При решении задач, в условиях которых указаны все вещества, необходимые для получения заданного, и требуется получить заданное вещество одним, двумя или тремя способами без перехода через промежуточные продукты, учащиеся наиболее часто испытывают затруднения в составлении плана получения веществ, в обосновании его, в нахождении нескольких способов получения, в практическом получении веществ.

Если ученик не может ответить на вопрос, как получить заданное вещество, то надо сразу оказать ему помощь, переходя к аналитико-синтетическому методу решения задачи. Ученикам следует предлагать один за другим перечисленные ниже вопросы и указания, прерывая их сейчас же, как только найден способ получения вещества. Тогда надо потребовать обоснования предложенного способа. Если в процессе беседы учащиеся не указывают способа получения заданного вещества, надо ставить все перечисленные вопросы до конца:

1. Напишите формулу вещества, которое надо получить.

2. К какому классу веществ оно относится?

3. Напишите формулы веществ, исходя из которых следует получить заданное вещество.

4. Выберите из этих веществ такие, которые имеют в своем составе элементы или группы элементов, входящие в состав заданного.

5. Мы упростили задачу. Ее можно прочесть теперь так: «Исходя из... (перечисляются вещества, содержащие составные части заданного), получить... (называется вещество)».

6. К каким классам относятся эти вещества? Какие отношения существуют между веществами данных классов?

7. Как получить заданное вещество? Напишите уравнение реакции.

8. Повторите весь ход рассуждений, при помощи которых вы пришли к заключению, что вещество можно получить... (указывает способ).

Чтобы приучить учащихся к решению задач на получение веществ несколькими способами, надо увеличить количество упражнений в решении таких задач и требовать от учащихся, чтобы они думали всякий раз над тем, нельзя ли получить заданное вещество двумя, тремя и более способами.

Не умея иногда разобраться в конкретных условиях или усвоив неправильные обобщения, учащиеся указывают неверные способы получения вещества. Так, например, для получения хлористого калия из соляной кислоты, едкого кали и азотнокислого калия 100% учащихся VIII класса, 59% — IX класса и 40%—X класса предложили действовать на азотнокислый калий соляной кислотой. Здесь обнаружилось неумение учесть условия, при которых реакции обмена доходят до конца. Задачу «Получить кремниевую кислоту, исходя из кремниевого ангидрида, воды и кремнекислого натрия», решили 38% учащихся VIII класса, 64% — IX класса и 47% —X класса. Остальные учащиеся не решили задачи главным образом потому, что пытались получить кремниевую кислоту действием на кремниевый ангидрид водой. В данном случае неправильный ход решения задачи имеет своим источником неправильное обобщение (все. ангидриды гидратируются). В обосновании решения задачи эти учащиеся так и писали: «Кислоты получаются при соединении ангидридов с водой». От VIII к X классу происходит усиление критического подхода в связи с возрастанием осведомленности и развития учащихся в области химии, что приводит к снижению числа ошибок.

Для предупреждения ошибок в выборе способов получения веществ целесообразно проводить следующие мероприятия:

1. В ходе изложения курса химии надо очень осторожно подводить учащихся к обобщениям, предупреждать неверные ответы. Например, разъясняя отношение окислов к воде, следует давать не только примеры гидратации отдельных окислов, но и опыты, констатирующие отсутствие ее у многих других окислов.

2. Необходимо требовать, чтобы при решении химических задач учащиеся никогда категорически не утверждали, что вещество может быть получено тем или иным способом на том лишь основании, что этим способом получаются некоторые вещества данного класса. Надо постоянно утверждать в сознании учащихся мысль, что в этих случаях можно лишь вы- сказать предположение о применимости данного общего способа, но вопрос о том, какой способ действительно применим, решается только экспериментом.

3. Приучать учащихся систематически пользоваться справочными таблицами и справочниками.

