бірнеше газдар белгілі. Бұлар CO, C

2

H

4

, N

2

, B

2

H

6

. Басқа кеңінен 

таралған молярлық салмақ – 44 г/моль. Оларға CO

2

, N

2

O, C

3

H

8

, 

CH

3

CHO жатады. 44 және 28 сандарының айырмасы – 16, бұл – 

оттегінің салыстырмалы атомдық салмағы. Сондықтан A және Б 

газдарының  арасындағы  реакция  оттегінің  бір  заттан  екінші 

затқа  өтуіне  әкелуі  мүмкін.  Көрсетілген  заттардың  арасында 

мұндай  заттар  бар:  N

2

O  (тотықтырғыш)  және  CO 

(тотықсыздандырғыш). 

Реакция теңдеуі: 

44

28

28

44

.

2

2

2

Mr

CO

N

CO

O

N

+

=

+

 

Жауабы: бастапқы заттардың формулалары – N

2

O және CO. 

 

Біз  ғылыми  есептерді  шешудің  көптеген  рецептерінің  ішінде  кейбіреулерін  ғана 

қарастырдық. Бұл – «ғылым технологиясының» өте шағын бөлігі.  

Шындығында,  ғылымда  ең  қиыны  –  есептерді  шешу  емес,  оларды  ойлап  табу. Өйткені 

дұрыс қойылған сұрақта жауаптың басым бөлігі болады. Ең үздік ғалымдарға қандай-да бір 

мәселелерді  шешкендерді  емес,  сол  мәселелерді  қойғандарды  жатқызады.  Ең  үлкен 

жаңалықтарды  ашу  –  міндеттерді  дұрыс  қоя  білуден  басталады.  Міндеттерді  шешу  –  көп 

жағдайда техниканың ісі, ал мәселелерді дұрыс тұжырымдай білу, құбылыстардың жасырын 

мәнін  терең  түсінуді  талап  етеді.  Қорытындылай  келе,  есептерді  шешу  үшін  жоғарыда 

келтірілген рецептерді пайдалануға болатын бірнеше есептерді ұсынамыз.  

 

 Өздігінен шешуге арналған есептер  

 

1.  5  г  оптикалық  белсенді  А  затын  қышқыл  ортада  калий  перманганатымен  мөлшерлік 

тотықтырған  кезде,  5  г  Б  заты  алынады,  ол  А  затымен  C

15

H

14

O

2 

құрамдағы  В  сұйықтығын 

түзеді.  А-В  заттарының  құрылымдарын  анықтаңыз.  (Жауабы:  A  –  C

6

H

5

CH(OH)CH

3

,  Б  – 

C

6

H

5

COОH, В – А және Б заттарымен түзілген күрделі эфир). 

2.  Салмағы  10,16  г  бейметалл  оксидін  124  г  натрий  гидроксидінің  10%-дық  ерітіндісіне 

қосады  және  құрамындағы  тұздың  салмақтық үлесі 11,27 % тең ерітінді алады. Оксид пен 

тұздың формулаларын анықтаңыз. (Жауабы: SeO

3

, Na

2

SeO

4

). 

3. A = Б бір заттарын изомерлеу тұрақтысы 0,8-ге тең. 5 г А затын және 10 г оның Б изо-

мерін  араластырады  және  қоспаны  тепе-теңдік  орнағанша  ұстайды.  Алынған  қоспадағы  Б 

изомерінің  салмақтық  үлесін  есептеп  табыңыз.  Нәтижесі    бастапқы  қоспадағы  изомерлер 

мөлшеріне  тәуелді ме?  (Жауабы: 0,44; тәуелді емес). 

4.  Гетерогендік  катализаторлар  жағдайында  реакция  бөлшектердің  бетінде  жүреді. 

Бөлшек  радиусы  r  металл  атомы  болсын.  Катализатордың  бетіндегі  атомдардың  үлесін 

анықтаңыз, егер олардың бөлшектері келесі формада болса:  а) радиусы R шар; б) жақтары 

L куб. Куб пен шардың көлемдері бірдей болса, қай жағдайда – шар немесе куб болғанда – 

беттегі  атомдар  үлесі  үлкен  болады?  (Жауабы:  а)  6  r/R;  б)  12  r/L.  Куб  болған  жағдайда 

атомдар үлесі үлкен болады). 

5. Екі атомды молекулалардан тұратын газ тәрізді екі қарапайым затты 1 : 9 тең көлемдік 

қатынаста,  жабық  реакциялық  ыдыста  20° С  температурада  және  жоғары  қысымда 

араластырады.  Ыдысты  215 °С  дейін  қыздырады;  бұл  кезде  мөлшерлік  шығыммен  газ 

тәрізді күрделі зат түзіледі, ал қысым реакция аяқталған соң, бастапқы мәнге тең болады.  

Реакция өнімінің формуласын анықтаңыз. (Жауабы: ClF

5

). 

6. 7,4 г екі күрделі эфир қоспасының толық гидролизі үшін 70 г,  8%-дық калий гидроксиді 

қажет  болады.  Қоспаның  осындай  мөлшеріне  күміс  оксидінің  аммиактық  ерітіндісін  артық 

 

ЕЛ ЕРТЕҢІ-KZ 

№4(27), желтоқсан 2015

 

жүктеу/скачать 4,49 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: