Реагенты, продукты и оставшиеся компоненты

1. Запустите симуляцию. Вам будут предоставлены три разных режима: 1)Сэндвичи; 2)Молекулы; 3) Игра. Выберите первый режим.

Режим “Сэндвичи”

Данный режим использует упрощенный способ отображения химических реакций. Вместо традиционных химических формул он использует изображения привычных предметов, таких как хлеб и сыр, для обозначения реагентов, а сэндвичи – для обозначения продуктов реакции. Манипулируя количеством хлеба и сыра, вы можете наблюдать, как формируется «сэндвич» (продукт) и как могут оставаться «неиспользованные» ингредиенты. Это помогает понять основную идею соотношений реагентов, необходимых для реакции.

2. В левой части экрана отображаются исходные материалы для реакции. Вы можете регулировать количество каждого реагента.

3. В правой части отображаются продукты и оставшиеся реагенты после завершения реакции. Количество продукта рассчитывается автоматически на основе выбранных реагентов.

4. В химической реакции реагенты и продукты разделены стрелкой. Стрелка показывает направление химической реакции.

5.Например, в верхней части экрана вы можете увидеть “рецепт сэндвича” в виде уравнения. Согласно этому уравнению, вам понадобится 2 ломтика хлеба и 1 ломтик сыра, чтобы приготовить один сэндвич.

6. Давайте добавим еще один ломтик сыра. Вы увидите, что он указан как остаток, потому что для приготовления второго бутерброда должно быть еще два ломтика хлеба.

7. Вы также можете выбрать раздел “Meat and cheese”, чтобы сделать ваш “сэндвич” более сложным.

8. В разделе “Custom” вы можете поэкспериментировать с различными ингредиентами и составить свой собственный рецепт. Вы можете выбирать из множества вариантов хлеба, сыра и мяса для создания уникальных сочетаний сэндвичей. Обратите внимание, что независимо от того, сколько ингредиентов вы добавите, реакции не будет, если вы сначала не определите рецепт, содержащий по крайней мере два разных ингредиента.

Режим “Молекулы”

Теперь переключитесь на следующий режим. Хотя общий вид экрана в этом режиме остается прежним, вверху у вас теперь есть меню, в котором вы можете выбрать одну из трех распространенных химических реакций для изучения. К примеру соберите молекулу воды.

9. Слева вы увидите молекулы водорода (H2) и кислорода (O2) в качестве реагентов. Справа будут располагаться молекулы воды (H₂O), образующиеся в качестве продукта.

10. Коэффициенты перед химическими формулами указывают количество необходимых молекул. (например, 2 Н2 на каждый 1 О2). В режиме «Сэндвичи» каждый ингредиент выглядел как отдельный кусочек. В реальных химических реакциях реагенты обычно состоят из нескольких атомов. Исходя из этого, объясните, почему при использовании только одной молекулы водорода (h₂) и одной молекулы кислорода (o₂) вода не образуется и молекулы отображаются в виде остатков.

Режим “Игра”

11. Перейдите в режим “Игра”. Данная игра позволяет вам попрактиковаться в балансировании химических реакций и прогнозировании продуктов. Есть три уровня с возрастающей сложностью. Также вы можете повысить сложность задания, установив ограничение по времени, а также скрыть молекулы или цифры, используя соответствующие кнопки.

12. Уровень 1: На этом уровне сверху представлено сбалансированное химическое уравнение. Вы можете регулировать количество молекул реагента с помощью счетчика ниже.

13. Ваша цель — манипулировать реагентами для достижения сбалансированной реакции, при которой количество атомов каждого элемента равно по обе стороны уравнения. Как только вы решите, что добились сбалансированной реакции, нажмите «Check», чтобы убедиться в правильности ответа.

14. Уровень 2: Прогнозирование продуктов: Этот уровень предоставляет заданное количество реагентов и просит вас предсказать количество образующихся молекул продукта на основе сбалансированного химического уравнения, отображаемого вверху. Используйте свое понимание соотношения реагентов для прогнозирования количества продуктов. Нажмите «Check», чтобы увидеть фактическое количество продуктов.

15. Уровень 3: Оставшиеся реагенты: На этом уровне представлен сценарий с заданным количеством реагентов. Задача состоит в том, чтобы предсказать, какой реагент будет полностью израсходован и какие молекулы могут остаться после реакции. Проанализируйте сбалансированное уравнение и начальные количества реагентов, чтобы сделать свой прогноз. Нажмите «Check», чтобы проверить правильность своих ответов.

Заключение

Моделирование PhET «Реагенты, продукты и остатки» является ценным инструментом для изучения основ химических реакций. Благодаря интерактивным режимам “Сэндвичи” и «Молекулы» учащиеся получили упрощенное представление о соотношениях реагентов и о том, как они влияют на образование продукта. Они также применили свои полученные знания о балансировании химических уравнений с помощью различных игр.

Словарь терминов

• chemical reaction — химическая реакция
• reactant — реагент
• product — продукт
• leftover — остаточный продукт
• before reaction — до реакции
• after reaction — после реакции
• cheese – сыр
• meat — мясо
• custom — по заказу
• water — вода
• ammonia- аммоний
• combust methane — сжигать метан