После нескольких упражнений пользование рядом активности металлов не затрудняет учащихся. Другое наблюдается с учетом условий, при которых реакции доходят до конца. Здесь учащиеся не скоро добиваются успеха. Чтобы ускорить обучение, никогда не следует запрещать учащимся писать уравнения реакций, хотя бы преподавателю уже после написания левой части его было видно, что реакция до конца не дойдет и, следовательно, взаимодействием данной пары веществ практически получить заданное вещество не удастся. Пусть учащиеся пишут такое уравнение реакции, но затем решают вопрос (по таблице растворимости), дойдет ли реакция до конца.

Затруднения, связанные с практическим получением веществ, бывают трех видов. Учащихся затрудняет определение условий, при которых можно получить вещество из исходных продуктов, определение, в какой фазе (жидкой, твердой или газообразной) находится полученное вещество и какие свойства оно имеет, выделение вещества в чистом виде.

Когда некоторые реактивы, обычно применяемые в виде растворов, давались в сухом виде, отдельные учащиеся, правильно наметив ход получения вещества, практически получить его не могли. Так, например, для получения сернокислого бария немало учащихся смешивали твердый хлористый барий с твердым сернокислым натрием и, не замечая никаких изменений, удивлялись, почему реакция не происходит. Этот факт, между прочим, показывает, что надо давать учащимся твердые вещества в твердом виде, жидкие —в жидком. Растворы учащиеся должны приготовлять самостоятельно. После разъяснения, что во всех случаях, когда это возможно, реакции следует проводить с растворами, и что для этого предварительно необходимо приготовлять растворы твердых веществ в воде, дело улучшается. Требуются также разъяснения, как приготовлять растворы, ибо нередко, бросив вещество в воду и взболтав два-три раза, учащиеся мутную жидкость принимают за раствор. Иногда учащиеся пытаются приготовить растворы и в тех случаях, когда этого не надо делать (например, растворяют селитру и серную кислоту в воде для получения азотной кислоты).

Причина этих ошибок лежит в ограниченной осведомленности учащихся относительно условий течения химических реакций. Чтобы преодолеть эти ошибки, следует добиться понимания правила Бертолле, учения о скорости реакций и химическом равновесии, об условиях течения реакций и разъяснить технику пользования этими знаниями. В старших классах при сообщении теорий электролитической диссоциации нужно углубить и расширить понимание условий протекания химических реакций.

Из всего, что сказано было выше, вытекает, что учащимся надо разъяснить следующие правила решения задач данной группы на получение веществ:

1. Написать уравнение реакции получения заданного вещества.

2. По таблице растворимости узнать о растворимости исходных и образующихся при реакции веществ.

3. Навести справки о летучести исходных и получающихся веществ.

4. Решить вопрос, каким путем, сухим или мокрым, следует проводить реакцию:

а) если исходные и получаемое вещество растворимы в воде, но другое из образующихся веществ нерастворимо, то исходные вещества следует брать в виде растворов;

б) если получаемое вещество нерастворимо в воде, а исходные и второе образующееся при реакции вещество растворимо, исходные материалы необходимо брать в виде растворов;

в) если исходные вещества и одно из образующихся веществ растворимы в воде, а получаемое вещество летучее или растворимое в воде, то нельзя брать вещества в виде растворов.

Учащиеся часто затрудняются определить, в какой фазе искать заданное вещество. Источник допускаемых здесь ошибок различен. Иногда он лежит в представлении, будто все реакции в любых условиях протекают моментально и будто после реакции в сосуде, кроме вновь образовавшихся веществ, не может находиться излишка одного из взятых, хотя бы количество исходных веществ бралось на глаз. Например, в раствор азотной кислоты ученик насыпал окиси меди и подогрел. «Получилась азотнокислая медь. Она в осадке. Она черного цвета». На вопрос: «Почему он так думает»—учащийся отвечает: «По уравнению реакции получается еще вода, но она не может быть в осадке». На вопрос: «Почему же вода стала синей»— учащийся отвечает: «Раствор черной азотнокислой меди, очевидно, синего цвета». Другой пример: в соляную кислоту ученик бросил кусочек цинка. Показывая на цинк, спрашиваем: «Что это за вещество?». Ученик отвечает: «Хлористый цинк, потому что цинк с соляной кислотой реагирует, и получается хлористый цинк». Спрашиваем: «Может быть, это лежит кусочек цинка, который еще не успел прореагировать?» Ученик отвечает: «Как же это может быть, когда реакция уже происходит?»

Иногда источник ошибок лежит в неверных обобщениях, сделанных в процессе обучения. Работая с растворами кислот, учащиеся делают обобщение, будто все кислоты жидкие; наблюдая в ряде опытов образование осадков солей, они делают вывод, будто соли всегда получаются в виде осадков, и вследствие этого допускают ошибки, например: «Кремниевая кислота в растворе, а поваренная соль в осадке, так как кис- \лоты жидкие», «При взаимодействии едкого кали с соляной кислотой ожидал выпадения осадка, а его нет, поэтому не знаю, как дальше решать задачу».

И наконец, ошибки проистекают от незнания, в каких случаях и как пользоваться индикатором, например: а) кремниевую кислоту ученик получает действием соляной кислоты на кремнекислый натрий и приливает раствор лакмуса для доказательства того, что образовалась кислота; б) ученик прилил раствор лакмуса синего цвета в выданные пробирки и заявляет: «Где лакмус покраснел, там кислота, а где он остался без изменения, там щелочь». В первом случае обнаруживается незнание того, что лакмус неприменим для доказательства получения кислот, когда на соль действуют другой кислотой. Во втором случае учащиеся полагают, что, если синий лакмус не изменяет цвета, то в этой среде находится щелочь.

Чтобы предупредить ошибки, надо постоянно разъяснять учащимся условия течения реакций.

При решении задач, в условиях которых не указаны все вещества, необходимые для получения заданного, и требуется получить заданное вещество одним, двумя или тремя способами без перехода через промежуточные продукты, учащиеся чаще всего затрудняются установить, каким веществом необходимо подействовать на выданное, чтобы получить заданное. Не сумев поставить и решить этот вопрос, учащиеся обнаруживают неумение решить задачу в целом.

Как показывают наблюдения, учащимся гораздо легче решить вопрос: «Взаимодействием, каких из выданных веществ можно получить заданное?», нежели вопрос: «Каким веществом подействовать на указанное в условии задачи, чтобы получить заданное?» В первом случае, намечая план получения вещества, учащиеся указывают состав его, ищут, в каких выданных веществах содержатся составные части заданного, выбирают из них те, которые при взаимодействии приведут к его образованию, и обосновывают принимаемый способ получения. Во втором случае, разрабатывая способ получения вещества, учащиеся должны решить, каких элементов, содержащихся в составе заданного вещества, недостает в составе выданного, в каких веществах содержатся эти недостающие элементы, будет ли происходить взаимодействие- между выбранными веществами и приведет ли это взаимодействие к получению заданного вещества. Решение этих вопросов предъявляет качественно иные требования к учащемуся, чем в первом случае. Это более сложный и потому более трудный вид задач.

Методика решения этих задач состоит в том, что учащимся- даются вопросы-задания, направляющие их работу. Вопросы прерываются в тот момент, как только учащиеся предлагают и обосновывают план получения вещества.

Вот эти вопросы-задания для решения задачи: «Исходя из/ хлорного железа, получить гидрат окиси железа»:

1. Напишите формулу вещества, которое нужно получить.

2. К какому классу веществ оно относится?

3. Напишите формулу вещества, исходя из которого надо получить заданное.

4. К какому классу веществ оно относится?

5. Каким же веществом надо подействовать на указанное в условии задачи, чтобы получить заданное? (Если учащиеся затрудняются ответить на этот вопрос, предлагаются новые вопросы.)

6. Какие элементы входят в состав заданного вещества и имеются в составе исходного вещества?

7. Каких элементов (или какой группы элементов) недостает в исходном веществе для получения заданного?

8. Какие вы знаете вещества, которые содержат эти недостающие части?

9. Подумайте, получится ли при взаимодействии этих веществ заданное вещество.

10. Напишите уравнение реакции.

11. Итак, каким веществом надо подействовать на исходное,, чтобы получить заданное?

Приведенный выше путь решения задачи может заменяться другим. Когда учащиеся затрудняются ответить на вопрос: «Каким веществом надо подействовать на исходное, чтобы получить заданное», им предлагается вспомнить, какие они знают общие способы получения веществ того класса, к которому относится заданное, и затем определить, какой способ и почему применим в данном случае.

Задачи на получение веществ с переходом через промежуточные продукты чаще всего предлагаются учащимся в двух видоизменениях: а) исходные вещества указываются полностью и б) указывается только одно исходное вещество.

Основная трудность в решении этих задач заключается в том, чтобы, выяснив состав заданного и исходных веществ:

а) прийти к мысли о невозможности получить заданное вещество непосредственно воздействием выданных; б) сделать вывод, что необходимо перейти через одно или несколько промежуточных веществ; в) решить, через какие именно вещества надо сделать переход, и обосновать свое решение. Решение этих вопросов составляет почти непреодолимую трудность для учащихся, если они незнакомы с задачами данной группы. После знакомства с приемами решения хотя бы одной такой

задачи решаемость повышается. Так, например, после соответствующих разъяснений задача: «Получить сернистый свинец, исходя из цинка, серы, соляной кислоты и азотнокислого свинца»— решена 60% учащихся VIII класса, а задача: «Получить сернистокислый калий, исходя из серной кислоты, меди и едкого кали»— была решена 93% учащихся этого класса. Задачи этой группы интересуют учащихся больше, нежели задачи первой группы и, очевидно, потому, что задачи эти требуют большего напряжения мысли и дают большее удовлетворение, если решены правильно.

В обучении учащихся решению задач этой группы аналитико-синтетический метод применяется в двух различных вариантах.

Первый вариант состоит в том, что после записи условия задачи и при затруднении указать правильный способ получения веществ учащимся предлагается сначала ответить на вопрос: «Можно ли данное вещество получить непосредственным взаимодействием веществ, указанных в условии задачи?» Далее предлагается подумать над тем, какие вещества, исходя из указанных в условии задачи, вообще можно получить, так как, может быть, представится возможность использовать эти вещества для получения заданного. Например, учащимся, которые затруднялись указать, как, исходя из цинка, серы, соляной кислоты и азотнокислого свинца, получить сернистый свинец, было предложено сначала решить вопрос, какие вещества вообще можно получить, исходя из указанных в условии задачи. После ответа на этот вопрос ситуация определилась и уже нетрудно было сообразить, как получить сернистый свинец: «Надо подействовать сероводородом на раствор азотнокислого свинца».

Второй вариант отличается от первого тем, что даются следующие вопросы и указания: что нам надо получить; вспомните, как получаются сернистые металлы; какой же способ получения сернистого свинца можно применить в данном случае; как получить сероводород, исходя из выданных веществ; упоминается ли в условии задачи кислота; упоминаются ли в условии задачи сернистые металлы, пользуясь которыми можно было бы получить сероводород; как получить такой сернистый металл; как получить сероводород, исходя из сернистого цинка; как получить сернистый свинец.

Пользуясь вторым вариантом, задача решается от конца к началу, а пользуясь первым — от начала к концу.

При решении задач, в условии которых указано, какое вещество надо получить, но вещества, потребные для получения заданного, совсем не указаны, учащиеся затрудняются в составлении плана и в практическом получении вещества. Если учащиеся испытывают затруднения в подборе подходящего способа для получения заданного вещества, им даются следующие вопросы и указания: напишите формулу вещества, которое надо получить: к какому классу веществ оно относится; какие общие способы получения веществ этого класса вы знаете; подумайте, какие из этих способов применимы в данном случае; напишите уравнения реакций.